Ссылки на новости и материалы по тематике раздела "Вселенная, Жизнь, Разум"

[Rattus]

Астрофизик рассказал о заскучавших инопланетянах

Ага - забавное. Наглядный пример того, что и в "высших" академических кругах концептуально идут ровно такие же споры как и на этом локальном форуме любителей - с такой же аргументацией и методологическими ошибками:

Директор британского Астрофизического центра Джодрелл-Бэнк Майкл Гарретт не согласился с гипотезой Корбета. Он заявил, что его коллега проецирует сегодняшнюю человеческую апатию по поводу космоса на всю остальную Вселенную.

А как ещё применять прогностическую силу научного знания? Тем более что в области физики и химии оно работает по результатам множества проверок с исключительной точностью. Почему вдруг в области астрофутурологии не должно - это как раз и нужно теперь доказывать. И чем эта экстраполяция хуже кардашевской полувековой давности? По-моему - даже лучше, ибо экстраполирует тенденции современные и природно-универсальные, а не кратковременные - эпохи бурной НТР.

«Трудно поверить, что вся разумная жизнь одинаково уныла», — заявил Гаррет.

"Трудно поверить" - это исключительно научный аргумент, о да!

[slava03]

Наглядный пример того, что и в "высших" академических кругах концептуально идут ровно такие же споры как и на этом локальном форуме любителей

Поэтому я её тут и разместил. Интересно посмотреть аргументы и сравнить их с мнениями академиков.

[slava03]

"Трудно поверить" - это исключительно научный аргумент, о да!

Вот именно. Когда заканчиваются аргументы, начинаются спекуляции с предположениями и игра в верю- не верю.

И что такое разумная жизнь в свете новых данных? Обезьяна взяла палку, вырыла яму и спрятала банан про запас- это разум? Другая притащила кокос, положила на плиту и шарахнула камнем, чтоб добраться до внутренностей- тоже?

[AL Malino]

На Энцеладе нашли все компоненты для жизни. Значит ли это, что мы не одни во Вселенной?
Ну, все или только какие-то новые — вопрос дискуссионный (например: возможна ли настоящая жизнь без стопки хорошего вискаря перед обедом? ). Но, паходу, чего-то "в копилку" добавили.

[Серый Страж]

Земная жизнь стала сложной на миллиард лет раньше, чем считалось
https://naked-science.ru/article/biology/zemnaya-zhizn-stala-slozh
Животные, растения и грибы — родственники, отличающиеся от остальной известной жизни однотипным устройством клеток. Долгое время ученые считали, что общий предок этих трех групп жил не более двух миллиардов лет назад и появился благодаря симбиозу с поглощаемыми им бактериями. Новые данные генетиков показали, что это революционное событие произошло совсем иначе.Современные эукариоты, в которых входят животные, растения, грибы и протисты, согласно новой работы сформировали сперва ядро, и лишь затем, причем очень не сразу, получили и митохондрии.

Поэтому появление эукариот — важнейший момент в эволюции всей земной жизни: от предельной простоты она совершила скачок к сложности. Но когда это произошло и по какому сценарию?

Авторы новой научной работы, которую они опубликовали в журнале Nature, решили ответить на этот вопрос с помощью метода перенастроенных молекулярных часов.

Опираясь на этот метод, исследователи искали такие гены эукариот, что несут следы удвоений в момент возникновения общего предка всех эукариот. В результате ученые пришли к выводу, что само это событие случилось существенно раньше, чем считали до сих пор: не 1,5-2 миллиарда лет назад, а 2,2-2,9 миллиарда лет назад. Причем разброс в последних цифрах обусловлен не неточностями датирования, а тем, что черты современных эукариот накапливались у общего предка всех них постепенно. Сначала, почти 2,9 миллиарда лет назад, появились гены, отвечающие за наличие клеточного ядра. И только затем, примерно 2,2 миллиарда лет назад, появились следы удвоения генов, связанных с митохондриями.

Почему это важно? Дело в том, что до 2,4 миллиарда лет назад в атмосфере нашей планеты практически не было кислорода. До сих пор гипотезы происхождения эукариот опирались на идею, что толчком к их появлению стала кислородная атмосфера. При наличии в воздухе сильнейшего окислителя метаболизм живых существ может очень серьезно ускориться. Казалось логичным, что более энергетически «богатая» среда сделала актуальным увеличение длины ДНК вплоть до тысячи раз (общий объем клеток эукариот сходно превосходит бактерий и архей).

Но теперь картина изменилась: получается, что общий предок эукариот получил ядро (и возможность резкого генетического усложнения) за полмиллиарда лет до того, как атмосфера стала хотя бы немного кислородной. Если отсутствие кислорода не мешало такому событию, тогда почему это случилось именно 2,9 миллиарда лет? Ведь жизнь, по современным представлениям, появилась порядка четырех миллиардов лет назад, всего через несколько сот миллионов лет после возникновения планеты.

Эукариоты не сперва приобрели симбионтов-митохондрий, а потом уже оформили клеточное ядро, позволяющее строить сложный организм из длинной ДНК, а, напротив, сначала приобрели клеточное ядро и лишь через сотни миллионов лет захватили бактерий, давших им возможность стать энергоэффективнее.

[Rattus]

Подлёдный океан на Титане - всё.

[vika vorobyeva]

Подлёдный океан на Титане - всё.

С другой стороны,

Тем не менее в слоях льда могут существовать полости, заполненные жидкой водой с растворенными солями и органическими молекулами. Они возникают при локальном таянии льда и могут мигрировать в вышележащие слои. Подобные жидкие карманы могут быть уникальными криосистемами, которые напоминают экосистемы в залежах морских льдов на полюсах Земли, где живет множество разных организмов. Это могут быть достаточно большие системы — даже одна сотая доля растаявшей гидросферы Титана дает объем жидкости на уровне Средиземного моря.
...
Это свидетельствует о мощном — на уровне 3–4 тераватт — тепловыделении в недрах спутника...

https://nplus1.ru/news/2025/12/18/titan-no-ocean

[Rattus]

Тем не менее в слоях льда могут существовать полости, заполненные жидкой водой с растворенными солями и органическими молекулами.

Вот только без контакта с каменным ядром ожидать наличия заметных питающих термохимических градиентов там уже не приходится.

[Mercury127]

Так конвекцию там совсем не запретили:

Такая ледяная структура не сможет полностью расплавиться из-за активных конвективных процессов, связанных с низкой вязкостью материала.

Может, даже целые глыбы со дна притащит?

[Rattus]

Так конвекцию там совсем не запретили

Это на макроуровне. А жизнь может усваивать градиенты только на микроуровне. Это примерно как пытаться поставить ветряки в атмосфере Юпитера, узнав о том, что там дуют сильнейшие ветра. Вот только фокус в том, что дуют они относительно всей планеты и друг друга, будучи разделены сотнями и тысячами километров и такой длины "ветряк" не сделать никак, а даже и сделав - нигде там не заякорить. То же и с жизнью.

[Серый Страж]

Многоклеточные превратили случайную заминку при чтении ДНК в механизм синхронизации
https://naked-science.ru/article/biology/mnogokletochnye-prevratil
Биологи выяснили, что сложная система регуляции генов у животных возникла не на пустом месте, а путем модификации древнего несовершенства молекулярных машин. Новое исследование показало, что предки многоклеточных организмов научились использовать естественное замедление ферментов на старте считывания ДНК как жесткий тормоз, необходимый для синхронного запуска генетических программ.

Негативный фактор элонгации NELF с РНК-полимеразой II и ДНК, во время паузы, изображения на основе криоэлектронной микроскопии / © Bonnie G. Su & Seychelle M. Vos

В клетках млекопитающих и мух процесс транскрипции (считывание информации с гена) имеет странную особенность. Фермент РНК-полимераза II садится на ДНК, проходит 20-60 нуклеотидов и замирает, ожидая химической команды для продолжения. У одноклеточных организмов вроде дрожжей или бактерий такого строгого контроля нет, и их полимераза работает без остановок. Оставалось загадкой, в какой момент эволюции возникла эта «пауза» и какие молекулярные детали для нее понадобились.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Structural & Molecular Biology, попробовали восстановить хронологию событий. Для этого применили метод сверхточного картирования PRO-seq.

Ученые проанализировали работу полимеразы у 20 видов организмов, представляющих два миллиарда лет эволюции: от архей и кишечной палочки до грибов, морских анемонов и человека. Сравнительный анализ показал, что «протопауза» появилась еще у одноклеточных эукариот: фермент не останавливался намеренно, а просто буксовал на старте из-за физических препятствий на молекуле ДНК. У животных появляются новые белковые субъединицы комплекса NELF, которые превратили вялое скольжение в жесткую фиксацию.

Чтобы доказать функциональность этого «тормоза», авторы научной работы провели эксперимент на стволовых клетках мышей. Они генетически модифицировали их так, чтобы иметь возможность мгновенно разрушать белок NELF, и подвергли клетки тепловому шоку. В норме при перегреве срабатывает белок-командир HSF1: он экстренно снимает полимеразы с паузы, запуская лавинообразный синтез защитных веществ.

Однако в клетках с разрушенным тормозом спасательная операция провалилась. Без удерживающего фактора полимеразы не ждали сигнала на старте, а хаотично «просачивались» вперед по гену. Когда пришел сигнал тревоги, активировать было некого: ферменты разбрелись по дистанции, синхронного синтеза не получилось.

Как показало это исследование, механизм паузы работает как стартовые колодки для спринтера. Он позволяет держать гены в состоянии взведенной пружины, чтобы в нужный момент — при развитии эмбриона или стрессе — запустить их мощно и синхронно. Сложность многоклеточной жизни построена на усовершенствовании древних молекулярных ошибок.

P.S. Пример того, как могла появиться согласованная реакция...

[Серый Страж]

Как клетка решает, частью чего она станет: геометрия восстанавливает траектории развития организма
https://www.ixbt.com/live/science/kak-kletka-reshaet-chastyu-chego-ona-stanet-geometriya-vosstanavlivaet-traektorii-razvitiya-organizma.html

Одной из главных задач наук о жизни остается понимание механизмов дифференциации — процесса, при котором универсальная стволовая клетка принимает решение стать нейроном, кардиомиоцитом или клеткой кожи. Эта область всегда опиралась на концептуальные модели, самой известной из которых является «эпигенетический ландшафт» Конрада Уоддингтона. В этой модели развитие представляется как движение точки по наклонной поверхности с разветвленными желобами: клетка движется от неустойчивого состояния к устойчивому под действием внутренних регуляторных сил.

В общем, звучит довольно абстрактно. Новая работа Кадзумицу Маехары и Ясуюки Окавы, опубликованная в Nature Communications, переводит эту абстракцию на язык строгой математики, позволяя не просто предполагать, но точно вычислять траектории, скорость и точки принятия решений клеточных популяций.
...
Источник: Nature Communications

[Серый Страж]

Эволюция — бесконечная гонка: новое исследование бросает вызов 60-летней теории
https://thespaceway.info/nature/29380-jevoljucija-beskonechnaja-gonka-novoe-issledovanie-brosaet-vyzov-60-letnej-teorii.html

Исследование Мичиганского университета, опубликованное 14 ноября в Nature Ecology and Evolution, бросает вызов нейтральной теории молекулярной эволюции, господствующей уже почти 60 лет. Авторы новой работы предполагают, что организмы не достигают стабильной адаптации, а вместо этого постоянно «преследуют» меняющуюся окружающую среду.

Парадокс полезных мутаций

Эволюционный биолог Цзяньчжи Чжан и его команда обнаружили: полезные мутации происходят гораздо чаще, чем считалось ранее — более 1% от общего числа мутаций. Это на порядки выше, чем допускает нейтральная теория.

Однако природные популяции эволюционируют медленнее, чем должны при такой частоте полезных мутаций. Этот парадокс исследователи объясняют новой концепцией — адаптивным отслеживанием с антагонистической плейотропией.

«Мы утверждаем, что результат был нейтральным, но процесс не был нейтральным, — говорит Чжан. — Природные популяции не полностью адаптированы к среде, потому что среда меняется очень быстро, и популяции всегда догоняют эти изменения».

Что такое нейтральная теория?

Нейтральная теория молекулярной эволюции, предложенная Мотоо Кимурой в конце 1960-х годов, утверждает, что подавляющее большинство мутаций на молекулярном уровне нейтральны по отношению к естественному отбору — ни полезны, ни вредны. Согласно этой теории, движущей силой эволюционных изменений является в основном случайный дрейф генов, а не отбор.

Команда Чжана проверила это с помощью глубокого мутационного сканирования дрожжей и кишечной палочки (E. coli). Ученые искусственно обеспечили тысячи мутаций в определенных генах и отслеживали их эффекты на протяжении многих поколений.

Эксперимент: постоянство против изменчивости

Исследователи осуществили экспериментальную эволюцию с двумя группами дрожжей на протяжении 800 поколений:

Первая группа эволюционировала в постоянных условиях;

Вторая циклически проходила через 10 различных питательных сред каждые 80 поколений.

Результат поразителен: в меняющейся среде полезные мутации не успевали закрепиться в популяции до того, как условия снова менялись. Мутация, бывшая полезной в одной среде, часто становилась бесполезной или даже вредной в следующей.

«Хотя мы наблюдаем множество полезных мутаций в данной среде, у них нет шанса закрепиться, — объясняет Чжан. — Когда их частота увеличивается до определенного уровня, среда меняется. Полезные мутации, накопленные в старой среде, могут стать вредными в новой».

Что это значит для человека?

Исследование предполагает, что выводы выходят за пределы микробных систем. Чжан полагает, что гены человека могут быть плохо приспособлены к современным условиям, поскольку наш вид эволюционировал в совершенно иной среде

Популяции, возможно, никогда не достигают полной адаптации — среда имеет свойство меняться быстрее, чем происходит полная генетическая оптимизация.

Ученые признают, что их выводы пока основаны на данных об одноклеточных организмах. Следующий шаг — проверить, сохраняются ли эти закономерности у многоклеточных видов, включая человека.

[Серый Страж]

Палеонтологи выделили ранее неизвестное вымершее царство древних гигантов
https://naked-science.ru/article/paleontology/prototaxites
Крупнейшие живые организмы девонского периода — прототакситы — не относились ни к грибам, ни к растениям, ни к лишайникам. Комплексный химический и структурный анализ помог выявить, что это ранее неизвестная и полностью вымершая ветвь биологической эволюции.

Научное сообщество спорило о природе этих загадочных существ более 165 лет. Ископаемые остатки, получившие название «прототакситы», впервые нашли еще в середине XIX века. Эти организмы доминировали в наземных экосистемах планеты в период от 420 до 370 миллионов лет назад.

Пейзаж древней Земли тогда выглядел инопланетно: привычных лесов не существовало, а растительность представляла собой лишь мхи и примитивные кустарники высотой не более метра. Над этой равниной возвышались гигантские столбы прототакситов, достигавшие восьми метров в высоту и метра в ширину. Они напоминали огромные стволы без веток, листьев и корней, закрепленные в почве луковицеобразным основанием.

Долгое время палеонтологи пытались вписать этих гигантов в существующее древо жизни. Сначала их считали предками хвойных деревьев, затем — гигантскими водорослями, а в последние десятилетия основной теорией стала принадлежность к царству грибов. Предполагалось, что это плодовые тела огромных грибов, питавшихся мертвой органикой. Эта версия объясняла многие странности строения, но оставляла вопросы о том, как мягкая грибная ткань могла удерживать такой исполинский вес или не быть съеденной.

Новое исследование окончательно разрушило грибную теорию, предложив вместо нее еще более удивительный сценарий. Статью об этом опубликовали в журнале Science Advances.

Ученые сфокусировались на образце вида Prototaxites taiti, найденном в кремнистых отложениях Райни в Шотландии. Эта локация уникальна для палеонтологии благодаря горячим минеральным источникам, которые сотни миллионов лет назад законсервировали ткани живых существ с детализацией вплоть до отдельных клеток. Такая сохранность позволила авторам научной работы провести прямое сравнение прототаксита с окаменелостями настоящих грибов и растений, найденных в том же куске породы.

Сначала исследователи с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии заглянули внутрь окаменевших тканей прототаксита. Они увидели сверхсложную систему переплетенных трубок, которая кардинально отличалась от строения грибницы. Тело организма состояло из трех разных типов каналов: тонких, средних и толстых, имеющих кольцевые утолщения.

Трубки соединялись в сложные узлы, названные медуллярными пятнами. Функционально эти хабы напоминали альвеолы в легких млекопитающих или капиллярные клубки: они служили центрами активного обмена веществ и транспорта ресурсов. Такая трехмерная архитектура не встречается ни у одного из известных видов грибов — ни древних, ни современных.

Далее ученые задействовали химический анализ с использованием машинного обучения (ATR-FTIR-спектроскопия), чтобы найти характерные молекулярные следы. Клеточные стенки всех известных грибов содержат хитин и бета-глюканы. В процессе окаменения эти вещества распадаются на специфические соединения, которые сохраняются в камне. Искусственный интеллект обучили различать химические сигнатуры древних растений, бактерий и грибов.

Анализ показал, что окаменелости реальных грибов из шотландского месторождения действительно содержат следы хитина. Однако в образцах прототаксита эти маркеры отсутствовали полностью. Химическая подпись прототаксита была уникальна и не совпадала ни с одной известной группой.

Исследователи также проверили образцы на наличие перилена — пигмента, который вырабатывают грибы-аскомицеты. В окружающей породе вещество присутствовало, но в тканях прототаксита его не оказалось. Это исключило возможность, что прототакситы были гигантскими лишайниками или симбиозом гриба и водоросли. Клеточная стенка загадочных гигантов имела принципиально иной состав, отличный от хитинового панциря грибов или целлюлозного каркаса растений.

Совокупность структурных и химических различий привела ученых к выводу о необходимости пересмотреть классификацию. Прототакситы признали представителями отдельного, неизвестного ранее царства эукариотической жизни. Эта группа существ нашла собственный путь к многоклеточности и гигантизму, создав уникальную биологическую инженерию для вертикального роста и транспортировки веществ. Они были гетеротрофами, то есть потребляли готовую органику из богатых почв девонского периода, но делали это способом, отличным от грибного.

Открытие изменило представление о биоразнообразии древней Земли. В девонском периоде существовала еще одна принципиально иная форма жизни. Эта таинственная цивилизация неподвижных гигантов процветала десятки миллионов лет, но в итоге проиграла эволюционную гонку и исчезла без следа, не оставив прямых потомков в современном мире. Загадка, мучившая науку полтора столетия, разрешилась обнаружением потерянного мира биологии.

[Серый Страж]

Запрет на вечную жизнь: почему наши клетки утратили механизм, доступный морским анемонам
https://www.ixbt.com/live/science/zapret-na-vechnuyu-zhizn-pochemu-nashi-kletki-utratili-mehanizm-dostupnyy-morskim-anemonam.html

Одной из догм современной биологии развития является концепция барьера Вейсмана. Согласно этому принципу, в организме животных существует разделение между двумя типами клеток: соматическими и клетками зародышевой линии. Соматические клетки формируют тело — мышцы, нервы, кожу, внутренние органы; они выполняют все жизненные функции, стареют и умирают вместе с организмом. Клетки зародышевой линии (гаметы) отвечают исключительно за передачу генетической информации следующим поколениям. У большинства сложных организмов, включая млекопитающих, это разделение происходит на самых ранних этапах эмбрионального развития, и путь назад закрыт: клетка кожи никогда не сможет стать яйцеклеткой.

Однако в животном мире существуют организмы, у которых это правило не работает. Книдарии (стрекающие) — тип древних водных животных, включающий медуз, кораллы, гидр и морских анемон, — обладают исключительной способностью к регенерации. Они могут восстанавливать утраченные части тела, а некоторые виды способны к фактическому биологическому бессмертию. Механизмы, обеспечивающие такую пластичность, до сих пор оставались предметом дискуссий.

Новое исследование, проведенное на морской анемоне Nematostella vectensis и опубликованное в журнале Science Advances, меняет представление о том, как эволюционировали стволовые клетки. Ученые обнаружили, что гены, которые у высших животных отвечают исключительно за формирование половых клеток, у анемон участвуют в создании нервной системы.

Более того, исследование демонстрирует глубокую молекулярную связь между нервной и половой системами. Тот факт, что одни и те же транскрипционные факторы и РНК-связывающие белки (Nanos, Piwi, Vasa) регулируют развитие столь разных типов тканей, указывает на их общее эволюционное происхождение.

В процессе эволюции более сложных животных (билатерий) произошла специализация: функции этих генов сузились до обслуживания только половой системы, что обеспечило надежную защиту наследственной информации, но лишило организм способности к тотальной регенерации. Книдарии же сохранили предковое состояние, в котором границы между «сомой» и «зародышем» остаются проницаемыми, что и обеспечивает им их исключительную живучесть и регенеративный потенциал.

Вот так, изучение примитивных морских беспозвоночных проливает свет на фундаментальные принципы организации живой материи, показывая, что разделение на смертное тело и бессмертные половые клетки не является единственно возможным сценарием существования сложного организма.

Источник: Science Advances

[Серый Страж]

Обломки сломанных генов помогли клетке компенсировать вред от мутаций
https://naked-science.ru/article/biology/oblomki-slomannyh-genov-p
Генетики из Гарварда и Массачусетского технологического института (MIT) расшифровали механизм «транскрипционной адаптации» — способности клеток обходить последствия мутаций, усиливая работу родственных генов. Ключевым посредником оказался белок ILF3, который транспортирует фрагменты разрушенной РНК в ядро и использует их как инструкцию для запуска запасных участков ДНК. Открытие позволяет создавать лекарства, программирующие клетку на самолечение без редактирования генома.

Молекулярная модель транскрипционной активации. Белок ILF3 связывается с промежуточными продуктами распада мРНК. После перемещения в ядро эти фрагменты направляют ILF3 к антисмысловым РНК в локусах адаптирующихся генов, где они могут активировать гены / © Mohamed A. El-Brolosy et al., Science

В клетках существуют механизмы, которые исправляют или компенсируют поломки в генах. Один из защитных механизмов называется «транскрипционная адаптация». Работает он так: обнаружив дефектную матричную РНК (мРНК), клетка уничтожает ее, но использует продукты распада как сигнал бедствия. Этот сигнал заставляет активироваться здоровые гены-дублеры (паралоги), которые берут на себя функции сломанного.

Долгое время оставалось загадкой, как именно информация о поломке передается из цитоплазмы, где утилизируется мусор, в ядро, где хранится ДНК и происходит синтез новых молекул.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, использовали модельные клетки мышей с мутацией в гене актина (Actg1), в норме вызывающей компенсаторную активность другого гена (Actg2). С помощью полногеномного CRISPR-скрининга ученые поочередно выключали тысячи генов, чтобы найти тот, без которого механизм защиты перестает работать.

Дополнительно в клетки вводили тысячи синтетических фрагментов РНК разной длины, чтобы выяснить, какая именно последовательность служит кодом активации для спасательного механизма. Биохимическими методами ученые отследили, с какими участками генома взаимодействует белок-посредник.

Анализ помог выявить белок ILF3 как главное звено процесса. Он захватывает фрагменты уничтоженной мутантной РНК в цитоплазме и переносит их в клеточное ядро. Там этот комплекс находит комплементарную фрагменту РНК антисмысловую цепочку на ДНК здорового гена-паралога.

Связавшись с целью, ILF3 меняет структуру хроматина, делая его более доступным, и ускоряет процесс считывания генетической информации (элонгацию).

Ученые доказали, что систему можно использовать в терапевтических целях. Введение в клетку короткого синтетического кусочка РНК (имитирующего обломок) заставило ее включить здоровый ген PKD1, дефект которого вызывает поликистоз почек. При этом само наличие реальной поломки в геноме оказалось необязательным — достаточно было ввести ложный сигнал об аварии.

[Серый Страж]

Мы были неизбежны: как древние археи подготовились к созданию человека за миллиарды лет
https://www.ixbt.com/live/science/my-byli-neizbezhny-kak-drevnie-arhei-podgotovilis-k-sozdaniyu-cheloveka-za-milliardy-let.html

Новое масштабное исследование геномов архей группы Асгард, опубликованное международной группой биологов, получило данные, свидетельствующие о том, что предки сложных клеток освоили кислородное дыхание самостоятельно, задолго до того, как вступили в симбиоз с бактериями. Это открытие полностью меняет наше понимание эволюции: способность извлекать энергию из кислорода не была импортирована извне, а развилась внутри самой линии архей.

Однако в геномах Heimdallarchaeia были найдены гены ферментов антиоксидантной защиты: каталаз, супероксиддисмутаз и пероксидаз. Кроме того, обнаружены гены протоглобинов — белков, способных связывать кислород. Это говорит о том, что эти микроорганизмы не просто пассивно переносили присутствие кислорода, но и умели контролировать его уровень внутри клетки и защищаться от окислительного стресса.

Результаты исследования заставляют пересмотреть причины возникновения эукариотической клетки. Старая модель кислородного спасения теряет актуальность. Если архея-хозяин уже умела дышать кислородом и защищаться от его токсичности, зачем ей понадобился симбионт?

Все дело в энергетической эффективности.

У прокариот (бактерий и архей) дыхательная цепь расположена на внешней мембране клетки. Это накладывает физическое ограничение: клетка не может значительно увеличить свой объем, так как площадь поверхности (мембраны) растет медленнее, чем объем цитоплазмы. Клетке просто не хватит энергии для обслуживания большого тела.

Симбиоз с митохондрией решил эту проблему не путем добавления новой функции (дыхания), а путем ее перераспределения. Поглотив бактерию и превратив ее в энергетическую станцию, клетка-хозяин получила возможность генерировать энергию внутри своего объема, а не только на поверхности. Это сняло энергетические ограничения и открыло путь к усложнению структуры: появлению ядра, развитой системы внутренних мембран и цитоскелета.

Источник: biorxiv

[Серый Страж]

Гигантские вирусы оказались „более живыми“: у них обнаружен автономный механизм синтеза белка
https://www.ixbt.com/live/science/gigantskie-virusy-okazalis-bolee-zhivymi-u-nih-obnaruzhen-avtonomnyy-mehanizm-sinteza-belka.html

Однако исследование международной группы ученых из Гарвардской медицинской школы и Университета Экс-Марсель, опубликованное в журнале Cell, обнаружило, что гигантские ДНК-вирусы кодируют собственный функциональный комплекс инициации трансляции, который позволяет им полностью контролировать процесс синтеза белка, не полагаясь на регуляторные механизмы клетки.
...
Объектом исследования стали представители класса Megaviricetes — так называемые гигантские вирусы. С момента их открытия в начале 2000-х годов они постоянно бросают вызов традиционной вирусологии. Их физические размеры и объем генома сопоставимы с некоторыми бактериями, а набор генов включает элементы, которые ранее считались исключительной прерогативой клеточных организмов: гены метаболизма, репарации ДНК и даже компоненты аппарата трансляции.

Главная теоретическая проблема заключалась в следующем: зачем вирусу кодировать фрагменты системы синтеза белка, если он все равно использует рибосомы хозяина? До сих пор многие ученые полагали, что эти гены — лишь эволюционный балласт, генетические остатки, захваченные у клеток миллионы лет назад и потерявшие свою функцию. Новая работа доказывает обратное: эти элементы не просто работают, они образуют сложную и автономную систему управления.

Ученые обнаружили, что гигантские вирусы (на примере мимивируса APMV) кодируют собственные версии всех трех компонентов этого комплекса. Исследователи назвали его vIF4F (viral Initiation Factor 4F).

Используя методы рентгеновской кристаллографии и масс-спектрометрии, биологи доказали, что вирусные белки образуют стабильный и активный комплекс. Более того, они структурно отличаются от белков хозяина. Это означает, что вирус не просто копирует клеточный механизм, а использует его модифицированную, оптимизированную под свои нужды версию.

Самым важным открытием стало то, что вирусный комплекс обладает специфическим сродством. В то время как клеточный eIF4F пытается обслуживать все доступные мРНК, вирусный vIF4F игнорирует клеточные инструкции и фокусируется исключительно на вирусных.

Однако наиболее показательными стали опыты с клеточным стрессом. Исследователи искусственно вводили клетки-хозяева в состояние жесткого стресса (голодание, окислительный стресс, нарушение работы органелл), при котором синтез белков в самой клетке практически полностью прекращался.

В этой ситуации обычные вирусы гибнут, так как им нечем активировать рибосомы. Но гигантские вирусы, оснащенные vIF4F, продолжали успешно реплицироваться. Их титры (количество вирусных частиц) оставались стабильно высокими. Наличие собственного аппарата инициации трансляции превращает их в автономные системы, способные функционировать даже в умирающем или заблокированном организме хозяина.

Значение этого исследования выходит далеко за пределы вирусологии. Обнаружение vIF4F ставит фундаментальный вопрос о происхождении эукариотической жизни. Существует гипотеза, что многие сложные механизмы, которые мы сегодня считаем типично клеточными, могли возникнуть в мире гигантских вирусов или их предков.

Тот факт, что вирусы кодируют настолько сложную и специализированную систему управления трансляцией, заставляет пересмотреть их статус в биологической иерархии. Мы видим организмы с высокой степенью метаболической и регуляторной независимости.

Гигантские вирусы демонстрируют стратегию «полного захвата». Они не просто используют ресурсы хозяина, они приносят с собой собственную систему управления этими ресурсами, которая работает по своим правилам и не подчиняется командам извне. Это делает их одними из самых эффективных и автономных биологических систем на планете.

Источник: Cell

[Серый Страж]

Галилеевы спутники Юпитера унаследовали строительные блоки жизни при рождении
https://naked-science.ru/article/astronomy/galileevy-sputniki-yupite
Астрономы смоделировали, как ледяные луны газового гиганта накопили сложную органику сразу из двух разных источников. Химические предшественники жизни переносились на спутники из протосолнечного облака и независимо синтезировались внутри самого диска Юпитера.

Европа, Ганимед и Каллисто давно привлекают внимание планетологов как потенциальные места для поиска внеземной жизни. Под их толстой ледяной корой скрываются жидкие океаны, где есть вода и источники энергии. Однако для зарождения живой материи необходим третий компонент — сложные органические молекулы, содержащие углерод, азот и кислород.

Раньше наука не давала точного ответа, откуда эти вещества появились на спутниках в достаточном количестве. Существовала вероятность, что они попали туда из далекого космоса или образовались прямо на месте.

Основой для органической химии в космосе служат льдинки из метанола, аммиака и углекислого газа. Лабораторные эксперименты показали, что превращение этих простых соединений в сложные кирпичики жизни происходит под воздействием двух факторов. Первый — это ультрафиолетовое излучение от молодых звезд. Второй — умеренный нагрев, который запускает химические реакции внутри ледяных зерен.

Астрофизикам предстояло выяснить, какой из путей сработал в случае с лунами Юпитера миллиарды лет назад. В новой работе ученые объединили данные об эволюции газопылевых дисков и движении частиц материи, построив детальную модель ранней Солнечной системы. Это позволило восстановить историю формирования спутников. Результаты опубликовали в журналах The Planetary Science Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
 
Авторы исследования симулировали поведение тысяч частиц пыли и льда, проследив их путь сквозь время и пространство, чтобы понять, сколько радиации и тепла они могли получить. Модель учитывала движение материи от момента рождения Солнца до формирования планет-гигантов.

Расчеты показали работу сложного транспортного конвейера. В протосолнечной туманности частицы льда подвергались жесткому облучению и нагреву. Пылинки из отдаленных и холодных регионов, расположенных за 12 астрономических единиц от Солнца, редко долетали до Юпитера. Зато материал, находившийся на расстоянии около семи астрономических единиц, успешно проходил тепловую обработку. Почти половина крупных частиц размером в сантиметр из этой зоны превратилась в переносчиков готовой органики и вошла в состав будущих лун.

Параллельно мощный химический реактор работал в непосредственной близости к Юпитеру. Планету окружал собственный плотный диск из газа и пыли, из которого и сформировались Галилеевы спутники. Модель показала, что внутри этого диска главную роль играло именно тепло, а не облучение ультрафиолетом. Гравитация и трение разогревали материю, создавая подходящие условия для синтеза органики из аммиака и углекислого газа. Частицы не успевали накопить большую дозу ультрафиолета, но нагрев эффективно превращал лед в сложные соединения.

Исследователи подтвердили, что луны Юпитера собрали органический материал отовсюду. Сложные молекулы, рожденные в огромном облаке вокруг Солнца, дополнили вещества, созданные в локальном диске планеты-гиганта. Подледные океаны Европы, Ганимеда и Каллисто с момента образования обладали полным набором ингредиентов для пребиотической химии. Наличие такого богатого химического коктейля значительно повышает шансы на их обитаемость в прошлом и настоящем.

[Серый Страж]

Как долго земные микробы живут на Марсе: бактерии десятилетиями выживают внутри наших роверов
https://www.ixbt.com/live/science/kak-dolgo-zemnye-mikroby-zhivut-na-marse-bakterii-desyatiletiyami-vyzhivayut-vnutri-nashih-roverov.html

(кликните для показа/скрытия)

Сборка межпланетных космических аппаратов проходит в условиях строжайшего контроля. Инженеры работают в чистых помещениях, где воздух непрерывно фильтруется, а все компоненты будущих марсоходов проходят многоэтапную очистку, включающую обработку изопропиловым спиртом и термическую стерилизацию. Эти меры диктуются правилами планетарной защиты. Главная цель научного сообщества — предотвратить биологическое загрязнение других планет земными микроорганизмами. Если человечество когда-нибудь обнаружит следы жизни на Марсе, ученые должны быть абсолютно уверены, что эта жизнь действительно местная, а не привезена туда на колесах нашего же аппарата.

Однако стопроцентной стерильности в инженерии не существует. Согласно официальным оценкам, современный марсоход Perseverance отправился в космос, неся на своей поверхности около 38 тысяч жизнеспособных бактериальных спор. Если добавить к этому числу микроорганизмы, не образующие спор, общее количество невидимых пассажиров на одном аппарате может исчисляться миллионами.

Возникает закономерный вопрос: способны ли эти микроорганизмы пережить межпланетный перелет и суровые условия марсианской поверхности? Группа исследователей из Йоркского университета под руководством Грейс Бишоф разработала комплексную модель выживаемости марсианских микробов (Mars Microbial Survival model, или MMS). Ученые проанализировали физические и химические факторы, воздействующие на бактерии во время полета и после посадки, чтобы точно рассчитать сроки стерилизации 14 различных космических миссий, отправленных к Красной планете за последние десятилетия.

Биологический стандарт выживаемости

Основой для расчетов в модели MMS стала бактерия Bacillus subtilis (сенная палочка). В микробиологии и астробиологии она используется как универсальный маркер предельной выживаемости. В неблагоприятных условиях этот микроорганизм переходит в состояние споры — он останавливает свой метаболизм и покрывается плотной защитной оболочкой. Споры Bacillus subtilis демонстрируют феноменальную устойчивость к жесткому радиационному излучению, вакууму, экстремально низким температурам и химическим реагентам. Логика исследователей в том, что если смоделированные условия космоса гарантированно уничтожают споры этого вида, то все остальные, менее защищенные бактерии, погибнут гораздо раньше. Следовательно, расчеты, основанные на Bacillus subtilis, дают максимально надежную оценку сроков полной стерилизации аппарата.

Этап первый: радиация и вакуум в глубоком космосе

Путь космического аппарата от Земли до Марса занимает в среднем несколько месяцев. На протяжении всего этого времени посадочный модуль и сам марсоход надежно спрятаны внутри защитной конструкции — аэрооболочки.

Внешняя поверхность этой оболочки подвергается жесткому воздействию космической среды. Главным фактором разрушения биологических структур здесь выступает солнечное ультрафиолетовое излучение (UVC). На Земле живые организмы защищены от него озоновым слоем, но в открытом космосе UVC-лучи беспрепятственно разрушают молекулы ДНК бактерий. Модель MMS показывает, что освещенная солнцем сторона аэрооболочки полностью стерилизуется всего за несколько дней полета.

Для тех поверхностей, которые находятся в тени и не получают прямого ультрафиолета, работают другие физические законы. Стерилизация там происходит за счет синергии глубокого вакуума и температурных перепадов. В результате к моменту, когда капсула достигает орбиты Марса и готовится к входу в атмосферу, ее внешний корпус является абсолютно стерильным.

Проблема заключается во внутренних компонентах. Сам марсоход, находящийся внутри спускаемого аппарата, полностью защищен от солнечного ультрафиолета. Более того, чтобы тонкая электроника не вышла из строя во время перелета, внутри капсулы поддерживается определенный температурный режим. В этих условиях бактерии, оставшиеся на манипуляторах, камерах или шасси ровера, благополучно переживают транзит и достигают марсианской поверхности живыми.


Расчет того, как солнечный свет освещает боковые части марсохода. Для строго вертикальных поверхностей значение β принимается за 90°.
Автор: Grace Bischof et al 2026 Planet. Sci. J. 7 37 Источник: iopscience.iop.org

Этап второй: марсианская атмосфера и воздействие среды

Сброс теплозащитного экрана и посадка на поверхность планеты открывают новый этап воздействия на микроорганизмы. Марсианская атмосфера сильно разрежена и состоит преимущественно из углекислого газа. Она практически не фильтрует губительное ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 200 до 280 нанометров.

Как только марсоход оказывается на поверхности, солнечный свет начинает уничтожать бактерии на его открытых частях. Плоские, обращенные вверх детали аппарата (например, верхние панели роверов Curiosity или Zhurong) получают критическую дозу излучения невероятно быстро. Расчеты показывают, что для полной стерилизации таких поверхностей достаточно всего одного марсианского дня.

Вертикальные поверхности — боковые стенки корпуса или опоры — стерилизуются медленнее. На них попадает меньше прямых лучей, и процесс зависит от рассеянного в атмосфере света, а также от широты, на которой совершил посадку аппарат. Тем не менее, даже самые неудачно расположенные внешние детали гарантированно очищаются от жизнеспособных спор за один марсианский год (около 687 земных дней).

Помимо радиации, на микробы воздействует химический состав марсианского грунта. Исследования показывают наличие в реголите перхлоратов, солей и элементов с высокой кислотностью. Эти химические соединения действительно обладают токсичными для бактерий свойствами, однако их воздействие работает очень медленно и вносит лишь незначительный вклад в общий процесс стерилизации по сравнению с ультрафиолетом.


(a) и (c) — Интенсивность жесткого ультрафиолета (UVC), падающего на аэрооболочки роверов Opportunity (самый короткий перелет к Марсу) и Phoenix (самый долгий). Рассмотрены сценарии, когда поверхность направлена прямо на Солнце и когда она развернута на 90° (лучи скользят параллельно поверхности).
(b) и (d) — Графики уничтожения микробов (снижения бионагрузки) под воздействием ультрафиолета во время полета. Для поверхностей с углом наклона к Солнцу менее 80° зафиксировано колоссальное снижение популяции: -2500 log для Opportunity и -5000 log для Phoenix. Это многократно превышает требуемый стандарт стерильности (SAL), составляющий всего -12 log.
Автор: Grace Bischof et al 2026 Planet. Sci. J. 7 37 Источник: iopscience.iop.org

Этап третий: фактор пыли

Ситуация радикально меняется, если микроорганизмы оказываются защищены от прямого света. Марс — планета пыльных бурь. Мелкий грунт (реголит) постоянно оседает на корпуса аппаратов.

Физическое моделирование выявило серьезную уязвимость: слой марсианской пыли толщиной в доли миллиметра (размер фракций от 150 до 500 микрометров) способен полностью заблокировать прохождение UVC-излучения. Если при жесткой посадке часть спор слетела с аппарата и была присыпана песком, или если пыль плотно покрыла углубления на самом марсоходе, ультрафиолет теряет свою эффективность. При таком сценарии выживаемость бактерий значительно возрастает, и процесс их уничтожения перекладывается на химические свойства почвы и низкое атмосферное давление.

Этап четвертый: выживание внутри механизмов

Самой серьезной угрозой для планетарной защиты остаются внутренние отсеки марсоходов и посадочных платформ. Ультрафиолетовое излучение туда не проникает физически. Химическое воздействие грунта также исключено. Жизнь или смерть микроорганизмов внутри машин зависит исключительно от двух параметров: температуры и атмосферного давления.

Давление на поверхности Марса крайне низкое (около 6-10 миллибар), что губительно для земных клеток, так как вызывает испарение внутриклеточной жидкости. Однако скорость этого процесса напрямую зависит от температуры среды.

Для нормальной работы научных приборов внутри современных роверов устанавливаются системы обогрева, в том числе радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Если температура во внутренних отсеках поддерживается на стабильно плюсовых значениях (например, около 40 °C), то комбинация тепла и низкого давления убивает споры достаточно быстро — всего за несколько десятков марсианских дней.

Но многие компоненты аппаратов, особенно после завершения их миссии и отключения питания, остывают до температур окружающей среды, которые на Марсе регулярно опускаются до -40 °C и ниже. При таких температурах синергия тепла и вакуума исчезает. Единственным поражающим фактором остается изолированное воздействие низкого давления на замороженную спору.

Согласно математической модели MMS, чтобы низкое давление полностью уничтожило жизнеспособную спору Bacillus subtilis внутри необогреваемого отсека, требуется около 25 марсианских лет, что эквивалентно примерно 47 земным годам.


Модель интенсивности жесткого ультрафиолета (UVC), падающего на плоскую поверхность в первые 24 часа после посадки. Расчет выполнен для координат каждого аппарата с учетом марсианского сезона (солнечной долготы, L s ) в момент прибытия
Автор: Grace Bischof et al 2026 Planet. Sci. J. 7 37 Источник: iopscience.iop.org

Исторический аудит: какие аппараты уже стерильны

Правило «25 марсианских лет» позволяет ученым пересмотреть биологический статус всех аппаратов, когда-либо отправленных на Красную планету.

Советские посадочные модули «Марс-2», «Марс-3» и «Марс-6», которые достигли планеты в начале 1970-х годов, провели на поверхности от 27 до 29 марсианских лет. Даже если внутри их герметичных корпусов изначально скрывались земные бактерии, физика времени и постоянного низкого давления завершила свою работу. Сегодня эти аппараты можно считать полностью биологически нейтральными.

Совершенно иная картина складывается с более современными миссиями. Аппараты Pathfinder (посадка в 1997 году), Spirit и Opportunity (2004), Phoenix (2008), а также разбившийся европейский модуль Schiaparelli (2016) находятся на Марсе недостаточно долго для того, чтобы низкое атмосферное давление полностью стерилизовало их холодные внутренние отсеки. Исходя из строгих научных расчетов, внутри этих мертвых машин с высокой долей вероятности прямо сейчас находятся жизнеспособные, хотя и находящиеся в глубоком анабиозе, земные микроорганизмы.


График уничтожения микробов жестким ультрафиолетом (UVC) на нижних поверхностях космических аппаратов. Быстрее всего уровень гарантированной стерильности (1 SAL) был достигнут у ровера Opportunity — всего за 46 солов (марсианских суток). Дольше всего этот процесс занял у китайского ровера Zhurong — 140 солов.
Автор: Grace Bischof et al 2026 Planet. Sci. J. 7 37 Источник: iopscience.iop.org

Значение для науки и будущих миссий

Детализированное понимание механизмов выживания бактерий критически важно для планирования следующих шагов в освоении космоса. В ближайшие годы мировые космические агентства планируют реализацию сложнейших проектов. В их числе программа Mars Sample Return, предполагающая сбор и отправку марсианского грунта на Землю, а также проект Mars Life Explorer, концепция которого включает бурение поверхности планеты для забора образцов льда.

Если буровой механизм такого аппарата не будет идеально спроектирован с учетом температурных режимов, он может перенести жизнеспособную земную бактерию из собственного внутреннего отсека в марсианский лед — среду, защищенную от радиации и богатую водой. Подобная ошибка приведет к серьезным последствиям для науки: датчики зафиксируют наличие биологической активности, ученые объявят об обнаружении внеземной жизни, но в реальности это будет регистрация микроорганизма, который был привезен с Земли.

Исследование модели MMS доказывает, космос эффективно уничтожает жизнь на открытых поверхностях, но человеческая инженерия, создавая сложные и защищенные механизмы, непреднамеренно формирует долговечные убежища для земных бактерий на других планетах. Это требует пересмотра стандартов сборки и стерилизации для всех будущих аппаратов, задачей которых станет поиск биологических следов в Солнечной системе.

Источник: The Planetary Science Journal

P.S. Эдак мы ненамеренно на Марс жизнь занесём...