Научная информация, Ссылки и документы о научных открытиях Опции

[Guest_---_*]

Проект AWARE: начато исследование феномена смерти



"Исследовательская группа ученых из Северной Америки и Европы приступает к реализации масштабного проекта AWARE (AWAreness during REsuscitation) – исследования феномена или феноменов, связанных с остановкой сердца или синхронных с ним.

Как сообщает Live Science, о начале реализации проекта AWARE было доложено на международном симпозиуме, проведенном под эгидой ООН 11 сентября 2008 года.

«В отличие от расхожих представлений, смерть не является моментальным событием, - поясняет доктор Сэм Парния (Sam Parnia) из британского университета Саутгэмптона. – Это процесс, начинающийся с прекращением сердцебиения, дыхательной функции легких и прекращением функционирования мозга. Совкупность этих факторов трактуется медиками как остановка сердца (cardiac arrest) , с биологической же точки зрения, это синоним клинической смерти».

По мнению инициаторов проекта AWARE, возможность получить достоверную информацию о проявлениях феномена смерти от лиц, побывавших в состоянии клинической смерти, но впоследствии возвращенных к жизни, предоставляет уникальную возможность исследовать стадии этого процесса – по крайней мере, начальные – и их проявления.

Согласно проведенным ранее исследованиям, от 10% до 20% перенесших клиническую смерть свидетельствуют о продолжении четкого мышления в этот период, а также о феноменах, в принципе несовместимых с текущими научными представлениями о жизни.

В частности, являются признанными фактами феномены "пробегания" картин предыдущей жизни, ощущение белого света, умиротворенности, возможность регистрации событий в реальном мире и даже визуального наблюдения за ними "со стороны".

Текущая европейская наука полагает смерть моментом прекращения жизни. В подавляющем большинстве традиционных культур смерть рассматривается как процесс качественной и многоэтапной метаморфозы."

[Guest_---_*]

Ученые нашли в человеке «зону ненависти»



"...Британские ученые из Университетского колледжа Лондона впервые идентифицировали участок мозга, который отвечает на ненависть и агрессию человека. Об этом сообщает РИА «Новости».
Профессоры Семир Зеки и Джон Ромайя уже на протяжении длительного времени изучают процессы в мозге в период романтической влюбленности. Но в ходе данного научного исследования специалисты решили также изучить и противоположные влюбленности чувства — ненависть и агрессию.
Оказалось, что в мозге зоны страха, опасности и угрозы не пересекаются с новой обнаруженной зоной ненависти и агрессии.
«Ненависть часто рассматривается как дурная страсть, которая должна быть смягчена, взята под контроль и искоренена. Однако для биологов ненависть так же интересна, как и любовь. Как и любовь, она часто выглядит иррациональной и может вести людей как к героическим, так и злым деяниям», – говорит Зеки.
По его словам, было изучено влияние ненависти, направленное на других людей. В эксперименте участвовали 17 добровольцев, активность мозга которых замерялась в тот момент, когда они рассматривали фотографии людей, которых ненавидят, либо просто знакомых.
В результате данного наблюдения, специалисты выделили участки мозга, которые связаны с чувством ненависти. Оказалось, что это структуры коры и подкорки мозга, связанные с агрессивным поведением и координацией движений. Кроме того, с чувством ненависти связаны также зоны лобных долей мозга, важные для способности предсказывать действия других людей."

[Guest_---_*]

Весовой ценз для примадонн



"...В начале сентября этого года стало известно об интересном и важном исследовании, выполненном двумя американскими астрономами. Его результаты скоро будут опубликованы в Записках Королевского астрономического общества (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS). Статью представили Приямвада Натараджан (Priyamvada Natarajan), доцент физики и астрономии Йельского университета (Yale University), член Радклиффского института перспективных исследований (Radcliffe Institute for Advanced Study), и Изекиль Трейстер (Ezequiel Treister), постдок Гавайского университета (University of Hawaii).

Авторы исследования утверждают, что после достижения черной дырой своеобразного «потолка» приблизительно в десять миллиардов солнечных масс запускается механизм саморегуляции её дальнейшего роста. Основу публикации составляют данные наблюдений, но в то же время предлагается и определенная модель, на основании которой можно объяснить постепенное замедление, а потом и полное прекращение увеличения массы гигантских черных дыр.

По всей видимости, невозможность бесконечно наращивать массу обеспечивается интенсивным излучением от падающего в черную дыру вещества. По образному выражению штатного комментатора из журнала New Scientist, оно «продувает окрестности черной дыры, лишая её новой пищи». Идеи Натараджан и Трейстера исключительно важны для исследований по эволюции сверхмассивных галактик, происходящей, судя по всему, в неразрывной связи с эволюцией расположенных в их центральной части черных дыр.

Сама Натараджан считает, что обнаруженное ими явление представляет в совершенно новом свете значение этих экзотических космических объектов в эволюции Вселенной. «Давно уже накапливаются данные о той ключевой роли, которую черные дыры играют в процессе формирования галактик, — приводит ее слова пресс-релиз Йельского университета, — но теперь становится ясно: они подлинные примадонны этой космической оперы».

История изучения черных дыр — превратившихся в течение ХХ столетия из объекта размышлений физиков-теоретиков в предмет исследований наблюдательной астрономии — впечатляющий пример смены парадигм в естественных науках. Парадигму Ньютона, предполагавшую исследование в первую очередь неизменных во времени объектов Природы, окончательно и бесповоротно сменила эволюционная парадигма; мы с полным основанием можем называть её парадигмой Дарвина.

Черные дыры на земле и в небе

В последние годы термин «черная дыра» получил очень широкое признание в обыденной жизни, и его применяют порой в самых неожиданных значениях. И даже стало как-то постепенно забываться, что пришел он из космологии, где его впервые использовал один из самых известный астрофизиков ХХ века Джон Уилер (John Archibald Wheeler, 1911–2008). Именно так он обозвал этот экзотический космический объект в публичной лекции «Наша Вселенная: известное и неизвестное», прочитанной им в середине 60-х годов. До тех пор физики пользовались слишком наукообразным для ушей широкой публики словосочетанием «полностью гравитационно сколлапсировавшаяся звезда» (gravitationally completely collapsed star). Но уже к концу ХХ века черная дыра стала самым, пожалуй, популярным космологическим понятием. И это, по-видимому, не случайно: как заметил однажды Борис Стругацкий, «давным-давно, ещё в прошлом веке, мы перестали ждать от науки благотворных чудес — панацею, эликсир молодости, радикальное средство от облысения. Теперь в наших ожиданиях преобладают чудеса жестокие: бомба, рукотворная чума, черные дыры, в которые мы все провалимся».

Само представление о космическом теле, который в принципе нельзя увидеть, совсем не юное. Гипотетический космический объект, масса и гравитационное поле которого столь велики, что его не может покинуть даже свет, был впервые описан британским геологом и астрономом-любителем Джоном Митчеллом (John Michell, 1724–1793) в 1784 году в письме Генри Кавендишу (Henry Cavendish, 1731–1810). Текст письма был опубликован Лондонским Королевским Обществом (The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge).

Митчелл исходил из предположения, что сила тяготения действует на свет так же, как и на обычные массивные тела. Спустя некоторое время и Лаплас (Pierre-Simon Laplace, 1749–1827) выдвинул аналогичную идею и даже привел соответствующие вычисления в первом и втором издании своей «Системы мира», но исключил их из поздних изданий. После опытов Френеля (Augustin-Jean Fresnel, 1788–1827) восторжествовала волновая теория света, связывающая световые лучи с распространением колебаний в невесомом световом эфире. Силы тяготения на такую волну в принципе не могли повлиять.

Идея вернулась в физику только после появления в 1915 году релятивистской теории гравитации — общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна (Albert Einstein, 1879–1955). Год спустя немецкий теоретик Карл Шварцшильд (Karl Schwarzschild, 1873–1916) легитимизировал идею «темной звезды» Митчелла и Лапласа, решив уравнения ОТО для сферически симметричного поля, создаваемого точечной массой. Шварцшильд, в частности, ввел понятие гравитационного радиуса — на орбите с таким радиусом первая космическая скорость равна скорости света. Никакая информация о том, что происходит внутри сферы Шварцшильда — сферы, радиус которой равен гравитационному, — не может покинуть её пределы, поэтому эту сферу называют также горизонтом событий.

Весьма важная для понимания процесса формирования черных дыр работа была опубликована в 1939 году Робертом Оппенгеймером (J. Robert Oppenheimer, 1904–1967). Она основывалась на представлении о гравитационном коллапсе звезд: когда реакции термоядерного синтеза заканчиваются и звезда остывает, она неизбежно начинает сжиматься под действием сил гравитации. Согласно расчетам Оппенгеймера, черная дыра при гравитационном коллапсе образуется лишь при условии, что масса коллапсирующей звезды превысит приблизительно три массы Солнца. По современным представлениям, коллапс заканчивается — в зависимости от массы звезды — образованием либо нейтронной звезды, либо черной дыры. Важным с точки зрения современной астрофизики отличием черной дыры от нейтронной звезды является отсутствие у первой твердой поверхности.

Но и после 1939 года черная дыра рассматривалась как занятная выдумка высоколобых теоретиков. Только в 1970-х Стивен Хокинг (Stephen William Hawking) и Роджер Пенроуз (Sir Roger Penrose) доказали, что при определенных условиях черные дыры действительно могут образовываться во Вселенной. Более того, оказалось, что черная дыра может испаряться. Одно из ключевых явлений, описываемых квантовой электродинамикой, — это поляризация вакуума. Принцип неопределенности не позволяет утверждать, что в вакууме ничего нет нигде и никогда — элементарные частицы могут самопроизвольно возникать и исчезать, даже если при этом нарушается закон сохранения энергии. Просто такие «всплески» должны быть очень короткими: тогда нарушение закона нельзя зафиксировать.

Хокинг показал, что гравитационное поле черной дыры (в особенности, очень маленькой черной дыры) не только очень сильное, но и очень переменное. И тогда даже очень маленькое расстояние, разделяющее родившиеся одновременно из вакуума частицу и античастицу, окажется достаточным, чтобы эти частицы не смогли больше исчезнуть. Точнее, одна из них исчезает в черной дыре, но вторая — покидает её, унося с собой некоторую энергию, а следовательно, и часть массы черной дыры. Эта работа Хокинга привела к тому, что образ черной дыры изменился кардинально: она перестала восприниматься как объект с неизменными во времени свойствами.

Реальная жизнь черных дыр

Квантовая теория черных дыр привела к тому, что в реальном их существовании больше почти никто не сомневался. У них появились все необходимые для жизни космического объекта атрибуты — масса, размер, температура, заряд, время жизни… Они могли возрастать и уменьшаться, их стали делить на разновидности от сверхмассивных, с массой от сотен тысяч до миллиардов солнечных масс, до квантовых микродыр, с массой в доли грамма.

Радиус черной дыры связан с её массой линейной зависимостью, а её температура, согласно Хокингу, обратно пропорциональна массе. К примеру, черная дыра с массой в пять масс солнца имеет температуру около 12 нК, что много меньше 2,7 К — температуры наполняющего космическое пространство реликтового излучения. Подобная «холодная» дыра получала бы больше энергии от окружающего её «горячего» пространства, нежели отдавала бы за счет хокинговского излучения. Для супермассивных дыр, температура которых исчезающее мала, пренебрежимо малым будет и процесс испарения, в то время как для квантовых черных дыр оно происходит с очень высокой интенсивностью.

Черная дыра не может жить вечно; для нее время жизни, согласно расчетам, прямо пропорционально кубу массы. При этом исчезновение квантовых микродыр с крайне малым временем жизни должно сопровождаться сильными вспышками гамма-излучения. Так, черная дыра весом с автомобиль (относящаяся к виду квантовых микродыр) испарилась бы в течение одной наносекунды, причем в процессе испарения её светимость в 200 раз превысила бы светимость Солнца. А черная дыра массой порядка 10–24 кг испарилась бы за время меньше 10–88 с. При всем том описывать поведение черных дыр такой массы мы сможем, лишь когда в распоряжении физиков появится теория квантовой гравитации, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности. Однако эта теория ещё не создана.

Добавим к этому, что, кроме температуры, у черной дыры есть только масса, заряд и момент импульса. Две черные звезды, у которых совпадают три последние характеристики, считаются неразличимыми. С другой стороны, исходная звезда, коллапс которой породил черную дыру, характеризуется огромным числом параметров. Исчезновение соответствующей информации в процессе формирования черной дыры не имеет адекватного объяснения; в астрофизике в связи с этим сформировалось понятие об «информационном парадоксе черной дыры» (black hole information loss paradox).

Из четырех видов черных дыр только те из них, чья масса не многократно превышает солнечную, образуются «классическим» путем, то есть в результате гравитационного коллапса. Наибольшее же внимание физиков в настоящее время привлекают процессы формирования и эволюции самых маленьких и самых больших черных дыр: квантовых и сверхмассивных. При этом в существовании сверхмассивных черных дыр убеждено большинство астрономов; что же касается квантовых микродыр, то, в соответствии с некоторым теоретическими моделями, они могут рождаться в результате флуктуаций гравитационного поля в момент Большого взрыва, а также при взаимодействии космических лучей с земной атмосферой. В 2008 году NASA запустила Гамма телескоп имени Энрико Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope), одной из задач которого является как раз поиск возможных следов рентгеновских вспышек в результате исчезновения реликтовых микродыр. Теоретики не исключают также возникновения квантовых черных дыр в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (LHC).

Что же касается сверхмассивных черных дыр, то они «вырастают» из черных дыр меньшей массы прежде всего в ходе их слияния со звездами. Увеличивать свою массу черная дыра может, поглощая, к примеру, газ соседней звезды. Такой процесс называют аккрецией. В процессе падения на звезду газ может закручиваться, и тогда вокруг черной дыры формируется так называемый аккреционный диск. Находящееся в диске вещество нагревается и излучает энергию в рентгеновском и гамма-диапазонах электромагнитного спектра.

Туманности и облака межзвездного газа для такого излучения практически прозрачны. Конечно, источники рентгеновского и гамма-излучения могут иметь и другую природу — прежде всего, нейтронные звезды. Но когда ультрарелятивистские частицы бомбардируют твердую поверхность, возникают нерегулярные рентгеновские и гамма-вспышки. Отсутствие таких вспышек в окрестности массивных и сверхплотных космических объектов позволяет с высокой степенью вероятности предположить, что мы имеем дело с черной дырой. Однако такого рода доказательства не всех удовлетворяют. Как отметил в интервью журналу «Popular Mechanics» профессор Гарвардского университета (Harvard University) Рамеш Нарайан (Ramesh Narayan), «нельзя не признать, что сейчас мы вынуждены довольствоваться негативными доказательствами существования черных дыр … Иначе говоря, мы полагаем наблюдаемые объекты дырами исключительно потому, что не можем разумно обосновать никакую другую гипотезу. Надеюсь, что следующим поколениям астрономов повезет несколько больше».

Беспредельная тяжесть

Подавляющее большинство астрономов убеждено, что сверхмассивные черные дыры расположены в центральной части всех больших галактик. Не является исключением и наша галактика Млечный Путь. Для проверки этой гипотезы активно используются телескопы на Гавайах и орбитальный телескоп Хаббла (Hubble Space Telescope). В январе 2008 года стало известно об открытии самой массивной из всех известных к настоящему времени черных дыр; её масса в 18 миллиардов раз превышает массу Солнца и по величине сравнима с массой небольшой галактики. Находится эта черная дыра на расстоянии 3,5 млрд световых лет от Земли.

Квазар OJ287 известен уже более ста лет. Раз в 11–12 лет он испускает две вспышки в оптическом диапазоне, разделенных относительно коротким промежутком времени. Гипотеза, что в ядре квазара находится двойная сверхмассивная черная дыра, дает прекрасное соответствие с наблюдаемой картиной и позволяет оценить массу входящих в систему черных дыр.

Как удается астрономам оценить массу столь удаленного от Земли объекта? Данные наблюдений позволяют с высокой степенью вероятности предположить, что в данном случае речь идет о системе из двух черных дыр, напоминающей двойную звезду. По эллиптической траектории и с периодом обращения 12 лет вокруг рассматриваемой сверхмассивной черной дыры обращается другая, меньшая по массе («всего лишь» 10 миллионов солнечных масс). Центральная черная дыра окружена при этом аккреционным диском; пересечение его дважды за период меньшей черной дырой сопровождается мощными выбросами рентгеновского излучения. Соответствующие вспышки регистрируются на Земле с помощью рентгеновских телескопов. Однако наиболее убедительным свидетельством справедливости модели «двойной черной дыры» стала прецессия орбиты.

Напомним, что одним из достижений ОТО было объяснение наблюдаемой астрономами прецессии перигелия Меркурия. Аналогично и орбита меньшей черной дыры, согласно ОТО, должна была также испытывать прецессию. Модельные расчеты показали, что в гравитационном поле большой черной дыры точка наибольшего сближения с нею малой черной дыры должна смещаться на 39° за период. Группа астрономов, руководимая Маури Валтоненом (Mauri Valtonen) из обсерватории Туорла (Tuorla Observatory) в Финляндии, проанализировав все наблюдавшиеся вспышки, измерила прецессию, что и дало возможность оценить массу дыры как 18 миллиардов солнечных масс. Заметим, такие же значения были получены в отношении масс ещё одной пары черных дыр.

Как это ни парадоксально, сам Валтонен сомневается в расчетах, утверждая, что они основываются на информации о скоростях, с которыми вблизи черных дыр движутся облака газа — в то время как остается не до конца выяснен вопрос о том, действительно ли эти облака вращаются вокруг дыры, или просто движутся в её окрестности.

Открытие финских астрономов неизбежно подводит нас к вопросу о том, существует ли в природе какое-либо ограничение на возможные значения масс черных дыр? Рассказывая об открытии Маури Валтонена, журнал New Scientist приводит реплику Крэйга Уилера (Craig Wheeler) из Техасского университета (University of Texas in Austin), считающего, что «теоретически верхний предел для роста черных дыр не существует».

Однако не все согласны со столь категоричным заявлением известного астрофизика. На сегодняшний день есть несколько исследовательских групп, которые надеются обнаружить механизм, ограничивающий рост сверхмассивных черных дыр. И вполне вероятно, что за публикацией Натараджан и Трейстера последуют другие, либо оспаривающие предложенную ими модель, либо предлагающие альтернативную."

Борис Булюбаш, 30.10.2008

[Наташа Егорова]

ПЛУТИНОСЫ, КЬЮБИУАНЫ И ДРУГИЕ ГОРЯЧИЕ И ХОЛОДНЫЕ ДИКАРИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

.... Но когда в 1990-е годы астрономы направили туда новые мощные телескопы и, к своему удивлению, действительно обнаружили там множество небесных тел, обращающихся вокруг Солнца, они дали этому сборищу название "пояс Койпера". (Конечно, это было иронией судьбы, потому что Койпер-то отрицал, что подобные тела еще существуют.) С тех пор число объектов, обнаруженных в этом поясе, перевалило за тысячу (и астрономы думают, что их там сотни тысяч), а их удивительные свойства сделали пояс Койпера едва ли не самой загадочной частью Солнечной системы.

Начать с того, что там обнаружились тела, размер и масса которых были сравнимы с параметрами Плутона, до тех пор считавшегося "девятой планетой" (один из этих объектов, Эрида, оказался даже на целых 27 процентов массивнее Плутона). Стало очевидно, что Плутон является не одной из обычных планет, а просто ближайшим (и потому первым замеченным) объектом из этого огромного сообщества малых тел, имеющих общее происхождение и особенности.

[Guest_---_*]

Детектор CDF обнаружил явление, не поддающееся объяснению в рамках Стандартной модели.



"...Пытаясь разрешить одну давнюю загадку в физике элементарных частиц, экспериментаторы из коллаборации CDF обнаружили явление, которому они не смогли найти объяснения. Статистическая значимость этого эффекта очень высока. Если подтвердится, что это не артефакт аппаратуры, то можно будет говорить о первом ярком эффекте за пределами Стандартной модели.

Прежде чем приступать к подробному рассказу, стоит во избежание недоразумения подчеркнуть, что описываемое открытие сделано не на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, а на американском протон-антипротонном коллайдере Тэватрон. Именно он остается пока самым мощным протонным коллайдером (мы писали о некоторых результатах его работы). Большой адронный коллайдер сейчас ожидает починки и приступит к работе не ранее весны 2009 года.

Вкратце: что же было обнаружено

31 октября в архиве электронных препринтов появилась статья коллаборации CDF, работающей на протон-антипротонном ускорителе Тэватрон, с заголовком «Изучение многомюонных событий в протон-антипротонных столкновениях с энергией 1,96 ТэВ». В этой статье говорится, что в ходе работы коллайдера было зарегистрировано много событий, обладающих очень необычными свойствами (о том, как проходят исследования на коллайдерах, читайте в статье Анатомия одной новости, или Как на самом деле физики изучают элементарные частицы).

Главным «действующим лицом» в этих событиях были мюоны — элементарные частицы из класса лептонов, к которому относится также и электрон. Лептоны отличаются тем, что они не чувствуют сильное ядерное взаимодействие, а взаимодействуют лишь через слабое или электромагнитное. Отсюда возникает характерная особенность мюонов — они довольно «неохотно» взаимодействуют с другими частицами. (К тому же мюоны в 200 раз тяжелее электронов, поэтому они плохо «сдвигаются» с места под действием электромагнитных сил, и из-за этого они очень мало ионизуют вещество, когда летят сквозь него; электроны же очень легкие, они электромагнитно взаимодействуют намного охотнее и быстро теряют энергию при движении сквозь среду, хотя заряд у мюона и электрона одинаков.) Поэтому мюоны способны пролететь сквозь многие метры вещества, тогда как электроны, протоны и другие частицы уже полностью поглощаются. И поэтому процессы, в результате которых рождается много мюонов, выглядят чрезвычайно странно. Ведь мюоны не могут просто так расплодиться, как например пи-мезоны в протонных столкновениях. Можно сказать, что у каждого мюона должна быть своя «причина» для рождения.

В обнаруженных коллаборацией CDF аномальных событиях как раз рождалось несколько мюонов. И странностей там было несколько. Прежде всего, один из зарегистрированных мюонов рождался не вблизи оси столкновения протонов, как это происходит обычно, а далеко от нее, иногда даже снаружи вакуумной трубы, по которой летают протонные сгустки. Такое могло бы произойти, если бы в протонных столкновениях рождалась нестабильная частица, которая пролетала несколько сантиметров и распадалась, породив мюон. Проблема только в том, что подходящая частица физикам неизвестна. Кроме того, часто такие «далекие» мюоны рождались не одиночными, а сразу по несколько штук. Получалось нечто типа «мюонной струи» — явление, совершенно невероятное с точки зрения Стандартной модели.

После тщательной проверки всех известных источников рождения мюонов и учета всех погрешностей экспериментаторы заявили, что обнаруженные события не могут быть объяснены известными им процессами. Конечно, скептик на это может возразить, что, скорее всего, тут проявился какой-то неучтенный артефакт сложнейшей аппаратуры или обработки данных. Но если причиной аномальных событий действительно являются какие-то новые частицы, то они будут гарантированно обладать совершенно нестандартными свойствами. Их обнаружение ознаменует собой открытие новой грани устройства нашего мира."

..."Дополнение от 3 ноября:

3 ноября в архиве е-принтов появилась еще одна статья (arXiv:0810.5370), посвященная изучению этих аномальных событий. Авторы этой статьи (тоже участники эксперимента CDF, но только те из них, которые непосредственно проводили анализ) предъявили один возможный вариант описания аномальных событий в терминах новых частиц. Им для этого потребовалось ввести три частицы с массами 3,6 ГэВ, 7,3 ГэВ и 15 ГэВ. В процессе адронного столкновения рождается пара тяжелых частиц, которые затем каскадно распадаются на более легкие, а самая легкая затем распадается на тау-лептон (которые потом в свою очередь порождает мюон) спустя примерно 20 пикосекунд. Это — чисто описательная работа; откуда берутся эти новые частицы, там не обсуждается."

[Guest_---_*]

Ученые сняли на видео мертвую воду



"...Исследователи из Италии и Франции сняли на видео так называемый эффект мертвой воды - явление, характерное для холодных морей. Мертвая вода при отсутствии видимых волн тормозит плывущий по ней корабль. Предыдущие исследования выявили причину необычного эффекта, а в данной работе его "подноготная" была показана наглядно. Посмотреть отрывки из видеозаписи можно здесь. Пре-принт статьи с полным вариантом видео доступен на сайте arxiv.org.
Впервые эффект мертвой воды был описан в 1893 году полярным исследователем Фритьофом Нансеном во время плавания по Баренцеву морю. Неожиданно на спокойной воде скорость движения корабля начала сильно замедляться. Было показано, что этот эффект проявляется, когда толща воды содержит несколько отличающихся по плотности слоев. В северных морях расслоение происходит из-за таяния ледников: менее плотная пресная вода оказывается поверх более плотной соленой.

Движение корабля способствует образованию волны во внутреннем слое. Постепенно амплитуда волн увеличивается, они нагоняют корабль и замедляют его движение. При этом поверхность верхнего слоя воды остается практически неподвижной.

Авторы данной работы экспериментально воспроизвели эффект мертвой воды. Они наполнили водой длинный резервуар с прозрачными стенками. Сначала ученые налили в резервуар два слоя воды разной плотности. В верхний слой был добавлен краситель. Исследователи запускали в резервуар игрушечную лодку. Исходно лодка передвигалась с постоянной скоростью (моторчик сматывал трос, закрепленный на лодке). Однако практически сразу после "отплытия" скорость перемещения лодки падала, а в некоторых случаях лодка полностью останавливалась.

На видеозаписи хорошо видно, как именно образуются волны и как происходит замедление движения лодки. Во второй серии экспериментов ученые повторили опыт, однако вода содержала три слоя (в естественных условиях в морях содержится еще больше слоев). Авторы работы показали, что эффект мертвой воды практически не изменился от увеличения числа слоев..."

[Guest_---_*]

Северный полюс Сатурна преподнес астрономам очередную загадку



"...Необычные полярные сияния зафиксированы космическим аппаратом «Кассини» на северном полюсе Сатурна.

Полярные сияния нового типа, обнаруженные на Сатурне, отличаются от сияний, наблюдаемых в полярных регионах Земли или Юпитера, и занимают значительную площадь внутри «кольца» полярных сияний на северном полюсе планеты.

Необычное явление удалось обнаружить с помощью инфракрасного спектрометра космического аппарата «Кассини», сообщает пресс-служба NASA. Данные были получены во время пролета аппарата над северным полюсом планеты. Площадь полярного сияния меняется со временем, и в течение примерно 45 минут сияние практически полностью исчезает.

Ранее снимок полярных сияний Сатурна в ультрафиолете был передан космическим телескопом Хаббла, однако ничего необычного внутри кольца сияний на северном полюсе зафиксировано не было.

По мнению специалистов NASA, опубликовавших статью об открытии в Nature, причина возникновения полярного сияния неизвестного типа кроется в еще не изученных особенностях магнитосферы Сатурна и механизмах взаимодействия солнечного ветра и его атмосферы.

Северный полюс Сатурна и раньше преподносил ученым загадки – в 2007 году NASA опубликовало изображения образования шестиугольной формы из облаков на северном полюсе Сатурна. В ходе очередного этапа исследований странного образования зонду «Кассини» удалось получить изображения внутренней области шестигранника с рекордным разрешением. Выяснилось, что сам шестиугольный объект жестко расположен на полюсе и неподвижен..."

[Guest_---_*]

Физическая непостоянная - Российский биолог оспорил Эйнштейна



"...Группа независимых российских исследователей провела эксперимент, результаты которого, по их мнению, опровергают современные представления о скорости света как физической постоянной в частности и теорию относительности в целом. Ученые к полученным результатам относятся скептически.
Опыт был проведен в Институте механики МГУ имени Ломоносова. Экспериментаторы использовали ртутную лампу высокого давления, из света которой с помощью интерференционных фильтров были выделены световые пучки - ультрафиолетовые, синие, зеленые и красные. «Мы измерили скорость их распространения, которая оказалась различной. Как меньше известной величины, так и больше, - заявил вчера глава группы Джабраил Базиев. - Это прямое доказательство, что скорость света никогда не была константой, одинаковой для всех видов лучей. Хотя именно на этом строится вся теория относительности».

В Институте механики МГУ корреспонденту «Газеты» подтвердили факт проведения эксперимента, но уточнили, что работа была неофициальной. «Мы просто предоставили им помещение и оборудование, - отметил сотрудник института. - Кроме того, наши сотрудники присутствовали при проведении опыта».

«Сейчас скорость света - одна из самых точных научных величин, она измерена с точностью до 11 знаков», - сказал корреспонденту «Газеты» ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики Виктор Новиков (по решению XII Генеральной ассамблеи Международного союза по радиосвязи принято считать скорость света в вакууме равной 299792 ± 0,4 км/сек). По его словам, тот факт, что скорость света может быть разной, обсуждается научным сообществом не один год. «Это интересный вопрос, которым занимается множество высококвалифицированных ученых. Но их возможности на порядок выше, чем у группы Базиева, - заметил Новиков. - И результаты у них точнее в тысячи раз».

Доктор физико-математических наук Владимир Черный в свою очередь считает, что в науке «нет ничего всеобщего». Он напомнил, что эксперименты Майкельсона (физик, в 1923-1927 годах - президент Национальной академии наук США) по проверке скорости света «подвергаются критике много лет». «Даже если Базиев ошибается, отрицательный результат - это тоже результат», - резюмировал он..."

[Guest_---_*]

Квантовая смерть новых технологий - Павел Урушев




"...Еще недавно научные лаборатории рапортовали об очередных сериях удачных экспериментов с квантовыми технологиями, а перед человечеством открывались перспективы уникального квантового будущего. Но вся проделанная огромная работа в одночасье чуть не превратилась в «сизифов труд».

Состояние квантовой запутанности, предсказанное в 1964 году ирландским физиком Джоном Беллом, долгое время считалось базисом, на котором были построены все последующие эксперименты квантовой физики. Да, признавали ученые, у связей между квантами есть несколько узких мест, но они не играют существенной роли.

Это предположение оказалось ошибочно, когда физики Тин Ю и Джозеф Эберли опубликовали парадоксальные результаты своих исследований. Оказалось, что квантовая запутанность может прекратить свое существование мгновенно в любой момент времени. Обнаруженный феномен ставит под сомнение саму возможность построение квантового компьютера.

Классической физической системе из двух и более объектов не свойственно полное разрушение связей – сумма сил взаимодействия между элементами системы всегда стремиться к нулю, но никогда его не достигает. «Квантовая смерть» не подчиняется этим правилам – она моментально прекращает взаимодействие сил запутанности, бесповоротно разрушая связь между квантами (Выделено СЛ).

На практике эффект внезапной смерти квантовой запутанности (ESD) возникает при взаимодействии как минимум двух источников «электромагнитного шума» в окружающей среде. Каждый из источников по отдельности вызывает возмущения в запутанности квантов, но два сразу могут привести к незамедлительному запуску «квантовой смерти» (Выделено СЛ). В настоящее время не известно – какие сочетания «шумов» могут оказывать подобное влияние. Так как не существует способов нейтрализовать влияние «шумов», поскольку даже в абсолютном вакууме существуют энергетические вибрации.

До той поры, пока ESD остается еще одной квантовой тайной, большинство проводимых учеными опытов не могут претендовать на практическую реализацию. Только подробное изучение «квантовой смерти» позволит находить способы борьбы с ней и создавать столь сложные системы, как квантовый компьютер.

Вместе с тем, эксперименты с квантовыми состояниями продолжаются. Так неделю назад ученые из университета Мэриленда осуществили передачу квантовой информации на расстояние в один метр. Хотя подобные опыты проводились уже неоднократно, данный эксперимент был поставлен на установке, готовой к промышленному использованию, а показатель надежности доставки составил небывалые 90 процентов.

Как сообщает журнал «Science», большинство ученых склоняется к мысли, что квантовые опыты необходимо продолжать. Они уверены, что проблема «квантовой смерти» будет разрешена в обозримом будущем, а значит, любые теории сегодняшнего дня могут найти применение в будущем..."

[Guest_---_*]

Создание нового фотодетектора Intel означает создание в ближайшие несколько лет фотопроцессоров для массового рынка.



"...Исследователи из корпорации Intel заявили о значительном прорыве в области кремниевой фотоники — технологии, позволяющей передавать данные внутри полупроводниковых чипов при помощи импульсов света. В современных микросхемах передача информации осуществляется по соединениям, предлагающим существенно более низкую скорость.
В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, описывается новый потоковый фотодетектор (APD — Avalanche Photodetector), предназначенный для улавливания потока световых импульсов и последующего усиления сигнала в микроэлектронных устройствах.

Детектор создан на базе кремниевых компонентов, и это является его главным преимуществом. Другие аналогичные разработки подразумевают использование иных конструктивных материалов, например, соединения индия и фосфора. Такие соединения существенно дороже, что представляет собой барьер на пути запуска технологии в массовое производство. Новый фотодетектор, созданный из кремниевых компонентов, дешевле в изготовлении и, более того, имеет в несколько раз более высокую производительность.

Датчик представляет собой крошечное устройство, способное улавливать пульсации света, преобразовывая их в электрические сигналы. В отличие от других сенсоров, получающих один фотон и конвертирующих его в один электрон, APD может усиливать полученный сигнал многократно. Так, ключевая характеристика сенсора APD — усиленная полоса пропускания (gain bandwidth, произведение коэффициента усиления детектора на величину его полосы пропускания) — равна 340 ГГц, что примерно в три раза больше в сравнении с другими детекторами. Современные детекторы света имеют gain bandwidth равную 120 ГГц.

По словам главного технического директора Intel Джастина Раттнера (Justin Rattner), кремниевая фотоника может появиться на массовом рынке в 2010 г.
Особенностью APD является то, что его коэффициент усиления и ширина полосы могут пропорционально варьироваться, что открывает некоторые интересные возможности. Например, датчик можно настроить либо на экономную работу, либо на передачу битов на максимально длинную дистанцию. В Intel продемонстрировали возможность создания оптических связей со скоростью передачи 40 Гбит/с и еще выше.

Основная цель, которую преследует фотоника, — замена традиционных металлических соединений в чипах на световые волноводы для того, чтобы передавать информацию в десятки раз быстрее. При сохранении тенденции увеличения числа ядер в процессорах, технология передачи информации с помощью света является критически важной, решающей проблему «узкого горлышка», когда производительность ядер превышает производительность каналов передачи данных.

В течение нескольких последних лет возможные пути коммерциализации фототехнологии исследовала не только Intel, но и IBM. Выступая на конференции Intel Developer Forum в августе, главный технический директора Intel Джастин Раттнер (Justin Rattner) заявил, что кремниевая фотоника может появиться в массовых продуктах уже в 2010 г. Он добавил, что согласно его видению технология должна появиться сначала в процессорах для настольных ПК, а уже затем — для серверов. Это бы указало на то, что фотоника готова к использованию на массовом рынке, в потребительских товарах.

В разработке нового фотодетектора принимали участие: Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США (DARPA), ученые из нескольких американских университетов, а также компания Numonyx, созданная Intel и STMicroelectronics в 2008 г.

Intel ведет разработку и еще одной интересной технологии под названием WISP, которая позволит создавать полностью автономные чипы, не подключаемые к каким-либо источникам электрической энергии, в которых отсутствуют аккумуляторные батареи. Микрочипы смогут заряжать себя сами, черпая энергию из окружающей среды — извлекая ее из перепадов температур, трения, радиоволн и так далее. Об этом на прошедшей в выходные пресс-конференции в Сан-Франциско рассказал Джастин Раттнер. По его словам, после установки таких систем можно будет забыть об их обслуживании (выделено СЛ).

Это могут быть датчики пожара, движения, термометры, измерители кровеносного давления в теле пациента, передающие информацию по беспроводной связи, — вариантов применения бесчисленное множество. В теории возможно масштабирование автономного датчика до молекулярного уровня. Такие микросистемы смогут, например, обнаруживать проникновение вируса в воздух или другую среду..."

[Наташа Егорова]

Медитация позволяет увеличить объем мозга

[Галина Бельская]

Кривой луч зажигает плазму и большие надежды

"Гнутся" лучи Эйри (одномерный луч со шлейфом в одной плоскости) потому, что на деле состоят из целой комбинации волн: одна — ведущая волна, несёт большую часть интенсивности общего луча. Другие — более слабые, "завершающие" волны, и каждая отстаёт от предыдущей на половину длины волны. "Завершающих волн" очень много, а интенсивность каждой из них падает по мере отдаления от главной волны.

Все эти составляющие влияют друг на друга так, что ведущая волна искривляется в одну сторону, а хвостовые волны — в противоположную. При этом луч Эйри практически не испытывает дифракции, то есть он не рассеивается по мере отдаления от источника даже на таком расстоянии, на котором обычный лазерный луч уже ощутимо увеличил бы своё сечение.


Первый луч Эйри, созданный Кристодоулидесом, Сивилоглоу и их коллегами в 2007-м, на 35-сантиметровом пути отклонялся на 1 миллиметр. Вверху показана компьютерная симуляция такого кривого луча, на которой хорошо видны "хвостовые" волны, уходящие в противоположную от "главной артерии" сторону.

Интересно, что после создания одномерного луча Эйри (то есть со шлейфом в одной плоскости) физики тут же сотворили двухмерный луч, в котором присутствовало два пакета вторичных волн, уходящих в двух перпендикулярных плоскостях. В сумме эти пакеты вызывали отклонение главной волны по диагонали (нижний рисунок – поперечное сечение, и врезка – трёхмерная модель пучка, показывающая интенсивность его исходных лучиков) (иллюстрации Georgios Siviloglou, et al.).


Схема опыта британцев по транспортировке микрочастиц за угол при помощи луча Эйри (иллюстрация с сайта physorg.com)

Луч Эйри даже через непрозрачные препятствия может проникать, лишь бы вторичный шлейф проходил в стороне. Главный пучок при этом бесследно гибнет. Но армия "поддерживающих" его потоков мгновенно восстанавливает главную волну сразу за препятствием, из-за чего кажется, что для луча Эйри оно прозрачно.

[Галина Бельская]

Открыта боковая отталкивающая сила света



В прошлом году Тан и его коллеги скомбинировали наномеханику и нанофотонику, впервые построив устройство, в котором для контроля положения компонентов применялась боковая (перпендикулярная лучу) сила воздействия со стороны света.

Это взаимодействие электромагнитных волн и оптической системы не следует путать с давно известным фронтальным давлением света, падающего на поверхность того или иного тела.

Теперь та же группа исследователей построила микроскопическое устройство, в котором добилась проявления, как силы притяжения, так и силы отталкивания между соседними световыми пучками, пойманными внутри волноводов. Причём физики нашли способ регулировать эти силы по своему желанию.



a – так выглядит новое устройство, созданное Таном; b – сердцевина схемы при более крупном увеличении (на левом кадре она обведена красной рамкой) (фото Mo Li et al.).

Для проявления этой новой силы учёные разделили луч инфракрасного лазера на два отдельных потока, проходящих по кремниевым нановолноводам, отличным по длине. После завершения такой петли эти волноводы подходили вплотную друг к другу (расстояние в ряде опытов менялось). В этот момент два бегущих рядом пучка оказывались со смещёнными друг относительно друга фазами.

В зависимости от величины этого сдвига, выяснили экспериментаторы, и меняется (по величине и знаку) боковая сила взаимодействия этих пучков, которую они передают на удерживающие их волноводы. И хотя сила была мала (порядка нескольких пиконьютонов), её удалось измерить и выявить закономерности: открытая сила зависела и от сдвига фаз, и от мощности излучения, и от расстояния между нановолноводами.



a – схема двух волноводов, подвешенных над полостью (чтобы они могли изгибаться под действием света); b – зависимость силы (пН/мкм.мВт) от расстояния между волноводами (нм) и сдвигом фаз; c – амплитуда и знак боковой силы в зависимости от разности фаз при расстоянии между световыми лучами в 400 нм; d – картина распределения притягивающих и отталкивающих сил в зависимости от разности фаз двух лучей и дистанции между волноводами. В последних двух случаях шкалы силы также размечены в пН/мкм.мВт. На всех графиках и рисунках красным отмечено действие сил притяжения, синим – отталкивания (иллюстрации Mo Li et al.).

[Игорь Журкин]

ГЕНОМНЫЙ КЛЮЧ К ПРОБЛЕМЕ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НАРОДОВ

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
том 73, № 7, с. 614-621 (2003)
ЭТНОГЕНОМИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ
ИСТОРИЯ НАРОДОВ ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ

Э. К. Хуснутдинова

Первым приложением ДНК-маркеров к проблеме происхождения и расселения человечества стали выполненные Канном с коллегами исследования митохондриальной ДНК представителей различных рас - африканцев, европейцев, азиатов, австралийцев и жителей Новой Гвинеи. По количеству замен нуклеотидов в мтДНК была определена степень родства различных групп людей и построено эволюционное древо человечества (рис. 1). Самая ранняя точка ветвления на древе отделяет от остальных людей группу африканцев, что указывает на африканское происхождение Homo sapiens. Именно в Южной Африке найдены самые древние мутации у бушменов и готтентотов и зарегистрировано самое высокое разнообразие мтДНК.


Рис. 1. Эволюционное древо человечества.
Числа соответствуют количеству исследованных популяций;
проценты - уровню внутрипопуляционного разнообразия,
оно самое высокое (0.6%) в африканских популяциях и самое низкое (0.2%) - в европейских

Митохондриальные ДНК у населения других континентов менее разнообразны, и сравнение их с мтДНК аборигенов Южной Африки показало, что они возникли как мутационные изменения африканских типов после того, как человечество распространилось за пределы этого континента. Второй вывод касался времени коалесценции (расхождения) митохондриальной ДНК. По дате отделения ветви шимпанзе (5-7 млн. лет назад), приняв темп мутационной дивергенции равным 2-4% за 1 млн. лет, Канн с коллегами вычислили время существования последней предковой мтДНК, общей для всех ныне живущих людей, - примерно 185 тыс. лет назад.

Последующие работы подтвердили африканские корни древа мтДНК современного человечества, хотя и остаются еще отдельные спорные моменты. По незавивимым оценкам нескольких групп исследователей, "митохондриальная Ева" жила в период резкого сокращения численности наших предков (до 10 тыс.), вызванного, по-видимому, изменениями климата, - 185 тыс. лет назад. Именно этот период считают временем появления Homo sapiens как биологического вида. Сравнительное исследование митохондриальной ДНК разных популяций современных людей позволило выдвинуть предположение, что еще до выхода из Африки (около 60-70 тыс. лет назад) предковая популяция разделилась по крайней мере на три группы, давшие начало трем расам - африканской, монголоидной и европеоидной [1].

Вскоре были построены генеалогические древа по данным изучения ДНК Y-хромосомы [2]. Исследование небольшого участка Y-хромосомы свидетельствует о возможно гораздо более позднем происхождении "Y-хромосомного Адама" - 140-175 тыс. лет назад. Результаты всех исследований указывают на его африканское происхождение. Различия между оценками, базирующимися на мтДНК и Y-хромосоме, могут быть объяснены как несходством демографической истории популяций по мужской и женской линиям, различным поведением женщин и мужчин при переселениях, завоеваниях и колонизациях, так и различиями самих геномов, например, в интенсивности отбора вариантов мтДНК и Y-хромосомы.

Гипотезу африканского происхождения современного человека подтверждает и наибольший уровень наследственного разнообразия в Африке по сравнению с другими континентами, а также малые различия между популяциями (на долю межпопуляционного разнообразия приходится 10-15% геномной вариабельности), что отражает недавнее происхождение биологического вида [3]. В целом массив геномных данных наиболее соответствует гипотезе недавнего африканского происхождения современного человека и доказывает справедливость монофилетической гипотезы. В то же время генетические данные не являются исчерпывающим и бесспорным доказательством этой гипотезы.

На основе распределения у разных народов частот различных мутаций в Y-хромосоме и мтДНК составлена карта расселения людей с африканской прародины [4]. Первые волны расселения человека современного типа прошли из Африки через Азию в Австралию и Европу. Удивительно, что время расселения человека по разным континентам соответствует датировке сделанных на этих континентах археологических находок. Например, появление человека в Австралии и Новой Гвинее датируется 50-60 тыс. лет назад, согласно генетическим данным. То же самое время показывает анализ изотопного состава химических элементов в археологических находках. В Центральной и Юго-Восточной Азии люди появились примерно 70 тыс. лет назад. Заселение Европы произошло позже, около 35-40 тыс. лет назад. Наиболее спорны оценки времени заселения Америки. Люди появились там гораздо позже, чем на других континентах, потому что нужно было пересечь Сибирь, добраться до Чукотки и воспользоваться тем моментом, когда уровень моря в период оледенения позволял перейти нынешний Берингов пролив. Случилось это в промежуток времени от 15 до 35 тыс. лет назад. Позже, под натиском ледника, палеолитические европейцы несколько раз отступали на юг и юго-восток, возможно, даже возвращались обратно в Африку, о чем свидетельствуют результаты исследования гаплотипов Y-хромосомы в популяциях Африки [5]. Сравнивая спектр мутаций в ДНК современных европейцев и их азиатских соседей, удалось установить, что 10-20% генов было привнесено в Европу неолитическими переселенцами с Ближнего Востока около 10 тыс. лет назад. Вместе с ними в Европе появилось земледелие.

Разные расы и народы возникли после разделения предковых популяций. Эволюция вновь образовавшихся популяционных групп шла независимо. В каждой из них накапливались свои мутации, увеличивалась генетическая дистанция между группами. Сообщества приспосабливались к климатическим и географическим условиям, типу питания. В изолированных группах независимо протекала эволюция языка и культуры.

На формирование современных народов влияли не только процессы разделения популяций, поскольку народы могут образовываться при смешении нескольких исходных сообществ с разной расовой и языковой принадлежностью. Тогда возникает генетически разнородная этническая общность, но с единым типом культуры и общим языком. В связи с этим все большую актуальность приобретает изучение генетической истории популяций отдельных регионов, расово-этнических групп, генетической родословной современных этносов.

Статья целиком

[Игорь Журкин]

На ту же тему - происхождение человека.
Беседа с Гордоном.

Генетическая история человечества – 04.03.03(хр.00:51:18)

Участники:
Эльза Хуснутдинова – доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент АН Башкортостана
Лев Животовский – доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН

Александр Гордон: Доброй ночи. Я вот обратил внимание, что каждому из тех, с кем я разговаривал, близок смысл выражения, что каждый человек носит в себе мир. Разумеется, приятно осознавать этаким вместилищем миров именно себя. Но сегодня мы поговорим о том, что, действительно, каждый человек и все человечество в целом носит в себе мир, и даже миры, реально существовавшие, мало того, необходимо существовавшие для нашей жизни сегодня.

Лев Животовский: Сегодня мы будем говорить о генетической истории и об эволюционной истории человека. И в начале пару общих слов об эволюции вообще. Мы помним со школы, что эволюция живых существ представляется в виде дерева с мощным стволом, которое росло, потом появлялись ветви большие, от этих ветвей меньшие ветви, потом веточки и так далее. И вот на сегодня мы имеем такую пышную крону, одна из многочисленных веточек которой и есть человек. Мы не были свидетелями эволюции. Мы не знаем, как это эволюционное дерево росло, и поэтому, изучая его, мы как бы проецируем в обратную сторону наши знания существующих сейчас видов. Мы строим так называемые филогенетические деревья, основываясь на близости или несхожести ныне существующих видов по морфологическим признакам, физиологическим особенностям, по каким-то анатомическим строениям, ну, и, конечно, основываясь на археологических находках. Близкие по морфофизиологическим признакам организмы мы группируем в одни ветви, другие сходные организмы в другие ветви, а потом, как бы ретроспективно идем назад во времени и строим филогенетическое древо. Его мы и трактуем как эволюционное дерево. Достижение генетики заключается в том, что генетика помогает нам в описании такого эволюционного дерева и в понимании эволюции. Дело в том, что эволюция – это, прежде всего, изменение ДНК, не полностью, но во многом. Это такие точковые изменения. Известно, что ДНК состоит из последовательности нуклеотидов, где один нуклеотид может быть заменен на другой. Таковы элементарные изменения. Группа ДНК образует хромосомы, хромосомы могут изменяться: какая-то часть, скажем, исчезать или, наоборот, добавляться, хромосомы могут сливаться. Вот так, генетически, идет преобразование наследственной информации, и поэтому генетика уже внесла свое слово в новое понимание того, как эволюция происходит. Правильно ли, что филогенетическое древо построено по морфологическим и физиологическим признакам? Действительно, оказалось, что соответствие очень большое, поэтому далекие виды на этом филогенетическом древе далеки друг от друга и по генетическим признакам – по ДНК. Если мы, скажем, возьмем человека и сравним его, допустим, с червем, то, окажется, что по ДНК они очень далеки друг от друга. А, скажем, если сравним с кошкой или собакой, то выясниться, что мы гораздо более близки по ДНК друг к другу. Мы и на филогенетическом древе близки. Если мы пойдем по этому филогенетическому древу дальше, то в классе млекопитающих мы доберемся до веточки приматов. На этой веточке приматов мы увидим, что есть обезьяны низшие и есть обезьяны высшие. А вот веточка – человек, и если мы пойдем по этой веточке, то увидим, что даже чисто зрительное сходство увеличивается. Оказывается, что по ДНК мы становимся все больше и больше похожи. Насколько похожи? Генетика позволяет ответить на этот вопрос. Если мы возьмем ДНК шимпанзе и ДНК человека и сопоставим их друг с другом, то, окажется, что мы близки не только внешне, а мы близки и по ДНК. В среднем, мы отличаемся только одним из ста нуклеотидов. То есть, если мы возьмем длинную цепочку из нуклеотидов, то, скажем, тысяча нуклеотидов у нас и у шимпанзе будут идентичны, а тысяча первая будет отличаться. Или, например, если десять похожи, то одиннадцатый будет отличаться. В среднем каждый сотый нуклеотид отличается, значит, мы на 99 процентов генетически тождественны шимпанзе, то есть очень близки.
А теперь давайте перейдем, собственно, к человеку. Вот возьмем разных людей, будь то аборигены Америки или Океании, или возьмем человека из Европы и сравним их. Кажется, что они очень разные. Нам кажется, что мы очень разные, но на самом деле мы очень похожи. Давайте вспомним фильм "Мимино": там есть два главных героя, которые абсолютно разные, один из них грузин, другой – армянин. Они входят в лифт, и туда же входит делегация японцев. Потом все они вместе выходят из лифта, и один японец говорит другому: "Ну, надо же, эти русские все на одно лицо, их не отличить". Если хотя бы чуть-чуть взглянуть на нас со стороны, то выяснится, что мы очень похожи, хотя нам кажется, что мы принципиально разные. А какую объективную характеристику нам может дать взгляд со стороны? Это анализ ДНК. И вот если мы сравним ДНК от разных людей, то увидим, что мы отличаемся друг от друга только на одну десятую процента. То есть, только каждый тысячный нуклеотид у нас разный, а 999, в среднем, одинаковые. И более того, если мы посмотрим по ДНК на все генетическое разнообразие у людей, у самых разных представителей, то окажется, что этих различий гораздо меньше, чем различий между особями шимпанзе в одном и том же стаде.

А. Г. То есть, у шимпанзе больший набор нуклеотидов?

Л. Ж. Они отличаются друг от друга сильнее, чем мы, люди, друг от друга. То есть люди действительно очень похожи.

А. Г. Ну, тогда, извините, есть вопрос. А кто больше различается между собой, представители одной расы или разных рас?

Л. Ж. Мы чуть позже об этом поговорим, но различия не такие уж сильные, как, скажем, это могло бы показаться по ДНК. Мы не очень отличаемся друг от друга: все люди генетические братья и сестры. Такая близость и в то же время какое-то различие возможны потому, что наши ДНК содержат, примерно, три миллиарда нуклеотидов. Каждый тысячный составляет разницу, так что получается, что где-то три миллиона нуклеотидов у нас разные. Правда, большинство из них, скорее всего, падает на молчащие участки ДНК, а гены у нас, в принципе, во многом одинаковые. Если мы возьмем молекулу гемоглобина, а это важная молекула, потому что она переносит кислород из легких в клетки организма, и если мы сравним всех людей, то окажется, что у нас абсолютно одинаковые молекулы гемоглобина. Малейшее изменение, например не та аминокислота, а она кодируется набором нуклеотидов, и это уже заболевание. Почти идентичен гемоглобин у нас и у гориллы, допустим, буквально единичное различие. То есть мы действительно очень схожи. Так вот, люди еще более схожи между собой. Но тогда откуда взялось это, так сказать, маленькое различие, и достаточно ли его, чтобы выявить какие-то эволюционные события в пределах рода "гомо сапиенс", к которому мы все принадлежим?

Эльза Хуснутдинова: Ну, действительно, откуда у нас такие различия и кто вообще наш предок? Этот извечный вопрос и до сих пор остается очень спорным. До последнего времени палеоантропологи считали, что древнейшим предком современного человека является афарский австралопитек, который жил, примерно, 3-4 миллиона лет назад. И к этому же виду относится знаменитая Люси, костные останки которой были найдены в 70-х годах в Эфиопии. Ну, и в последнее время палеоантропологи считают, что древнейшим прародителем современного человека является другой вид австралопитека, а именно австралопитек рамидус. Костные останки австралопитека рамидуса тоже были найдены в Эфиопии, а возраст этих костных останков составляет уже где-то четыре с половиной миллиона лет. Первый представитель рода гомо появился где-то два миллиона лет назад, и это был человек умелый. Костные останки этого гомо хабилис были обнаружены в Африке. Потом человека умелого заменил гомо эректус, или человек прямоходящий. Считается, что человек прямоходящий жил где-то миллион семьсот тысяч лет назад, а костные останки гомо эректус были найдены и в Африке, и в Азии. К этому виду относится, например, всем известный финантроп, или пекинский человек, а также питекантроп, или яванский человек. В то же время были найдены костные останки, возраст которых составляет 250 тысяч лет. То есть считается, что эти люди очень долго жили. А первый представитель вида гомо сапиенс, к которому мы принадлежим, появился где-то 500 тысяч лет назад, и его назвали архаичный гомо сапиенс. Костные останки архаичного гомо сапиенса были обнаружены и в Африке, и в Европе, и в Азии. И поэтому возникает вопрос: где же точно возник предок современного человека? Где же возник современный человек? В настоящее время существуют две основные конкурирующие гипотезы: это мультирегиональная гипотеза и монофилетическая гипотеза. Согласно мультирегиональной гипотезе, люди разных рас имеют различное происхождение. Данная гипотеза основана на представлении о параллельной, непрерывной эволюции местных континентальных разновидностей у гомо эректус, что, в конечном итоге, через стадию архаичных людей привело к возникновению современных рас человека. Считается, что все предковые популяции составляли единую популяционную систему и обменивались между собой генами. А согласно другой гипотезе, монофилетической, все люди имеют общее происхождение. Утверждается, что современный человек разумный и архаичный гомо сапиенс это совершенно разные виды. То есть считается, что появление современного человека это результат возникновения новой эволюционной линии. В принципе, сторонники обеих этих гипотез расходятся в одном, а именно в уточнении места происхождения человека. Большинство палеоантропологов считают, что человек произошел в Африке, но в то же время их мнения расходятся по вопросу о времени возникновения современного человека. Согласно мультирегиональной гипотезе, современный человек возник где-то миллион семьсот тысяч лет назад, а согласно монофилетической гипотезе, человек это новый вид и появился совсем недавно, около 500 тысяч лет назад. Но, в конце концов, антропологи и археологи не смогли поставить убедительную точку в этом полувековом споре. Коренной перелом в ход этой дискуссии внесли молекулярные генетики, благодаря открытию полиморфизма ДНК. Для восстановления истории происхождения человека, молекулярные генетики проводят исследования различий между геномами представителей разных рас и народов. Путем сравнения двух родственных генетических текстов и по числу различий между ними, можно датировать время появления последней предковой мутации и тем самым установить время существования общего предка популяции.

Л. Ж. Ну, наверное, сейчас стоит сказать несколько слов о тех генетических признаках и методах, которыми генетики пользуются для того, чтобы изучить эволюцию человека, изучить дивергенцию рас и их распространение на другие континенты. Как получается, что монофилетическая гипотеза возникновения человека в Африке более предпочтительна с точки зрения генетики, чем межрегиональная?

А. Г. Более предпочтительна или исключительно только она имеет под собой основание?

Л. Ж. Ну, вы знаете, все данные, которые сейчас генетики получают, непротиворечиво объясняются монофилетической гипотезой о происхождении человека в Африке. Конечно, отвечая на ваш вопрос, можно заметить, что наука, собственно, ничего не объясняет. Хоть я и являюсь представителем науки, но я сделаю такое философское заключение: наука ничего не объясняет, наука находит факты и описывает их путем построения теорий, гипотез. Поскольку же одни и те же факты могут описываться разными гипотезами, значит, могут быть высказаны сразу несколько гипотез. Новые факты могут опровергнуть одну гипотезу и не укладываться в нее, могут не укладываться во вторую, но при этом может возникнуть третья гипотеза. Наши две основные гипотезы, с вариациями, существуют уже давно, как минимум, с начала 20-го века. Генетические данные, которые мы имеем сейчас, лучше всего ложатся в гипотезу африканского происхождения человека, хотя совершенно не исключено, что какая-то часть мультирегиональной гипотезы может быть тоже справедлива. Какие-то генетические остатки еще могут находиться, но это дело будущего.

А. Г. Я хочу подвести маленький промежуточный итог. Значит, работы генетиков подтверждают гипотезу Ноева ковчега, а мы знаем, что есть гипотеза канделябра и Ноева ковчега. Все человечество в его сегодняшнем разнообразии произошло от одной небольшой популяции, которая находилась в Африке. Тем не менее, есть какие-то факты, которые могут воодушевить тех людей, которые предпочитают думать все-таки больше о канделябре, чем о единой ветке. Дело в том, что в прессе, которая очень легковерна, в последнее время появляются только сообщения о том, что генетики доказали, будто все человечество происходит от митохондриальной Евы, может быть даже и не понимая значение этого слова, "митохондриальная". Вот я и хочу попытаться разобраться, насколько у нас есть основания делать именно такие заключения, а не какие-то другие.

Л. Ж. Да, при этом, когда произносят такую фразу, слово "митохондриальная" забывают вообще, якобы была одна Ева, и вот от этой одной Евы все и произошло. Слово "митохондриальная" опускать нельзя, если знать, что такое Ева в данном случае. Но сначала нужно немножечко рассказать о генетических признаках, чтобы понять, что же такое митохондриальная Ева.
Вот у нас есть клетка. Изучаются несколько типов ДНК, которые по-своему могут помочь в распознании эволюции человека. Есть ДНК ядерная, это ДНК хромосом, и есть ДНК внеядерная, это ДНК находящийся в митохондриях. Изучаются и та ДНК, и эта ДНК. В ядерной ДНК важное значение в исследованиях последних лет приобрело изучение Y-хромосомы, потому что она наследуется по отцовской линии и по ней можно проследить миграции мужской части населения. Это внесло очень важный вклад в эволюцию популяции человека. Особенно большой фон такой миграции проявился 500-600 лет назад, когда в плаванье под парусами отправлялись мужчины, которые оставляли генетические следы во всех уголках земного шара. И сейчас, изучая генетические ветви Y-хромосомы, мы можем проследить пути той части генов, которые привнесли мужчины с собой, защищая те или иные земли.

А. Г. Где Колумб наследил, грубо говоря.

Л. Ж. Да. Митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии. Здесь мы можем проследить миграцию и, вообще, судьбу популяций с материнской стороны. Изучение аутосомных ДНК позволяет сверять комбинативную изменчивость, одновременно привносимую и с отцовской, и с материнской стороны. Ну, а как это возможно методически? Выделяется, скажем, определенный фрагмент ДНК, и с помощью современных методов, скажем, методов цепной реакции, этот фрагментик можно выделить и размножить. Он окаймляется с краев так называемыми праймерами. И вот мы можем его выделить у одного человека, у второго и третьего.

А. Г. Тот же самый участок.

Л. Ж. Да, этими же праймерами. Различие между разными людьми может быть либо в длине этого фрагмента, за счет того, что когда-то произошла вставка или, наоборот, делеция, т.е. уменьшение этого размера. Или, скажем, размер может не измениться, но за счет мутации может измениться состав этого фрагмента ДНК, когда один нуклеотид заменится на другой. Это тоже мутационное, эволюционное событие, и поэтому, скажем, если мы имеем различие по длине фрагмента, то следует уже после цепной реакции фрагментики пропустить через так называемый гель. Гель – это такое плотное желе, и оно представляет собой решетку, через которую фрагменты ДНК проходят и, если это короткий фрагмент, легко преодолевают ее. Дальше они продвигаются под действием электрического поля, приложенного к этому гелю. Длинный фрагмент продвигается дольше и как бы застывает. В конце, после этого процесса электрофореза ДНК, мы видим две полоски у данного человека по данному фрагменту. Это значит, что вот этот фрагментик он получил от одного родителя, а другой фрагментик от другого родителя. Это и есть его генотип по данному локусу, месту, элементу. У другого человека эти фрагментики могут быть другой длины, и поэтому мы видим его отличие от первого. У третьего человека оба фрагмента могут быть одинаковой длины. Мы видим, что одни фрагменты отличаются, а какие-то могут совпадать и вот, изучая много фрагментов, мы можем много таких различий найти по размеру фрагмента. Как правило, это происходит, когда мы изучаем ядерные ДНК, но не только. А вот, скажем, когда мы изучаем митохондриальную ДНК, там используются тоже разные методы и в том числе методы, основанные на сопоставлении состава ДНК. Скажем, фрагмент такой-то может быть одинаковой длины, но вот нуклеотидный состав у него разный. В таком случае проводят секвенирование и смотрят, как они отличаются друг от друга. Вот такими методами современная генетика может изучать тысячи фрагментов ДНК. И хотя по одним параметрам многие люди могут быть одинаковые, под другим они могут отличаться. Такой генотипический портрет человека можно получить по очень многим характеристикам.

А. Г. Но информация будет тем достовернее, чем больше маркеров?

Л. Ж. Конечно. Когда мы устанавливаем личность по отпечаткам пальцев, даже если это человек уникальный, практически стопроцентно мы можем его идентифицировать, если у нас есть все десять пальцев, хорошо отпечатанные. Когда мы изучаем узоры только на одном пальце или только часть узора, у нас больше возможности спутать и ошибиться. Также и с ДНК, когда мы набираем много фрагментов, мы имеем большую индивидуализацию. Современные исследования вводят в программы своих анализов тысячи таких фрагментов, и это используется, скажем, при выявлении болезней. Когда смотрят, как болезнь возникла и как в родословной или в популяции она себя ведет, то обращают внимание на то, как сопряженные фрагменты меняются. Таким образом, можно картировать, то есть найти то место на хромосоме, где находится ген, который поломался, который вызывает болезнь, а как лечить дальше это уже, так сказать, следующий этап. В эволюционных исследованиях мы также можем изучить множество фрагментов.

А. Г. Но вот имея такую генетическую картину современного человечества, какой метод мы можем применить для того, чтобы пойти эволюционно назад, чтобы понять, как эти все индивидуумы сходятся в одном этносе?

Л. Ж. Исторически первое исследование такого рода было проведено с использованием митохондриальных ДНК. Ученые взяли выборку от аборигенов Африки, Азии, Европы, Америки и в этой, поначалу небольшой выборке, сравнивая митохондриальные ДНК разных индивидов друг с другом, обнаружили, что разнообразие митохондриальных ДНК выше всего в Африке. А поскольку мы знаем, что мутационные события могут изменять тип митохондриальной ДНК и мы знаем, как он может меняться, то, следовательно, мы можем сказать, какие типы от каких могли произойти мутационно. А зная тонко мутационный процесс, мы можем определить, когда это могло произойти.

А. Г. Грубо говоря, у тех людей, у которых брали анализ ДНК в Африке и обнаружили гораздо большую вариативность, было больше времени на то, чтобы накопить эти изменения.

Л. Ж. Правильно. Более того, там нашли такие типы митохондриальных ДНК, а потом и по другим маркерам тоже, по Y-хромосоме и по аутосомным, которые были опознаны как древние. Остальные типы митохондриальных ДНК, на других континентах, были менее разнообразны, и видно, что часть из них возникла уже потом, когда человечество мигрировало из Африки. И вот на картинке мы можем видеть митохондриальное дерево, растущее прямо из Африки. Это та самая первая картинка, полученная по митохондриальной ДНК, которая подтверждала именно гипотезу африканского происхождения.

А. Г. Строго говоря, можно утверждать, что генетикам удалось доказать происхождение женщины в Африке?

Л. Ж. Да, по митохондриальным ДНК. Но потом они изучали Y-хромосомы, и оказалось, что и мужчины происходят из Африки. Они встретились и познакомились все-таки в Африке.

А. Г. И когда это великое событие случилось?

Э. Х. Благодаря исследованиям митохондриальной ДНК, можно установить не только то, что человек произошел из Африки, но и когда, то есть установить время его происхождения. Время появления митохондриальной праматери человечества было установлено благодаря сравнительному изучению митохондриальной ДНК шимпанзе и современного человека. То есть зная время разделения двух ветвей шимпанзе и современного человека, а это, примерно, 5-7 миллионов лет, зная темп мутационной дивергенции, это где-то 2-4 процента за миллион лет.

А. Г. А он этот темп постоянный или он зависит от внешних условий?

Э. Х. Конечно, он считается постоянным, хотя для разных участков генома он может быть разный. Сейчас мы говорим только об одном участке митохондриальной ДНК. И вот зная все показатели, было вычислено время существования последней предковой последовательности митохондриальной ДНК. Считается, что прошло 185 тысяч или 200 тысяч лет.

А. Г. Вот здесь, извините, у меня вопрос, который я не могу не задать, потому что начинают мозги плавиться. Когда мы говорим о митохондриальной Еве, мы же не имеем в виду особь?

Э. Х. Нет, конечно. Мы говорим о митохондриальной ДНК.

А. Г. Да, то есть это возникновение путем эволюции целой популяции особей со сходными признаками, которые в процессе отбора закреплялись и о которых мы можем судить, когда и где они появились. Это важно, потому что когда говорят о Еве и предполагают Адама, это древо вдруг превращается в один листик. Начинают утверждать, что вот от какого-то конкретного предка в первом поколении произошел какой-то другой и от него уже пошло все человечество. Вот этот период превращения одного предка в другого предка, более близкого к нам, каков он?

Э. Х. Считается, что митохондриальная Ева жила в период резкого сокращения численности наших предков, где-то до десяти тысяч особей. То есть, именно это время прохождения через бутылочное горлышко, через сокращение, является временем появления гомо сапиенс, как биологического вида. То есть, это, примерно, 10-20 тысяч.

А. Г. Вариативность была резко снижена из-за сокращения популяции.

Э. Х. В связи с изменением климата. Это уже не раз происходило в истории человечества.

А. Г. То есть, грубо говоря, если бы произошло другое генетическое событие, мы бы сейчас говорили с вами на совершенно на другом языке, если вообще имели способность говорить. Понятно?

Э. Х. Кроме того, изучая митохондриальную ДНК различных представителей, то есть разных популяций, было высказано предположение, что еще до выхода из Африки предковая популяция разделилась на три группы, давшие начало трем современным расам – африканской, европеоидной и монголоидной. И считается, что это произошло где-то 60-70 тысяч лет назад.

А. Г. Тут есть некое совмещение двух теорий. От одного предка в Африке, но три ветви, которые дали три расы.

Э. Х. Дополнительные сведения о происхождении человека были получены при сравнении генетических текстов митохондриальной ДНК неандертальцев и современного человека. Ученым удалось прочитать генетических тексты митохондриальной ДНК костных останков двух неандертальцев. Костные останки первого неандертальца были найдены в Фельдховерской пещере в Германии. Чуть позже был прочитан генетический текст митохондриальной ДНК неандертальского ребенка, который был найден на Северном Кавказе в Межмайской пещере. И вот при сравнении митохондриальной ДНК современного человека и неандертальца были найдены очень большие различия. Так, например, митохондриальная ДНК неандертальца отличается от митохондриальной ДНК современного человека, примерно, по 27 позициям из 370. То есть, мы берем какой-то участок ДНК, например, 400 пар нуклеотидов, и вот 27 нуклеотидов отличаются из этих 370.

А. Г. И это дает нам очень отдаленного общего предка.

Э. Х. Да. А вот если сравнить генетические тексты современного человека, его митохондриальную ДНК, то там отличие только по восьми нуклеотидам, то есть, по восьми позициям.

А. Г. А метисация?

Э. Х. Считается, что метисация не происходила между человеком и неандертальцем.

А. Г. Ну, какие-то переходные формы антропологи же находили?

Э. Х. Нет, считается, что это совершенно отдельные ветви, и эволюция неандертальского человека и современного человека шли независимо друг от друга.

А. Г. Да, но в нас нет генов неандертальцев?

Э. Х. Неизвестно, но в то же время существует несколько теорий по этому поводу. Все-таки считается, что метисации не было.

А. Г. Но, все-таки, длительное сосуществование в достаточно ограниченном регионе?

Э. Х. Возможно. И вот, изучая различия в генетических текстах митохондриальной ДНК неандертальца и современного человека, была установлена дата разделения этих двух ветвей. Это произошло, примерно, 500 тысяч лет назад, а, приблизительно, 300 тысяч лет назад произошло окончательное разделение двух ветвей – неандертальца и современного человека. Затем считается, что неандертальцы расселились по Европе и Азии, а затем, чуть позже, были вытеснены человеком современного типа, который вышел на 200 тысяч лет позже из Африки. И, наконец, где-то 28-35 тысяч лет назад неандертальцы вымерли. Почему это произошло, в общем-то, пока не понятно. Может быть, они не выдержали конкуренции с человеком, а может быть, на это были иные причины. Это нам еще предстоит разгадать.

А. Г. У меня возник вот какой вопрос прежде, чем вы продолжите. Раз уж мы, так или иначе, идем по этому дереву вниз, от кроны к стволу и корням, возможно ли, зная разнообразие вариаций ДНК современного человека, зная какие мутации происходили, восстановить морфологические признаки общего предка всех трех рас? Того самого первого гомо сапиенс, который появился в Африке около 300 тысяч лет назад. Такую генную реконструкцию возможно совершить?

Л. Ж. Морфологическую нет. Потому что нет прямого соответствия между той последовательностью ДНК, которую мы защищаем, и морфологией и физиологией.

Э. Х. Мы пока не знаем, за что эти гены или мутации отвечают.

Л. Ж. Как если бы у нас была книга, где мы читаем буквы, сопоставляем буквы, а смысл этих букв нам не понятен.

Э. Х. Получается как на непонятном иностранном языке.

А. Г. То есть как только пресловутый геном человека будет не просто расшифрован, но и объяснен, появится возможность, продвигаясь по этому дереву назад, восстановить не только предка человека и его фенооблик, морфологические особенности, но и, более того, восстановить предков всех существующих млекопитающих, птиц.

Л. Ж. Во-первых, если это и возможно, то очень не скоро.

А. Г. Ну, это понятно.

Л. Ж. Но поскольку в облике участвуют не только гены, а еще и среда, то мы тут должны еще долго думать, как же все это соединить да еще и прогнозировать.

Э. Х. Надо еще понять, как взаимодействуют гены и среда.

А. Г. Еще один вопрос прежде, чем вы продолжите. Получается, что современные африканцы имели больше времени на биологическую эволюцию, если именно там находят древние остатки ДНК, не свойственные мутациям европейского человека. Означает ли это, что биологическая эволюция гомо сапиенс должна происходить в том же направлении, в котором она происходила в Африке, поскольку у них было больше времени на накопление генетических событий?

Л. Ж. Если вы имеете в виду эволюцию адаптивную, то это совсем другой вопрос. Потому что мы сейчас говорим об изучении эволюции человека на основе генетических маркеров, которые, в основном, прямое отношение к адаптивной эволюции не имеют. Действительно, они маркируют эволюционный путь, и мы смотрим, что вот так произошло, так они изменились. А вопросы адаптации и приспособления к той или иной среде, к социальной или просто косной, это совсем другой вопрос. Мы хотели кратко его коснуться в конце.

А. Г. Пожалуйста, не буду нарушать ваши планы.

Л. Ж. Я хотел бы сказать пару слов о митохондриальной Еве еще раз. Действительно, сейчас все ученые согласны с тем, что современное человечество произошло от изначально небольшой группы особей, в несколько тысяч. С этим, в принципе, согласны все. Но когда начинают говорить о митохондриальной Еве, возникает чувство, что эта Ева одна. В чем же тут соответствие? Допустим, у нас было пять тысяч женщин, пять тысяч мужчин, итого десять тысяч особей в прапопуляции вообще. Они все участвовали в этой репродукции, у кого-то было больше детей, у кого-то меньше. И каждый имел свою митохондриальную ДНК от матери, но она была не очень разнообразная, потому что численность была малая. Далее, какая-то мать имела больше детей, а другая меньше, значит, в следующем поколении ее тип будет превышать остальные. Получается как бы стохастический процесс, где одни типы могут увеличиваться в численности ДНК, другие уменьшаться. Дальше они мутируют, то есть меняются. Так вот, если мы возьмем все нынешние ДНК, то окажется, что они сходятся к изначальному типу одной из этих женщин.

А. Г. Победительницы.

Л. Ж. Да. Но это не значит, что остальные не внесли свой вклад в генофонд. Они его внесли, и поэтому у нас есть не только митохондриальная ДНК, но у нас есть и ядерный геном, у нас есть аутосомные гены, где комбинируется вся наследственность. То есть они все внесли в нашу эволюцию вклад.

А. Г. Но прослеживаем мы это по митохондриальному методу?

Л. Ж. Да. За счет того, что у нас сегодня митохондриальность идет по материнской линии, создается впечатление, и так оно действительно есть, что все произошли от одного митотипа. Но это не значит, что в основании всех наших нынешних популяций была только одна женщина.

А. Г. Это понятно, это мы уточнили.

Л. Ж. Что нам дает изучение генетических маркеров популяции, как нам это помогло в понимании того, как происходила эволюция? Я опять обращусь к митохондриальной ДНК. Скажем, вот у нас есть фрагмент митохондриальной ДНК. В следующем поколении, когда мать передает его своей дочери, может произойти мутация, и если мы сопоставим эти два ДНК, то мы можем обнаружить в одном месте изменения. Тот тоже может, в свою очередь, смутировать при передаче своим потомкам и так далее. Поэтому, сопоставляя митохондриальную ДНК людей из разных континентов и зная эти мутационные переходы, зная темпы мутирования, можно сказать, откуда они двигались географически и когда это происходило. И поэтому, изучая людей современных, живущих в Африке, в той же Океании, в Европе, в Северной, Южной Америке...

А. Г. Мы можем узнать основные пути миграции.

Л. Ж. Да. Мы можем определить время, когда эти миграции произошли. И оказывается, что они, в общем, находятся в каком-то соответствии с теми археологическими находками, которые были сделаны или сейчас делаются. Скажем, оценка времени появления человека в Океании это Австралия, Новая Гвинея примерно 50-60 тысяч лет назад. Археологические находки говорят примерно о том же. В Европе это произошло позже, около 35-40 тысяч лет назад. В Азии, в Центральной Азии, в Юго-Восточной Азии где-то 70 тысяч лет назад. В Америке гораздо позже, потому что нужно было пройти через Сибирь, добраться до Чукотки и воспользоваться тем моментом, когда можно было перейти, примерно от 15 до 35 тысяч лет назад. Вот такие оценки, которые позволяет сейчас сделать изучение не только митохондриальной ДНК, но и Y-хромосомы. В целом они находятся в соответствии друг с другом так же, как и изучение аутосомных маркеров.
Недавно мы исследовали около полусотни популяций мира, с разных континентов, по нескольким сотням аутосомных маркеров для того, чтобы понять эту комбинативную изменчивость. Было показано, что разделение начинается уже внутри Африки между разными популяциями и предками, которые привели, скажем, к нынешним пигмеям и ветвям, которые ведут к нынешним популяциям банту. 70-150 тысяч лет назад началась такая дифференциация внутри Африки. А потом, через десять тысяч лет, началась дифференциация на ветви, ведущие вне Африки, и уже затем, в течение достаточно короткого времени, появились ветви, ведущие в Океанию, в Европу, в Америку. Более того, изучение этих нескольких сотен аутосомных маркеров позволило нам построить такую как бы плоскую сеть, которая показывает, что популяции генетически друг от друга отличаются и мы можем их идентифицировать. Почему? А потому, например, что вот шла миграция, пришла группа людей куда-то в Юго-Восточную Азию, допустим, осела там, они образовали популяцию, она там жила сколько то поколений, потом одни ушли из нее и мигрировали дальше. Те же, кто остался со своей, так сказать, общей историей, с общими предками, генетически более сходны, чем на других континентах, куда ушли другие. Поэтому один народ от другого отличается генетически не потому, что вот они такие, а потому, что внутри себя они близки по прошлым родственным связям.

А. Г. Теперь вопрос, который мы задаем всем приходящим в студию на этой неделе. Судя по тем диаграммам, которые мы видели, за исключением Сибири и Дальнего Востока, в Россию так никто и не пришел. Так вот кто же сегодня населяет Россию?

Э. Х. Был проведен анализ, для выявления доли европеоидного и монголоидного компонента в митохондриальном генофонде различных народов, во-первых, Волго-Уральского региона, а также народов, населяющих Европу и Азию, начиная от Турции и кончая Якутией. Результаты показали, что женщины из Турции наиболее европеоидны: у них 95 процентов европеоидного компонента, то есть они получили 95 процентов европеоидных линий.

А. Г. То есть это те, кто пришел в Европу, а потом откатился назад?

Э. Х. Да. А самыми монголоидными оказались женщины у якутов и долган. У них примерно 95-98 процентов монголоидных линий. А вот популяции, которые живут на границе между Европой и Азией это народы Волго-Уральского региона, узбеки, казахи занимают как бы промежуточное положение. То есть у них примерно 50 на 50 процентов монголоидного и европеоидного компонента. Так как они живут на границе между Европой и Азией, то следы столкновения европеоидной и монголоидной расы сохранили гены проживающих здесь народов.

А. Г. Ну, а славяне-то, славяне?

Э.Х Славяне. Тут очень интересно было бы показать, конечно, медианную сеть, как представлена медианная сеть русских, проживающих в Курской и Рязанской области, и русских, проживающих в Башкортостане. Оказывается, что русские из разных областей России сильно отличаются. Если, например, русские из Рязанской и Курской областей имеют только 3-2 процентов монголоидных линий, то русские, проживающие в Башкортостане, имеют уже 10-12 процентов монголоидных линий.

А. Г. Это за счет ассимиляции?

Э. Х. Скорее за счет метисации с народами, которые проживают именно в этом Волго-Уральском регионе. Изучая митохондриальную ДНК, мы смогли рассчитать время расселения народов Волго-Уральского региона на данной территории. Это произошло, примерно, 49 тысяч лет назад. И это, в общем, соответствует времени расселения современного человека на европейском континенте в эпоху верхнего палеолита. И такие же исследования были, в общем-то, проведены и по Y-хромосоме. Время также совпадает. То есть мужчины и женщины появились в одно и то же время на данной территории.

А. Г. К вопросу об исконно русских территориях, еще вопрос, последний. Если взять мое ДНК на анализ, то можно в данном конкретном случае говорить о том же самом проценте? Кто я, другими словами?

Э. Х. Если говорить о вашей ДНК, то мы можем только посмотреть, допустим, какие у вас есть монголоидные линии, какие европеоидные линии, а сказать точно, к какой национальности вы принадлежите – это пока невозможно. Потому что, в принципе, например, у русских есть линии, которые характерны и для марийцев, и для коми, и для мордвы, и для башкир. Все эти результаты показывают глубокое родство народов, говорящих на самых разных языках, придерживающихся самых разных религий и вообще отличающихся традициями. То есть определить, какой вы национальности – невозможно. Мы только можем сказать, кто вы – европеоид или монголоид.

А. Г. Понятно. Спасибо большое.