Фосфор — один из необходимых химических элементов для живых организмов, поэтому считается, что жизнь могла возникнуть только в среде, содержащей свободный фосфор или его соединения. Достаточная его концентрация встречается в так называемых содовых озерах. Исследование современных содовых озер показало, что их аналоги в древности вполне могли стать местом зарождения жизни.

Теория тектоники литосферных плит, связывающая их движение с конвекцией в мантии, хорошо объясняет механизм взаимодействия между плитами, но не отвечает на вопрос, почему они то собираются в суперконтиненты, то снова расходятся. Австралийские ученые предложили оригинальную гипотезу о связи суперконтинентального цикла с эволюцией структур нижней части мантии Земли — крупных областей с низкой скоростью сдвига (LLSVP), или суперплюмов.

2019 год принес много важных результатов в астрономии, астрофизике и космологии. О некоторых из них рассказывали чуть ли не все СМИ, а о некоторых наверняка знали только те, кто специально следит за происходящим. Сергей Попов подводит итоги прошедшего года, отобрав самые яркие и значимые по его мнению работы, которые либо уже оставили важный след в этих областях науки, либо будут определять их развитие в ближайшем будущем.

Российские ученые принимают активное участие в исследовании богатой и малоизученной фауны Южной и Юго-Восточной Азии. Для герпетологов из МГУ 2019 год выдался особенно урожайным: при их участии было описано 22 новых вида амфибий и рептилий.

Судя по многочисленным геологическим данным, примерно через 100 млн лет после начала раннепротерозойской кислородной революции в карбонатных отложениях фиксируется резкий рост содержания изотопа ¹³С (так называемое событие Ломагунди), а после ее окончания происходит возврат изотопного отношения углерода к исходному уровню. Американские геологи предлагают модель, связывающую эти два процесса с глобальной тектоникой.

Среди механизмов, обеспечивающих возможность симпатрического разделения видов, ведущая роль отводится «волшебным признакам», которые адаптируют особей к разным экологическим нишам и препятствуют перемешиванию генов, обеспечивающих эти адаптации. На примере трехиглых колюшек показано, что адаптация к разной пище заметно меняет форму тела, которая может быть тем самым «волшебным признаком», способствующим началу видообразования.

Палеонтологи обнаружили в США остатки корневой системы древнейшего леса, который произрастал на берегу моря в середине девонского периода, около 385 млн лет назад. Самая примечательная особенность этой экосистемы — наличие археоптерисов с развитыми корнями, уходящими глубоко в почву. Повсеместное распространение таких деревьев могло спровоцировать резкое похолодание климата, которое привело к масштабным оледенениям.

Главной отличительной особенностью горбаток являются «шлемы» — разнообразные и порой весьма причудливые выросты переднегруди. Происхождение шлемов спорно: одни исследователи считают их гомологами крыльев, другие — уникальными образованиями, не имеющими прямого отношения ни к крыльям, ни к ногам. Новые данные по экспрессии генов в различных частях тела горбаток свидетельствуют в пользу «крыловой» теории происхождения шлемов.

Долгое время вопрос о том, происходит ли синтез сахаров в космосе, оставался открытым. Соединения из этого класса обнаруживали в метеоритах, но из-за крайне малых концентраций не удавалось выяснить, где они образовались: на Земле или в космосе. Анализ изотопов углерода в сахарах двух метеоритов, проведенный недавно командой американских и японских ученых, подтвердил их внеземное происхождение и добавил важный аргумент в пользу гипотезы мира РНК.

Палеоэнтомологи из Китая и России обнаружили в меловом бирманском янтаре изъеденные перья динозавров с сидящими на них паразитическими насекомыми. Скорее всего, эти эктопаразиты вели тот же образ жизни, что и современные пухоеды, портящие оперение птиц. По строению тела они достаточно сильно отличаются от современных пухоедов и вшей, так что их систематическое положение пока остается неясным.

В пещере на острове Сулавеси найдены древние наскальные рисунки, изображающие териантропов, охотящихся на местных целебесских свиней и мелких буйволов — аноа. Уран-ториевый изотопный анализ минеральных натеков, образовавшихся уже после создания рисунков, показал, что возраст изображений составляет как минимум 43,9 тысяч лет. Это делает их древнейшими из известных на сегодняшний день образцов фигуративного искусства Homo sapiens.

В ноябре и начале декабря было опубликовано несколько интересных работ по астрономии и астрофизике. Алексей Левин выбрал четыре из них, чтобы рассказать о последних достижениях в самых разных разделах наук о космосе, каждое из которых не тянет на сенсацию, но может иметь немаловажные последствия.

На основе данных аппарата «Кассини», изучавшего Сатурн и его спутники с 2004 по 2017 год, ученые составили первую геоморфологическую карту поверхности Титана. Это единственное за исключением Земли небесное тело, на поверхности которого обнаружена жидкость, — моря и озера Титана состоят из жидких углеводородов. Несмотря на различия в составе, температуре и тяготении между Землей и Титаном, многие формы его рельефа оказались очень похожими на земные.

В якутской тайге, на берегу небольшого ручья Тээтэ, расположено захоронение динозавровой фауны начала мелового периода. За последние десять лет на основе находок, сделанных в этом местонахождении, было описано несколько новых видов млекопитающих, цинодонтов и саламандр. А недавно российские и немецкие палеонтологи опубликовали описание новых находок из Тээтэ — зубов гигантских растительноядных завропод из группы макронарий.

Предполагается, что ключевую роль в формировании полосчатых железных руд фотоферротрофы — бактерии, окисляющие железо в процессе бескислородного фотосинтеза. Правда, такой сценарий плохо согласуется с крайне низким содержанием органики в этих рудах. Единственная известная сейчас пелагическая фотоферротрофная бактерия Chlorobium phaeoferrooxidans из африканского озера Киву помогла разрешить этот парадокс.

Освоение водорослями суши и появление первых растений было бы невозможно без быстрой адаптации к новым условиям — например, решения проблемы обезвоживания. Секвенирование геномов двух современных организмов, занимающих промежуточное положение между водорослями и наземными растениями, показало, что для этого их предки позаимствовали гены у почвенных бактерий.

В одном из озер Миннесоты ученые нашли яйца дафний, которые были отложены более 600 лет назад. Из них, как оказалось, можно вывести вполне жизнеспособных рачков. Это позволило сравнить «пришельцев» из прошлого и современных рачков, которые честно эволюционировали всё это время — в том числе и при выросшей в последние 100 лет концентрации фосфора. Экспрессия около тысячи генов у современных дафний изменилась, обеспечивая адаптацию к новым условиям среды.

Однополое сексуальное поведение в животном мире традиционно считается эволюционным парадоксом: ресурсы тратятся впустую (потомства не остается), но оно воспроизводится у многих видов. Биологи из США предлагают новый взгляд на этот вопрос: эволюционно исходным состоянием было неразборчивое половое поведение, а строго разнополое поведение, требующее сложных систем идентификации пола партнера, появлялось в разных эволюционных ветвях позднее.

Детекторы космических телескопов, предназначенных для исследования реликтового излучения, должны справляться с бомбардировкой космическими лучами, быстрым перегревом из-за приходящего полезного сигнала и тепловыми флуктуациями в чувствительных элементах. Российские физики предложили новый тип детекторов — болометры на холодных электронах — в которых эти проблемы успешно решаются за счет миниатюрных размеров и технологии электронного самоохлаждения на чипе.

Причудливые рога на переднем сегменте груди у жуков-навозников считались классическим примером «настоящего эволюционного новшества». Но эксперименты на трех видах навозников показали, что рог на переднегруди развивается из парных зачатков, гомологичных зачаткам крыльев. Это очередное свидетельство того, что эволюционные новшества возникают на базе уже имеющихся эмбриональных структур и регуляторных генных сетей.