Учёные подозревают, что старение можно выключить совсем.

Правда ли все люди в теории могут дожить до 120 лет

На сегодняшний день рекорд по долголетию принадлежит француженке Жанне Луизе Кальман, прожившей 122 года. Она умерла в 1997 году, и с тех пор не появилось ни одного официально зарегистрированного случая более долгой жизни.

Даже приблизиться к рекорду Кальман может далеко не каждый человек.

Александр Панчин, кандидат биологических наук, просветитель, популяризатор науки, писатель и журналист отвечает так:

Я предлагаю относиться к супердолгожителям очень по-особенному. По факту мы из миллиардов людей, которые живут на планете, отобрали несколько уникальных по максимальной продолжительности жизни. Это очень смещённая выборка.

Многие берутся анализировать привычки и особенности долгожителей. Это не бессмысленно, потому что если бы они делали что-то очень опасное, то вряд ли дожили бы до своих лет. Тем не менее не надо забывать, что к очень долгой жизни могло привести уникальное сочетание внешних и внутренних факторов. Скорее всего, сыграла роль хорошая генетика, но это не значит, что она была самая лучшая. У другого человека гены могли быть лучше, чем у Жанны Кальман, но ему просто не так сильно повезло. Это как лотерея.

Технологии, которые у нас есть прямо сейчас, не позволяют продлить жизнь людям до 120 лет. Без прогресса и прорывов в области старения рассчитывать на такой срок жизни не стоит никому.

Однако технологии не стоят на месте, и со временем срок жизни может вырасти даже у тех, кто не выиграл лотерею долголетия.

Правда ли продолжительность жизни постепенно увеличивается

Чтобы оценить срок жизни и здоровье населения, учёные подсчитывают ожидаемую продолжительность жизни. Это статистический показатель, который отражает, сколько в среднем проживёт человек, если уровень смертности останется таким, как при его рождении.

За последние 30 лет ожидаемая продолжительность жизни увеличилась на 5–12 лет в зависимости от страны. В России в 1990 году этот показатель у женщин составлял в среднем 74 года, у мужчин — 64 года. В 2017 году — 77 и 66,8 года соответственно.

Более того, сроки жизни могут продолжить расти. В одном исследовании учёные посчитали, что к 2030 году в развитых странах вроде Южной Кореи, Франции, Японии, Австралии и Швеции женщины смогут доживать почти до 90 лет, а мужчины — до 80 лет.

Авторы когортного исследования 2023 года подсчитали, что в развитых индустриальных странах люди, родившиеся между 1900 и 1950 годами, превзойдут по сроку жизни предыдущие поколения где-то на 10 лет. По крайней мере если государства продолжат заботиться о здоровье пожилых и не случится какой-нибудь новой страшной пандемии.

Почему люди стареют

На человека постоянно воздействуют разные факторы, в организме накапливаются повреждения и со временем приводят к ухудшению работы разных систем. Учёные предполагают, что за старение отвечают не меньше полутора десятков механизмов, в том числе:

Укорочение теломер — концевых участков хромосом, которые защищают генетическую информацию.

Потеря протеостаза — баланса между синтезом, распадом и транспортом белков, из которых состоит наше тело.

Митохондриальная дисфункция — проблемы с «энергетическими станциями» клеток. С возрастом в митохондриях производится больше активных форм кислорода. Это молекулы, которые могут повреждать ДНК и белки.

Истощение стволовых клеток. Это клетки, которые активно делятся, и из них получаются другие клетки организма, заменяющие погибшие.

Эпигенетические изменения. Если ДНК — это большая книга рецептов, то эпигенетика — это пометки в этой книге, указывающие, каким генам работать и где. С возрастом эти метки становятся хаотичней. Нужные гены выключаются, а ненужные включаются.

Комбинация этих и других изменений вызывает старение, которое выражается в повышении риска самых разных заболеваний. Также многие недуги пожилых людей связаны с хроническим воспалением из-за накопления стареющих клеток в разных тканях.

Можно ли обернуть старение вспять

На многие процессы, присутствующие при старении организма, можно повлиять. Например, учёные обнаружили, что если выключить определённые гены, то можно продлить жизнь червям и дрожжам, и предположили, что то же самое можно провернуть и с человеком.

Александр Панчин: В каком-то смысле можно сказать, что старение неизбежно, потому что в клетках будут накапливаться повреждения. Тем не менее некоторые организмы научились их чинить. Например, у голого землекопа смертность с возрастом практически не увеличивается, а живёт он очень долго для грызуна. Есть бессмертные гидры, которые могут омолаживаться, есть гренландская акула, которая живёт несколько сотен лет. То есть существуют биологические системы, которые так эффективно ремонтируют повреждения, что могут практически не стареть и жить гораздо дольше людей.

Если мы поймём в деталях, как повреждения накапливаются, какие у них причины, какие механизмы работают для их устранения и как их можно усилить, то сможем очень сильно замедлить старение и даже откатить его обратно.

То есть вечная молодость не кажется задачей, которая фундаментально не решаема. Нет законов физики, которые запрещают нам победить старение.

Какие изменения образа жизни могут отсрочить старение

Здоровый образ жизни может сохранить молодость, хоть от него и не стоит ждать чудес.

Физическая активность

Физическая активность помогает продлить жизнь в целом и, что ещё важнее, её здоровую часть. То есть то время, когда человек полон сил и не страдает от заболеваний. Пока что это основная стратегия для увеличения продолжительности жизни, которая к тому же не имеет противопоказаний и не стоит бешеных денег.

Тренировки помогают:

• снизить давление и уровень холестерина;


• улучшить состояние сердца и сосудов;


• поддержать мышечную и костную массу, которые уходят с возрастом;


• снизить воспаление;


• предотвратить хронические заболевания и облегчить состояние при них.

Например, авторы одного исследования обнаружили, что если заниматься 150–300 минут в неделю лёгким кардио или 75–150 минут интенсивными тренировками, можно снизить риск ранней смерти на 25%. А если двигаться в 2–4 раза больше — на дополнительные 4–13%.

Насчёт верхней границы пока неясно. Но некоторые исследователи предполагают, что упражнения более 10 часов в неделю могут плохо повлиять на здоровье.

Здоровое питание

В одном исследовании учёные проанализировали питание более 100 тысяч человек за 30 лет и выяснили, что здоровье в старости связано с питанием. Большое количество фруктов, овощей, цельнозерновых продуктов, ненасыщенных жиров, бобовых и молочных продуктов с низким процентом жира увеличивали шансы на здоровое старение. А трансжиры, соль, сладкие напитки и переработанное мясо, наоборот, были связаны с заболеваниями.

Если питаться с учётом этих результатов, получится что-то похожее на средиземноморскую диету. В ней большую часть рациона составляют овощи, фрукты, бобовые и цельнозерновые продукты, ненасыщенные жиры из орехов, семян и оливкового масла. При этом есть ограничение по количеству красного мяса и сладостей. Эта диета хорошо изучена и полезна для здоровья.

Но помните, что даже самое полезное питание не сильно увеличит срок жизни.

Александр Панчин: Когда я слышу про ЗОЖ, мне, как биологу, всегда хочется добавить: «Вот на планете живёт около 8 миллиардов людей. Многие из них фанатично следуют ЗОЖу, но до 120 лет доживает очень мало».

Это значит, что ЗОЖ не решает проблему полностью, он лишь откладывает неизбежное. Физическая активность и полезное питание важны и нужны, давайте их продвигать и поощрять. Но при этом не стоит строить иллюзий, что эти способы будут омолаживать организм или как-то серьёзно тормозить старение. Не будут.

Единственная надежда перестать стареть и сохранять здоровье до 120 лет — это наука. Она должна придумать что-то радикально новое, чего в природе не существует.

Каким добавкам приписывают продление молодости

В интернете периодически разлетаются слухи о добавках для продления молодости, после чего очередные чудо-БАДы заполоняют маркетплейсы. При этом некоторые вещества и правда исследуются как возможное средство от старения. Посмотрим, доказана ли их польза и стоит ли покупать добавки уже сейчас.

Предшественники НАД+

Никотинамидадениндинуклеотид, сокращённо НАД+, — это кофермент, который содержится в каждой клетке и участвует в высвобождении энергии и починке ДНК. Его уровень снижается с возрастом, и учёные подозревают, что добавки с НАД+ могут продлить здоровье и жизнь.

В последнее время стал особенно популярен один из предшественников НАД+ — никотинамидмононуклеотид, или NMN. Добавки с ним продаются как средство для возвращения молодости и защиты от заболеваний. К сожалению, это слишком громкие заявления, ведь эффективность этого вещества не доказана.

В одном маленьком исследовании у мужчин, принимавших добавку, под конец эксперимента увеличилась длина теломер. В другом из-за приёма NMN улучшилось общее состояние пожилых людей. Учёные считают, что вещество перспективное, но нужно больше качественных и масштабных экспериментов, чтобы доказать его пользу. Пока что убедительных доказательств пользы NMN нет.

Ресвератол

Это природный полифенол, который содержится в кожуре красного винограда, арахисе, ягодах и красном вине. Ресвератол работает как антиоксидант — может устранять реактивные формы кислорода и снижать воспаление. Учёные предполагают, что ресвератол также может активировать «белки долголетия» сиртуины, снизить воспаление, защитить сердце и мозг.

Научные данные не подтвердили, что ресвератол продлевает жизнь.

Например, в одном исследовании учёные кормили ресвератолом три линии мышей в трёх независимых лабораториях. Эффект был нулевым.

В метаанализе исследований обнаружилось, что ресвератол может продлевать жизнь некоторым организмам, например плодовым мушкам или карпозубым рыбкам. Но при этом в научных работах наблюдается необъяснимая гетерогенность. Другими словами, ресвератол то помогает, то нет, а почему — непонятно. Авторы сделали вывод, что это вещество не стоит рекомендовать как средство для продления жизни.

Какие препараты имеют потенциал для продления жизни

Рапамицин

Это иммунодепрессант, который подавляет сигнальный комплекс mTOR. Это такой переключатель в клетке, который запускает рост и деление, когда в организме достаточно нутриентов, и, наоборот, переводит клетку в режим экономии, когда еды нет.

Подавление mTOR с помощью рапамицина может перевести клетку в режим устранения различного внутриклеточного мусора, накопление которого является ещё одним фактором старения. По крайней мере, это продлевает жизнь мышам. Возможно, в будущем поможет и людям.

Александр Панчин: Рапамицин совершенно точно продлевает жизнь мышам. Американская организация Interventions Testing Program тестирует разные подходы для борьбы со старением на трёх линиях мышей в трёх независимых лабораториях. И у них рапамицин работал — продлевал жизнь грызунам на 9–14%.

Есть исследования и с участием людей. В них рапамицин уменьшал признаки старения иммунной системы и риск инфекций. Последнее особенно удивительно, учитывая, что рапамицин имунносупрессор.

Впрочем, те дозы, в которых рапамицин продлевает жизнь, меньше, чем в терапии для отторжения органов. Поэтому есть надежда, что можно подобрать дозировку, которая обеспечит больше пользы, чем вреда, и будет омолаживать организм.

И всё же приём рапамицина — это достаточно серьёзное вмешательство, которое может увеличить риск некоторых заболеваний. Поэтому принимать его без показаний не стоит.

Метформин

Это противодиабетический препарат, который регулирует метаболизм глюкозы. Он снижает уровень инсулина и влияет на митохондрии, поддерживая их здоровье, а также сдерживает производство реактивных форм кислорода. В теории это может способствовать продлению молодости за счёт снижения окислительного стресса и повреждения клеток.

Есть данные, что метформин может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний, деменции и смерти у людей с диабетом. Правда, это подтверждается не во всех научных работах. Например, в большом исследовании с данными более 8 тысяч пожилых людей метформин не показал эффективности в продлении жизни.

Системный обзор 53 исследований выявил, что приём метформина связан со снижением общей смертности, заболеваемости раком и сердечно-сосудистыми недугами среди людей с диабетом. Учёные предположили, что это средство можно использовать для продления жизни и сохранения здоровья. Правда, пока что метформин помогал только пациентам с диабетом, и неизвестно, может ли он затормозить старение у людей без этого заболевания.

Александр Панчин: Эпидемиологические исследования показали, что метформин не продлевает жизнь человеку без диабета. Но это не значит, что он совсем бесполезен.

Сейчас учёные собираются провести большое исследование метформина под названием Targeting Aging with Metformin, сокращённо TAME. В нём предстоит выяснить, влияет ли долгосрочный приём препарата на возникновение заболеваний и смертность, физические и когнитивные способности пожилых людей, маркеры старения.

Может быть, у авторов исследования получится обнаружить пользу метформина. Пожелаем им удачи. Но пока что приём этого препарата без медицинских показаний не рекомендуется.

Какие экспериментальные стратегии могут продлить жизнь в будущем

Учёные разрабатывают разные подходы для продления молодости и жизни. Пока что эти технологии проверяются на животных и человеческих клетках в пробирке, но, возможно, со временем они станут обыденностью. Вот некоторые из них.

VEGF-терапия. Фактор роста эндотелия сосудов, сокращённо VEGF, способствует восполнению утраченных сосудов и улучшает кровоснабжение тканей. В эксперименте на мышах учёные обнаружили, что если повысить уровень VEGF у мышей, то это может продлить им жизнь и её здоровый период. Также фактор роста эндотелия сосудов может способствовать формированию новых нервных клеток в мозгу стареющих мышей и поддерживать регенерацию мышц.

Терапия сенолитиками. Такие вещества способны удалять из организма стареющие клетки — те, что уже не могут выполнять свою работу, делиться и размножаться. Такие клетки нарушают работу организма, но по какой-то причине не умирают. Сенолитики избирательно уничтожают их и могут продлевать жизнь и период здоровья у стареющих мышей. К таким препаратам относятся, например, противоопухолевое лекарство дазатиниб и флавоноид кварцетин.

Терапия замены. Особые белки — факторы Яманаки — могут сделать любую клетку стволовой. Они способны стереть специальные эпигенетические метки клеток, которые определяют их назначение. С помощью этих факторов можно омолаживать клетки организма и делать из них нужные в данный момент специализированные, например превращать в предшественники нейронов. Возможно, с помощью этой технологии учёные смогут выращивать новые ткани в пробирке, а затем пересаживать людям.

Тканевая инженерия. Люди учатся выращивать ткань сердца с помощью гидрогеля и стволовых клеток, печатают коллагеновые волокна сердца на 3D-принтере, создают каркас для восстановления межсуставного хряща и вживляют микрокапсулу с клетками поджелудочной железы для лечения диабета 1‑го типа. Восстановление и замена стареющих органов теоретически сможет продлить жизнь людям.

Александр Панчин: У Центра по контролю заболеваний США есть таблицы, в которых показано, как долго мы бы жили, если бы устранили какой-нибудь вредный фактор. Например, если бы человечество победило онкологические заболевания, это прибавило бы нам всего около 3,5 года жизни.

Главная причина смерти — это старение. Например, вероятность смерти у 30-летнего человека в течение года составляет примерно 0,001%. Значит, если мы отменим ему старение, он проживёт около 1 000 лет. Такое не достигается никаким ЗОЖем и медициной. Даже если мы научимся лечить большинство самых страшных болезней, из-за старости люди всё равно будут умирать. Например, начнут доживать до ещё каких-то болезней, которые мы пока не умеем лечить.

Если мы хотим реально долго жить, прорыв должен быть именно в области замедления старения. Поэтому мне кажется, что эта область науки должна получать максимальное внимание. Если мы сможем замедлить старение, то в обозримом будущем можно будет говорить про среднюю продолжительность жизни в 100–120 лет.

Пока что неизвестно, когда технологии разовьются настолько, что замена износившихся органов или восстановление тканей с помощью стволовых клеток станут обыденными и доступными процедурами.

А чтобы повысить свои шансы дожить до этого прекрасного момента, попробуйте правильно питаться и устраивать умеренные физические нагрузки. Пока что это единственный доступный и доказанный способ продлить жизнь и здоровье.

А вы что-нибудь делаете, чтобы прожить подольше?

Альберт Эйнштейн в нашем воображении — это человек, который пишет уравнения о пространстве и времени, а не возится в мастерской с паяльником. Но у Эйнштейна было больше 50 патентов в разных странах. Не даром его мозг пытались украсть после смерти. Ни одно из этих изобретений так и не дошло до прилавков, зато они показывают неожиданную сторону великого физика — человека, который хотел чинить вполне земные проблемы. А некоторые из этих проблем в его время буквально убивали людей.

Что известно про Альберта Эйнштейна: детство и что на него повлияло

Страсть к изобретательству не возникла у Эйнштейна, который открыл многие невероятные вещи, на пустом месте. Он рос среди динамо-машин, ламп и электрических счётчиков — его отец и дядя владели заводом электротехники. Дядя Якоб был изобретателем в Мюнхене и оформлял патенты на дуговые лампы, электросчётчики и динамо-машины ещё в конце XIX века. Маленький Альберт рос буквально в окружении проводов и приборов.

Этот опыт пригодился, когда с 1902 по 1909 год Эйнштейн работал патентным экспертом в Берне. Его задача была разбирать заявки и оценивать их новизну. Именно в эти годы он опубликовал свои работы «года чудес» — 1905-го: объяснил фотоэффект, доказал реальность атомов через броуновское движение, ввёл специальную теорию относительности и вывел знаменитое уравнение E=mc². По словам историка Мэтью Трейнера, эта двойная жизнь дала Эйнштейну глубокое понимание того, как устроена патентная система и какую пользу она может приносить.

Холодильник Эйнштейна, который пытался спасать жизни

В 1926 году берлинская газета рассказала жуткую историю: семья из четырёх человек задохнулась во сне, потому что их холодильник дал утечку ядовитого газа. Ранние холодильники часто работали на аммиаке, диоксиде серы или метилхлориде — стоило сломаться уплотнителю, и эти газы становились смертельными.

Эйнштейна потрясла эта новость, и он позвонил другу — венгерскому физику Лео Силарду, который хорошо разбирался в технике. Вместе они придумали безопасный холодильник без движущихся частей и без уплотнителей, которым нечего ломать и нечем течь. Вместо шумного механического компрессора они спроектировали так называемый абсорбционный холодильник.

Принцип был простым: жидкости закипают при более низкой температуре, когда падает давление. Система использовала бутан как хладагент и аммиак как газ-носитель, а продуманная сеть камер и трубок позволяла бутану испаряться и снова конденсироваться, охлаждая продукты. Сердцем устройства был электромагнитный насос без поршня: переменный ток создавал переменное магнитное поле, которое заставляло жидкий сплав калия и натрия двигаться туда-сюда, работая как поршень.

Для своего времени это была блестящая конструкция. Но у неё был серьёзный недостаток — шум: один инженер сказал, что насос «выл, как шакал». А пока оформлялись патенты, химик Томас Миджли представил фреон — нетоксичный хладагент, который оказался куда более удачным решением. Холодильник Эйнштейна и Силарда ушёл в забвение, хотя десятилетия спустя инженеры заметили, что его насос пригодился в ядерных реакторах.

Слуховой аппарат для подруги-певицы

Изобретательская жилка Эйнштейна на этом не остановилась. В 1928 году его подруга, певица Ольга Айснер, начала терять слух. Эйнштейн обратился к инженеру Рудольфу Гольдшмидту, и вместе они набросали новый вид слухового аппарата.

В основе лежала магнитострикция — явление, при котором магнитное поле слегка меняет длину металлического стержня. Если держать стержень под натяжением, эти крошечные изменения длины можно использовать, чтобы отслеживать электрические сигналы от звука. Их патент 1934 года описывал устройство как «электромагнитный аппарат воспроизведения звука». До рынка изобретение так и не дошло — его быстро обогнали электронные усилители.

Камера, которая сама подстраивается под свет

Спустя десятилетие Эйнштейн объединился с Густавом Баки — немецко-американским рентгенологом. Они задумали камеру, которая автоматически подстраивается под освещение. Их патент 1936 года описывал «камеру с саморегулируемой интенсивностью света».

Устройство опиралось на фотоэффект — то самое явление, за которое Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Идея была простой: фотоэлемент измерял падающий свет и подстраивал экран, чтобы кадр не оказался ни пересвеченным, ни слишком тёмным. Был ли построен прототип — точно неизвестно. Но концепция предвосхитила автоматические камеры, которые позже заполонили рынок. Kodak потом выпустит Super Six-20, которую называют первой автоматической камерой, однако идея Эйнштейна и Баки появилась раньше.

Самый неожиданный патент Эйнштейна — женская блузка

Пожалуй, самая странная запись в патентном списке Эйнштейна — дизайн женской блузки, поданный в 1936 году. Зачем — толком никто не знает. Может, услуга другу, может, просто развлечение. Так или иначе, это напоминает, что даже автор общей теории относительности мог при настроении заняться модой.

Как описывал историк науки Асис Кумар Чаудхури, конструкция отличалась боковыми вырезами, которые служили заодно и проймами для рук, а от кокетки до пояса шла центральная задняя панель. Звучит как чертёж, а не как наряд — но в этом весь Эйнштейн, который и одежду проектировал как инженер.

Почему изобретения Эйнштейна так и не стали продуктами

К концу 1920-х, когда научная репутация была уже железной, а политическая обстановка в Германии накалялась, Эйнштейн снова вернулся к изобретательству. Он объединялся с соавторами, которые сами были заядлыми экспериментаторами. Но ни один его патент не стал массовым продуктом.

Помешали Великая депрессия, приход к власти нацистов и последовавшая мировая война, а заодно стремительный технический прогресс, который обгонял его проекты. Его соавторы — Силард, Гольдшмидт и Баки — нередко совершали другие прорывы, но совместные изобретения так и остались в архивах. Если вам интересны другие неожиданные грани известных гениев, загляните в материал о забытых проектах учёных.

И всё же эти патенты по-своему ценны. Как отмечает Трейнер, они помогают восстанавливать исторические портреты коллег Эйнштейна и показывают его настоящую тягу — решать реальные проблемы людей. Гений, прославившийся абстрактными уравнениями о Вселенной, всю жизнь хотел сделать удобнее и безопаснее самые обыденные вещи: холодильник на кухне, слух близкого человека, обычный фотоснимок. И хотя коммерческого успеха он в этом не добился, его попытки напоминают, что любопытство настоящего исследователя не делится на «высокую науку» и «бытовые мелочи».

Почему одни динозавры известны по десяткам скелетов, а другие — по одной кости? Можно ли по фрагментарным остаткам понять место вида в эволюции? И насколько вообще точна современная картина разнообразия мезозойских животных? Об этом нам рассказал биолог и палеонтолог, главный научный сотрудник Зоологического института РАН Александр Аверьянов.

— Один из самых распространенных образов палеонтолога — это человек, который по одной кости восстанавливает и внешний облик животного, и его место в эволюции. Насколько этот образ соответствует реальности?

— Это действительно очень расхожее представление: ученые якобы постоянно работают только с единичными костями. Конечно, фрагментарные находки есть, но есть и достаточно много полных скелетов, которые дают вполне адекватное представление об эволюции динозавров. Главная трудность в другом — в неполноте геологической летописи.

Обычный человек часто спрашивает: какие динозавры жили, например, в Ленинградской области и почему их там не находят? Ответ прост: мы не знаем и, скорее всего, никогда не узнаем. Динозавры жили практически везде, но далеко не везде их остатки могли сохраниться.

Чтобы животное попало в геологическую летопись, должны совпасть очень специфические условия. Чаще всего это происходит в узких зонах осадконакопления — например, в долинах рек, особенно там, где река выходит на равнину и течение становится спокойнее. В горных реках трупы и кости обычно быстро разрушаются: сильное течение, камни, механическое воздействие… На равнине, напротив, остатки могут быть захоронены осадками и при благоприятных условиях попасть в летопись. Нередко такие захоронения происходят в старицах — отрезанных руслах рек, где течение слабое. Иногда кости динозавров встречаются и в прибрежно-морских отложениях, там, где река выносит осадки в море. Но это все равно очень ограниченные по площади условия.

Иными словами, геологическая летопись пишется чрезвычайно выборочно. Мы, например, практически ничего не узнаем о животных, живших в горах. Очень мало знаем о тропических областях, потому что там органические остатки быстро разлагаются, а условия для захоронения и сохранения костей крайне неблагоприятны.

Кроме того, мало просто попасть в летопись: соответствующие отложения еще должны сохраниться до нашего времени, не быть разрушенными тектоническими процессами, эрозией и другими геологическими изменениями. И наконец, они должны выйти на поверхность, чтобы стать доступными палеонтологам. Поэтому мест, где действительно удается находить динозавров, сравнительно немного. Обычно это пустынные и полупустынные регионы — например, пустыня Гоби, бэдленды Северной Америки, некоторые районы Патагонии.

— Получается, сама геологическая летопись дает фрагментарную картину прошлого?

— Именно так. И это касается даже самых известных сюжетов. Все знают школьный ответ на вопрос, почему вымерли динозавры: упал астероид, и они исчезли. На самом деле это событие в непрерывной континентальной летописи хорошо прослежено лишь в очень ограниченном числе мест.

Есть известные разрезы, где можно видеть переход от позднего мела к палеоцену: в верхних слоях мелового периода еще встречаются кости динозавров, а в вышележащих палеоценовых — уже нет. Но такая последовательность в мире только одна, на Среднем Западе США. Поэтому мы не можем с полной уверенностью сказать, что происходило в это время в других регионах Земли. Возможно, в одних местах динозавры исчезли раньше, в других — позже. Однако локальная картина часто экстраполируется на весь мир. Эту особенность важно понимать, когда мы говорим об эволюции и вымирании.

— Тогда почему так часто новый динозавр оказывается новым видом?

— Во многом по той же причине. Из-за неполноты геологической летописи местонахождения динозавров обычно сильно разнесены и в пространстве, и во времени. Поэтому вероятность того, что находка из нового местонахождения относится к уже известному виду, действительно часто невелика.

Сейчас известно примерно 1500–2000 видов динозавров. Современных птиц, которые тоже являются динозаврами, около 10 000 видов. А динозавры существовали примерно 150 миллионов лет. Сколько видов было на самом деле, никто не знает, но, вероятно, речь идет о десятках или даже сотнях тысяч видов. То, что мы знаем сегодня, — лишь малая доля прежнего разнообразия. Поэтому если мы находим новое местонахождение, то вполне вероятно, что найденный там динозавр относится к новому таксону. Настоящие трудности начинаются в тех редких случаях, когда у нас есть много находок из одной области и примерно одного времени.

Таких местонахождений немного. Это, например, позднеюрская формация Моррисон и позднемеловые формации Лэнс и Хелл-Крик в США, несколько позднемеловых свит пустыни Гоби в Монголии, раннемеловые озерные отложения Джехольской биоты в Китае. В таких случаях у исследователя появляется массовый материал, и сразу встает проблема изменчивости.

— Где проходит граница между новым видом и вариацией уже известного?

— Если у вас один экземпляр из одного местонахождения, вы просто описываете его признаки и фиксируете отличия. Но когда у вас много особей, нужно понимать, чем являются эти различия: это признаки разных видов или индивидуальная, возрастная, половая изменчивость внутри одного вида?

Отсюда и возникает центральная проблема: что такое вид в палеонтологии? В реальной биологии вид — это важнейшая единица эволюции. Если говорить о двуполых позвоночных, то вид — это совокупность особей, способных скрещиваться между собой и генетически изолированных от других таких совокупностей. Понятно, что на ископаемом материале мы не можем напрямую проверить, могли ли эти животные скрещиваться. Поэтому в палеонтологии получила распространение более формальная практика: видом считают такую выборку экземпляров, которую можно отличить от других по набору признаков.

Но этот подход не всегда имеет прямое отношение к биологической реальности, потому что он часто игнорирует изменчивость. А изменчивость может быть очень значительной. Если довести такой подход до абсурда, можно было бы, условно говоря, всех второклассников выделить в отдельный вид, поскольку они отличаются от взрослых зубной формулой (у них молочные зубы еще не заменились постоянными). Примерно так и возникают проблемы в палеонтологии: возрастные стадии, половой диморфизм или индивидуальные различия интерпретируются как новые виды.

— Какие регионы особенно подвержены такому «раздуванию» разнообразия?

— Прежде всего Китай, особенно знаменитая Джехольская биота. Там буквально почти каждый новый скелет описывается как новый род и вид. В результате разнообразие, на мой взгляд, завышено в несколько раз. Реально могло существовать лишь небольшое число тех видов, которые там сегодня формально выделены.

Особенно наглядно это видно на птерозаврах. Например, из одной формации Дзюфотан описано несколько близких форм из одной группы тапехарид, которые, скорее всего, представляют собой не разные виды, а возрастные стадии одного вида с выраженной половой изменчивостью. Это далеко не единичный случай.

Поэтому я бы сказал, что разнообразие динозавров, а особенно птерозавров, в современной литературе во многих случаях переоценено. Это касается прежде всего тех мест, где есть массовый материал из одного и того же временного интервала.

— А можно ли по костям вообще восстановить место вида в эволюции?

— Да, в большинстве случаев это возможно. У каждой группы организмов есть определенные таксономические признаки. Например, форма зубов уже может многое сказать: острые, уплощенные зубы характерны для одних типов питания, другие — для других. Но, конечно, дело не сводится к одному признаку.

Сегодня для филогенетического анализа используют большие матрицы, включающие сотни морфологических признаков. Каждая крупная группа динозавров характеризуется собственным набором таких признаков. Когда находят новый скелет, его морфологию кодируют по этим матрицам и затем включают в компьютерный анализ. В результате программа показывает наиболее вероятное положение находки на филогенетическом дереве.
Если скелет достаточно полный, можно определить его положение довольно точно. Если материал фрагментарный, то хотя бы установить, к какой крупной группе он относится. Сегодня это уже отработанная процедура, и в этом смысле серьезной методологической проблемы нет.

Такой прогресс стал возможен в последние несколько десятилетий — примерно за последние 20–30 лет. Раньше динозавры были изучены куда хуже. С развитием кладистического анализа исследователи начали обращать внимание на множество морфологических деталей, которые прежде просто не учитывались. Переописали музейные коллекции, открыли огромное количество новых форм. Больше половины известных сегодня динозавров были описаны после 1990 года. Это был настоящий взрыв знаний. Еще в середине XX века специалистов по динозаврам можно было буквально пересчитать по пальцам, а сегодня ими занимаются тысячи людей по всему миру.

— Можно ли по скелету понять не только особенности самого животного, но и что-то об экосистеме вокруг него?

— Скорее не по одному скелету, а по морфологии животного в сочетании с геологическим контекстом. Для разных животных характерны разные адаптации. Например, у спинозавров есть целый комплекс признаков, указывающих на приспособленность к жизни в воде или у воды: длинная крокодилоподобная морда, характерные зубы, мощный хвост, пригодный для плавания. Кроме того, их остатки часто находят в отложениях крупных рек вместе с костями рыб. В совокупности это довольно убедительно говорит о соответствующем образе жизни.

Но здесь нужно помнить важную вещь: кости далеко не всегда захораниваются там, где животное жило. Обычно трупы переносятся водой и откладываются в другом месте. Поэтому при реконструкции среды нужно учитывать и особенности осадконакопления, и сопутствующую фауну, и геологический контекст в целом.

— Если новых видов описывается так много, как понять, какие динозавры действительно надежно установлены? По каким признакам можно говорить об устойчивом виде?

Что касается валидности, то есть динозавры, существование которых почти ни у кого не вызывает сомнений, и таких, вероятно, около половины от известных названий. Но есть и очень проблемные группы.

Особенно сложная ситуация, опять же, с китайским материалом. Во-первых, там действительно часто недооценивают изменчивость и стремятся как можно быстрее опубликовать новый таксон в престижном журнале. Во-вторых, значительная часть находок сделана не в ходе профессиональных раскопок, а местными крестьянами, которые добывают окаменелости на продажу.

— Получается, проблема не только в нехватке материала, но и в том, как его интерпретируют?

— Совершенно верно. Наука развивается через смену парадигм, и при такой смене часть знаний теряется. В палеонтологии, на мой взгляд, в значительной степени утрачено понимание биологической изменчивости, онтогенеза, полового диморфизма. Все стремятся к более простым схемам, а сложные вещи, которые трудно проверить напрямую, отбрасываются. В результате мы получаем картину эволюции динозавров, которая во многом остается спорной. А в некоторых группах, например у птерозавров, ситуация особенно сложная.

Я бы сказал так: современные знания о динозаврах колоссально расширились по сравнению с тем, что было еще несколько десятилетий назад. Но одновременно мы должны понимать ограничения этой картины. Она неизбежно неполна и во многом зависит от того, как именно мы интерпретируем изменчивость и неполноту летописи.
Это создает дополнительную проблему: скелеты нередко оказываются составными. Если находят экземпляр без хвоста, к нему могут просто приклеить хвост от другого скелета, иногда даже от другого вида. Получаются химеры. Такие случаи известны. Некоторые образцы исследовали с помощью ультрафиолета или рентгена и действительно обнаруживали, что они собраны из разных блоков. Но доступ к таким проверкам со временем стал сложнее. Все это вносит большую путаницу. Каждый новый скелет может быть описан как новый род и вид, хотя на деле его статус бывает очень сомнителен.

Даже в хорошо известных случаях, таких как спор о том, был ли нанотиран отдельным видом или молодым тираннозавром, единства нет. Периодически выходят статьи, претендующие на окончательное решение, но часто они оказываются далеко не столь убедительными, как заявляют авторы.

Александр Аверьянов
Доктор биологических наук Зоологического института РАН, заведующий лабораторией Зоологического института РАН, Профессор кафедры осадочной геологии Института наук о Земле СПбГУ

Черные дыры долгое время были чем-то из области фантастики. О них писали книги, снимали фильмы, но никто толком не знал, существуют ли они на самом деле. Но ученые уже в 20 веке подтвердили их существование, а в 21 веке получили первые снимки. И оказалось, что эти объекты устроены куда сложнее, чем просто «космические пылесосы», засасывающие все вокруг. Некоторые их свойства до сих пор ставят ученых в тупик и заставляют пересматривать законы физики. Мы собрали удивительные факты о черных дырах, и некоторые из них точно вас удивят.

Для снимка черной дыры понадобился телескоп размером с Землю

По данным Interest Engineering, знаменитое оранжевое кольцо, фотографию которого показали в 2019 году, невозможно было снять с помощью одной обсерватории. Чтобы получить это изображение, ученые объединили радиотелескопы по всему миру в единую сеть Event Horizon Telescope.

Эта сложная синхронизация создала виртуальный телескоп размером с нашу планету. На самом деле мы видим не саму гравитационную воронку, а раскаленный материал, который ярко светится прямо перед тем, как навсегда исчезнуть в темноте.

Самые темные объекты Вселенной создают невероятное свечение

Сама по себе черная дыра не излучает никакого света, но падающая в нее материя сияет ослепительно ярко. Газ и космическая пыль закручиваются в плотный диск, который разогревается до миллионов градусов.

Сверхмассивные черные дыры способны питать энергией квазары — объекты настолько яркие, что их свет легко перекрывает сияние целых галактик с сотнями миллиардов звезд.

Как астрономы находят черные дыры в космосе

Раз черную дыру нельзя увидеть в обычный оптический телескоп, исследователи ищут ее по влиянию на окружающую среду. Они наблюдают за звездами, которые вращаются вокруг пустого места, или фиксируют мощное излучение от раскаленного газа.

Современная наука опирается на косвенные методы, которые уже помогли обнаружить тысячи подобных объектов по всей Вселенной и подтвердить правоту физиков-теоретиков.

Энергетические лучи из черных дыр превосходят размеры галактик

Хотя изнутри ничего не может вырваться наружу, на границе черной дыры действуют другие правила. Мощные магнитные поля захватывают часть падающего вещества и резко выбрасывают его в виде узких струй почти со скоростью света.

Такие выбросы плазмы простираются на миллионы световых лет. Удивительно, но эти энергетические лучи оказываются гораздо больше и длиннее тех галактик, в центре которых они формируются.

Вращение черной дыры искажает пространство

Черные дыры невероятно быстро вращаются вокруг своей оси. Поглощая межзвездный газ, пыль и даже сливаясь друг с другом, они постоянно увеличивают свою скорость.

Некоторые из них вращаются на пределе, допустимом теорией относительности Эйнштейна. Из-за этого черная дыра буквально закручивает пространство и время вокруг себя, создавая физические аномалии.

Почему черные дыры не засасывают все подряд

Вопреки популярному мифу, эти объекты не работают как гигантские космические пылесосы, которые без остановки втягивают в себя материю. Если убрать газ и пыль из их ближайшего окружения, они становятся совершенно спокойными и незаметными.

Звезды и планеты могут безопасно вращаться вокруг черной дыры миллиарды лет. Главное условие — держаться на достаточном расстоянии от так называемого горизонта событий, откуда нет возврата.

Столкновения черных дыр создают рябь в ткани Вселенной

Когда две черные дыры притягиваются и сливаются воедино, происходит катастрофа невообразимого масштаба. Этот процесс сопровождается выбросом такой колоссальной энергии, что он генерирует гравитационные волны.

Эти волны расходятся по космосу как рябь от брошенного в воду камня. Благодаря современным технологиям земные обсерватории научились физически фиксировать эти колебания пространства.

Сегодня изучение черных дыр вышло далеко за рамки сухой теории. Наблюдая за ними, ученые проверяют фундаментальные законы природы и пытаются понять устройство мира. Каждое новое наблюдение доказывает, что космос работает куда сложнее и интереснее, чем нам казалось раньше.

Черные дыры умеют «петь» басом

Космос принято считать зоной абсолютной тишины, ведь в вакууме звуковые волны не могут распространяться. Однако в 2003 году астрономы обнаружили, что сверхмассивная черная дыра в скоплении галактик Персея генерирует настоящие звуковые колебания. Поглощая окружающий газ, она выпускает мощные сгустки энергии, которые создают рябь и волны давления в раскаленной межгалактической плазме.

Исследователи из NASA смогли перевести эти гравитационные пульсации в акустический диапазон, доступный человеческому уху. Оказалось, что черная дыра непрерывно «поет» на самой низкой ноте во Вселенной — это глубокий, пугающий гул в тональности си-бемоль, который звучит на 57 октав ниже первой октавы фортепиано.

Объекты, падающие в черную дыру, превращаются в «спагетти»

Если бы астронавт решил совершить прыжок внутрь черной дыры, его ждала бы удивительная и пугающая физическая деформация, которую ученые совершенно официально называют термином «спагеттификация».

Из-за того, что гравитация черной дыры стремительно возрастает с каждым миллиметром приближения к ней, сила притяжения у ног космонавта была бы в тысячи раз мощнее, чем у его головы. В результате тело несчастного исследователя начало бы стремительно и безжалостно растягиваться по вертикали и сжиматься по бокам, превращаясь в длинную, тонкую струну из атомов еще до того, как он успел бы пересечь горизонт событий.

Черные дыры не вечны и могут взрываться

Долгое время считалось, что все попавшее в черную дыру исчезает там навечно, а сам объект может только бесконечно расти. Но знаменитый физик Стивен Хокинг доказал, что эти монстры способны «худеть» и даже полностью испаряться.

Из-за сложных квантовых эффектов на самой границе горизонта событий рождаются пары виртуальных частиц: одна из них падает внутрь, а вторая улетает в космос, унося с собой крошечную долю массы самой черной дыры. Этот процесс называется излучением Хокинга. Чем меньше становится черная дыра, тем быстрее она теряет массу, и на финальной стадии своего существования этот космический объект погибает в результате колоссального взрыва, эквивалентного детонации миллионов водородных бомб.

Четырнадцатого марта 1879 года в городе Ульм родился человек, впоследствии перевернувший научный мир с ног на голову. Его работы лежат в основе понимания Вселенной — в частности, гравитации. В чем же вся гениальность трудов Альберта Эйнштейна и каково их место в XXI веке?

Когда юный Альберт Эйнштейн опубликовал Общую теорию относительности в 1915 году, вряд ли кто-то мог предположить, какое влияние она окажет на науку. Относительность изменила наше понимание Вселенной и предоставила новые способы изучения фундаментальной физики, которым подчиняется окружающий мир.

Несмотря на всю важность принципа относительности, с ней не все так просто, как хотелось бы. И пусть кому-то может показаться, что эта теория слишком абстрактна и оторвана от реальности, на самом деле она напрямую связана с нашим существованием на фундаментальном уровне. Она позволила изучить и исследовать космос, а на Земле она стоит за технологиями, связанными со множеством открытий: от GPS до ядерной энергии, от смартфонов до ускорителей частиц — множество инноваций, которые мы принимаем как должное, уходят корнями в теорию Эйнштейна.

Как работает относительность

Прежде всего стоит отметить, что Общая теория относительности состоит из двух отдельных теорий. Первая — Специальная теория относительности — опубликована в 1905 году и была принята научным сообществом со смешанными чувствами. В чем причина такой реакции? Дело в том, что Специальная теория относительности перевернула большую часть того, что — как казалось ученым — было известно о мире.

До публикации Эйнштейном своего научного откровения было принято считать, что время всегда и везде протекает с одинаковой скоростью. Вне зависимости от скорости движения объекта природа секунд, минут и часов считалась неизменной. Однако Эйнштейн считал, что время на самом деле непостоянно и изменяется в зависимости от того, насколько быстро движется объект.

Великий ученый утверждал, что настоящая неизменная величина — константа — это скорость света. Свет движется с постоянной скоростью 299 792 458 метров в секунду в вакууме, тогда как время течет по-разному — в зависимости от скорости, с которой объект движется через пространство. Для объектов, движущихся очень быстро, время замедляется.

Это откровение пошатнуло основы физики, но на этом все не закончилось. Спустя всего десять лет гениальный нонконформист из бернского патентного бюро дополнил теорию новой деталью — на этот раз речь шла о гравитации.

Гравитация как кривизна пространства-времени
Настоящим украшением идей Эйнштейна стала Общая теория относительности. Она отвечала на многовековой вопрос: как именно работает гравитация?

Когда в середине XVII века, как гласит популярная легенда, Исааку Ньютону на голову упало яблоко, родилась революционная теория гравитации. Ньютон определил, что гравитация существует, и постулировал ее воздействие, но не мог наверняка сказать, каковы ее истоки.

Ответ был найден спустя почти три века посредством Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Он считал, что, так как пространство и время «текучи» и изменчивы, их могут искривлять массивные объекты.

Представьте шар для боулинга посередине натянутого батута. Поскольку он тяжелый, то искривляет ткань, стягивая таким образом все объекты, находящиеся у краев батута, к центру. Гравитация работает похожим образом. Массивные объекты вроде Земли искривляют ткань пространства и времени, притягивая к себе материю, а также время и свет.

Доказательства относительности

Как и многие другие теории, относительность непросто доказать окончательно. Но все собранные более чем за 100 лет данные указывают на абсолютную правоту Эйнштейна в этом вопросе. Часы, установленные на небоскребах, отмеряют время несколько быстрее, чем часы, установленные у их оснований, так как первые находятся дальше от центра Земли, а значит, и пространство-время на такой высоте искривлено меньше.

Иногда на снимках далекого космоса, таких как Hubble Ultra-Deep Field, можно видеть некоторые объекты, которые выглядят искаженными и увеличенными на фоне галактических скоплений: это феномен гравитационного линзирования. Масса таких объектов искривляет пространство-время, из-за чего изображение получается искаженным.

Однако, пожалуй, самым значимым доказательством Общей теории относительности стало событие, о котором было объявлено в 2016 году — спустя более чем 100 лет после публикации работы. Этим доказательством стали гравитационные волны — рябь на ткани пространства-времени. Они были зарегистрированы посредством детекторов LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) в Ливингстоне и Хэгнфорде, разработкой которых с 1992 года занимался физик-теоретик Кип Торн.

Если пространство и время — это ткань, напоминающая поверхность батута, то такие масштабные и массивные события, как слияния черных дыр, будут создавать на ней рябь. Если теория Эйнштейна верна, то мы должны быть способны зарегистрировать эти волны, но до недавнего времени это было только теорией без экспериментальных доказательств.

В начале 2016 года ученые объявили, что применили детектор LIGO для регистрации гравитационных волн, точно определив субатомные расширения и сокращения, проходящие через пространство-время.

LIGO напоминает невероятно мощную линейку: он направляет лазерный луч между двумя зеркалами, расположенными в четырех километрах друг от друга, затем пускается лазерный луч и измеряется время, за которое лазер проходит этот путь. Из-за гравитационных волн все смещается, и если лазерный луч перестает двигаться синхронно, то для ученых это знак, что его путь пересекла гравитационная волна и вызвала субатомное смещение зеркала. Регистрацию гравитационных волн можно назвать самым главным преимуществом теории Эйнштейна. Помимо этого, относительность была применена для постулирования Большого взрыва и расширения Вселенной.

Наследие Эйнштейна и будущее науки

Относительность помогла нам предположить, что Вселенная на 95% состоит из темной энергии и темной материи. Эта же теория помогла разработать ускорители частиц, в которых электроны, протоны и другие элементарные частицы разгоняются до скоростей, близких к световой.

Теория относительности сделала для науки и нашего понимания устройства мира неописуемо много. А теперь, когда есть возможность регистрировать гравитационные волны, мы можем заглянуть еще глубже в устройство Вселенной, изучить такие объекты, как черные дыры и нейтронные звезды, опираясь на беспрецедентно точные предсказания теории.

Прошло чуть больше века с тех пор, как относительность Эйнштейна фундаментально перевернула наше понимание Вселенной. Но самое великое наследие ученого заключается не в его революционных теориях: его работа вдохновила тысячи ученых, которые в итоге последовали за ним в поисках истинной природы реальности.

Сегодня теория Эйнштейна регулярно подвергается различным проверкам, которые с достоинством проходит. Благодаря теории относительности и другим работам когда-то скромного работника бернского патентного бюро, у нас есть Стандартная модель, инфляционная модель Вселенной и новые гипотезы, рождающиеся в попытках понять самые глубинные принципы устройства вещей, которые помогли бы в исчерпывающей полноте описать Вселенную и реальность как таковую.

Лаборатория — это не всегда чистая комната с приборами и нормальным отоплением. Некоторые из них находятся в местах, где работа уже сама по себе похожа на испытание: среди вечной мерзлоты, на океанском дне, в разреженном горном воздухе или космическом вакууме.

Иногда сама среда становится частью эксперимента (как на станции Конкордия в Антарктиде). И именно из таких мест приходят открытия, которые помогают понять устройство Вселенной, климат и даже наше собственное тело. Вот семь мест, где учёные работают на пределе — и делают это добровольно.

IceCube — нейтринная обсерватория подо льдом Антарктиды

Начнём с самой холодной физической лаборатории в мире. IceCube Neutrino Observatory находится на станции Амундсен-Скотт, прямо на Южном полюсе. Но самое интересное — не на поверхности, а глубоко под ней.

Детектор состоит из более чем 5 000 оптических сенсоров, погружённых в антарктический лёд на глубину от 1 450 до 2 450 метров. Вместе они охватывают целый кубический километр льда. Их задача — ловить нейтрино, почти невесомые субатомные частицы, которые рождаются при самых мощных событиях во Вселенной: взрывах звёзд, столкновениях галактик.

Нейтрино почти не взаимодействуют с материей — они пролетают сквозь планету, не задевая ни одного атома. Но изредка одна частица всё-таки сталкивается с молекулой воды во льду и порождает вспышку так называемого черенковского излучения — слабого голубого света, который и фиксируют сенсоры. Каждый день обсерватория собирает около терабайта данных. А в 2018 году именно IceCube впервые помог связать высокоэнергетические нейтрино с конкретным источником — далёким блазаром.

Брукхейвенская лаборатория и самая горячая температура на Земле

Если IceCube — про холод, то Брукхейвенская национальная лаборатория на Лонг-Айленде в Нью-Йорке — полная противоположность. Здесь находится Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC), который в 2012 году установил рекорд: температура около 4 триллионов градусов Цельсия. Это в 250 000 раз горячее, чем в центре Земли.

Такой жар возникает при столкновении ионов золота, разогнанных почти до скорости света. В результате на долю секунды появляется кварк-глюонная плазма — состояние материи, которое существовало в природе лишь в первые мгновения после Большого взрыва. По сути, учёные воссоздали «суп» из элементарных частиц, из которого когда-то родилась вся материя во Вселенной.

RHIC — второй по мощности коллайдер тяжёлых ионов после «>Большого адронного коллайдера в ЦЕРН. Но у него есть своя уникальная суперспособность: это единственная установка, где сталкивают поляризованные протоны, чтобы изучить, как протоны получают свой спин.

Пирамида у подножия Эвереста — самая высокая наземная лаборатория

В национальном парке Сагарматха в Непале, на высоте 5 050 метров над уровнем моря, стоит трёхэтажная пирамида из стали, стекла и алюминия. Это не храм и не памятник, а самая высокогорная наземная лаборатория в мире — Pyramid International Laboratory.

На такой высоте кислорода в воздухе примерно вдвое меньше, чем на уровне моря, поэтому людям так тяжело даётся подъём к Эвересту даже при хорошей подготовке. И работать физически тяжело, а любая простуда может перерасти в серьёзную проблему. Но именно поэтому здесь и нужна лаборатория: учёные изучают физиологию человека в условиях высокогорья, а также геологию, климат и окружающую среду.

Пирамида устроена компактно: на первых двух уровнях — лаборатории и склады, на третьем — телекоммуникационное оборудование и обработка данных. Интересно, что местные жители тоже пользуются телеком-оборудованием лаборатории — для них она стала не только научным объектом, но и практическим ориентиром.

Aquarius Reef Base — единственная подводная лаборатория в мире

В 60-х годах прошлого века подводных лабораторий было больше шестидесяти. Сегодня осталась ровно одна — Aquarius Reef Base у побережья Ки-Ларго во Флориде. Она лежит на глубине около 18 метров, рядом с коралловым рифом Конч-Риф, в национальном морском заповеднике Флорида-Кис.

Внутри есть шесть спальных мест, душ, туалет, компьютеры и даже окна с видом на подводный мир. Учёные живут и работают здесь по несколько дней или даже недель, используя технику насыщенного погружения — когда организм полностью адаптируется к давлению на глубине и дайвы могут длиться до 9 часов вместо обычных одного-двух. Aquarius часто сравнивают с подводной космической станцией.

В 2014 году океанограф Фабьен Кусто — внук легендарного Жака-Ива Кусто — провёл здесь 31 день с командой из пяти человек. За это время, по его оценкам, команда собрала объём данных, на сбор которого обычным способом ушло бы два года. Лаборатория пережила несколько ураганов и даже временное закрытие из-за сокращения бюджета, но сейчас принадлежит Международному университету Флориды и продолжает работу. А ещё здесь тренируются астронавты NASA — подводная среда неплохо имитирует условия невесомости.

ЦЕРН — лаборатория в подземных тоннелях на глубине 175 метров

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН), расположенная на границе Швейцарии и Франции недалеко от Женевы, занимает более 550 гектаров. Большой адронный коллайдер (БАК) — главная установка ЦЕРНа — находится в тоннеле на глубине 150 метров и протяжённостью 27 километров.

Здесь работают более 10 000 учёных и инженеров из 113 стран. Именно в ЦЕРН была открыта частица, предсказанная ещё полвека назад — бозон Хиггса, а ещё раньше здесь изобрели Всемирную паутину (World Wide Web). Кстати, Большой адронный коллайдер нужен не только для фундаментальной физики: БАК стал обогревателем для тысяч домов рядом с ЦЕРН.

С момента основания в 1954 году лаборатория выросла до масштабов небольшого города. В ЦЕРН сейчас планируют построить ещё один тоннель — в три раза длиннее нынешнего. Цель всего этого гигантизма проста: разобраться в природе Вселенной. Задача, под стать которой нужен и масштаб.

SNOLAB — самая глубокая подземная лаборатория в мире

В канадском Онтарио, внутри действующей никелевой шахты, на глубине 2 километра находится SNOLAB — самая глубокая подземная лаборатория на планете. Подземная площадь комплекса — 5 000 квадратных метров, плюс наземное здание поддержки ещё на 3 100 квадратных метров.

Зачем забираться так глубоко? Два километра горной породы работают как естественный фильтр: они блокируют космические лучи, которые на поверхности создают «шум» и мешают регистрировать редкие частицы. Это позволяет учёным искать тёмную материю — загадочную субстанцию, которая, по расчётам, составляет около четверти массы Вселенной, но до сих пор ни разу не была обнаружена напрямую. Чтобы понять глубокий космос, физикам иногда приходится спускаться в недра Земли.

Кроме тёмной материи, в SNOLAB изучают солнечные нейтрино низких энергий и ищут нейтрино от вспышек сверхновых. Интерес к лаборатории проявляют и специалисты по сейсмологии, геофизике и даже подземной биологии.

МКС — лаборатория на орбите Земли

Международная космическая станция — самая экстремальная лаборатория из всех. Она летит на высоте 330–435 километров над Землёй со средней скоростью около 28 000 км/ч. Размеры впечатляют: 108,5 метра в ширину и 72,8 метра в длину — это сопоставимо с футбольным полем.

На борту проводят эксперименты по биологии человека, физике, метеорологии и астрономии. Почти невесомая среда на станции — результат не «нулевой гравитации», как часто думают, а постоянного свободного падения: «>станция всё время «падает» вокруг Земли, просто двигается при этом достаточно быстро, чтобы не врезаться в поверхность.

С ноября 2000 года МКС непрерывно обитаема — это уже больше 25 лет постоянного присутствия людей в космосе. Станцию посещали астронавты из более чем 15 стран. Сейчас МКС планируют эксплуатировать до конца 2030 года, после чего её ждёт управляемый сход с орбиты и затопление в удалённом районе Тихого океана. На смену должны прийти коммерческие орбитальные станции.

Чтобы узнать что-то действительно важное о мире, иногда приходится уйти туда, где этот мир наименее приветлив. Подо льдом, под водой, под землёй или в вакууме — наука продолжает работать. И именно из таких мест нередко приходят открытия, которые потом меняют жизнь самых обычных людей на самой обычной поверхности Земли.

Человеческое тело - это биологическое чудо. А сохраняет его иммунная система, которая отвечает за обнаружение и нейтрализацию обширного спектра агентов, известных как патогены, а также иммунитет отличает их от наших собственных здоровых клеток.

Макрофаги (x18000), защитные клетки организма, пытаются поглотить капли масла.

Основной компонент иммунной системы, вспомогательные Т-клетки атакуют ВИЧ/ СПИД (синего цвета).

B-клетки иммунной системы, как этот образец, покрытый бактериями, производят войска антител, единственная цель которых состоит в нападении на один вид возбудителя.

Две клетки малярии размножаются в эритроцитах. Одна вскрылась, чтобы выпустить паразитов и инфицировать другие клетки.

Первая линия обороны против войск опасных микроорганизмов это ткани кожи, которые способны быстро самовосстанавливаться после травмы.

Первый шаг в фагоцитозе или «пожирании клеток» заключается в том, что макрофаг распространяет псевдоподии от своей одноклеточной формы, чтобы захватить бактерии.

Бактерии захвачены в мембране макрофага.

Макрофаг пытается уничтожить компоненты вторгающихся клеток.

Сцена как из научной фантастики. Это клеточное расширение макрофага, который потянулся, чтобы захватить бактерию, называется псевдоподия или ложноножка.

Одна из самых больших неорганических угроз человечества, асбестовые волокна, охваченные макрофагом, который, вероятно, умрёт от трудно перевариваемой пищи.

T-клетки или клетки-убийцы окружили большую раковую клетку.

Обычно круглые Т-клетки во время атаки обретают вытянутую форму активных бойцов, пытаясь разрушить клеточную мембрану раковой клетки.

Раковая клетка потеряла цитоплазму, остался лишь её волокнистый скелет.

Чрезмерный иммунный ответ, аллергическая реакция, которая производит определенные ненужные антитела.

Одно из наиболее распространенных аутоиммунных заболеваний - ревматоидный артрит.

Вирус простуды постоянно мутирует, чтобы избежать обнаружения. Инфицированная клетка человека разрывается, высвобождая поток новых вирусов (синего цвета) в систему.