nplus1

Химия и геология: зачем ученые лижут камни

Ян Заласевич (Jan Zalasiewicz), геолог и палеонтолог из Саутгемптонского университета, опубликовал в журнале Palaeontology Newsletter эссе с рассуждениями о том, зачем его коллеги облизывают камни. По словам ученого, еще в XVIII веке итальянский горный инженер и естествоиспытатель Джованни Ардуино определял горные породы на вкус. В те времена сложные инструменты и методики для анализа геологических отложений еще не появились, поэтому даже такой примитивный подход приносил специалистам пользу. А современные исследователи смачивают окаменелости и минералы языком, потому что на влажной поверхности проще рассмотреть их текстуру.

Премию вручил нобелевский лауреат по физиологии и медицине за 1993 год Ричард Робертс (Richard Roberts). Он отметил, что химики, в отличие от геологов, не любят облизывать камни. А победитель, получая награду, не смог удержаться от того, чтобы лизнуть окаменевшего трилобита. Кстати, Ян Заласевич — не только ученый, но и автор нескольких научно-популярных книг. На русском языке вышла его работа «Земля после нас».

Литература: что чувствуют люди, когда повторяют слово много-много-много-много-много-много-много-много раз

Премия в области литературы досталась команде специалистов под руководством Криса Мулена (Chris Moulin) из Университета Гренобль-Альпы и Акиры О’Коннора (Akira O’Connor) из Сент-Эндрюсского университета. Исследователи изучали жамевю — состояние, при котором привычные вещи или понятия вдруг начинают казаться совершенно неизвестными или необычными. С ним сталкивался каждый из нас, когда произносил одно и то же слово так много раз подряд, что оно начинало казаться незнакомым.

Ученые просили подопытных добровольцев много раз повторять одни и те же слова — например дверь, деньги или пить — и описывать свои ощущения. В результате две трети из них испытали жамевю. Оказалось, что в среднем слово начинает казаться незнакомым либо после тридцатого повторения, либо через одну минуту. При этом авторам не удалось выявить корреляции между чувством жамевю и возрастом участников или опытом психической диссоциации.

Награду победителям вручил Элвин Рот (Alvin Roth), лауреат Нобелевской премии по экономике 2012 года, который признался, что никогда прежде не слышал термин жамевю. Получив премию, Мулен и O’Коннор хором многократно произнесли слово the.

Инженерная механика: паук-некробот

Сотрудники Университета Райса Дэниел Престон (Daniel Preston) и Ти Фэй Яп (Te Faye Yap) вместе с коллегами удостоились Шнобелевской премии по инженерной механике. Исследователи провели эксперимент: они взяли мертвого паука-волка и превратили его в пневматический захват. Для этого исследователи ввели иглу в брюшко беспозвоночного и присоединили к ней шприц.

Повышая и снижая давление внутри тела животного, они заставляли его конечности сжиматься и разжиматься. Это позволило поднять предметы, которые в 1,3 раза тяжелее и в 2,6 раза объемнее самого паука. Описание необычного устройства, которое авторы назвали некроботом, было опубликовано в журнале Advanced Science. Новость о нем можно прочитать и на нашем сайте.

Исследователи получили премию от Барри Шарплесса (Barry Sharpless), Нобелевского лауреата по химии за 2001 и 2022 годы. Вручая награду, он признался, что боится пауков.

Здравоохранение: диагностический унитаз

Премия в области общественного здравоохранения досталась команде исследователей под руководством Пак Сынмина (Seung-min Park) из Стэнфордского университета. Они разработали умный унитаз, который оснащен большим количеством датчиков, благодаря чему способен выявлять проблемы со здоровьем по цвету, скорости потока и объему мочи и консистенции кала. Кроме того, устройство умеет проводить биохимический анализ по десяти биомаркерам. А пользователей унитаз узнает по отпечатку пальца на кнопке смыва или сканируя задний проход. По словам создателей, это устройство было бы особенно полезным для людей, предрасположенных к некоторым видам рака и синдрому раздраженного кишечника.

Пак получил приз от Ардема Патапутяна (Ardem Patapoutian), обладателя Нобелевской премии по физиологии за 2021 год (тот надел на церемонию футболку с изображением унитаза). Свежеиспеченный шнобелиат выразил надежду, что благодаря устройствам, подобным умному унитазу, здоровье людей можно будет отслеживать каждый раз, когда они идут в туалет. Он посвятил премию своему наставнику Сандживу Гамбиру, который скончался в 2020 году.

Коммуникации: дерепан модаз ыровогзар

Команда Адольфо Гарсиа (Adolfo García) из Университета Сан-Андрес в Буэнос-Айресе удостоилась премии в области коммуникаций за работу по изучению специалистов по говорению задом наперед. Эксперименты показали, что этим людям проще по сравнению со средним человеком произносить в обратном порядке отдельные слова и целые предложения длиной до двенадцати слов. Кроме того, у них оказалось лучше развито серое вещество головного мозга и области, отвечающие за фонологические и зрительные операции. При этом, судя по всему, нейрофизиологическая основа необычной способности у каждого испытуемого разная.

Адольфо Гарсиа и его коллега Мария Хосе Торрес-Приорис (María José Torres-Prioris) из Университета Малаги получили приз от Эстер Дюфло (Esther Duflo), Нобелевской лауреатки 2019 года по экономике. Дюфло заметила, что в ее родной Франции есть богатая традиция произносить слова наоборот: например, в прошлом так поступали бунтовщики, а сейчас — молодежь. Гарсиа ответил, что в Аргентине, откуда он родом, искаженные подобным образом слова используются в тюремном жаргоне, а Торрес-Приорес упомянула город на Канарских островах, жители которого говорят задом наперед.

Медицина: подсчет волосков в ноздрях трупов

Кристина Фам (Christine Pham) из Калифорнийского университета вместе с коллегами решили выяснить, сколько волосков растет в каждой ноздре у человека. Это совсем не праздный вопрос: дело в том, что некоторые люди, страдающие от очаговой алопеции, теряют волоски в носу, что повышает их уязвимость к инфекциям и вызывающим аллергию частицам. Не обнаружив ответа в книгах по анатомии, Фам с коллегами решили изучить вопрос самостоятельно и подсчитали количество и длину волосков в ноздрях двадцати трупов из медицинской школы в Южной Калифорнии. Оказалось, что в левой ноздре в среднем 120 волосков, а в правой — 112 (а их длина составляет от 0,81 до 1,035 сантиметра). За эту самоотверженную работу исследователи удостоились Шнобелевской премии в области медицины.

Награду вручил Эрик Маскин (Eric Maskin), лауреат Нобелевской премии по экономике за 2007 год. Он спросил у Фам, почему в левой ноздре волосков больше, чем в правой. Та ответила, что на самом деле различие в количестве волосков между ноздрями одного человека статистически недостоверно, так что можно считать, что их примерно поровну справа и слева.

Питание: электрические специи

Хомэи Миясита (Homei Miyashita) из Университета Мэйдзи и Хироми Накамура (Hiromi Nakamura) из Токийского университета получили премию в области питания за исследование, посвященное тому, как менять вкус напитков и блюд с помощью электрических трубочек для питья и палочек для еды. Ученые выяснили, что с помощью электрической стимуляции можно воздействовать на рецепторы на человеческом языке и вынуждать мозг думать, будто он ощущает различные вкусы. Этот принцип можно использовать, например, чтобы заставить пищу казаться более соленой и за счет этого сократить потребление соли.

Работа Мияситы и Накамуры была опубликована еще в 2011 году. За это время электрифицированные столовые приборы так и не вошли в нашу жизнь — зато появилось множество их прототипов разной степени причудливости. Например, мы рассказывали о кружке, которая передает вкус лимонада, и палочках для еды и миске, делающих еду соленой или кислой. Сам же Миясита несколько лет назад представил дисплей, позволяющий не только видеть выводимые на него объекты, но и чувствовать их вкус.

Премию вручил Питер Доэрти (Peter Doherty), лауреат Нобелевской премии по физиологии 1996 года. А Миясита и Накамура продемонстрировали свои новые разработки: электрифицированные вилку, ложку и миску. Кроме того, они обсудили ощущение, которое возникает, когда полижешь батарейку.

Образование: наука скуки

Школьники и студенты часто скучают на уроках и лекциях, что отрицательно сказывается на их мотивации и успеваемости. Кристиан Чан (Christian Chan) из Гонконгского университета вместе с соавторами решили выяснить, какие факторы усиливают скуку при обучении. Опросив 437 школьников и 17 их учителей, исследователи пришли к выводу, что когда учитель скучает во время занятий, скука учащихся усиливается — и их мотивация падает. В другой работе Чан с соавторами продемонстрировали, что простого ожидания, что лекция будет скучной, достаточно, чтобы усилить вызываемую ей скуку. Эти исследования были удостоены премии в области образования.

Премию вручал нобелевский лауреат по химии 2008 года Мартин Чалфи (Martin Chalfie). Он предложил делать вводные занятия университетских курсов как можно более скучными, чтобы сразу отсеивать немотивированных студентов. Однако Вейнард ван Тилбург (Wijnand Van Tilburg), один из новоиспеченных шнобелиатов, возразил, что в науке необходимы разные люди — и те, что не подвержены скуке, и те, что легко ей поддаются.

Психология: сколько прохожих присоединятся к зевакам

Премии в области психологии были удостоены Стэнли Милгрэм (Stanley Milgram), Леонард Бикман (Leonard Bickman) и Лоуренс Берковиц (Lawrence Berkowitz). Они получили награду за работу, опубликованную в далеком 1969 году. В ней исследователи экспериментально проверили, сколько прохожих, заметив одного или нескольких задравших наверх голову людей, остановятся и станут вместе с ними смотреть, например, на здание. Оказалось, что чем больше людей в изначальной группе, тем бóльшая вокруг них соберется толпа.

Леонард Бикман получил премию от нобелевской лауреатки 2018 года по химии Фрэнсис Арнольд (Frances Arnold). Она сказала, что хотела бы повторить этот эксперимент со своими студентами, многие из которых слишком редко бывают на солнце.

Физика: нерестящиеся анчоусы перемешали океан

Шнобелевская премия по физике досталась группе ученых под руководством Бийето Фернандеса Кастро (Bieito Fernández Castro) из Саутгемптонского университета. Летом 2018 года исследователи оценивали турбулентность океана у северного побережья Испании. Они обнаружили, в ночные часы турбулентность усиливается в 10–100 раз — причем этот эффект нельзя было объяснить приливами или ветром. Потратив две недели на решение загадки, ученые пришли к выводу, что турбулентность порождают многочисленные стаи анчоусов, которые поднимаются к поверхности океана для нереста. Результаты исследования демонстрируют, что живые существа могут способствовать перемешиванию слоев воды в океане.

Премию вручил лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 год Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle). Он выразил надежду, что благодаря этой награде у Кастро и его коллег не будет проблем с получением финансирования на новые исследования.

Странный камуфляж

Эволюция создала множество разнообразных способов защититься от хищников с помощью покровительственной окраски и мимикрии. Одни животные избегают опасных взглядов, сливаясь с фоном или становясь прозрачными; другие сбивают врагов с толку контрастной расцветкой или фальшивыми глазами на затылке или крыльях; третьи подражают представителям ядовитых или хорошо вооруженных видов. Но одним из самых эффективных методов маскировки зоологи считают имитацию несъедобных для хищников объектов: веток, листьев, камней. Чтобы найти замаскированное таким образом животное, требуется на 300 процентов больше времени, чем если бы оно было без камуфляжа.

Экскременты тоже малосъедобны. По крайней мере, хищники их, за редкими исключениями, не едят, а специалисты по питанию этой субстанцией, такие как навозные жуки, опасности для других животных не представляют. Поэтому неудивительно, что многие животные притворяются пометом. Правда, все они выбирают один конкретный его вид — птичий. Дело в том, что испражнения птиц часто встречаются в природе, хорошо заметны и легко запоминаются благодаря контрастной бело-коричневой расцветке. А еще они регулярно остаются на поверхности листьев, ветвей и стволов, что делает их идеальной моделью для древесных животных. Помет других животных менее яркий и обладает более плотной консистенцией, так что не оставляет столь заметных следов на поверхностях. Вдобавок, он, как правило, заканчивает свой путь на земле, где и без того достаточно объектов для мимикрии, например, опавших листьев и камней.

Однако притворяться птичьим пометом дано не всем. Для этого нужно обладать определенными предрасположенностями. Обычно экскрементам подражают относительно мелкие существа с компактным телом без шерсти и перьев. Всем этим условиям удовлетворяют, например, мелкие бесхвостые амфибии.

Квазифекалии

Небольшая лягушка, прижавшаяся к субстрату и спрятавшая ноги под тело, по форме уже немного напоминает маленькую кучку помета. А если ее кожа окрашена в желтовато-коричневые или беловато-черные цвета и покрыта мелкими бугорками, то сходство станет почти совершенным. Чтобы убедиться в этом, просто взгляните на веслоногую лягушку Theloderma asperum, которая обитает на деревьях в джунглях Юго-Восточной Азии и дорастает всего до трех сантиметров в длину.

Большинство видов лягушек из рода телодерм (их еще называют бородавчатыми веслоногами или дупляными лягушками) окраской и текстурой кожи имитируют древесную кору или клочки мха и лишайника. Но некоторые из них вместо этого успешно притворяются птичьим пометом. Помимо T. asperum, аналогичную адаптацию выработали, например, T. moloch и T. albopunctatum. А в джунглях Южной Америки аналогичный вид маскировки независимо приобрела квакша Dendropsophus marmoratus. Она тоже дорастает всего до 3,5–5 сантиметров, что соответствует размерам средней кучки птичьих экскрементов.

Самый свежий пример такого рода герпетологи описали совсем недавно. Весной этого года в тропических лесах Новой Гвинеи открыли новый вид квакш, который получил название Litoria naispela. Икра и головастики этих амфибий развиваются в заполненных водой дуплах. Птицы часто пьют из таких дупел и вполне могут склевать лягушонка, который недавно отрастил ноги и собирается выбраться в большой мир. Чтобы не стать жертвой хищников, юные квакши обзаводятся беловато-коричневой окраской, которая делает их похожими на птичью кучку. Когда лягушонок подрастет и станет достаточно крупным, чтобы не опасаться нападений большинства пернатых, он приобретет взрослую зеленую окраску с черными и белыми отметинами.

Очень неаппетитные гусеницы

Мимикрия под помет птиц также широко распространена среди дневных и ночных бабочек. Она неоднократно и независимо появлялась в разных семействах чешуекрылых. Это неудивительно, ведь гусеницам бабочек не нужно прилагать много усилий, чтобы использовать подобную маскировку. По форме они и так напоминают экскременты, так что им достаточно приобрести соответствующую расцветку и немного поработать над текстурой.

Например, этого способа защиты от хищников придерживаются гусеницы североамериканских парусников Papilio cresphontes. Имаго этого вида — очень крупные бабочки черного цвета с желтыми полосами. А вот их личинки на первый взгляд неотличимы от птичьих испражнений: они желтовато-коричневые с белым кончиком и к тому же влажно поблескивают. Большинство насекомоядных животных пройдут мимо такой гусеницы, даже если она лежит на поверхности у всех на виду. А если кто-то все-таки распознает обман и приблизится к будущему паруснику, тот выпустит из переднегрудного сегмента дурно пахнущие ярко-красные рожки (они называются осметрием, или вилкообразной железой) и отгонит врага. Аналогичную стратегию используют гусеницы близкого вида бабочек-парусников P. rumiko.

Подражающие помету гусеницы есть и в других семействах дневных бабочек. В качестве примера можно назвать североамериканскую нимфалиду Limenitis archippus. Интересно, что имаго у них мимикрируют под знаменитых монархов (Danaus plexippus). Оба вида неприятны на вкус, так что это пример мюллеровской мимикрии.

Некоторые притворяющиеся пометом гусеницы усиливают эффективность маскировки, держась там, где чаще всего можно увидеть птичий помет, например, на верхней стороне листьев и ветвей. Именно здесь проводят большую часть времени личинки уже знакомого нам парусника P. cresphontes. Гусеницы этого вида парусников (и других парусников Papilionidae, которые на ранних стадиях жизни подражают помету) обычно держат тела выпрямленными, и поскольку они короткие и толстые, то даже при такой позе очень похожи на экскременты.

А вот у личинок некоторых видов бабочек, в первую очередь ночных, тела слишком длинные и тонкие, чтобы убедительно изображать помет даже при наличии соответствующей расцветки. Чтобы повысить эффективность маскировки, им во время отдыха приходится сворачиваться калачиком. Эта поза делает их более похожими на фекалию.

Такое поведение демонстрируют, в частности, личинки серпокрылок Macrauzata maxima, пядениц Apochima juglansiaria и стрельчаток ольховых Acronicta alni из семейства совок. У последних гусеницы притворяются пометом только на ранних стадиях развития, а затем приобретают контрастную желто-черную расцветку.

Эксперименты показали, что изогнутая поза действительно повышает шансы гусениц на выживание: птицы почти в три раза реже клевали слепленных из сала и муки и покрашенных в черно-белые цвета гусениц, если их тела были сложены вдвое. А вот интерес пернатых к фальшивым гусеницам зеленого цвета не зависел от их позы.

Поведение гусениц выемчатокрылых молей (Gelechiidae) из рода Chrysoesthia и некоторых родственных родов со сходным образом жизни может быть еще одним необычным примером того, как чешуекрылые подражают птичьему помету. На личиночной стадии эти насекомые живут в листьях и минируют их, поедая изнутри. Полость, выеденная гусеницей, снаружи выглядит как белое пятно неправильной формы на поверхности листа. А на этом пятне, в свою очередь, можно заметить черное пятно поменьше — это просвечивает место, где скопился помет личинки. В результате создается впечатление, что на лист испражнилась птица, так что травоядное животное, вероятно, побрезгует им, а хищник не станет искать здесь добычу. Впрочем, пока это лишь догадка, не подкрепленная научными исследованиями.

Запятнанные крылья

Подражающие птичьему помету гусеницы расстаются с этим камуфляжем на поздних этапах развития или во время окукливания, после чего превращаются в ярких или скромных бабочек. Но среди чешуекрылых также немало видов, которые, наоборот, притворяются экскрементами на стадии имаго. Как правило, это мелкие ночные бабочки, которые в противном случае были бы очень уязвимы перед хищниками. Среди них, например, совка Eudryas unio, которая широко распространена в Северной Америке, а также близкий ей вид E. grata.

С раскрытыми крыльями бабочка выглядит довольно яркой, но если сядет на ветку или лист, сложит крылья и вытянет вперед передние лапки, то станет похожей на кучку птичьего помета с белыми, желтоватыми, коричневыми и черными потеками. Такая стратегия помогает бабочке не стать объектом внимания хищников, когда она отдыхает на ветке. При этом гусеницы E. unio на помет совсем не похожи — их тела покрыты разноцветными полосками.

Другие мелкие ночные бабочки, которые имитируют птичий помет на стадии имаго (например, североамериканские совки Ponometia candefacta, P. binocula и Tarache delecta, обитающая на том же континенте листовертка Eucosma giganteana и серпокрылка Cilix glaucata из Евразии и Северной Африки), тоже становятся похожими на фекалии, когда садятся и складывают крылья. Скромные размеры и компактная форма тела в сочетании с бело-желто-коричневой расцветкой делают их камуфляж очень убедительным. Даже человек может принять такую бабочку, сидящую на скамейке или стене дома, за птичий помет. Но если он попытается счистить кучку пальцем, та просто улетит.

Азиатским серпокрылкам из рода Macrocilix даже не нужно складывать крылья, чтобы приобрести сходство с фекалиями. Когда такая бабочка отдыхает, раскрыв крылья, на их бежевой поверхности отлично заметны симметричные желтовато-коричневые пятна, похожие на потеки птичьего помета. В похожий цвет окрашены голова и туловище насекомого. А у Macrocilix maia вдобавок к этому на передней паре крыльев есть пара пятен, напоминающих красноглазых мух, которые лакомятся экскрементами. Это один из самых удивительных и совершенных примеров мимикрии в живой природе. Хищников же, которых не убеждает неаппетитный внешний вид M. maia, точно отпугнет издаваемый ей запах помета.

Паук в дерьмовой шкуре

Хотя пауки — одни из самых умелых охотников в дикой природе, они сами регулярно становятся жертвами хищников, например, птиц или ос. В первую очередь это касается тех видов, что подолгу находятся на виду, сидя в ловчей сети или на листе дерева в ожидании добычи. Чтобы снизить риск гибели, пауки идут на разнообразные ухищрения, например, приобретают камуфляжную расцветку, которая помогает им слиться с фоном. А в семействах кругопрядов (Araneidae), аркиид (Arkyidae)и бокоходов (Thomisidae) появились виды, маскирующиеся под птичий помет, ведь размеры и форма тела паука, поджавшего конечности, идеально для этого подходят.

Этот способ защиты практикуют, например, пауки-боладоры (Mastophora) из Северной и Южной Америки и представители рода Celaenia из Австралии и Новой Зеландии. Оба эти рода активны в темное время суток и охотятся на ночных бабочек, которых приманивают с помощью феромонов. А сходство этих пауков с птичьими испражнениями, которое обеспечивается за счет цвета и формы тела, защищает их от врагов днем, когда они отдыхают.

До сих пор мы говорили о животных, которые используют камуфляж, чтобы не привлекать внимание хищников. Однако среди пауков есть по крайней мере один вид, которому эта адаптация помогает охотиться. Речь о пауке-бокоходе Phrynarachne ceylonica, который обитает в Юго-Восточной Азии. Этот паук окрашен в беловато-коричневые цвета, покрыт многочисленными бугорками и поблескивает на солнце, что делает его похожим на потек птичьих испражнений. Иллюзию усиливают беспорядочные пятна паутины, которую он располагает на листе вокруг себя, и неприятный запах, который он издает.

Целыми днями P. ceylonica неподвижно сидит на поверхности листьев, поджидая двукрылых и перепончатокрылых насекомых. А те сами прилетают к нему и садятся рядом, потому что думают, будто перед ними экскремент, которым можно подкрепиться. Пауку остается только поймать незадачливую жертву двумя передними парами лап и съесть. При этом камуфляж также защищает его самого от более опасных хищников, особенно если при угрозе он подожмет конечности. Способность P. ceylonica привлекать добычу, подражая птичьим испражнениям, была экспериментально подтверждена всего несколько лет назад. Возможно, подобная агрессивная мимикрия также распространена среди других видов рода Phrynarachne (например, у P. decipiens и P. rugosa) и в других родах пауков (Arkys curtulus).

А о том, какие растения притворяются какашками и зачем, можно почитать здесь