Четвертая глобальная однодневная научно-популярная акция «Открытая лабораторная» прошла 8 февраля в День российской науки. В ней участвовали жители более чем 100 городов в России и за рубежом, свои знания проверили около 30 тыс. человек оффлайн и 90 тыс. онлайн. Охват наук весьма широк: от генетического детектива до эльфов и фей (тех, что из геофизики, а не героев фэнтези), от квазаров и радиоинтерферометров до зарождения жизни. Партнером этой рубрики выступил Российский научный фонд, который провел экспертизу всего контента акции. «Лаборанты» узнали, болели ли динозавры раком, могут ли поседеть волосы человека за одну ночь, правда ли, что причиной сахарного диабета является употребление сахара, и любые ли кошки вызывают аллергию или есть среди них гипоаллергенные?
Вопросы из лабораторного журнала
Правда ли, что…
- Динозавры болели раком?
- Волосы человека могут поседеть за одну ночь?
- В любой среде скорость света выше, чем скорость произвольной частицы?
- Причина сахарного диабета — употребление сахара?
- Во сне дети быстрее растут?
- Пальмовое масло вредно?
- Любые кошки могут вызвать аллергию?
Вопросы от завлабов
В декабре 2002 года Лидия, 26-летняя американка, беременная третьим ребенком, прошла генетическое тестирование. Оказалось, что она, если верить ДНК-анализу, не мать собственных детей, хотя и она сама, и врачи принимавшие роды, утверждали, что прекрасно помнят, как она рожала. Что же случилось?
- При тестировании ДНК была сделана ошибка.
- Был перепутан генетический материал.
- Все солгали — и женщина, и врачи.
- У женщины разные ткани имели разные ДНК.
Елена Клещенко, биолог
У разных организмов количество генов, кодирующих белки, разное. У кишечной палочки (E.coli) около 4 тыс. генов. А сколько у человека?
- Как у медоносной пчелы — около 10 тыс.
- Как у червя нематоды — около 20 тыс.
- Как у рачка дафнии — около 30 тыс.
- Как у посевного риса — около 40 тыс.
Михаил Гельфанд, биоинформатик
Мы наблюдаем много фактов, которые подтверждают глобальное потепление, но есть и много мифов. Какое из явлений, которые часто связывают с потеплением, вообще не имеет места?
- Окисление мирового океана.
- Подъем мирового океана.
- Сокращение ледовых покровов.
- Сокращение площади лесов.
Юлия Кузнецова, географ
Впервые, наряду со взрослыми, на вопросы теста отвечали дети: для них была разработана детская версия. Так что в «Лабе» мог поучаствовать любой, кто умеет читать и писать. «Наша акция давно стала семейным мероприятием: на „Открытую лабораторную“ постоянно приходят семьями, в том числе и совсем с маленькими детьми. Поэтому мы приняли решение начать проводить с этого года специальную детскую лабораторную. Мы давно дискутировали, с какого возраста можно проводить подобные акции, и пришли к консенсусу», — рассказал основатель акции и учредитель АНО «Лаборатория просветительских проектов» Роман Авдеев.
Взрослых ждали именные вопросы от ведущих ученых России и мира — это еще одно новшество «Лабы-2020». Независимо от возраста, все участники традиционно зовутся лаборантами, а ведущие — завлабами. В журнал лаборанта в этом году попали необычные задания от эволюциониста Александра Маркова, биоинформатика Михаила Гельфанда, биолога Марии Кондратовой, астрофизиков Дмитрия Вибе, Юрия Ковалева и Сергея Попова, геофизика Александра Костинского и других.
На ответы «Лабы» отводится около часа. Но после этого «лаборанты» не расходятся: вместе сверяют ответы, узнавая правильные варианты от своего завлаба. Часто на этом этапе работы возникают дискуссии: далеко не все вопросы имеют однозначные ответы, у многих вообще нет правильных решений из учебника. Задача акции не оценить уровень знаний участников, а дать импульс для развития их кругозора. Участие в «Лабе» обычно подстегивает участников на поиск ответов на трудные вопросы, прояснять для себя какую-то тему, отыскивая дополнительные материалы в Интернете и специальной литературе.
Самой массовой «Лаба» была на центральной площадке акции — химфаке МГУ, где количество лаборантов превысило 700 человек. Завлабом здесь выступил известный астрофизик Юрий Ковалев, один из создателей самого успешного в мире научно-космического проекта — знаменитого «РадиоАстрона», который заглянул в отдаленные уголки Вселенной и обеспечил работой на годы вперед тысячи астрофизиков.
При этом знаменитые ученые вели акцию не только в Москве и крупных наукоградах, например, биоинформатик Михаил Гельфанд был завлабом в Кирове.
«Суть акции и ее главный замысел в том, чтобы настоящие ученые и опытные популяризаторы науки рассказывали, как устроен окружающий мир и человек в нем, максимально широкому кругу любознательных, независимо от того, где они живут. Как организаторы мы особенно рады, что акция прошла в школе села Пановы Кусты Сампурского района Тамбовской области, где учится 18 человек», — сказал Роман Авдеев.
«Лаба» не ограничивается только проведением теста для любознательных всех возрастов. Она изначально планировалась как комплексная акция по популяризации науки. Так что, помимо самой лабораторной, в этот день проходят лекции, мастер-классы, выставки и научные шоу с участием ведущих российских ученых. Это позволяет создать торжественную атмосферу для детей и взрослых, раздвигая формат Дня российской науки, превращая профессиональный праздник в день гордости за отечественных ученых и знание — одно из национальных достояний страны. Масштабный «Фестиваль науки МПГУ в Хамовниках-2020» был организован проектом «Физическая гостиная», МПГУ, культурно-просветительским центром «АРХЭ». Во время фестиваля прошли одновременно три Лабы! Завлаб, геофизик Александр Костинский, рассказал о Леонардо да Винчи, астрофизик Дмитрий Вибе провел викторину и прочел лекцию на английском языке, детский популяризатор Александр Толмачев собрал самую большую детскую аудиторию и после Лабы рассказал о загадках природы. Впервые в этом году «Лаба» прошла в Сколковском институте науки и технологий.
Ответить на вопросы «Открытой лабораторной» есть возможность в режиме онлайн на сайте laba.media. Организаторы акции настоятельно рекомендуют добавить науку в друзья!
Светлана Михайлова
Фото оргкомитета акции «Открытая лабораторная»
Ответы
1. Динозавры болели раком?
Ответ: Да.
Развернутый ответ. Злокачественные опухоли возникают у многих видов млекопитающих, рыб, моллюсков. В том числе опухоли были обнаружены у ископаемых динозавров. Исследование 700 динозавров выявило опухоли у 29 гадрозавров, обитавших примерно 80 млн лет назад.
2. Волосы человека могут поседеть за одну ночь?
Ответ: Нет.
Развернутый ответ. Волосы человека не могут поседеть ни за ночь, ни за год. Волосы сразу вырастают окрашенными или седыми, т. е. лишенными пигмента. Потерять пигмент сами по себе они не могут. Человек седеет, если его окрашенные волосы выпадают, и их заменяют седые. Срок жизни волос человека — около четырех лет. Если волосяные фолликулы теряют способность вырабатывать пигмент, то человек седеет, но не за ночь, а когда пигментированные волосы выпадут и вырастут седые волосы.
Но человек может поседеть гораздо быстрее. Описано несколько случаев, которые демонстрируют принципиальную возможность быстрой избирательной потери только пигментированных волос. В результате у человека остаются только седые волосы, и он становится седым [1].
Пилот Эрик Муди в 1982 году совершил аварийную посадку в аэропорту Джакарты (причиной остановки двигателей стал выброс вулканического пепла). Спустя полгода он заметил у себя поседевшую челку, еще через полгода он полностью поседел. Одно из объяснений механизма быстрого седения волос — аутоиммунная реакция, при которой защитные системы организма наносят вред самому организму. Спровоцировать или усилить такую реакцию может стресс, что в принципе могло бы объяснить взаимосвязь седых волос и пугающих событий [2].
- researchgate.net/publication/264640298_Patchy_alopecia_areata_sparing_gray_hairs_A_case_series
- bbc.com/russian/science/2014/08/140808_vert_fut_can_stress_turn_your_hair_grey
3. В любой среде скорость света выше, чем скорость произвольной частицы?
Ответ: Нет.
Развернутый ответ. Теория относительности утверждает, что максимальной возможной скоростью С (около 300 тыс. км в секунду) является скорость света в вакууме. Но скорость света V в среде равна V = C/n, где n — коэффициент преломления среды. Например, в воде n = 1,33, и фазовая скорость света составляет около 225 тыс. км в секунду. Частицу можно разогнать в воде до большей скорости.
4. Причина сахарного диабета— употребление сахара?
Ответ: Нет.
Развернутый ответ. Сахарный диабет не связан с употреблением большого количества сахара. Эта болезнь вызвана нарушениями синтеза (диабет 1-го типа) или усвоения (диабет 2-го типа) гормона инсулина. Инсулин играет важнейшую роль во всех тканях организма, в частности, он отвечает за использование глюкозы клетками организма.
5. Во сне дети быстрее растут?
Ответ: Да.
Развернутый ответ. Во время сна выделяется примерно 80% суточной продукции гормона роста — соматотропина. При этом самые важные — первые часы. Именно на них приходится пик выработки гормона роста. Наибольшая концентрация соматотропина в плазме крови — на 4–6 месяце внутриутробного развития. А в старости она минимальна.
Михаил Полуэктов, доцент кафедры нервных болезней и нейрохирургии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова: «Большая часть суточной продукции гормона роста (около 80%) выделяется именно в состоянии глубокого сна. Расхожее утверждение, что „дети растут во сне“ — это не красивая метафора, которая означает, что мы не видим, как они растут, а доказанный научный факт» [1].
Гормон роста — соматотропин, вырабатывается передней долей гипофиза. Один из главных пиков суточной выработки гормона роста — через 1–2 часа после засыпания. Наибольшая концентрация соматотропина в плазме крови — на 4–6 месяце внутриутробного развития. Она примерно в 100 раз выше, чем у взрослого человека. Затем секреция постепенно понижается с возрастом. Она минимальна у пожилых людей.
- Полуектов, М. Загадки сна. — М.: Альпина-нон-фикшн, 2019. С. 23–24.
6. Пальмовое масло вредно?
Ответ: Нет.
Развернутый ответ. Полезных полиненасыщенных кислот в пальмовом масле больше, чем в масле какао и сливочном масле. Вредно не само пальмовое масло, а употребление большого количества конфет и прочих кондитерских изделий, в состав которых оно входит. Даже наиполезнейшее оливковое масло, если употреблять его в больших дозах, может вывести из строя желудочно-кишечную систему организма и нанести непоправимый вред здоровью. Пальмовое масло гораздо ближе к натуральным продуктам, чем, например, маргарин [1].
7. Любые кошки могут вызвать аллергию?
Ответ: Да.
Развернутый ответ. Кожные железы всех пород кошек выделяют белок Felis domesticus allergen 1, который является источником аллергии. Раздражители содержатся не только на кожном покрове, перхоти и шерсти, но и в моче, кале и слюне питомцев.
Кожные железы всех пород кошек продуцируют специфический белок (гликопротеин Felis domesticus allergen 1, или, сокращенно, Fel d 1.), который и является источником аллергии (аллергеном). Раздражители содержатся не только на кожном покрове, перхоти и шерсти, но и в моче, кале и слюне питомцев. Поэтому надежда на то, что, например, бесшерстная кошка не вызовет аллергии, увы, беспочвенна [1].
Ответы на вопросы от завлабов
Елена Клещенко, биолог, популяризатор науки, писатель-фантаст, финалист премии «Просветитель» (2019) и лауреат литературной премии «Будущее время» (2019)
В декабре 2002 года Лидия, 26-летняя американка, беременная третьим ребенком прошла генетическое тестирование. Оказалось, что она, если верить ДНК-анализу, не мать собственных детей, хотя и она сама, и врачи принимавшие роды, утверждали, что прекрасно помнят, как она рожала. Что же случилось?
Ответ: У женщины разные ткани имели разные ДНК.
Развернутый ответ. Американка оказалась «химерой» — так биологи называют организмы, состоящие из клеток с разными ДНК. Такие случаи известны, хотя и очень редки [1–3].
«Судя по всему, когда мать Лидии была беременна ею, она носила не одну девочку, а двух дизиготных (неидентичных) близнецов. Второй эмбрион погиб, однако некоторые его клетки попали в зародыш-Лидию, или же на ранних стадиях два зародыша слились, и в дальнейшем одноплодная беременность развивалась нормально. В результате клетки крови Лидии имели один генотип, а клетки репродуктивной системы — другой. Можно сказать с некоторой натяжкой, что Лидия выносила детей как суррогатная мать, а биологической матерью была ее нерожденная сестра» [4].
- en.wikipedia.org/wiki/Lydia_Fairchild
- nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa013452
- nplus1.ru/news/2019/12/12/bone-marrow-to-semen
- Елена Клещенко. ДНК и ее человек. Краткая история ДНК-идентификации. — М.: Альпина нон-фикшн, 2019.
Михаил Гельфанд, биоинформатик, зам. директора Института проблем передачи информации РАН, профессор Сколтеха и Высшей школы экономики
У разных организмов количество генов, кодирующих белки, разное. У кишечной палочки (E.coli) около 4 тыс. генов. А сколько у человека?
Ответ. Как у червя нематоды — около 20 тыс.
Развернутый ответ. У человека (Homo sapiens) и у червя нематоды (Caenorhabditis elegans) около 20 тыс. генов, кодирующих белки. Секвенируя геномы самых разных организмов, мы видим, что сложность организма слабо зависит и от количества нуклеотидов в геноме, и от количества генов. Так, генов, кодирующих белки у медоносной пчелы (Apis mellifera), — 10 тыс., у рачка дафнии (Daphnia pulex) — 30 тыс., у посевного риса (Oryza sativa Japonica) — 40 тыс.
Юлия Кузнецова, канд. географических наук, сотрудник МГУ им. М. В. Ломоносова
Мы наблюдаем много фактов, которые подтверждают глобальное потепление, но есть и много мифов. Какое из явлений, которые часто связывают с потеплением, вообще не имеет места?
Ответ: Сокращение площади лесов.
Развернутый ответ. Площадь лесов не сокращается, а растет. Согласно спутниковым данным, за 35 лет (1982–2016) площадь лесов увеличилась на 2,24 млн км2 (+ 7,1% относительно уровня 1982 года).
С начала промышленной революции кислотность поверхностных вод океана увеличилась примерно на 30 %. Это связано с ростом выбросов СО2 и ростом температуры океана. Количество углекислого газа, поглощаемого верхним слоем океанов, увеличивается примерно на 2 млрд тонн в год.
За прошедшее столетие уровень Мирового океана вырос примерно на 20 см. За последние 20 лет ежегодный подъем ускорился примерно вдвое. Может показаться, что это совсем немного. Но рост уровня океана приводит не только к затоплению низких берегов, но и к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию почв. В устье Меконга эта уже привело к сокращению площади сельскохозяйственных угодий, а для стран Юго-Восточной Азии это серьезное снижение урожайности зерновых культур.
Масса ледового щита Гренландии сокращается. По данным NASA, Гренландия потеряла с 1993 по 2016 год около 286 млрд тонн льда [1].
А вот площадь лесов не сокращается, а растет. Согласно спутниковым данным, за 35 лет (1982–2016) площадь лесов увеличилась на 2,24 млн км2 (+ 7,1% относительно уровня 1982 года). Причем если тропические леса сокращаются, то леса в других климатических зонах увеличиваются; 60% прироста связано с деятельностью человека и 40 % с изменением климата [2].
Рост индекса листового покрытия: см. [3].