Наука — это не только сложные формулы и серьезные теории, в которых способны разобраться лишь единицы. Это еще и удивительные факты, которые переворачивают привычное представление о мире: странные, неочевидные, иногда почти абсурдные — но абсолютно реальные. Именно такие ждут вас в нашей рубрике "5 случайных научных фактов".
Дельфины — живые УЗИ-аппараты
Используя систему воздушных мешков в носовом канале, дельфины генерируют высокочастотные щелчки. Эти звуки фокусируются жировой линзой (мелоном) в выпуклой части лба, формируя направленный ультразвуковой луч. Сигнал, отражаясь от объектов, возвращается и улавливается не ушами, а акустическими рецепторами на нижней челюсти, которые представляют собой сложную голографическую приемную систему.
Полученное "эхо" обрабатывается мозгом с невероятной точностью, позволяя создавать трехмерную картину окружающего пространства. Примечательно, что эта способность не просто позволяет видеть форму, но и дает возможность "просвечивать" объекты. Сонар дельфина способен различать плотность, структуру и внутреннее строение тканей. Именно поэтому существует гипотеза, что дельфины могут "видеть" беременность у сородичей (а возможно, и у других видов, включая людей) — их акустические сигналы, по сути, выполняют роль биологического УЗИ-аппарата, выявляя изменения в органах.
Однако этот "акустический томограф" работал бы вхолостую, если бы не мозг, способный не только визуализировать звуковые данные, но и моментально корректировать картинку реальности, если происходят какие-либо изменения. Во время охоты дельфины не просто "видят" свою потенциальную добычу, но и тут же рассчитывают расстояние до нее, а также ее скорость и траекторию. Динамическое "звуковое изображение" становится основой для мгновенных моторных команд — чтобы поймать рыбу или избежать препятствия.
Квантовый компас птиц
Птицы видят магнитное поле Земли. Это не метафора, а буквальное зрительное восприятие, возможное благодаря светочувствительному белку криптохрому в клетках сетчатки. Когда фотон синего света попадает на молекулу криптохрома, он запускает цепную реакцию: образуется пара радикалов — молекул с неспаренными электронами.
Спины (квантовые моменты) этих электронов оказываются в состоянии квантовой запутанности. Сверхслабое магнитное поле планеты влияет на взаимную ориентацию спинов, что меняет химическое состояние всей молекулы. В результате на сетчатке создается световой паттерн или "тень", которая меняется в зависимости от ориентации птицы.
Из этого следует, что птица видит "магнитную навигационную сетку", наложенную на обычное зрение, как будто в ее распоряжении очки дополненной реальности. Поразительно, но этот механизм идеально работает в "теплой и влажной" биологической ткани, где подобные квантовые эффекты, казалось бы, обречены на мгновенное разрушение из-за декогеренции*.
*Декогеренция — взаимодействия с окружающей средой, особенно в теплых и шумных условиях, как в живых организмах, вызывающие разрушение квантовых эффектов.
Митохондрии: история древнего вторжения
Митохондрии — это клеточные органеллы, которые справедливо называют "энергетическими станциями", потому что они превращают питательные вещества в основную энергетическую валюту клетки — молекулы АТФ (аденозинтрифосфата). Однако в глубоком прошлом митохондрии являлись полноценными самостоятельными организмами с собственной эволюционной историей.
Все изменилось около двух миллиардов лет назад, когда свободноживущая альфа-протеобактерия была поглощена более крупной клеткой. Но это событие не обернулось банальным перевариванием, а стало началом взаимовыгодной сделки мирового масштаба: клетка-хозяин обеспечивала безопасность и стабильное поступление питательных веществ, а протеобактерия, в свою очередь, наладила невероятно эффективное производство энергии в виде АТФ. Это сотрудничество оказалось настолько успешным, что переросло в нерушимый союз.
Постепенно протеобактерия, пребывая в комфортных условиях, утратила независимость, передав большинство своих генов в ядро клетки-хозяина, но при этом сохранила собственный крошечный геном и способность к независимому делению. Так древний симбионт окончательно стал неотделимой частью клетки — органеллой, которую мы теперь называем митохондрией.
Этот необычный — и совершенно случайный — альянс привел к появлению всех многоклеточных организмов на Земле, включая нас с вами.
Кусок Марса, найденный на Земле
В 1996 году NASA заявило, что в антарктическом метеорите ALH 84001, который является фрагментом Марса, упавшим на Землю около 13 000 лет назад, были обнаружены микроскопические структуры, похожие на окаменелые бактерии. Были продемонстрированы снимки, полученные с помощью электромикроскопа, и на них действительно виднелись вытянутые образования, поразительно напоминающие земные микроорганизмы. Журналисты в погоне за сенсацией предсказуемо резюмировали: перед нами доказательство существования внеземной жизни.
Однако научное сообщество встретило открытие с осторожностью. Одни эксперты отмечали, что подобные структуры могли образоваться и небиологическим путем — в результате сложных геохимических процессов. А другие — их было большинство — говорили о земном загрязнении образца: пористая структура марсианского камня и тысячи лет, проведенные в антарктических льдах после падения, сделали его уязвимым — он мог быть колонизирован земными бактериями уже на нашей планете.
Несмотря на то, что однозначного консенсуса так и не было достигнуто, история ALH 84001 привела к появлению строжайших протоколов для исследования внеземных образцов. Этот космический камень не стал доказательством существования внеземной жизни, но превратил ее поиск в очень организованное мероприятие.
Глаза глубоководных рыб
Сетчатка глубоководных рыб — чудо эволюционной оптимизации. Благодаря уникальным фоторецепторам — светочувствительным нейронам в сетчатке — их глаза способны регистрировать отдельные фотоны света, что крайне необходимо для выживания в темноте океанских глубин, полностью изолированных от солнечного света**.
**На таких глубинах единственным источником света является биолюминесценция (свечение, возникающее в результате химической реакции окисления светоизлучающих веществ) других существ.
Эта суперспособность существует благодаря тому, что:
- Глаза глубоководных рыб часто огромны относительно тела, и это позволяет им улавливать максимум света;
- В сетчатке преобладают палочки — фоторецепторы, отвечающие за сумеречное зрение;
- В глазах многих видов присутствует особый слой — тапетум (как у кошек), который отражает и перенаправляет непоглощенные фотоны обратно на светочувствительные клетки, давая им второй шанс;
- Некоторые глубинные рыбы лишились цветного зрения ради достижения наиболее детализированной монохромной картинки.
Эта природная технология представляет огромный интерес для науки и инженерии. Изучение механизмов работы фоторецепторов глубоководных рыб приведет к появлению сверхчувствительных оптических сенсоров нового поколения. Такие датчики найдут применение во всевозможных сферах — от астрономии, где нужно улавливать свет чрезвычайно далеких объектов, до медицины, например, в методах низкоинтенсивной диагностики.
Наша работа — просвещение
Команда The Spaceway создает образовательный контент, который объясняет сложное простыми словами, но без выдумок и манипуляций.
Мы убеждены: знания должны быть доступны каждому. Поэтому весь наш контент — бесплатен. Если вам важно, чтобы в интернете было больше таких материалов, а не кликбейта и пустышек, — поддержите нас. Каждый рубль идет на развитие проекта и мотивирует команду делать еще больше и лучше.
Поддержать можно здесь: https://dzen.ru/thespaceway?donate=true