Масштабний аналіз геномів показав, що вигляд Homo sapiens виник у результаті змішування двох давніх популяцій. Вони розділилися півтора мільйона років тому, а потім возз’єдналися до розселення по світу. Довгий час вважалося, що Homo sapiens походить від єдиної еволюційної лінії, яка сформувалася в Африці 200-300 тисяч років тому. Однак нові дані показали, що предки людей пережили масштабне змішання з іншою групою, історія якої залишалася «невидимою» для науки. 

В аналізі, опублікованому в журналі Nature Genetics, вчені розробили алгоритм cobraa, який аналізує закономірності в геномах, щоб відновити давні демографічні події. Його застосували до даних проекту «1000 геномів», що зібрав ДНК людей з усіх континентів. У результаті генетики встановили, що приблизно 1,5 мільйона років тому предки людини розділилися на дві ізольовані групи. Одна з них – «населення А» – пережила різке скорочення чисельності, але пізніше відновилася. Друга – «популяція Б» – залишалася стабільною.

Через мільйон років, приблизно 300 тисяч років тому, гурт знову зустрівся. «Населення А» внесла 80% у геном сучасних людей, а «населення Б» — 20%. Для порівняння: неандертальські гени становлять лише 2% ДНК у неафриканських народів. Вчені виявили, що гени від «популяції Б» частіше зустрічаються в ділянках, які пов’язані з роботою мозку та нервової системи. Це може пояснити їх роль еволюції. Цікаво, що «популяція А» також стала предковою для неандертальців та денісівців. Генетична відстань між сучасними людьми та цими архаїчними групами скорочувалася в регіонах геному, успадкованих від «популяції А».  

Новий метод cobraa буде корисним і в майбутніх дослідженнях. Його вже перевірили на геномах кажанів, дельфінів та приматів. У дельфінів виявили схожий сценарій: розподіл популяцій 650 тисяч років тому і змішання 100 тисяч років тому. Це підтверджує, що гібридизація – поширений механізм еволюції.   Вчені планують зіставити генетичні дані зі знахідками антропологів. Кандидатами на роль «популяції А» та «популяції Б» можуть бути різні популяції Homo erectus або Homo heidelbergensis , чиї скам’янілості знаходили в Африці та Євразії. Відкриття нагадує: історія людства — це не дерево з єдиним стовбуром, а заплутана мережа гілок, що сплетені за мільйони років.

Палеонтологи виявили скам’янілість стерв’ятника віком 30 000 років в Італії, що збереглася у вулканічному попелі, і розкриває мікроскопічні деталі пір’я завдяки утворенню цеолітових мінералів. Це неймовірне відкриття змінює уявлення про збереження скам’янілостей, демонструючи, що навіть делікатні м’які тканини можуть пережити екстремальні вулканічні умови.

Унікальна знахідка

Дослідження скам’янілого стерв’ятника з Центральної Італії вперше довело, що вулканічні породи можуть зберігати мікроскопічні деталі пір’я. Це відкриття є першим зафіксованим випадком подібного збереження. Під керівництвом доктора Валентини Россі з Університетського коледжу Корка (Ірландія) міжнародна команда дослідників визначила новий механізм збереження м’яких тканин, що відбувається, коли тварини занурюються у багаті на попіл вулканічні відкладення.

Опубліковане сьогодні (18 березня) у журналі Geology дослідження показало, що пір’я у скам’янілості збереглися завдяки мінералу цеоліту — абсолютно новому способу збереження м’яких тканин.

Неймовірне збереження у вулканічному попелі

Скам’янілість стерв’ятника вперше була знайдена у 1889 році поблизу Рима місцевим землевласником, який помітив її винятковий стан. Увесь організм закам’янів у тривимірному вигляді, зберігши унікальні деталі, такі як повіки та контур крил. Нове дослідження підтверджує, що навіть мікроскопічні структури пігменту пір’я залишилися майже неушкодженими, відкриваючи безпрецедентне уявлення про давнє оперення.

Доктор Россі зазначає:

«Скам’янілі пір’я зазвичай зберігаються у стародавніх мулистих породах, що утворилися в озерах чи лагунах. Проте цей стерв’ятник зберігся у вулканічному попелі, що є надзвичайно рідкісним явищем. Під час аналізу його оперення ми потрапили на абсолютно новий рівень досліджень – ці пір’я кардинально відрізняються від тих, що ми бачили раніше в інших скам’янілостях».

Проаналізувавши крихітні зразки скам’янілого пір’я за допомогою електронних мікроскопів та хімічних тестів, команда з’ясувала, що вони збереглися завдяки цеоліту – мінералу, раніше не пов’язаному зі збереженням м’яких тканин.

Роль цеоліту у збереженні скам’янілостей

«Цеоліти – це мінерали, багаті на кремній та алюміній, які часто зустрічаються у вулканічних і гідротермальних породах», – пояснює доктор Россі.
«Вони можуть формуватися первинно, утворюючи красиві кристали, або вторинно – при зміні вулканічного скла та попелу, надаючи породі схожість із мулистими відкладами».

Процес зміни вулканічного попелу під дією води спричинив утворення нанокристалів цеоліту, які відтворили структуру пір’я з найдрібнішими клітинними деталями.

«Той факт, що пір’я збереглися настільки детально, свідчить про те, що туша стерв’ятника була похована у низькотемпературному пірокластичному шарі».

Наслідки для палеонтології

Професор Давід А. Юріно (Університет Мілана), координатор дослідження, зазначає:

«Зазвичай ми вважаємо, що вулканічні відкладення асоціюються з гарячими, швидкими пірокластичними потоками, які руйнують м’які тканини. Однак ці геологічні середовища складні й можуть включати низькотемпературні відкладення, що здатні зберігати тканини на клітинному рівні».

Професорка Марія МакНамара (Університет Корка) додає:

«Скам’янілий літопис продовжує нас дивувати – чи то новими видами, чи то незвичними формами тіла, чи, як у цьому випадку, новими механізмами збереження. Ми ніколи не очікували знайти ніжні тканини, такі як пір’я, збережені у вулканічній породі. Це відкриття розширює діапазон можливих типів порід, де можуть бути знайдені скам’янілості, зокрема й ті, що містять крихкі м’які тканини».

Нове відкриття механізму збереження м’яких тканин у вулканічних породах свідчить про те, що ці відкладення можуть містити унікальні скам’янілості і мають стати об’єктом подальших досліджень.

Вчені UCLA виявили загадкові спіралі на твердих поверхнях: прорив у вивченні хімічних структур. На невеликому шматку германію спонтанно виникають сотні впорядкованих візерунків. Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) зробили дивовижне відкриття: хімічна реакція, що взаємодіє з механічними силами, створює складні спіральні структури на поверхні германію. Ця знахідка стала найзначнішим проривом у вивченні хімічного формування візерунків з 1950-х років. Розуміння цих процесів може допомогти пояснити природні явища, такі як утворення тріщин у матеріалах або вплив механічного напруження на біологічне зростання.

Як народилося відкриття

Докторантка UCLA Їлін Вонг випадково залишила зразок германію з металевими плівками на ніч. Наступного дня вона помітила крихітні точки на поверхні, які під мікроскопом виявилися вражаючими спіральними візерунками, утвореними внаслідок хімічної реакції.

Досліджуючи цей феномен, Вонг виявила, що сотні майже ідентичних спіралей самостійно сформувалися на площі всього в один квадратний сантиметр. Змінюючи товщину металевої плівки та склад розчину, вона отримувала різні типи візерунків, включаючи архімедові та логарифмічні спіралі, симетричні квіткові форми та інші унікальні структури. Результати дослідження були опубліковані у журналі Physical Review Materials.

Механізм утворення спіралей

Разом із професором фізики Джованні Цоккі, Вонг досліджувала процес каталізу, в якому тонкі плівки хрому та золота вступали у взаємодію з м’яким травильним розчином. Під час реакції металевий шар відшаровувався, створюючи механічне напруження, що призводило до формування спіральних візерунків.

«Товщина металевої плівки, початковий механічний стрес та склад розчину визначають тип утвореного візерунка», — пояснює Цоккі.

Зв’язок із біологічним ростом та природними структурами

Цей механізм нагадує процеси у природі, де ферменти каталізують ріст тканин, що може призводити до утворення складних форм, подібних до тих, що спостерігали Вонг та Цоккі.

«У природі такий зв’язок між хімічною реакцією та механічним деформуванням є всюдисущим, але в лабораторних умовах його зазвичай не вивчають», — зазначає Цоккі.

Прорив у вивченні хімічних патернів

Відкриття Вонг-Цоккі стало найбільш значущим проривом у дослідженні хімічного утворення візерунків із часів експериментів Бориса Бєлоусова та теоретичних моделей Алана Тюрінга. Це відкриває нові перспективи у вивченні складних систем та їх застосування в матеріалознавстві, біології та нанотехнологіях.