Ныне это место находится посреди леса, однако в те времена, когда здесь останавливались древние люди, оно располагалось на краю процветающей водно-болотной экосистемы.
Умение добывать огонь, приготовление пищи на костре, обогрев жилища в холодную ночь, - всё это настолько привычные, настолько глубоко вросшие в повседневность человека навыки, что само собою разумеющимися они кажутся нам с давних пор. Да это и понятно: огонь сопровождает человечество на протяжении столь долгого времени, что представить себе жизнь без него решительно невозможно. Между тем вопрос о том, когда именно наши предки перешли от случайного использования природного пламени - молнией поражённого дерева, тлеющего после лесного пожара валежника - к осознанному, намеренному разведению костра, остаётся одним из наиболее дискутируемых в палеоантропологии и археологии. Контролируемое использование огня открыло адаптивные возможности, оказавшие глубокое влияние на эволюцию человека, - среди них тепло, защита от хищников, приготовление пищи и создание освещённых пространств, ставших центрами социального взаимодействия. Использование огня развивалось на протяжении более чем миллиона лет, - от собирания естественного пламени к его поддержанию и, в конечном счёте, к его самостоятельному производству; однако определить, когда и каким образом эволюционировало обращение с огнём, чрезвычайно трудно, поскольку следы природного и антропогенного горения сложно различить между собою.
До недавнего времени древнейшим прямым свидетельством намеренного высекания огня считались находки, сделанные на нескольких неандертальских стоянках во Франции и датированные приблизительно 50 000 лет назад. Вопрос о способе получения огня - путём сбора природного пламени или же самостоятельного его производства с помощью орудий - оставался предметом дебатов до тех пор, пока работа Соренсена, Кло и Соресси, опубликованная в 2018 году в журнале Scientific Reports, не представила первые прямые артефактные доказательства регулярного, систематического производства огня неандертальцами.
Изображения следов износа от минерала на археологических бифасах CPN E13-748 (вверху) и CPN E18-30 (внизу) со стоянки Ше-Пино/Жонзак (Шаранта-Приморская). Белые линии обозначают зону следов износа от минерала, сопоставимых с пиритом. Стрелки указывают направления связанных с ними штрихов (стриаций). Звёздочка на стороне A бифаса CPN E13-748 указывает на зону ударного воздействия, содержащую многочисленные C-образные ударные отметины, раскрывающиеся дистально (a), что хорошо согласуется со штрихами (b). На стороне B звёздочка охватывает зону ударного воздействия, содержащую множественные линейные борозды (c), свидетельствующие о том, что эта поверхность использовалась для ретуширования/расщепления кремня. Изображение поверхности бифаса CPN E18-30 при малом увеличении (d) показывает степень округления рёбер. Стрелки на этом изображении указывают на две небольшие (трудно различимые) ударные отметины, раскрывающиеся дистально. (e) Изображение при большом увеличении сглаженного ребра негатива скола с хорошо развитой минеральной заполировкой и штрихами. (f) Изображение при большом увеличении хорошо развитой минеральной заполировки и пересекающихся штрихов различной направленности, что, возможно, свидетельствует о более чем одном эпизоде использования.
В археологических слоях, относимых к позднемустьерским индустриям технокультуры мустье ашельской традиции, с помощью трасологического анализа были идентифицированы десятки бифасов, демонстрирующих макро- и микроскопические следы, указывающие на многократное ударное воздействие твёрдым минеральным материалом; расположение и характер заполировки и сопутствующих штрихов оказались сопоставимы с теми, что получаются экспериментально при косом ударе фрагментами пирита по плоской или выпуклой стороне кремнёвого орудия для высекания искр. Именно возраст ~50 000 лет фигурировал, таким образом, в качестве нижней хронологической границы доказанного умения человека добывать огонь.
В декабре 2025 года группа исследователей во главе с Британским музеем обнародовала результаты, сдвинувшие эту границу на 350 000 лет в прошлое. В поле близ деревни Барнхэм, графство Суффолк на востоке Англии, были обнаружены древнейшие известные свидетельства целенаправленного добывания огня, датируемые более чем 400 000 лет назад. Свидетельства эти, оставленные, по всей вероятности, одними из древнейших неандертальских групп, включают участок обожжённой глины, кремнёвые ручные рубила, растрескавшиеся от сильного нагрева, и - что особенно примечательно - два небольших фрагмента железного пирита.
Один из фрагментов пирита
Команде под руководством Ника Эштона и Роба Дэвиса потребовалось четыре года кропотливой работы, чтобы доказать, что обожжённая глина не является следствием природного пожара: геохимические тесты показали температуры свыше 700 °C при многократном использовании огня в одном и том же месте, что указывает на костёр, или очаг, которым люди пользовались неоднократно.
Каким же образом исследователям удалось разграничить антропогенное горение и естественный лесной пожар? Доктор Салли Хоар из Ливерпульского университета, входившая в состав исследовательской группы, занималась анализом покрасневших осадков. Традиционно очаги в археологической летописи идентифицируются по покрасневшим слоям, перекрытым золой и углём, однако в Барнхэме - как и на многих других стоянках под открытым небом - ветер и вода давно удалили эти индикаторы, оставив лишь пятна покрасневшей глины; для решения этой проблемы Хоар применила три научных метода: почвенную микроморфологию, археомагнетизм и анализ полициклических ароматических углеводородов. Один из первых вопросов, которые задали себе учёные, состоял в следующем: было ли это однократным возгоранием или чем-то вроде очага, который разжигали и разжигали вновь? Для ответа исследователи изучили магнетизм осадка, изменяющийся при нагреве; современные эксперименты позволили оценить число эпизодов нагрева, необходимых для воспроизведения магнитного профиля осадка, - выяснилось, что после примерно дюжины таких эпизодов, каждый продолжительностью около четырёх часов, современные образцы воспроизводили характеристики археологического.
Наиболее весомым доказательством послужил, однако, сам пирит. Этот природный минерал при ударе о кремень высекает искры, способные воспламенить трут - сухой гриб, который древние люди могли использовать в качестве доисторического топлива. Решающим оказалось то обстоятельство, что пирит не встречается в геологических отложениях Барнхэма естественным образом: группа Эштона проверила записи и физически изучила образцы за 36 лет полевых работ в этом районе, и ни единого фрагмента пирита обнаружено более нигде не было; его присутствие на месте очага может означать лишь одно - кто-то принёс его туда преднамеренно. Фрагменты пирита из Барнхэма - это, таким образом, древнейшее известное свидетельство технологии «огниво», и данное открытие расширяет хронологию технологии добывания огня приблизительно на 400 000 лет, утверждая Барнхэм в качестве ключевого мирового ориентира для древнейших известных практик разведения огня.
На раскопках в Барнхэме нашли множество кремниевых инструментов
Создателями огня почти наверняка были ранние неандертальцы. Соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature, Крис Стрингер - специалист по эволюции человека из Лондонского музея естественной истории - идентифицировал их на основании ископаемых находок из Суонскомба в графстве Кент и из испанской Атапуэрки, помещающих ранних неандертальцев на территорию Британии в тот же период; костей гоминин в самом Барнхэме не найдено - они давно распались, - однако археологический контекст оставляет мало неопределённости относительно того, кто там побывал. Впрочем, по данным других исследований, стоянка могла быть сезонным лагерем охотников-собирателей, возможно использовавшимся предком человека, именуемым Homo heidelbergensis, около 400 000 лет назад.
Значение открытия для понимания эволюции человека трудно переоценить. Способность надёжно разводить огонь позволяла людям готовить пищу, расширяя круг того, что они могли употреблять, и делая еду более перевариваемой; приготовление разрушает токсины в корнях и клубнях и убивает патогены в мясе, улучшая пищеварение и высвобождая больше энергии. Это, в свою очередь, могло поддерживать более крупный мозг, потреблявший больше энергии, катализируя новые формы социального поведения в ту пору, когда люди собирались вокруг костров.
Находка, впрочем, не осталась без возражений: не каждый специалист полностью убеждён, что имеющиеся свидетельства представляют именно производство огня, а не его использование. По словам одного из экспертов, наилучшее предположение состоит в том, что добывание огня было открыто многократно различными группами в разных регионах в разное время, а затем утрачено, вновь открыто и вновь утрачено; история эта, вне всяких сомнений, весьма запутанна. Однако, как бы ни разрешились эти дебаты, открытие в Барнхэме уже сейчас заставляет пересмотреть устоявшиеся представления о когнитивных способностях наших ближайших родственников - неандертальцев - и о той роли, которую контроль над огнём сыграл в великой драме становления человечества.
Квантовые компьютеры уже не первое десятилетие обещают перевернуть вычислительную науку. Моделирование молекул, оптимизация логистических цепочек, взлом криптографических протоколов — всё это задачи, перед которыми пасуют классические суперкомпьютеры, но которые теоретически по плечу квантовым машинам. Теоретически — потому что на практике им мешает одно и то же обстоятельство. Кубиты, базовые носители квантовой информации, гибнут слишком быстро. Нынешние прототипы по-прежнему ограничены тем, что кубит выходит из строя прежде, чем система успевает завершить полезное вычисление. Информация стирается за микросекунды — словно надпись на запотевшем стекле, которую слизывает конденсат быстрее, чем вы дописываете слово. В ноябре 2025 года инженеры Принстонского университета совершили крупный шаг к практическим квантовым вычислениям, и этот шаг может изменить расстановку сил во всей отрасли.
Чтобы оценить масштаб сделанного, полезно напомнить несколько базовых вещей. Классический бит хранит нуль или единицу. Кубит, подчиняясь законам квантовой механики, способен находиться в суперпозиции обоих состояний разом — и именно в этом источник колоссальной вычислительной мощности. Но суперпозиция крайне уязвима. Любое паразитное воздействие — тепловой шум, случайная вибрация, блуждающее электромагнитное поле — разрушает её, и кубит теряет записанную информацию. Продление времени когерентности — интервала, в течение которого кубит сохраняет квантовое состояние, — необходимо для того, чтобы квантовые компьютеры могли выполнять сложные операции. Эндрю Хаук, декан инженерного факультета Принстона и один из руководителей исследования, сформулировал задачу так: «Главная проблема, то, что мешает нам иметь полезные квантовые компьютеры сегодня, — это то, что вы создаёте кубит, а информация в нём просто не сохраняется достаточно долго».
Эндрю Хаук
Натали де Леон
Роберт Кава
Чип, созданный группой Натали де Леон, Эндрю Хаука и Роберта Кавы, поддерживает кубиты со временем когерентности свыше одной миллисекунды — втрое дольше лучшего лабораторного результата и почти в пятнадцать раз дольше отраслевого стандарта. Лучший из изготовленных кубитов, как следует из публикации в Nature, показал среднюю добротность 1,5 × 10⁷ и максимальную 2,5 × 10⁷, что соответствует времени жизни до 1,68 миллисекунды. Одна миллисекунда — для человека пустяк, моргнуть не успеешь. Для сверхпроводящего процессора это огромный запас: тысячи квантовых операций можно уложить в такой интервал. Достижение представляет собой крупнейшее единовременное улучшение когерентности за более чем десять лет. Улучшение материалов не потребовало изменений архитектуры кубита, что позволило применить стандартные квантовые вентили и продемонстрировать точность однокубитных операций на уровне 99,994 %.
Аспирант Мэттью Блэнд (слева) и постдокторант Фаранак Бахрами, научными руководителями которых являются Хаук и де Леон, возглавили разработку нового чипа. На фото они работают с рефрижератором растворения, который охлаждает сверхпроводящий квантовый процессор до сверхнизких температур, необходимых для обработки информации. Фото: Мэттью Распанти, Отдел коммуникаций.
Секрет не в новой физике, а в новом материаловедении. Большинство сегодняшних сверхпроводящих платформ, включая платформы Google и IBM, основаны на алюминиевых схемах, нанесённых на сапфировые подложки. Комбинация рабочая, но у неё есть известное слабое место. Как поясняет Impact Quantum, двухуровневые флуктуаторы — микроскопические дефекты, живущие на поверхностях и границах раздела материалов, — тихо высасывают энергию из кубита и разрушают его квантовое состояние. Потери в таких устройствах определяются именно двухуровневыми системами, причём вклады поверхностных и объёмных диэлектриков сопоставимы, а значит, бороться нужно и с тем, и с другим. Принстонская группа пошла на двойную замену. По информации Princeton Materials Institute, алюминий уступил место танталу — металлу, который помогает хрупким сверхпроводящим схемам сохранять энергию, а стандартную сапфировую подложку заменили высокоомным кремнием — тем самым материалом, на котором стоит вся полупроводниковая промышленность. Как отмечает Knowridge, тантал естественным образом формирует защитный оксидный слой и содержит значительно меньше дефектов, что позволило принстонской команде резко снизить потери энергии. Помимо прочего, согласно ScienceDaily, тантал исключительно устойчив и выдерживает агрессивную очистку, применяемую для удаления загрязнений в ходе изготовления чипов, — а для квантовых устройств, где каждый посторонний атом на поверхности грозит стать источником помех, это критически важно. Чтобы вырастить тантал непосредственно на кремнии, группе пришлось преодолеть ряд технических трудностей, связанных с различием свойств этих материалов, но в итоге сочетание раскрыло свой потенциал.
Базовый вычислительный элемент нового чипа — переработанный сверхпроводящий кубит типа трансмон, выполненный из тантала на кремнии, — сохраняет хрупкую квантовую информацию почти в 15 раз дольше, чем лучшие современные промышленные процессоры. Если заменить этим компонентом соответствующий элемент в лучшем чипе Google, производительность машины возрастёт более чем в 1 000 раз.
Пожалуй, самое ценное в этой работе — не рекордная цифра сама по себе, а то, насколько близок результат к промышленному внедрению. По данным The Quantum Insider, конструкция нового кубита совместима с процессорами ведущих компаний — Google и IBM — и может быть интегрирована в существующие системы без перестройки архитектуры. Хаук выразился прямо: «Если подставить принстонские компоненты в лучший процессор Google, он станет работать в тысячу раз лучше». «А по мере добавления кубитов преимущества растут экспоненциально», — добавил он. Что значит «экспоненциально» в данном контексте? Для гипотетического компьютера на тысячу кубитов выигрыш, по оценкам авторов, составил бы уже не тысячу, а примерно миллиард раз. Цифра кажется фантастической, но это прямое следствие математики квантовой коррекции ошибок: чем надёжнее каждый отдельный кубит, тем меньше избыточных кубитов требуется для компенсации сбоев, и экономия нарастает лавинообразно.
Новый чип представляет собой крупнейшее достижение в области сверхпроводящего квантового оборудования за более чем десятилетие.
Натали де Леон подчеркнула, что танталовые кубиты не только превосходят прежние конструкции по характеристикам, но и проще в массовом производстве, поскольку, как указано в описании публикации Принстона, платформа «тантал на кремнии» представляет собой простой материальный стек, который потенциально может быть изготовлен на уровне полупроводниковых пластин и легко перенесён в крупномасштабные квантовые процессоры. Это обстоятельство трудно переоценить. Многие красивые лабораторные достижения в квантовых вычислениях так и остались лабораторными именно потому, что не масштабировались.
Путь к результату не был лёгким. Мишель Девор, главный научный сотрудник Google Quantum AI по аппаратной части и лауреат Нобелевской премии по физике 2025 года, в комментарии для Princeton Engineering назвал задачу продления жизни квантовых схем «кладбищем идей» для многих физиков и отметил, что «у Натали действительно хватило смелости пойти этим путём и добиться результата». Идея использовать тантал вместо алюминия далеко не очевидна: тантал тяжелее, дороже и капризнее в обработке. Как отмечает Impact Quantum, годами сверхпроводящие кубиты оставались на так называемом «микросекундном плато», обычно теряя когерентность менее чем за сто микросекунд, и этот предел был не просто неудобством — он определял границы реально вычислимого. До работ принстонской группы мало кто верил, что материаловедческий подход способен сдвинуть эту границу настолько радикально.
Разумеется, одна миллисекунда — не финиш, а скорее старт нового этапа. Для полноценной квантовой коррекции ошибок, необходимой при решении по-настоящему масштабных задач, когерентность желательно нарастить ещё на порядок-другой. Однако принстонская группа показала направление, в котором рост возможен, и — что не менее существенно — показала, что двигаться в этом направлении можно, не разрывая связи с уже освоенными промышленностью технологиями. Как сообщает Princeton Materials Institute, Эндрю Хаук, соавтор концепции трансмонного кубита ещё в 2007 году, теперь возглавил команду, которая переконструировала это устройство и ускорила движение к практическим квантовым вычислениям. Статья Bland M.P., Bahrami F. et al. «Millisecond lifetimes and coherence times in 2D transmon qubits» опубликована в Nature 5 ноября 2025 года.
Давно не было прямых переводов статей. И, работая над этим постом, я вспомнил, почему: тяжелее привести грамматику английского в соответствие с узусом русского языка, чем писать с нуля.
Сетчатка птиц - одна из самых энергозатратных тканей в животном мире, и при этом она обходится без энергетического преимущества кислорода. Новое исследование наконец-то объясняет, как это возможно.
Глаз красно-зелёного ара, на котором не видно ни одного кровеносного сосуда. Как птичий глаз может так хорошо работать без кислорода? Leonardo Ramos
Стоит офтальмологу направить вам в глаза яркий свет, как в поле зрения проступает огромное ветвистое дерево. Это тень кровеносных сосудов. Обычно мы их не замечаем, но они постоянно заслоняют часть видимой картины, и не без причины. Сосуды питают сетчатку - тонкий слой нервной ткани в задней части глаза, передающий световые сигналы в мозг.
Сетчатка - одна из самых энергоёмких тканей нашего организма. Состоящая из сложных сетей, в которые порой входит более 100 различных типов нейронов, ткань сетчатки потребляет в два-три раза больше энергии, чем равная по массе ткань мозга. Именно поэтому большинство сетчаток у позвоночных, в том числе и у нас, пронизаны густой ветвящейся сосудистой сетью: она доставляет кислород и другие компоненты, необходимые для выработки энергии.
Однако из этого правила есть существенное исключение. У птиц сетчатка по большей части лишена кровеносных сосудов. Особенно странным это кажется, если учесть исключительное зрение пернатых. Сетчатка птицы - «одна из самых метаболически активных тканей в животном мире, и при этом она работала без видимого кровоснабжения», - говорит Кристиан Дамсгор, эволюционный физиолог из Орхусского университета. «Это был полный парадокс». Загадка озадачивала учёных столетиями, и многие полагали, что сетчатка птицы должна получать кислород каким-то уникальным, ещё не открытым путём.
Дамсгор - первый автор исследования, опубликованного в журнале Nature в январе 2026 года и впервые показавшего, что никакой особой адаптации к получению кислорода у сетчатки птиц нет: она попросту обходится без него. Вместо этого энергия в ткань поступает за счёт процесса под названием анаэробный гликолиз, который гораздо менее эффективен, чем кислородный обмен веществ, но со своей задачей справляется.
Эволюционный физиолог Кристиан Дамсгор измерял газообмен в глазах птиц с помощью микросенсоров. Неожиданно оказалось, что внутренняя сетчатка - высокоактивная ткань - кислород не использует вовсе. Jesper Ekmann
Изучая, как ткани способны выживать без кислорода, исследователи в перспективе смогут разработать средства для лечения состояний, связанных с кислородным голоданием, - например, инсультов. На более фундаментальном уровне их интересуют пределы возможностей эволюции.
«Каковы пределы жизни? - спрашивает Дамсгор. - Насколько далеко можно отодвинуть рамки условий, в которых высокоактивные в метаболическом отношении ткани способны выживать?»
Птица, как он выяснил, отодвигает эти рамки весьма далеко.
Жизнь с кислородом
Около 3,4 миллиарда лет назад цианобактерии изобрели фотосинтез. Сначала медленно, а затем стремительно их новый способ получать энергию из солнечного света завоёвывал мир и распространялся. Клетки выбросили в атмосферу столько кислорода - побочного продукта фотосинтеза, - что это изменило ход развития жизни на Земле.
Молекулы кислорода делают выработку энергии в клетках чрезвычайно эффективной. Чтобы извлечь энергию, клетка расщепляет молекулу глюкозы на две молекулы пирувата. В ходе этого процесса высвобождается две молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) - универсальной энергетической валюты жизни. На этом возможности клетки, лишённой кислорода, исчерпываются. Кислород же запускает дальнейшие биохимические реакции, в ходе которых пируват расщепляется и образуется ещё 30 молекул АТФ. Иначе говоря, в присутствии кислорода извлечение энергии из одной молекулы глюкозы становится в 15 раз эффективнее, а порой и более того.
Птицы - например, эта альпийская галка из семейства врановых - пользуются своим исключительным зрением для охоты, поиска пищи и миграций. Эту энергоёмкую способность обеспечивает неэффективный метаболизм. Jean-Paul Wettstein
Энергетическое преимущество, которое даёт кислород благодаря аэробному дыханию, перевернуло всё. Едва кислород насытил атмосферу, эволюция стала отбирать организмы, способные его использовать. «Уже миллионы лет мы прочно сидим на 20-процентном [атмосферном] кислороде», - говорит Гэри Льюин, молекулярный физиолог Центра Макса Дельбрюка в Берлине. За Кислородной катастрофой последовало массовое вымирание: использовавшие кислород организмы вытеснили в конкурентной борьбе практически всех остальных. Хотя некоторые формы жизни - в частности, отдельные бактерии - приспособлены к жизни без кислорода, всем сложным многоклеточным организмам это энергетическое преимущество необходимо для выживания.
Человек и большинство других животных способны прожить без кислорода или при его недостатке самое большее несколько минут. Среди млекопитающих наибольшая известная устойчивость к низкому содержанию кислорода - у голого землекопа: он способен выдержать до 18 минут дыхания аноксичным воздухом в подземных норах. Некоторые холоднокровные водные обитатели, в том числе пресноводные черепахи и золотые рыбки, проводят год-два в условиях нехватки кислорода на дне замёрзшего водоёма. Но для большинства животных постоянное поступление кислорода - обязательное условие жизни.
Без кислорода многие процессы останавливаются, особенно в метаболически требовательных тканях вроде мозговой. Лишённые энергии, наши клетки выходят из строя и погибают.
Голые землекопы способны прожить без кислорода 18 минут. Для выработки энергии в этих условиях они используют анаэробный гликолиз, субстратом которого служит фруктоза. Javier Ábalos
Загадочная структура
Вот почему в 2019 году, узнав об отсутствии кровеносных сосудов в сетчатке птиц, Дамсгор был озадачен. Как может вообще существовать такая энергоёмкая ткань, не говоря уже о том, чтобы работать на уровне, наблюдаемом у остроглазых видов, - в отсутствие кислорода?
Он перелопатил обширную литературу по этой теме, и все источники указывали на загадочную структуру в птичьем глазу, известную под названием гребешок (pecten oculi). Анатомы впервые описали этот необычный орган в XVII веке: он напоминал радиатор, имел гребневидную форму, был усеян кровеносными сосудами и обладал большой площадью поверхности. В последующие столетия исследователи спорили о том, помогает ли он доставлять кислород в ткани сетчатки птичьего глаза. Дамсгор насчитал около 30 различных теорий о функции гребешка, основанных на одной лишь анатомии.
«Никто до сих пор не проводил прямых физиологических измерений на этой структуре, - говорит он. - Здесь и пригодились мы».
Mark Belan/Quanta Magazine
В своей лаборатории, где изучают газообмен - в частности, обмен кислорода и углекислого газа между позвоночными и средой их обитания, - команда Дамсгора с помощью микросенсоров измеряла уровень кислорода в сетчатке зебровых амадин, голубей и кур. И действительно, во внутренней сетчатке, где сосуды отсутствуют полностью, кислорода обнаружено не было. (В наружной сетчатке, у задней стенки глаза, где имеются отдельные сосуды, кислород был зарегистрирован.)
Это «поразило», говорит Дамсгор. «Половина сетчатки живёт в состоянии хронической аноксии - кислорода нет вовсе».
«[Эволюция] берёт детали, существовавшие задолго до того, и рекомбинирует, переосмысливает и перекраивает их».
Картик Шекхар, Калифорнийский университет в Беркли
С помощью пространственной транскриптомики - метода, сочетающего визуализацию клеток с секвенированием РНК, - исследователи установили, какие гены работают в разных частях ткани сетчатки. Гены, отвечающие за обычное аэробное дыхание, экспрессировались в наружной сетчатке, где есть кровеносные сосуды. А в обеднённой кислородом внутренней сетчатке оказались активны только гены, связанные с анаэробным дыханием.
Чтобы проследить пути нутриентов, Дамсгор и его коллеги работали совместно с онкологами - специалистами по бескислородному метаболизму (опухолевые клетки часто используют для выработки энергии анаэробный гликолиз). Выяснилось, что внутренняя сетчатка нуждается в глюкозе в 2,5 раза больше, чем другие отделы птичьего мозга.
Затем учёные принялись за гребешок. Данные пространственной транскриптомики показали, что в нём с высокой активностью работают гены, связанные с транспортом глюкозы. Это указывало на то, что загадочная структура не доставляет в сетчатку птицы кислород, а помогает закачивать туда глюкозу, обеспечивая тем самым работу менее эффективного анаэробного процесса.
В качестве побочного продукта анаэробного гликолиза образуется молочная кислота, которая может накапливаться и становиться токсичной. Исследователи также обнаружили, что в гребешке активны гены переносчиков молочной кислоты - молекул, выводящих её из тканей.
Подборка крупных снимков птичьих глаз Разнообразие птичьих глаз без кровеносных сосудов (слева направо). Верхний ряд: северная олуша, филин, аист-магуари. Средний ряд: петух, хохлатый пингвин, попугай (вид неизвестен). Нижний ряд: белоголовый орлан, сине-жёлтый ара, неизвестный вид.
Авторы фото: (Слева направо) Верх: Chris Hellier, Jiří Dočkal, Annette Lozinski. Центр: Mohammed Brzan, Nico Marín, Shyamli Kashyap. Низ: Ingo Doerrie, David Clode, Hasan Almasi
Полученные результаты служат веским доказательством того, что гребешок поддерживает анаэробный гликолиз, а это «давно оставалось загадкой», говорит Томас Бэйден, нейробиолог Сассекского университета, не участвовавший в исследовании. «То, что сетчатка фактически обходится без кислорода - по крайней мере, в некоторых её слоях, - это неожиданно... Уровень действительно падает до нуля».
Этим путём пользуются раковые клетки, а также - временно - наши мышцы, когда они перегружены и не получают достаточно кислорода, например при беге. Но до сих пор не было известно ни одной ткани позвоночных, которая выдерживала бы полностью аноксические условия всю жизнь.
Глаза, как у ястреба
Сетчатка птицы и её бескислородная система энергообеспечения настолько необычны, что вопрос об их эволюционном происхождении возникает сам собой.
Это «серия превосходных экспериментов», говорит Картик Шекхар из Калифорнийского университета в Беркли, не участвовавший в исследовании. Это пример того, как животное взяло глаз позвоночного - высококонсервативную структуру, истоки которой уходят примерно на 560 миллионов лет назад, к светочувствительному пятну на одном примитивном существе, - и приспособило его под собственные нужды. «Эволюция, в сущности, не изобретатель, она скорее мастер-самоучка», - говорит он, ссылаясь на эссе французского биолога Франсуа Жакоба «Эволюция и мастерская работа» (1977). «Она берёт детали, существовавшие задолго до того, и рекомбинирует, переосмысливает и перекраивает их».
Чтобы установить, когда мог возникнуть гребешок, исследователи сравнили уровень кислорода в сетчатке птиц с показателями у не самых далёких их родственников - двух видов рептилий, китайской прудовой черепахи и широкомордого каймана. У рептилий уровень кислорода в сетчатке оказался нормальным, и никаких следов анаэробного гликолиза не нашлось. На этом основании команда Дамсгора сделала вывод, что бескислородная ткань, по всей видимости, возникла где-то в эпоху динозавров - после того, как линия птиц отделилась от крокодилов, но ещё до появления собственно современных птиц. Примерно в это же время произошло утолщение сетчатки.
Однако даже эта приблизительная датировка не объясняет, какое именно эволюционное давление могло способствовать отбору столь необычной ткани сетчатки. Здесь исследователям остаётся лишь строить предположения. «Я полагаю, что эта система сформировалась у динозавров-теропод под действием отбора на острое зрение, нужное для выслеживания добычи и поиска партнёров», - высказывает гипотезу Дамсгор. Позже, когда птицы поднялись в воздух, она «послужила физиологической основой для сохранения работоспособности сетчатки» во время высотных полётов, при которых уровень кислорода падает, - предполагает он.
Отсутствие кровеносных сосудов может давать птицам и ещё одно преимущество - более качественное зрение. Сетчатка у птиц устроена сложно: в неё плотно «упаковано» более сотни типов клеток, благодаря которым мир предстаёт в высочайшем разрешении. Своё исключительное зрение птицы используют для охоты и кормодобывания - вспомним сову, выслеживающую мышь с высоты, альбатроса, высматривающего косяки рыбы на поверхности океана, или колибри, которая за день находит сотни цветов, - а также для ориентирования по приметам ландшафта во время миграций. Если обзор не закрыт сосудами, клетки сетчатки потенциально способны воспринимать больше зрительной информации.
Адаптация ли это или просто случайность эволюционной истории? Достоверно узнать, как сформировалось поразительное зрение птиц, невозможно. Эта загадка «не оставляет нас», говорит Бэйден. «Что же такого в птицах, что делает их глаза столь особенными?» Похоже, ответ на этот вопрос отчасти даёт именно их система энергообеспечения сетчатки. Однако физиолог Льюин предостерегает от того, чтобы распространять полученные выводы и интерпретации на всех птиц без исключения: ведь мигрирующие виды в работе не рассматривались.
Значение этих результатов выходит далеко за пределы птичьих адаптаций - оно затрагивает биомедицину. Общим знаменателем для многих заболеваний оказывается снижение доставки кислорода к тканям, которое в зависимости от локализации может приводить к рубцеванию или повреждению головного мозга. Человеческий мозг переносит, пожалуй, не более минуты полной аноксии, отмечает Льюин. Именно поэтому столь разрушительны инсульты, при которых отдельные участки мозга лишаются крови и кислорода. Изучая жизнь в условиях нехватки кислорода у таких животных, как голые землекопы и птицы, учёные способны понять, как ткани переносят кислородное голодание.
«Возможно, нам удастся почерпнуть вдохновение в том, как природа решала эти задачи за миллионы лет естественного отбора, - говорит Дамсгор. - Этим животным, которые умеют то, чего не умеем мы, есть чему нас научить».
Под тяжёлыми норманнскими стенами Пембрукского замка в Уэльсе - одной из самых внушительных крепостей Британии и места рождения короля Генриха VII - археологи обнаружили нечто куда более древнее, чем сама средневековая история. Пещера Воган (Wogan Cavern) представляет собой обширную полость прямо под замком; в начале XIII века её устье перекрыли стеной, и сегодня внутрь спускаются по винтовой лестнице из верхнего двора крепости. Долгое время бытовало мнение, что искать там уже нечего: предполагалось, что викторианские антиквары давно перерыли всё содержимое. Однако серия полевых работ 2021-2024 годов под руководством Роба Динниса (Университет Абердина) и Дженнифер Френч (Университет Ливерпуля) перевернула эту картину.
Уже первая публикация по итогам сезона 2021 года показала, что пещера сохранила нетронутые археологические слои. В восточной части полости был выделен ненарушенный раннеголоценовый горизонт с диагностическими мезолитическими артефактами, перекрытый сверху натёчной кальцитовой корой, а под ним стратиграфически залегали плейстоценовые отложения. Иными словами, под единой «крышкой» из медленно нараставшего камня лежат слои, охватывающие десятки тысячелетий, - редкий случай, когда время в пещере «законсервировано» почти без перемешивания. В других британских пещерах вроде Кентс-Кэверн и Пэвиленд викторианские и эдвардианские исследователи безжалостно вычерпывали всю породу, кости и осадок; как объясняет Диннис, переход от неандертальцев к Homo sapiens в этом углу Европы изучен куда хуже, чем в других регионах, в значительной мере потому, что лучшие памятники были выпотрошены ещё столетие назад. Пещера Воган - редкое исключение.
Новый этап работ выводит проект на совершенно иной масштаб. Пятилетнюю программу возглавят археологи Университета Абердина при участии специалистов из Британии и континентальной Европы; финансирование обеспечивает фонд Calleva, поддержку - Pembroke Castle Trust. Ставка сделана на современные естественно-научные методы. «Мы можем многое узнать о прошлых средах и экосистемах и провести датирование высокого разрешения», - отмечает археолог из Абердина Кейт Бриттон и добавляет, что предварительные исследования показали сохранность древней ДНК и в костях, и в отложениях пещеры. Это редкая удача: ДНК, извлекаемая прямо из осадочной породы, позволяет «увидеть» обитавших в пещере существ даже там, где их кости не сохранились.
Контекст у этой находки оказывается едва ли не более широким, чем сам Уэльс. Недавнее археозоологическое исследование крупнейшего в мире скопления костей прямобивневых лесных слонов Palaeoloxodon antiquus с немецкого памятника Ноймарк-Норд показало, что охота на гигантов весом до 13 тонн входила в культурный репертуар неандертальцев последнего межледниковья на протяжении более 2000 лет - десятков поколений, - а значит, неандертальцы были менее подвижны и жили заметно более крупными группами, чем принято думать. Британский «бегемотовый горизонт» пещеры Воган относится примерно к тому же тёплому интервалу - около 120 000 лет назад - и при подтверждении неандертальского присутствия в нижних слоях способен дополнить эту картину данными с северо-западной окраины тогдашней Европы.
В известном смысле пещера Воган напоминает, что география привычных «исторических» мест и география глубокого времени способны совпадать буквально по вертикали. Над сводом, где когда-то лежали кости бегемота, маршировали гарнизоны Эдуарда I; через двор, где, вероятно, ступали неандертальцы, в XV веке выносили новорождённого Генриха Тюдора. И если ближайшие пять лет принесут то, на что рассчитывают археологи, - обоснованную хронологию от межледниковья до конца ледникового периода, подкреплённую радиоуглеродом, изотопами и древней ДНК, - Пембрук перестанет быть просто красивой средневековой декорацией. Он превратится в одну из тех редких точек, где британскую предысторию наконец-то можно будет рассказать не по обрывкам викторианских отвалов, а по чистой, ненарушенной хронике подземного архива.
Стройная картина, согласно которой человечество выросло из единого африканского корня и затем чинно расселилось по континентам, в последние годы трещит по швам. Новую брешь в ней пробила находка из китайской провинции Хубэй, о которой этой осенью заговорили палеоантропологи. Речь идёт о черепе под шифром «Юньсянь-2». Найден он был на берегу реки ещё в 1990 году, но по-настоящему заговорил лишь сейчас - после компьютерной томографии и цифровой реконструкции.
Рядом с ним в земле лежал и «брат», «Юньсянь-1»; оба раздавлены так, что тысячелетия под толщей речных отложений превратили их в почти бесформенные лепёшки. Долгие годы находки числились по ведомству Homo erectus - человека прямоходящего, который покинул Африку около двух миллионов лет назад и добрался до Юго-Восточной Азии. Но стоило международной группе во главе с профессором Си Цзюнь Ни из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии КАН и Крисом Стрингером из лондонского Музея естественной истории взяться за виртуальное «расправление» черепа, как картина усложнилась.
Перед исследователями оказалась мозаика признаков. С одной стороны - низкий покатый лоб и массивно выступающее лицо, роднящие находку с архаичными гоминидами, Homo erectus и европейским Homo heidelbergensis. С другой - уплощённые скулы, расширенный затылок и объём мозговой коробки свыше 1100 кубических сантиметров. Для столь древнего ископаемого это много; такое скорее ожидаешь у так называемого «человека-дракона» (Homo longi) - линии, к которой ряд исследователей относит и денисовцев.
Тут, однако, в дело вмешалась геохронология. Уже в феврале нынешнего года в Science Advances вышла работа группы Ту, Фэна и Луо, в которой возраст того же слоя был пересчитан заново - методом алюминий-бериллиевого датирования. Суть метода такова: у самой поверхности земли в кварце под действием космических лучей накапливаются изотопы алюминия и бериллия, и по скорости их распада после захоронения породы вычисляется возраст слоя. Цифра поразила всех: черепам не миллион лет, а почти 1,77 миллиона - то есть едва ли не вдвое больше прежних оценок.
Эта дата ставит юньсяньские черепа в один ряд с грузинской стоянкой Дманиси, до сих пор державшей пальму первенства по части древнейших гоминид за пределами Африки. Выходит, к восточной окраине Евразии Homo erectus добрался практически тогда же, когда его сородичи обживали Закавказье. Любопытная деталь: по словам Карен Бааб, профессора Среднезападного университета в Аризоне, мозг у юньсяньских гоминид был заметно крупнее, чем у их грузинских современников. Стало быть, и первые «выходцы из Африки» были разнообразнее, чем принято думать.
Какая же из двух интерпретаций верна? При возрасте в 1,77 миллиона лет говорить о кладе Homo longi преждевременно: в столь глубокой древности её ещё не существовало. Палеоантрополог Рик Поттс из Смитсоновского национального музея естественной истории полагает, что с такой датировкой находку логичнее отнести к Homo erectus. Стрингер возражает: черепная коробка слишком велика и своеобразна для типичного эректуса; сами же новые цифры он ставит под сомнение, ссылаясь на ранее опубликованные оценки возраста сопутствующей фауны.
Спор обещает быть долгим. Зато генеалогическое древо рода Homo на наших глазах превращается из аккуратного учебного рисунка в ветвистый куст. И где-то в его глубине, в красно-бурой глине китайской реки, ждут своего часа другие черепа - те, которые только предстоит найти.
Видеозапись лимонной акулы (Negaprion brevirostris), покрытой контрастными светлыми и тёмными пятнами, представляет собой документальное свидетельство одного из редчайших генетических состояний, известных у хрящевых рыб. В медицинской и зоологической литературе данное состояние обозначается как пьебалдизм – наследственная патология из группы первичных врождённых гипомеланозов, то есть состояний, при которых на отдельных участках тела наблюдается очаговое уменьшение или полное отсутствие меланина, обусловленное генетическими факторами; синонимичное обозначение – частичный, или неполный, альбинизм. Пьебалдизм наследуется по аутосомно-доминантному типу и вызывается нарушением миграции пигментных клеток – меланобластов – из нервного гребня в покровные ткани в ходе эмбрионального развития. Пьебалдизм представляет собой частный случай более широкой категории генетических мутаций, объединяемых под термином «лейкизм» (лейцизм) и приводящих к частичной потере пигментации наружных покровов при сохранении нормальной окраски глаз; при альбинизме, в отличие от лейкизма, пигментация утрачивается тотально, включая радужную оболочку.
Применительно к рыбам необходимо уточнить терминологию пигментных клеток. У млекопитающих и птиц клетки, ответственные за синтез меланина, принято называть меланоцитами; у рыб, земноводных и пресмыкающихся те же по происхождению клетки покровов, согласно Большой российской энциклопедии, обозначаются как меланофоры. Меланины у рыб синтезируются и накапливаются именно в меланофорах, расположенных на границе эпидермиса и дермы, что делает этот термин единственно корректным в ихтиологическом контексте. Таким образом, при пьебалдизме у акулы речь идёт о врождённом отсутствии меланофоров на определённых участках тела, что и обусловливает характерную пятнистую окраску.
В 2025 году в журнале Ecology and Evolution вышел масштабный обзор Д. Уайтхеда и соавторов (Whitehead et al., 2025), в котором исследователи зафиксировали всего 25 задокументированных случаев пьебалдизма у 17 видов акул из 11 семейств. Двадцать пять наблюдений приходятся на всё мировое поголовье пластиножаберных (Elasmobranchii) – инфракласса хрящевых рыб, объединяющего акул и скатов. Нарушения пигментации у пластиножаберных зарегистрированы у ряда видов; об их истинной распространённости и последствиях для выживаемости известно крайне мало, а пьебалдизм остаётся одной из наименее изученных аномалий окраски в данной группе. Рыболовный блогер Роб Чэпмен, один из первых, кто перепостил запись с лимонной акулой, оценил шансы встретить подобную особь как «один на сто миллионов»; данная оценка не основана на строгих научных расчётах, и приведённые в обзоре Уайтхеда данные свидетельствуют о том, что реальная редкость явления может быть ещё выше.
Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос о выживаемости пегих акул. Окраска в природе несёт выраженную адаптивную функцию: покровительственная (криптическая) окраска цветом и рисунком подражает фону и является одним из широко распространённых приспособлений, способствующих выживанию животного в борьбе за существование. У лимонных акул жёлто-коричневый окрас играет именно такую криптическую роль, позволяя им сливаться с песчаным дном прибрежных мелководий; пегая особь этого преимущества лишена. Контрастная окраска, вызванная нарушением пигментации, делает таких рыб более заметными для хищников, повышает их чувствительность к ультрафиолетовому излучению и может затруднять поиск полового партнёра, что в совокупности способно снижать шансы животного на выживание в дикой природе.
Вместе с тем имеющиеся данные указывают на то, что отдельные пегие акулы достигают взрослого возраста. Пегая лимонная акула, пойманная рыболовом Джеком Эпплтоном у берегов острова Каптива (Флорида) в мае 2024 года, уже имела метку, поставленную другим рыболовом ранее, что свидетельствовало о том, что животное было поймано и отпущено как минимум однажды прежде и прожило в океане не менее нескольких лет. Пегая акула-нянька (Ginglymostoma cirratum), обнаруженная дайверами у берегов Утилы (Гондурас) в марте 2022 года, имела длину около 1,8 м – среднюю для вида, – что указывало на достижение ею половой зрелости. Авторы описавшего эту находку исследования (Шипли и др., 2022; полный текст) связывают выживание данной особи с неспециализированной экологией вида и отсутствием прямых хищников.
Обзор Уайтхеда и соавторов (2025) подтверждает эту тенденцию в более широком масштабе. Наблюдение нескольких взрослых пегих акул свидетельствует о том, что пьебалдизм, вероятно, не приводит к резкому снижению выживаемости – по крайней мере, у тех видов, у которых он был выявлен. Авторы обзора высказывают предположение, что крупные виды-генералисты могут не испытывать существенных негативных последствий пьебалдизма в силу малого числа естественных врагов; для мелких видов, подверженных интенсивному хищничеству, таких как S. canicula или H. francisci, степень влияния пьебалдизма на выживаемость остаётся неизвестной. Авторы обзора также указывают на фундаментальное ограничение в оценке последствий пьебалдизма для приспособленности акул: особи, погибшие от хищничества вследствие аномальной окраски, оказываются съеденными и потому недоступными для наблюдения.
Таким образом, пьебалдизм у акул представляет собой крайне редкое явление: в рецензируемой литературе зафиксировано лишь 25 случаев для всех видов. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что выживание пегих акул до взрослого возраста возможно; его вероятность, по-видимому, зависит от экологии конкретного вида – его размера, пищевой стратегии и давления хищников. Дальнейшее продвижение в понимании причин и экологических последствий нарушений пигментации у акул потребует мультидисциплинарного подхода, сочетающего генетику, экотоксикологию и гражданскую науку.
Бактерии перестраивают собственную «иммунную систему» таким образом, чтобы разрывать свою оболочку и обмениваться ДНК, — и тем самым подпитывают распространение устойчивости к антибиотикам.
Аннотация: Учёные выявили неожиданную особенность механизма, с помощью которого бактерии обмениваются генами, — в том числе теми, которые обеспечивают устойчивость к антибиотикам. Мельчайшие вирусоподобные частицы, называемые агентами переноса генов (англ. gene transfer agents, GTA), которые когда-то были древними вирусными захватчиками, со временем были приспособлены бактериями и превращены в системы доставки, переносящие ДНК от одной клетки к другой. В ходе исследования был обнаружен ключевой управляющий узел из трёх генов, получивший обозначение LypABC, который запускает процесс разрыва бактериальных клеток и высвобождения этих «курьеров», нагруженных ДНК.
Слева: флуоресцентная микроскопия, на которой видны бактериальные клетки C. crescentus, производящие частицы GTA (клетки были генетически модифицированы таким образом, чтобы светиться зелёным при выработке GTA). Справа: томограмма, полученная методом криоэлектронной микроскопии, показывающая «срез» единичной клетки C. crescentus, вырабатывающей частицы GTA (обозначены пурпурным и жёлтым цветом). Слои бактериальной оболочки показаны синим, голубым и зелёным. Гранула запаса питательных веществ обозначена серым. Рибосомы — клеточные «фабрики» по производству белков — показаны оранжевым. Автор изображения: д-р Эмма Бэнкс.
Учёные раскрыли новые подробности того, каким образом бактерии обмениваются генами, — в том числе генами, ответственными за устойчивость к противомикробным препаратам (антимикробную резистентность, АМР), которая представляет собой нарастающую угрозу для мирового здравоохранения. Эти результаты были получены исследователями из Центра Джона Иннеса, изучавшими необычные частицы, известные как агенты переноса генов (GTA).
Агенты переноса генов внешне напоминают бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии, — однако давно перестали быть вредоносными захватчиками. По своему происхождению они восходят к древним вирусам, которые бактерии в процессе эволюции приспособили и поставили под собственный контроль.
Вирусоподобные частицы доставляют ДНК от клетки к клетке
Эти частицы работают как миниатюрные транспортные средства. Они подхватывают фрагменты ДНК из одной бактериальной клетки и переносят их к соседним клеткам. Этот процесс, называемый горизонтальным переносом генов, позволяет бактериям быстро обмениваться полезными признаками, в том числе генами, которые помогают им выживать при лечении антибиотиками.
Ключевым этапом этого процесса является лизис клетки-хозяина — разрушение бактериальной клетки, в результате которого частицы GTA высвобождаются наружу. До сих пор учёные не до конца понимали, каким именно образом эти частицы покидают клетку-хозяина.
Ключевой генный кластер управляет лизисом клетки
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, научная группа применила метод скрининга на основе глубокого секвенирования для точного определения генов, участвующих в работе GTA в модельном организме — бактерии Caulobacter crescentus.
Был выявлен трёхгенный комплекс под названием LypABC, кодирующий бактериальные белки. Когда гены lypABC были удалены, клетки утрачивали способность разрушаться и высвобождать частицы GTA. Когда же этот комплекс был принудительно активирован сверх нормы, значительная часть клеток подвергалась лизису. Эти результаты показывают, что LypABC выполняет роль центрального управляющего узла данного процесса.
Иммунная система, перестроенная для переноса генов
Одним из самых неожиданных открытий стало то, что система LypABC обнаруживает близкое сходство с бактериальной антифаговой иммунной системой. В её составе присутствуют белковые компоненты, которые обычно связаны с защитой от вирусов. Однако в данном случае эта система, по всей видимости, была эволюционно перестроена таким образом, чтобы способствовать высвобождению частиц GTA и содействовать переносу генов.
Данная работа, выполненная совместно с Йоркским университетом и Роулендовским институтом при Гарварде, наглядно демонстрирует, что бактерии способны использовать уже имеющиеся биологические системы совершенно неожиданным образом.
Строгая регуляция необходима для выживания
Кроме того, исследователи обнаружили регуляторный белок, обеспечивающий строгий контроль над активностью GTA. Такая регуляция критически важна, поскольку неконтролируемая активация LypABC может оказаться крайне токсичной для самих бактериальных клеток.
Показав, насколько пластичными могут быть бактериальные системы, данное исследование углубляет наше понимание того, как гены перемещаются от клетки к клетке. Этот процесс играет ключевую роль в распространении устойчивости к антибиотикам.
Новые ключи к пониманию в борьбе с устойчивостью к антибиотикам
Первый автор исследования, д-р Эмма Бэнкс, стипендиат-исследователь Королевской комиссии Всемирной выставки 1851 года, отметила: «Особенно интересно то, что LypABC по своей структуре напоминает иммунную систему, и тем не менее бактерии используют её для высвобождения частиц GTA. Это наводит на мысль о том, что иммунные системы могут быть эволюционно перенастроены таким образом, чтобы помогать бактериям обмениваться ДНК друг с другом, — а это процесс, способствующий распространению устойчивости к антибиотикам».
Следующим шагом станет выяснение того, каким образом система LypABC активируется и как именно она управляет разрывом бактериальных клеток для высвобождения частиц GTA.
Новое исследование пролило важный свет на бывших врагов, ставших союзниками, — на механизм, позволяющий бактериям обмениваться генами, в том числе теми, которые связаны с устойчивостью к противомикробным препаратам (АМР).
Эти открытия, расширяющие наше понимание АМР как одной из главных глобальных угроз здоровью, были сделаны исследователями из Центра Джона Иннеса в ходе изучения любопытного феномена — агентов переноса генов (GTA).
Эти частицы-носители генов внешне похожи на бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии, — однако они были «одомашнены» из древних вирусов и поставлены на службу бактериальной клетке-хозяину.
Выступая в роли курьеров, они забирают «посылки» с ДНК клетки-хозяина и доставляют их соседним бактериям. Такой «бескорыстный» обмен, известный как горизонтальный перенос генов, способен стремительно распространять полезные признаки, включая гены, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, применяемым для лечения инфекций.
Важнейшим этапом жизненного цикла GTA является лизис клетки-хозяина — её разрушение с целью высвобождения частиц GTA, нагруженных ДНК. Ранее оставалось неясным, каким образом частицы GTA покидают бактериальную клетку-хозяина.
В данном исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, научная группа использовала метод скрининга на основе глубокого секвенирования для выявления генов, критически важных для функционирования GTA в модельной бактерии Caulobacter crescentus.
В результате был обнаружен трёхгенный управляющий узел LypABC, кодирующий бактериальные белки. При удалении генов lypABC бактерии утрачивали способность к лизису и, соответственно, не могли высвобождать частицы GTA. Напротив, при искусственной сверхэкспрессии узла lypABC наблюдалась очень высокая доля клеток, подвергающихся лизису. В совокупности эти эксперименты позволили установить, что LypABC представляет собой механизм управления лизисом клеток, опосредованным GTA.
Неожиданным оказалось то, что LypABC обнаруживает сходство с бактериальной антифаговой иммунной системой, поскольку содержит белковые домены, обычно задействованные в защите от вирусов. Однако результаты этой совместной работы Центра Джона Иннеса, Йоркского университета и Роулендовского института при Гарварде указывают на то, что данная система была эволюционно перенастроена для высвобождения частиц GTA в целях переноса генов.
Кроме того, исследователи выявили регуляторный белок, необходимый для строгого контроля как активации GTA, так и опосредованного ими лизиса. Этот контроль чрезвычайно важен, поскольку нарушение регуляции LypABC оказывается высокотоксичным для бактериальных клеток.
Подчёркивая пластичность бактериальных белковых доменов, данное исследование расширяет фундаментальные знания о механизмах переноса генов между бактериальными клетками и даёт важную подсказку для понимания того, как возникает антимикробная резистентность.
Первый автор исследования, д-р Эмма Бэнкс, стипендиат-исследователь Королевской комиссии Всемирной выставки 1851 года, отметила: «Особенно интересно то, что LypABC по своей структуре напоминает иммунную систему, и тем не менее бактерии используют её для высвобождения частиц GTA. Это наводит на мысль о том, что иммунные системы могут быть эволюционно перенастроены таким образом, чтобы помогать бактериям обмениваться ДНК друг с другом, — а это процесс, способствующий распространению устойчивости к антибиотикам».
Следующим шагом в исследовании станет выяснение того, как именно активируется управляющий узел LypABC и каким образом он обеспечивает разрыв бактериальных клеток и высвобождение частиц GTA.
Мало кто об этом задумывается, но изначально арбуз был несьедобным.
В пустыне Калахари на юге Африки до сих пор растёт дикий арбуз тсамма (Citrullus lanatus var. caffer) — небольшой плод с белой, жёсткой и горькой мякотью.
В пищу он не годился, зато служил природным резервуаром влаги — не случайно его прозвали «ботанической флягой». Путешественники, пересекавшие Калахари, брали с собой дикие арбузы тсамма как запас воды в дорогу. Мякоть разминали в кашицу и пили выделившийся сок.
Однако прямым предком современного культурного арбуза считается не тсамма, а кордофанский арбуз (Citrullus lanatus subsp. cordophanus) — дикорастущий вид из Судана, с северо-востока Африки. Его мякоть тоже была белой, но, в отличие от тсаммы, не имела выраженной горечи, что, вероятно, и привлекло внимание древних земледельцев.
Примерно четыре тысячи лет назад в Древнем Египте началась целенаправленная селекция арбузов. На семена оставляли только те экземпляры, которые были мягче и слаще остальных. К II тысячелетию до нашей эры арбузы уже были настолько нежными и сочными, что их можно было просто разрезать и съесть. Получается, что человечество потратило четыре тысячи лет, чтобы превратить средство выживания в пустыне в любимый десерт.
На 2019 год, изображения арбузов были найдены по крайней мере в трёх древнеегипетских гробницах. - https://www.newscientist.com/article/2204095-dna-from-mummys-tomb-reveals-ancient-egyptian-origins-of-watermelon/
Короткий познавательный пост, основанный на моей больной фантазии. Все совпадения случайны.
Обратился как-то один человек на профильном форуме с вопросом, как запустить (не сказать чтобы старую) игру на Windows 10. Игра (хотя я бы назвал это технодемо) была разработана на легендарном XNA 4.0 (земля пухом) и планировалась к выпуску через Steam Greenlight (и ему земля пухом) еще в далеком 2012, после чего заброшена и убрана со всех магазинов.
Игра была куплена тем человеком еще в тот момент, когда она легально продавалась. А спустя годы она просто перестала подавать признаки жизни. $5 за полную версию уплочены, а поиграть нельзя. Обидно.
Так как типовые решения по типу установки XNA Redistributable не помогли, то был предложен единственно возможный выход из ситуации - отладка через dnSpy.
Внимание: обратная разработка хоть прямо и не запрещена законодательно, но разрешенные случаи весьма ограниченны. В других странах разрешен явный запрет любых манипуляций через лицензию, превращающий это занятие во вполне наказуемое. Не повторяйте дома.
Так как ПО было приобретено легально и оно не работает, то этот теоретический случай допустим в соответствии со статьей 1280 гражданского кодекса.
Демонстрировать буду на бесплатной демоверсии, скачать можно здесь.
dnSpy
Театр начинается с вешалки, а программа на C# с атрибутов сборки. Они нам сейчас не сильно интересны, поэтому пытаемся сразу запускать отладку. С неизвестными программами лучше использовать виртуальную машину, так как может быть встроена какая-нибудь пакость для кулхацкеров, но мне можно и так.
Ошибка. Открываем стек вызовов и ищем место, где произошел провальный запрос в сеть.
А вот и виновник торжества. По сообщению из исключения можно сделать вполне однозначный вывод, что проблемой является скупердяйство и непредусмотрительность автора, который решил перестать платить за домен и хостинг, а вместе с этим случайно (а может и намеренно) сделал запуск игры невозможным без интернета. Так как на сайте заявлено отсутствие DRM, то это явно недосмотр.
Что тут происходит?
Если почитать документацию на XNA, то этот метод предназначен для загрузки контента и вызывается автоматически при запуске игры. Первым делом выполняется инициализация некоторых вещей, после чего открывается файл настроек (options.xml) и начинает последовательно считываться. Как только считываются параметры аккаунта для таблицы рекордов, то происходит отправка логина+пароля на официальный сайт и попытка получить ID. Если сервер возвращает Failure, то открывается диалог входа, который можно пропустить. Если сервер возвращает число, то игра запускается. А вот если сервер недоступен, то вылетает исключение, которое никак не обрабатывается и приводит к молчаливому вылету.
Диалог входа официально можно пропустить.
На этом этапе есть 2 варианта действий:
Вручную отредактировать настройки и убрать пункт об аккаунте. Тогда игра будет всегда запускаться без входа.
Физически убрать запрос на несуществующий сайт.
Нормальные герои всегда идут в обход, так что переходим к написанию небольшого патча. (На самом деле, о первом варианте я додумался не сразу. Более того, полная версия зависает при убирании этого пункта из настроек).
Выделяем строчку с запросом и нажимает "Изменить инструкции IL". Открывается окно с заголовком "Изменение тела метода".
Это - язык MSIL. Он очень прост и сильно напоминает Forth, на самом деле, но новичка может отпугнуть.
Ключевым элементом является стек. Что такое стек я уже когда-то рассказывал. Это некоторое место, на вершину которого можно последовательно добавлять значения (числа, строки и прочие объекты), а так же снимать их в обратном порядке.
Не эти стеки, но суть та же. Можно добавлять сверху новые фишки и снимать с вершины старые.
ldloc.2: Значение локальной переменной под номером 2 (с типом строки)
ldstr: Строку "&p=".
ldloc.3: Значение локальной переменной под номером 3 (тоже строка).
Потом мы вызываем String::Concat(), принимающий в себя 4 строки и соединяющий их вместе. При вызове метода будут сняты 4 верхние строки со стека и добавлена новая строка.
Вызов следующего метода (WebClient::DownloadString()) снимает строку, полученную от String::Concat(), и веб-клиент. В результате должна остаться только 1 строка, возвращенная WebClient::DownloadString().
Следующим этапом мы должны снять эту строку со стека и сохранить её в локальную переменную 1, но этого не произойдет, так как WebClient::DownloadString() всегда будет проваливаться и выбрасывать исключение. Исключение, если его не обработать сразу, будет раз за разом проваливаться глубже по стеку вызовов, пока не достигнет обработчика или дна. Так как никаких обработчиков по пути нет, то исключение достигает дна и приводит к вылету.
Чтобы избежать получения исключения, мы можем убрать всё, что предназначено для запроса в сеть. Примерно вот так:
8 инструкций превратились в 2: загрузка строки с числом (которое может быть любым) и сохранение в локальную переменную под номером 1.
Сохраняем и проверяем результат.
Было.
Стало.
Из декомпилированного кода полностью исчез кусок с запросом. Осталась лишь загрузка константной строки и сравнение с "Failure", которое всегда будет успешным.
Сохраняем модуль и пытаемся запускать опять.
Жопиздан!
С этой задачей успешно справился человек, который не смыслит в программировании вообще ничего. По его словам, он джва года ждал эту игру!
Но не всё так просто. Если попытаться пройти любой уровень, то вылетит то же самое исключение.
Для исправления точно так же выделяем строку и опять редактируем инструкции в теле метода. Но так как отправка статистики нонче ни на что не влияет, то просто удаляем выделенные инструкции без остатка.
А для надежности выделяем WebClient, нажимаем "Анализировать" и смотрим, где еще может ждать нас подлянка.
В Finish.Update() мы ошибку только что исправили, в Game1.LoadContent() исправили в самом начале, а Login.button1_Click(), Program.Main() и Title.Update() нас не интересуют, так как достаточно просто не делать того, что приведет к обращению в сеть (а конкретно: не открывать диалог входа, не указывать никакие аргументы при запуске и не пытаться авторизоваться через главное меню (вроде бы не реализовано)).
Сильнее затягивай! Хочу чистое небо, надоели тучи и душняки эти.
Ничего, я чужими любуюсь)) петунии прекрасны!
Точно знаю, что ели с дошиком селёдкой и молоком