Нобелевская премия по физике за 2016 год присуждена Майклу Костерлицу, Дэйвиду Таулессу и Данкану Холдейну «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи». За этой несколько размытой и малопонятной фразой стоит целый мир нетривиальных и удивительных даже для самих физиков эффектов, в теоретическом открытии которых лауреаты сыграли ключевую роль в 1970–1980-е годы.

В 2016 году Нобелевский комитет присудил премию по физиологии и медицине японскому ученому Ёсинори Осуми за открытие аутофагии и расшифровку ее молекулярного механизма. Аутофагия — переработка отработавших органелл и белковых комплексов. Понимание ее биохимии предполагает возможность контроля и управления всем процессом и его отдельными стадиями. И это дает исследователям очевидные фундаментальные и прикладные перспективы.

Многие певчие птицы проходят в молодости режим обучения пению — начинают складывать из нот слоги и фразы, но еще в довольно хаотичной манере. Эти упражнения помогают сформировать видоспецифичную весеннюю песню взрослых птиц. Считается, что после формирования «взрослой» песни птицы больше не возвращаются к хаотичному пению молодых. Однако пение садовых камышевок во время весенней миграции гораздо больше напоминает пластичную песню молодых птиц.

Формирование однополых пар самцов известно примерно у ста видов насекомых. Считать ли это просто ошибкой в распознавании или же такое поведение может иметь самостоятельное значение? На примере термитов Reticulitermes speratus японские ученые показали, что образование однополых пар — это стратегия, реализуемая при недостатке самок и позволяющая самцам увеличить свою выживаемость и получить шанс (одному из пары) размножиться в будущем. То есть это своеобразная смесь кооперации и конкуренции.

Шведские ученые выяснили, что умение собак устанавливать контакт с человеком связано с мутациями в пяти генах. Известны и человеческие аналоги этих пяти генов, и мутации в пяти из них повышают вероятность социальных дисфункций, таких как аутизм, шизофрения, синдром дефицита внимания. Данное исследование указывает на общность регуляции социального поведения у разных видов млекопитающих.

Испанские биологи реконструировали эволюционную историю летальной внутривидовой агрессии у млекопитающих, сопоставив данные о причинах смерти у 1024 видов со структурой эволюционного дерева. Оказалось, что в данных по уровню агрессии есть «филогенетический сигнал», то есть виды отчасти наследуют свою агрессивность от видов-предков, и что люди относятся к одной из самых агрессивных ветвей млекопитающих. Правда, в последние 500 лет наблюдается снижение летальной агрессии в глобальном масштабе.

Международная команда ученых провела масштабное исследование геномов двух видов сосны и ели, чтобы выявить генетические пути видовых адаптаций. Из образцов, собранных в 250 популяциях, представляющих полные видовые ареалы, получены расшифровки 23 тысяч генов, зарегистрированы характерные фенотипические признаки и природные параметры. Разносторонний статистический анализ этих данных показал, что в обоих видах шла направленная адаптация к холодным условиям, и выявил, что среди генов, вовлеченных в процесс адаптации, около полусотни оказались ортологичными, то есть родственными.

На сайте журнала Nature опубликованы статьи трех больших международных коллективов, посвященные анализу 787 (в общей сложности) тщательно отсеквенированных человеческих геномов, представляющих популяции со всего мира, включая самые глухие его уголки. Проделанная работа позволила уточнить и дополнить представления об истории заселения Евразии и Австралии людьми современного типа, а также о гибридизации наших предков с неандертальцами и денисовцами.

Американские муравьи-листорезы выращивают в своих муравейниках грибные сады, в которых живут личинки муравьев. Грибы служат личинкам основной пищей и важным дополнением к рациону взрослых. Но грибы нужны муравьям не только для пропитания: гифами гриба они покрывают свои личинки и куколки. Выяснилось, что функция такого «покрывала» — защита от заражения микроскопическими патогенными грибками, то есть оно играет роль своеобразного противогрибкового препарата.

Алкенильные анионы щелочных металлов известны много десятков лет и выполняют роль важных реагентов в органическом синтезе. Однако до сих пор ни для одной такой молекулы не были выделены и охарактеризованы одновременно и контактная, и сольватноразделённая ионные пары. Исследователям из Хайфы удалось это сделать для необычного силенильного аниона — молекулы с двойной связью кремний-углерод, кремниевого аналога винильного аниона. Два типа ионных пар различаются цветом и, потенциально, реакционной способностью.

Зоологи изучили охотничье поведение летучих мышей в условиях антропогенного шумового загрязнения. Они показали, что мыши в ситуации постороннего шума не только ориентируются на слух, как они делают обычно, но начинают больше пользоваться эхолокацией. Такая смена поведенческих реакций помогает животным быстро адаптироваться к новым условиям, навязанным человеком.

Международная команда ученых с помощью методов метагеномики и метатранскриптомики обнаружила, что в состав большинства кустистых и листоватых лишайников входит, помимо аскомицета и зеленой водоросли, третий компонент — дрожжи-базидиомицеты. В разных группах лишайников присутствуют дрожжи разных видов, относящихся к одному монофилетическому таксону ранга отряда. Эти данные объясняют, почему так сложно воссоздать нормальные талломы лишайников в лаборатории, используя только аскомицеты и водоросль.

У тлей Macrosiphoniella yomogicola наблюдается ярко выраженный полиморфизм по окраске, который, как установили японские энтомологи, поддерживается муравьями. По невыясненным пока причинам самыми привлекательными для муравьев являются колонии тлей, в которых примерно поровну зеленых и красных особей. О таких колониях муравьи заботятся лучше всего, и это, возможно, обеспечивает лучшее выживание тлей в полиморфных колониях. Это пока единственный известный случай, когда полиморфизм поддерживается за счет симбиотических отношений.

Немецкие палеонтологи сделали уникальную находку в эоценовых отложениях карьера Мессель (Германия). Они обнаружили змею, в желудке которой находится только что (на тот момент) проглоченная ею ящерица. Ящерица же, перед тем как стать жертвой змеи, успела закусить насекомым. Таким образом, в руки ученых попали сразу три звена древней пищевой цепи.

Группа ученых из Швеции разработала новый метод получения и визуализации транскриптомных данных прямо на гистологических срезах, причем с учетом пространственного параметра. Подход позволяет одновременно оценивать транскрипцию тысяч разных генов с разрешением 200 мкм и может стать революционным в биомедицине и диагностике.

Микробиологи из США и Израиля предложили методику изучения пространственно-временных закономерностей эволюции. В качестве эволюционного полигона для бактерий они использовали метровую площадку с резко различными условиями. Они показали, что на границах участков идет быстрая адаптация, причем доминируют быстрорастущие линии, вне зависимости от качества их адаптивного комплекса. Позже формируются организмы с более сбалансированным набором свойств, они лучше приспособлены и устойчивы к стрессам.

Эволюционный переход от древних лопастепёрых рыб к наземным позвоночным (тетраподам) изучен палеонтологами довольно подробно, однако почти ничего не известно об индивидуальном развитии первых настоящих тетрапод, таких как акантостега и ихтиостега. Изучение структуры плечевых костей акантостеги при помощи синхротронной микротомографии показало, что рост костей продолжался вплоть до самой гибели животных и что скелет акантостеги начинал окостеневать очень поздно, лишь в конце долгого «детства». Пока скелет оставался хрящевым, он явно был непригоден для передвижения по суше.

Исследование хрусталиков глаз гренландской полярной акулы (Somniosus microcephalus) показало, что возраст ее крупных особей — около 400 лет. Причем такая продолжительность жизни является для этого вида правилом, а не исключением. Судя по всему, гренландская акула — самое долгоживущее современное позвоночное животное.

Венгерские нейробиологи при помощи магнитно-резонансной томографии изучили реакцию собачьего мозга на произносимые человеком слова, различающиеся по смыслу и интонации. Оказалось, что у собак, как и у людей, смысл слов обрабатывается левым полушарием, а интонация — правым. Это подтверждает, что нейронные структуры, отвечающие за обработку речевой информации в мозге человека, скорее всего, появились не вместе с речью, а гораздо раньше, и изначально использовались для более простых форм звуковой коммуникации.

Австралийские ученые вместе с коллегой из Англии, продолжив свои многолетние исследования осадочных пород зеленокаменного пояса Исуа в Гренландии, нашли недостающее доказательство существования древнейшей микробной жизни. В новом местонахождении, открывшемся на месте растаявшего ледника, они обнаружили слоистые структуры, по форме и элементному составу сходные с известными строматолитовыми постройками архея. Их возраст составляет 3,7 млрд лет, и это самые древние из известных на сегодня свидетельств жизни.