Водяной медведь
Тихоходка, лат. Tardigrada — тип микроскопических беспозвоночных, близкий к членистоногим.
Тихоходка, лат. Tardigrada — тип микроскопических беспозвоночных, близкий к членистоногим.
Новый выпуск еженедельной подборки самых интересных новостей из мира науки. И в этом выпуске: Эффективна ли противоастероидная защита; какие датчики есть у бактерий; может ли заморозка продлевать жизнь; как видеть сквозь туман и как научить минимозг играть в компьютерную игру?
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Содержание ролика:
00:25 Как мини-мозг научился играть в понг
03:09 У "спящих" бактерий постоянно работают датчики
05:01 Тихоходки не стареют в криобиозе как "Спящая красавица"
06:27 Противоастероидная защита показала высокую эффективность
07:20 Учёные научились видеть сквозь мутную среду
10:22 Лучшая новость предыдущего выпуска
Как мини-мозг научился играть в понг
Нейроорганоид — это сгусток нервных клеток, содержащий почти миллион нейронов мыши и человека, был выращен на подложке с матрицей из электродов. Электроды позволяют считывать активность нейронов и отправлять её в компьютер и получать обратную связь из компьютера. Для мозга в пробирке написали подобие классической аркады - игры Понг, но только без оппонента, со стеной. Выглядит это до боли узнаваемо. Информация о нахождении мяча подаётся на электродную матрицу с правой или левой стороны в виде электрической стимуляции. Положение сигнала говорит о положении мяча, а частота сигнала о расстоянии до него.
Ну а нейроны органоида могут реагировать, отправляя сигналы, говорящие о том, куда нужно передвинуть платформу. Локация сигналов кодирует направление движения, а частота - скорость.
Как оказалось, мини-мозги не могут играть в понг так же хорошо, как человек, но они учатся быстрее, чем некоторые виды ИИ. Иногда процесс обучения занимает всего 5 минут.
Окей, но что же с системой подкрепления? Дофаминовой системы у этого мозга просто нет. Как и любой другой системы вознаграждения. Но зато, как и любая система, этот органоид стремится к минимизации энтропии.
Исследователи сообщили, что «клеткам органоида подаётся непредсказуемый стимул, и система формирует свою активность таким образом, чтобы лучше играть в игру и минимизировать случайности. Отбивая мяч и получая предсказуемый ответ, она создает для себя предсказуемое окружение». То есть, когда мяч не отбит, органоиду подаются хаотичные сигналы, что не очень-то приятно, а если отбит - предсказуемый приятный сигнал.
У "спящих" бактерий постоянно работают датчики
Известно, что бактерии умеют переживать плохие времена, не пересекая границу, а образуя так называемые споры.
Спора в этом случае это не половая клетки, используемая для размножения, как у грибов, а скорее скафандр с очень плотной оболочкой, в который превращается бактерия. Она теряет много воды, скукоживается, и под мембраной образуется эта оболочка. В таком состоянии в неблагоприятных условиях бактерии могут находиться долгое время, десятилетиями, а в редких случаях вплоть до десятков миллионов лет, а затем расконсервироваться и продолжить жизнедеятельность, вернувшись к обычному состоянию и впитав воду.
Есть вопрос, учитывая, что все физиологические процессы бактерия в таком состоянии останавливает, остаются ли некие процессы опрашивания состояния внешней среды, работают ли какие-то датчики, подсказывающие, что пора пробуждаться?
Да, остаются. Например, споры сенной палочки, находясь, в анабиозе, работают как конденсаторы. Накопленная ими электрохимическая энергия используется для отслеживания внешних условий. Это происходит так. На внешней мембране у споры имеется определённая концентрация ионов калия. При изменении окружающей среды, например появлении питательных веществ, спора выделяет дополнительные ионы калия из ядра к мембране и происходит измерение концентрации ионов на мембране и во внешней среде. Когда концентрации достигают определённых значений, превышается некий порог, пора пробуждаться. Если же изменения незначительны, то спора продолжает спать. Т.е. спора чувствует практически все изменения, но пробуждается только тогда, когда эти изменения превысят некий порог приемлемости.
Тихоходки не стареют в криобиозе как "Спящая красавица"
Тихоходки могут выживать вообще в невообразимых ужасных обстоятельствах. Радиация, кипяток, жидкий азот, выстрел из пушки. Как говорится, подчеркните актуальные для вас угрозы. Но для того, чтобы пережить, например, космические условия, они впадают в ангидробиоз. Т.е. избавляются примерно от 98% влаги своего организма. Так вот, пока они находятся в этом состоянии - они не стареют.
Т.е. если их дегидратировать, скажем, на 20 дней, то их продолжительность жизни увеличивается тоже на 20 дней. Прекрасно. Но и холод тоже полезен для долголетия.
Криобиоз, т.е. погружение в замороженное состояние, работает точно так же. Тихоходок попеременно то замораживали до температуры -30 градусов, то размораживали и кормили. Потом цикл повторяли до тех пор, пока они не умерли. В итоге продолжительность их жизни превысила продолжительность жизни тех тихоходок, над которыми не изд.. не экспериментировали, ровно на столько, сколько они провели в криобиозе.
Шутка про сон в холодильнике всё равно не актуальна. Хотя человек, вполне возможно, тоже не стареет в криобиозе, но никого ещё не смогли из него вывести.
Противоастероидная защита показала высокую эффективность
Вы уже знаете, как человечество применило таран по отношению к астероиду. Суть в том, что после столкновения полутонного зонда с астероидом Диморфос, вращающимся вокруг другого астероида, НАСА ожидало изменения периода обращения первого вокруг второго примерно на 7 минут. После всех измерений оказалось, что период обращения изменился не на 7, а на целых 32 минуты, что значительно выше средней оценки и соответствует верхней планке расчётных моделей. То есть вся процедура оказалась крайне эффективной. Во многом в этом помогло то, что после удара из Диморфоса было выброшено большое количество вещества, образовавшего тот самый хвост на 10000 километров, который мы показывали вам в прошлом ролике. В ролике вы можете увидеть новые снимки кратера, который образовался после столкновения.
Учёные научились видеть сквозь мутную среду
Камеры, да и наши глаза, работают с прямыми лучами света при помощи системы линз. Но если между источником и приёмником находится неоднородная среда, то изображение будет размытым из-за рассеяния.
Если рассеяние не сильное, то в объектив попадает достаточное количество прямых лучей, чтобы воссоздать картину. При этом нужно, чтобы было известно либо самое искажение, либо форма объекта, либо его внешний вид. Но если много зашумляющих сигналов и среда сильно рассеивающая, то восстановление изображения это прям сложная задача.
Сложно заглянуть за туман войны… За вот такой вот спекл. Да, так называется шум, который мы видим вместо объекта. Но это реально, потому что законы рассеяния в целом не зависят от рассеивающей среды.
И тут включается эффект оптической памяти, указывающий на знаменательную корреляцию между картиной, которую образует свет, проходящий сквозь мутную среду, и узором, который получается, если ту же среду осветить с другой стороны. С практической точки зрения можно получать информацию о скрытой стороне мутной среды без непосредственных измерений. При помощи весьма затратных вычислений, инверсии автокорелляций и всего такого, можно получить данные о скрытом объекте, но только если в поле зрения нет движущихся объектов.
Для эксперимента взяли гелиево-неоновый лазер, пропущенный через вращающийся диффузор, который освещал сцену с движущимися объектами на цифровом микрозеркальном устройстве, а отраженный свет затем проходил через рассеиватель и скармливался цифровой камере. Суть нового метода в том, что применяя к изображениям сложные вычисления, в т.ч. использующие эффект оптической памяти, а конкретно - вычисления кросс-корреляций, можно, во-первых обнаружить и исключить неподвижные объекты из уравнений. Это достижимо., если вычитать из смещенной во времени автокорреляции автокорреляцию в конечный момент времени Т1. А во-вторых, можно засечь подвижный объект, если он движется полностью,а не частично. В т.ч. можно определить изменения его формы, размеров, ориентации. На полученных экспериментальных видео движущийся объект всегда находится по центру, а вокруг него изменяется обстановка. Т.е. компьютер видит сквозь мутную среду и лоцирует движущийся объект. И всё это работает с незначительными затратами вычислительных ресурсов.
Конечно, в этой методике есть ряд ограничений. Например, движущийся объект должен быть рядом с каким-нибудь неподвижным объектом. Но зато потенциально наши машины смогут прекрасно видеть в условиях тумана и других неблагоприятных условий.
Сперва вот вам тихоходку в ленту от китайских друзей )
Ребенок очень интересуется микромиром, особенно тихоходками. В общем решил показать в живую.
Но как оказалось довольно редко их удается выловить.
Взял мокрый мох с дерева в парке, размочил на несколько часов в воде. И смыв со мха под микроскоп. Долго искал тихоходку и вот наконец-то удалось ее найти. Ребёнок в восторге.
Вот удалось сделать видео. Микроскоп ЛОМО Биолам С1У42 советский мохнатого года.
Фотал и снимал видео на смартфон с рук. Увеличение 100 крат.
На следующий день нашел еще одну, и сделал фото.
Общий вид:
Рот
"Когти"
Что внутри, а там яйца
Эти организмы настолько живучие, что для кого-то могут показаться бессмертными. Они способны пережить экстремальные температуры, изменение климата, огромные дозы радиации и много чего ещё. В этой подборке самые стойкие живые организмы известные нам на сегодняшний день.
Тихоходка.
Это микроскопическое животное с длиной тела всего полтора миллиметра обитает в воде, и хоть и называется «водным медведем», конечно же, ничего общего с медведями не имеет. Зато, может похвастаться удивительной способностью приспосабливаться практически к любым условиям. Тихоходка способна переживать температуры от -273 до +151 градусов Цельсия и воздействие радиации в 1000 раз превышающее смертельную дозу для любого другого существа на планете. Они выживают в вакууме и способны обходиться без влаги до 10 лет.
upd:
тихоходка была очень интересно представлена в сериале стар трек дискавери
Бактерия Deinococcus radiodurans.
Уникальное существо: она может выдерживать запредельные дозы излучения, её геном хранится в четырех копиях, вещества, выделенные из этой бактерии, способны заживлять раны. Не исключено, что этот микроб вообще прилетел к нам из космоса. Эти бактерии прекрасно чувствуют себя при дозе излучения в 5000 грей. При дозе в 15000, правда, начинают дохнуть, но не все, есть и те, которые выживают. Для примера: для человека смертельно опасна доза уже в 10 грей
Древесная вета.
Насекомое, похожее на гигантского кузнечика, обитает преимущественно в Новой Зеландии. Из-за того, что в крови у этого животного содержится специальный белок, который исключает свертывание крови, древесная вета способна выдерживать самые низкие температуры. Примечательно, что в периоды подобной «спячки» мозг и сердце у этих насекомых отключается как у зомби. Но, стоит им только «оттаять», как все органы вновь начинают работать.
Рыба Ланг.
Редчайшая и одна из немногих, доживших до наших дней двоякодышащих рыб. По сути является переходным звеном от обычных рыб к земноводным. Имеет в своём распоряжении и жабры, и лёгкие. В периоды засухи способна закапываться в грязи и впадать в спячку, обходясь без каких-либо питательных веществ.
Бессмертная медуза.
Turritopsis nutricula более известна, как бессмертная медуза, и нужно сказать, что она полностью заслуживает своё название. После того, как Бессмертная медуза достигает половой зрелости она снова возвращается в свою начальную стадию полипа и начинает созревание заново. Причем этот процесс у медузы может быть бесконечным, её жизненный цикл способен повторяться неограниченное количество раз.
Таракан.
Экспериментально подтверждено, что тараканы могут жить без головы несколько недель. Процесс кровообращения тараканов не управляется мозгом, дышат они через маленькие отверстия по всему телу, а на предварительно съеденных запасах пищи могут существовать долго. В отсутствие мозга основные функции нервной системы таракана берут на себя ганглиальные клетки, которые находятся в каждой доле тела.
Вестиментиферы.
Вариант 1.
Эти двухметровые черви живут на морском дне в непроглядной темноте при давлении около 260 атмосфер. Они кучкуются возле «чёрных курильщиков» — разломов геологических плит, откуда бьет нагретая до +400 °С вода, насыщенная сероводородом. Вестиментиферы не имеют рта и кишечника — они живут за счёт симбиотических бактерий, которым кровеносная система червя доставляет сероводород из минеральных подводных источников.
Идеальный партнер для русской бани
upd:
Вариант 2.
Такая пустошь, безжизненная и темная, подсвеченная лишь мощными прожекторами, открылась океанологу Роберту Балларду и его коллегам, которые в 1977 году погрузились на глубину около 2 км в тяжелом батискафе Alvin . Геологов интересовало место встречи двух стихий, «горячая точка» вулканизма на дне неподалеку от Галапагосских островов. На этом участке происходит медленное расхождение тектонических плит земной коры, под океанами сравнительно тонкой. Через щель между ними поднимается горячая магма. Стихии соединяются: раскаленные породы Земли взаимодействуют с водой, нагревают ее до 350–400 °C и насыщают сероводородом, углекислым газом, солями железа. Выпадающие осадком из остывающей воды минералы накапливаются целыми грядами гор. Так образуются срединно-океанические хребты. Они опоясывают Землю, простираясь по дну Тихого, Атлантического, Индийского океанов; хребты достигают общей протяженности более 60 тыс. км.
Любимая всеми тихоходка
Они старше динозавров на...400 миллионов лет. Прокипятите водяного медведя в спирте, и он останется в живых. Поместите его в водное пространство с давлением выше, чем в океане, и он выдержит это испытание.
Тихоходки - мимишные существа с лапками. Из-за чего их очень хочется найти. Только вот где? Как сварганить препарат? К чему быть готовым морально? Постарался ответить в ролике:
Микроохота за Водяным медведем - дело интересное и захватывающее. А уж радость в момент находки - не знаю, с чем сравнить) думаю, рыбаки или грибники поймут.
Напишу про Тихоходок пост обязательно, поскольку довольно много про них выдумок - что бессмертные, например. Или что живут по 500 лет. А вы что-нибудь слышали про Тихоходок?
Я буквально сегодня сделал это сообщество, в котором теперь и буду выкладывать всё, что знаю про исследования микромира в домашних условиях. Рад гостям!
Большое спасибо всем, кто поддержал мою предыдущую публикацию про Вольвоксов донатом - все эти средства идут на доукомлектацию моей скудной домашней лаборатории.
Первый раз увидел тихоходку своими глазами, и первый пост.
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Тихоходка, она же «маленький водяной медведь», микроскопическое беспозвоночное, чья длина тела составляет всего 0,1-1,5 мм. Но, несмотря на свои скромные размеры, тихоходки обладают рядом суперспособностей, которые позволяют им выживать где угодно и даже в космосе.