Наука за неделю: органика на Марсе, долгожданная встреча и пчелы-математики

Есть ли жизнь на Марсе? Науке стало известно чуть больше

Главная новость минувшей научной недели пришла с американского марсохода Curiosity. На Красной планете вновь найдены органические вещества — на этот раз более сложные по структуре, чем в 2015 году.

Образцы горных пород, отобранные марсоходом в кратере Гейла, нагревались до температуры 550–800°С. С помощью бортового анализатора в полученной газовой смеси удалось обнаружить серосодержащие органические соединения — тиофен (C₄H₄S) и его метилзамещенные производные, а также метантиол (CH₃SH). Нашлись в ней и ароматические углеводороды — по крайней мере, бензол (C₆H₆) и толуол (C₆H₅CH₃).

Астробиологи уже проводили похожий анализ три года назад. Тогда марсоход Curiosity обнаружил на Красной планете из органических веществ только хлорпроизводные простейших углеводородов. Ученые предполагают, что перхлораты (соли хлорной кислоты), присутствующие в марсианском грунте, могли разлагаться в процессе анализа с выделением хлора (Cl₂) и кислорода (O₂). Эти газы, в свою очередь, реагировали с исходными органическими соединениями, искажая результаты исследования. Теперь же улучшенная методика пробоподготовки исключила влияние этих процессов.

Впрочем, спекулировать на «сенсации» пока не стоит. Органические вещества могут заноситься на поверхность Марса с метеоритами и космической пылью, поэтому говорить о жизни на Марсе — неважно, в прошлом или в настоящем — как минимум преждевременно. Астробиологам еще только предстоит копнуть поглубже. Если же на большей глубине, куда не проникают космические лучи и ультрафиолет, в отложениях обнаружатся более сложные органические вещества, хрестоматийная цитата из фильма может заиграть новыми красками.

Встреча двух одиночеств

Не меньший повод отпраздновать успех нашелся у физиков. Интернациональный коллектив нескольких сотен ученых впервые наблюдал столкновение верхнего кварка (t-кварка) с бозоном Хиггса — двух самых тяжелых субатомных элементарных частиц.

В рамках проекта CMS Collaboration исследователи со всего мира проанализировали данные из швейцарской лаборатории CERN, где находится знаменитый Большой адронный коллайдер (БАК). Изучались данные по протон-протонным столкновениям, при которых образуется бозон Хиггса наряду с кварк-антикварковой парой. Поскольку и сам бозон Хиггса, и кварк распадаются слишком быстро, то их взаимодействие приходилось измерять окольным путем — по «осколочным» частицам.

Измерения подтвердили, что сила взаимодействия u-кварка и бозона Хиггса совпадает с предсказаниями Стандартной модели, которая с наибольшей полнотой описывает взаимодействия между элементарными частицами. Именно в надежде найти хоть какие-то отклонения от нее к 2008 году и построили БАК. Однако вместо этих отклонений ей находилось всё больше и больше подтверждений. Так, в 2012 году с помощью коллайдера был зарегистрирован бозон Хиггса, не будь которого, масса остальных элементарных частиц в Стандартной модели не имела бы смысла. Теория с экспериментом сошлась и на этот раз.

Не абсентом единым. Полынь как лекарство

Не теряли времени зря и биотехнологи. Так, китайским ученым в сотрудничестве с американскими и шведскими коллегами удалось вывести трансгенную однолетнюю полынь (Artemisia annua) c повышенным содержанием артемизинина — незаменимого средства против малярии. Статья на эту тему вышла 5 июня в журнале Molecular Plant.

Вначале исследователи определили нуклеотидную последовательность генома однолетней полыни. Оказалось, что в нем закодировано 63 226 белков — едва ли не больше, чем у любого другого изученного растения. Всего же он состоит, как выяснилось, из 1,74×10⁹ нуклеотидных пар.

Ученые изучили не только геном полыни, но и ее транскриптом — совокупность матричных РНК (мРНК), синтезируемых со всех генов. С опорой на результаты геномного и транскриптомного анализа удалось вывести несколько генно-модифицированных линий Artemisia annua с повышенным содержанием артемизинина. Больше всего вещества (до 3,2% сухой массы) вырабатывали растения, в которых искусственно были активированы гены трех белков — HMGR, FPS и DBR2.

Артемизинин можно получать из предшественника — артемизиновой кислоты, которую, в свою очередь, нарабатывают методами генной инженерии в дрожжах. Однако в мире по-прежнему остро не хватает этого жизненно важного лекарства. Промышленное разведение нового сорта полыни могло бы сильно облегчить борьбу с малярией в развивающихся странах.

Пчелы-математики

Чем больше мы узнаем от ученых об «умных» животных, тем меньше нас удивляют математические «способности» братьев наших меньших. Вот и австралийские исследователи недавно выяснили, что пчелы умеют не только «считать» до 4, о чем было известно с 2008 года, но и распознавать нулевые величины. Статья с описанием открытия опубликована 9 июня в журнале Science.

Сначала исследователи натренировали пчел так, чтобы те могли сравнивать два натуральных числа. Для этого использовались разные таблички с изображением нескольких геометрических фигур. Если пчела садилась на табличку с меньшим количеством фигур, то ей давали подсахаренный раствор в качестве поощрения. Таким образом пчел научили выбирать наименьшее из двух чисел в промежутке от 1 до 4.

Дальнейшие эксперименты показали, что обученные насекомые могут сравнивать натуральные числа не только между собой, но и с нулем. Если в опыте использовалась пустая табличка, то пчелы предпочитали именно ее. Это подтверждает, что пчелиный мозг может оперировать абстрактным понятием «пустоты» — точно так же, как у приматов и некоторых птиц.

Ловушка для углекислоты

Главный инженерный прорыв последних дней — отчет канадской компании Carbon Engineering (CE) от 7 июня в журнале Joule. Ее основатель Дэвид Кит делится своим уникальным трехлетним опытом по крупнотоннажному улавливанию углекислого газа (CO₂) из атмосферы.

На первом контуре CO₂ поглощается из воздуха раствором щелочи (KOH). Полученный раствор карбоната калия (K₂CO₃) поступает во второй контур с негашеной известью (Ca(OH)₂), где осаждается в виде карбоната кальция. Из CaCO₃ в кальцинаторе высвобождается искомый CO₂ наряду с оксидом кальция (CaO), из которого затем регенерируется Ca(OH)₂. Инженерам CE, согласно их же расчетам, удалось оптимизировать схему производства настолько, что стоимость получения CO₂ из воздуха снизилась со стандартных $600 до $94–232.

Промышленным улавливанием углекислоты из воздуха занимались с 1950–1960 годов: сначала при низкотемпературном разделении воздуха на компоненты, а затем — для переработки CO₂ в жидкое топливо. В 1990-х американский физик и эколог Клаус Лакнер предложил этот же способ для борьбы с парниковым эффектом.

Главный камень преткновения — дороговизна процесса, особенно если речь идет о предложении Лакнера. Однако вне зависимости от того, принимаем ли мы теорию глобального потепления всерьез, наработки канадских инженеров могут оказаться экономически крайне полезны. Ведь получать топливо из углекислого газа и воды скоро можно будет не только с помощью «мирного атома», но и вообще едва ли не бесплатно.