Вчені з Брістольського університету (Великобританія) за допомогою суперкомп’ютера змоделювали майбутнє Землі. Машина передбачила масове вимирання ссавців через 250 мільйонів років. Дослідження про це опублікував журнал Nature Geoscience.

До чергової катастрофи планети призведуть кліматичні зміни. До того ж нинішнє глобальне потепління вплине на це лише незначно. Набагато небезпечнішими виявляться глобальні процеси, що не залежать від діяльності людей.

Так, моделювання показало, що в майбутньому всі континенти зіллються в один – Пангея Ультіма (Pangea Ultima).

“Вивчення руху літосферних плит показало, що кожні 500-600 мільйонів років блоки континентальної кори збираються на єдиний суперконтинент. Тому сьогодні вже можна передбачати їхній напрямок та терміни зіткнення”, – сказав Олександр Фарнсворт, кліматолог із Брістольського університету.

Водночас збільшення яскравості старіючого Сонця та підвищення вулканічної активності через рух континентів збільшать інтенсивність сонячної радіації (на 2,5%) та вуглекислого газу в атмосфері (в 1,5 раза). В результаті це призведе до формування екстремально жаркого та вологого клімату.

Середня температура на поверхні Пангеї Ультіми складатиме приблизно +40 °C (зараз +15 °C). За таких умов лише 8% суші залишаться придатними для життя. При цьому не виключається сценарій ще гірше: градус підніметься до +50°C, на планеті загинуть всі рослини і припиниться фотосинтез, що призведе до повного вимирання ссавців. Джерело

Гігатони парникових газів уловлюються під морським дном, і це добре. Навколо узбережжя континентів, де схили занурюються в море, крихітні клітини льоду вловлюють газ метан, не даючи йому вийти та викинутися в атмосферу. Ці крижані утворення, відомі як метанові клатрати, рідко потрапляють у новини, але привернули увагу через їхній потенціал впливу на зміну клімату. Під час морського буріння метановий лід може застрягти в трубах, спричинивши їх замерзання та розрив. Вважається, що розлив нафти Deepwater Horizon у 2010 році був спричинений накопиченням клатратів метану.

Але досі біологічний процес, який стоїть за тим, як газ метан залишається стабільним під водою, був майже повністю невідомий. У проривному дослідженні міждисциплінарна команда дослідників Georgia Tech виявила раніше невідомий клас бактеріальних білків, які відіграють вирішальну роль у формуванні та стабільності клатратів метану.

Команда під керівництвом Дженніфер Гласс, доцента Школи Землі та атмосферних наук, і Ракель Ліберман, професора та завідувача кафедри Сепчік-Пфейл Школи хімії та біохімії, показала, що ці нові бактеріальні білки так само ефективно пригнічують ріст клатратів метану. як комерційні хімікати, які зараз використовуються в бурінні, але вони нетоксичні, екологічно чисті та масштабовані. Їхнє дослідження інформує про пошуки життя в Сонячній системі, а також може підвищити безпеку транспортування природного газу.

Дослідження, опубліковане в журналі PNAS Nexus, підкреслює важливість фундаментальної науки у вивченні природних біологічних систем Землі та підкреслює переваги співпраці між дисциплінами.

«Ми хотіли зрозуміти, як ці утворення залишалися стабільними під морським дном, і які саме механізми сприяли їхній стабільності», — сказав Гласс. «Це те, чого ніхто раніше не робив».

Просіювання осаду

Зусилля почалося з того, що команда досліджувала зразок глинистого осаду, який Гласс отримав з морського дна біля узбережжя Орегону. Гласс припустив, що осад міститиме білки, які впливають на ріст метанового клатрату, і що ці білки будуть нагадувати добре відомі білки антифризу в рибі, які допомагають їм виживати в холодному середовищі.

Але щоб підтвердити свою гіпотезу, Гласс і її дослідницька група повинні були спочатку визначити білки-кандидати з мільйонів потенційних цілей, що містяться в осаді. Потім їм потрібно було б виготовити білки в лабораторії, хоча не було розуміння того, як ці білки можуть поводитися. Крім того, ніхто раніше не працював з цими білками.

Гласс звернувся до Лібермана, чия лабораторія вивчає структуру білків. Першим кроком було використання секвенування ДНК у поєднанні з біоінформатикою для ідентифікації генів білків, що містяться в осаді. Потім Дастін Хуард, дослідник лабораторії Лібермана та перший автор статті, підготував білки-кандидати, які потенційно можуть зв’язуватися з клатратами метану. Хьюард використовував рентгенівську кристалографію для визначення структури білків.

Створення умов морського дна в лабораторії

Гуард передав білкові кандидати Ебігейл Джонсон, колишньому доктору філософії. студент лабораторії Ґласса та один із перших авторів статті, який зараз є докторантом в Університеті Джорджії. Щоб перевірити білки, Джонсон сама утворила клатрати метану, відтворивши високий тиск і низьку температуру морського дна в лабораторії. Джонсон працював з Шенг Даєм, доцентом Школи цивільної та екологічної інженерії, щоб побудувати унікальну барокамеру з нуля.

Джонсон помістив білки в посудину під тиском і налаштував систему, щоб імітувати тиск і температурні умови, необхідні для утворення клатрату. Стиснувши в посудину метан, Джонсон видавив метан у краплю, що спричинило утворення метанової клатратної структури.

Потім вона виміряла кількість газу, який спожив клатрат — індикатор того, як швидко та скільки клатрату утворилося — і зробила це в присутності білків проти відсутності білків. Джонсон виявив, що з білками, що зв’язують клатрати, споживається менше газу, а клатрати плавляться при вищих температурах.

Після того, як команда перевірила, що білки впливають на утворення та стабільність метанових клатратів, вони використали кристалічну структуру білка Х’юарда для проведення моделювання молекулярної динаміки за допомогою Джеймса (JC) Гумбарта, професора Школи фізики. Моделювання дозволило команді визначити конкретне місце, де білок зв’язується з клатратом метану.

Напрочуд нова система

Дослідження показало несподіване уявлення про структуру та функції білків. Спочатку дослідники вважали, що частина білка, схожа на білки рибного антифризу, відіграватиме роль у зв’язуванні клатрату. Дивно, але ця частина білка не відігравала ролі, а взаємодіями керував зовсім інший механізм.

Вони виявили, що білки не зв’язуються з льодом, а скоріше взаємодіють із самою клатратною структурою, спрямовуючи її зростання. Зокрема, частина білка, яка мала характеристики, подібні до білків антифризу, була похована в структурі білка і замість цього відігравала роль у стабілізації білка.

Дослідники виявили, що протеїни ефективніше модифікують метановий клатрат, ніж будь-які протеїни антифризу, які були протестовані в минулому. Вони також працювали так само добре, якщо не краще, ніж токсичні комерційні інгібітори клатрату, які зараз використовуються в бурінні, що становить серйозну загрозу навколишньому середовищу.

Запобігання утворенню клатрату в трубопроводах природного газу є індустрією, яка коштує мільярд доларів. Якби ці білки, що біологічно розкладаються, можна було б використовувати для запобігання катастрофічним витокам природного газу, це б значно зменшило ризик шкоди навколишньому середовищу.

«Нам так пощастило, що це дійсно спрацювало, тому що, незважаючи на те, що ми вибрали ці білки на основі їх схожості з білками антифризу, вони абсолютно різні», — сказав Джонсон. «Вони виконують схожу функцію в природі, але виконують це через зовсім іншу біологічну систему, і я думаю, що це справді захоплює людей».

Метанові клатрати, ймовірно, існують по всій Сонячній системі — наприклад, на поверхні Марса та на крижаних супутниках зовнішньої Сонячної системи, таких як Європа. Висновки команди показують, що якщо мікроби існують на інших планетарних тілах, вони можуть виробляти подібні біомолекули для утримання рідкої води в каналах у клатраті, які можуть підтримувати життя.

«Ми все ще так багато дізнаємося про основні системи на нашій планеті», — сказав Гуард. «Це одна з чудових переваг Georgia Tech — різні спільноти можуть об’єднатися, щоб займатися справді класною, несподіваною наукою. Я ніколи не думав, що буду працювати над астробіологічним проектом, але ось ми тут, і ми досягли успіху». Джерело

Рідкісні кадри показують незвичайного восьминога, який з’являється в глибокому морі на глибині понад 1600 кілометрів. Примарний восьминіг потрапив у поле зору камер дистанційно керованого глибоководного підводного апарату Hercules, яким керує Ocean Exploration Trust.

“Ух ти!” – сказали навігатори підводного апарату, коли восьминіг з’явився в яскравому світлі камери. «Ох, які махають вуха», — сказав один із навігаторів, маючи на увазі два вухасті плавці на мантії восьминога.

Ці види восьминогів були названі «Дамбо» на честь діснеївського слона, який використовує свої вуха, щоб літати. На відео нижче можна побачити, як восьминіг з’являється приблизно через 8 секунд:

Восьминоги Дамбо — це рідкісне видовище, хоча вони добре відомі тим, хто вивчає глибокі води центральної частини Тихого океану. Вважається, що вони пірнають найглибше з усіх відомих восьминогів, живучи на глибині до 4000 км під поверхнею, повідомляє National Geographic.

Їх характерні плавці у формі вух можуть махати, допомагаючи їм безтурботно пересуватися на великих глибинах. Це відрізняє їх від тих, хто живе ближче до поверхні, які летять, викидаючи воду із сифонів на боці мантії.

«Це такий витончений рух», — каже один з операторів підводного апарату на відео.

“Восьминіг на відео досить великий, приблизно 0.6 метра в довжину”, – повідомив прес-секретар Ocean Exploration Trust.

Більшість восьминогів Дамбо мають довжину менше метра, хоча вони можуть досягати 1.8 метра у довжину. Рідкісного восьминога помітили під час останньої експедиції Ocean Exploration Trust, яка вивчала морський національний пам’ятник Papahānaumokuākea, переважно недосліджену охоронювану територію у 290 км від Hōlanikū на Гаваях. Джерело

Вчені вперше відновили РНК вимерлого виду, тасманійського тигра, що породило надію на воскресіння тварин, яких колись вважали втраченими назавжди, повідомили AFP дослідники Стокгольмського університету.

«РНК ніколи раніше не виділяли та секвенували з вимерлого виду», — сказав Лав Дален, професор еволюційної геноміки Стокгольмського університету, який керував проектом.

«Здатність відновити РНК вимерлих видів є невеликим кроком (на шляху), можливо, до можливості відродити вимерлі види в майбутньому», — сказав він.

Далену та його команді вдалося секвенувати молекули РНК із 130-річного зразка тасманійського тигра, що зберігався при кімнатній температурі в Музеї природної історії Швеції.

Завдяки цьому вони змогли реконструювати РНК шкіри та скелетних м’язів.

РНК — це молекула, яка використовується для передачі інформації від геному до решти клітини про те, що вона повинна робити.

«Якщо ви збираєтеся воскресити вимерлу тварину, то вам потрібно знати, де знаходяться гени, що вони роблять, і в яких тканинах вони регулюються», — сказав Дален, пояснюючи необхідність знань як про ДНК, так і про РНК.

Останній відомий живий тасманійський тигр або тилацин, хижа сумчаста тварина, помер у неволі в 1936 році в зоопарку Beaumaris в Тасманії.

Після європейської колонізації Австралії ця тварина була оголошена шкідником, а в 1888 році була запропонована винагорода за кожну вбиту дорослу тварину. Вчені зосередили свої зусилля на припиненні вимирання тасманійського тигра, оскільки його природне середовище проживання в Тасманії в основному збереглося.

«Захоплююча ідея»

Даніела Калтхофф, відповідальна за колекцію ссавців у Музеї природної історії, сказала, що ідея можливого воскресіння тасманійського тигра є «захоплюючою ідеєю».

«Це фантастична тварина, і я б хотіла знову побачити її наживо», — сказала вона, демонструючи чорно-коричневу смугасту шкіру, яку дослідники використовували у своєму дослідженні.

Їхні висновки також мають значення для вивчення пандемічних РНК-вірусів.

«Багато пандемій, які траплялися в минулому, були спричинені РНК-вірусами, нещодавно коронавірусом, а також… іспанським грипом», — пояснив Дален.

«Насправді ми могли б шукати ці віруси в останках диких тварин, що зберігаються в сухих музейних колекціях. Це може допомогти нам зрозуміти природу пандемій і звідки пандемії беруться», — сказав він.

Дослідження відкриває двері для використання музейних колекцій у такий новий спосіб.

«У музейних колекціях по всьому світу є мільйони та мільйони висушених шкір і висушених тканин комах, ссавців і птахів і так далі, і тепер можна було б піти й відновити РНК з усіх цих зразків», — сказав Дален. Джерело

Іспанські історики, палеонтологи та біологи, пов’язані з установами по всій Іспанії, виявили, що ящик з артефактами, який був подарований Археологічному музею Каталонії в 1986 році, містить колекцію кісток неандертальців. Докладно про знахідку розповідається у статті, опублікованій у журналі Frontiers in Earth Science.

Наприкінці 1970-х років палеонтолог-аматор Мігель Азнар виявив величезну кількість артефактів і кісток поза печерою Кова Сіманія недалеко від Барселони. Він очистив матеріали, потім склав їх у ящик, який залишався у нього вдома до 1986 року, після чого був подарований музею. Проте вчені досліджували його лише 2020 року.

Крім фрагментів кераміки та інших артефактів, у ящику також знаходилися кістки тварин та 53 кістки неандертальців. Аналіз показав, що це кістки трьох осіб: дорослого, мабуть, жінки; дитини, ймовірно, у віці 11 чи 12 років; та ще однієї дитини, якій, за оцінками команди, було від 7 до 8 років.

Кістки датуються приблизно 50 тисячами років тому. Дослідники все ще намагаються витягти ДНК із кісток, щоб дізнатися про них більше та з’ясувати, чи були неандертальці родичами. Вчені відзначають, що колекція кісток також є найбільш значною знахідкою кісток неандертальців у регіоні і, можливо, на всьому Піренейському півострові.

Дослідники з Брістольського університету використовували моделювання за допомогою суперкомп’ютера зміни клімату та континентів у майбутньому. Аналіз показує, що екстремальні кліматичні явища різко загостряться, коли континенти через 250 млн. років зіллються в один гарячий, сухий і практично непридатний для життя суперконтинент.

Вчені моделювали зміни температури, вітру, дощу та вологості для наступного суперконтиненту – Пангеї Ультіма, який, як очікується, сформується у найближчі 250 млн років. Щоб оцінити поглинання та виділення вуглекислого газу, вчені використовували моделі руху тектонічних плит, хімії океану та біології.

Результати моделювання показують, що температура на Землі продовжуватиме зростати в міру того, як Сонце стає яскравішим, випромінюючи більше енергії та нагріваючи планету. Другим фактором, що вплине на клімат, стане підвищена вулканічна активність. Тектонічні процеси, пов’язані з формуванням суперконтиненту, призведуть до частіших вивержень вулканів та викидів парникових газів в атмосферу.

Хоча антропогенна зміна клімату та глобальне потепління, ймовірно, стануть зростаючою причиною теплового стресу та смертності в деяких регіонах, дослідження показують, що планета значною мірою залишиться придатною для життя доти, доки в далекому майбутньому не відбудеться сейсмічну зміну суші. Але коли сформується суперконтинент, тільки від 8% до 16% суші на ньому буде придатним для проживання ссавців.

За оцінками вчених, кількість вуглекислого газу в атмосфері на момент формування суперконтиненту підніметься в 1,5 рази з 400 до 600 частин на мільйон. На більшій частині суходолу температура буде від 40 до 50° і високий рівень вологості.

Ссавці, у тому числі люди, виживали та стали домінуючими видами, завдяки своїй здатності пристосовуватися до екстремально холодних погодних умов, особливо за рахунок таких адаптацій, як хутро та зимова сплячка на холоді, а також короткі періоди сплячки у теплу погоду. Толерантність ссавців до високих температур загалом не сформувалася. Через це нашому класу тварин набагато важче подолати тривалу дію надмірної спеки.

Дослідники підкреслюють, що в природних умовах такі зміни призведуть до повного або майже повного зникнення ссавців, а планета стане непридатною для життя людей. Джерело