Я родилась в городе, главной гордостью которого был известный во всём мире Институт физики высоких энергий. В школе нам рассказывали про ускоритель заряженных частиц и фундаментальные и поисковые исследования, но я на уроках физики присутствовала только физически, как и на других естественно-научных дисциплинах. Было скучно. Зато обожала смотреть киножурнал «Хочу всё знать!», легендарную программу «В мире животных» и канал «Discovery». А ещё любила всякие викторины.

Наверное, для таких, как я, и придумали Лабу. В лёгкой, ненавязчивой форме – о том, что кажется непостижимым и далёким.

***

В День российской науки я впервые дерзнула проверить свою научную (без)грамотность на химфаке МГУ. Среди гуманитариев вроде меня были настоящие знатоки, многие из которых – школьники, хотя для детей в этом году организовали специальную «Детскую Лабу».

Про всевозможные активности для юных и взрослых участников можно написать отдельный текст. Я же ждала бланка с заданиями, потому что, повторюсь, хотела проверить себя.

Некоторые вопросы оказались довольно простыми. Например, я не сомневалась, что все кошки без исключения вызывают аллергию, рак не передаётся от человека к человеку, пальмовое масло не вреднее подсолнечного, а за одну ночь нельзя поседеть. (И да, дети действительно во сне растут быстрее, бабушка была права.) Но это так, разминка. Над остальными пришлось ломать голову или отвечать наугад.

Что понравилось – после того как участники сдали бланки с ответами, учёные, авторы заданий – «завлабы» – подробно разбирали каждый вопрос. То есть ты не просто пришёл, написал, сдал и когда-нибудь узнаешь (а может, и нет) свой результат. Ты написал, проверил самого себя, а потом послушал и посмотрел объяснение каждого вопроса. Подробнее об этом – на сайте Лабы.

А вот мой личный топ вопросов, которые особенно понравились и запомнились.

1. Все клетки организма человека в течение жизни регулярно заменяются новыми

А вот и нет. Клетки различных тканей тела человека имеют различную продолжительность жизни. Например, клетки внутренней оболочки кишечника живут 5–7 дней, а клетки кожи – 2–4 недели. Но большинство сократительных клеток сердечной мышцы и нейронов мозга формируются во время внутриутробного развития и на протяжении жизни только умирают.

Нейтрофильные гранулоциты (вид лейкоцитов) – от 6 часов до 3–4 суток (к самым краткоживущим клеткам человека относятся и большинство других видов лейкоцитов).

Эпителий кишечника полностью обновляется за 5–7 дней, клетки кожи – за 2–4 недели, эритроциты (красные кровяные тельца) – за 3–4 месяца.

Сердечная мышца состоит из кардиомиоцитов (сократительных клеток) и клеток соединительной ткани. Кардиомиоциты делятся медленно, и к 50 годам сменяется около 45% клеток (около 1% в год, причем с годами темпы деления снижаются). А клетки соединительной ткани сменяются за 5–6 лет. Поэтому при инфарктах погибшие кардиомиоциты заменяются быстро делящимися клетками соединительной ткани и образуются рубцы. Кардиомиоциты не успевают восполнить потери.

Нейроны в головном мозге рождаются еще медленнее. По оценке ученых, у здорового человека в гиппокампе (а именно в нем наиболее активно рождаются нейроны) в сутки рождается около 700 нейронов. То есть за всю жизнь, если нейрогенез не замедляется, а это может случиться, например, при болезни Альцгеймера, в гиппокампе взрослого человека рождается примерно 20 миллионов нейронов. Поскольку в мозге около 90 миллиардов нейронов, новых нейронов очень мало – доли процента.

2. Полярные сияния бывают и на других планетах Солнечной системы

Совершенно верно! Полярные сияния возникают в верхних слоях атмосферы планеты при их взаимодействии с заряженными частицами солнечного ветра в районах, близких магнитным полюсам. Магнитосферы есть у многих планет Солнечной системы. Сегодня удалось получить изображения полярных сияний на Марсе, Юпитере и Сатурне. Полярные сияния возникают в верхних слоях атмосферы планеты при их взаимодействии с заряженными частицами солнечного ветра. Полярные сияния обычно возникают в высоких широтах – в районе северного и южного магнитных полюсов.

Магнитосфера защищает Землю от потока заряженных частиц. Однако в ее хвосте, на больших расстояниях от Земли напряженность геомагнитного поля, а следовательно, и его защитные свойства, ослабляются, и частицы солнечной плазмы проникают сквозь магнитосферу. Что и вызывает полярные сияния. Планеты-гиганты – Сатурн и Юпитер – обладают мощными магнитосферами. И там есть полярные сияния. Есть они и на Марсе. Полярные сияния зарегистрированы даже на коричневых карликах за пределами Солнечной системы.

Атмосфера планет, не имеющих сильного магнитного поля, тоже может светиться под воздействием солнечного ветра. Правда, в этом случае сияние не будет «полярным». Например, на Венере из-за взаимодействия частиц солнечного ветра с частицами атмосферы может светиться весь планетарный диск.

3. Биотехнологии позволяют изменить наследственность человека

Вы не поверите, но это правда! Наследственность человека определяется ДНК матери, ДНК отца и небольшим количество мутаций. Этот генетический материал человек получает от родителей и передает потомкам. Но биотехнология CRISPR/Cas позволяет изменить ДНК эмбриональных клеток, и таким образом внести искусственные изменения в наследственность.

На сегодня широко известен только один опыт по искусственному изменению наследственности человека: его поставил китайский генетик Хэ Цзянкуй. С помощью технологии CRISPR/Cas9 он внес изменения в ДНК эмбриона. Из развившегося эмбриона родились девочки-близнецы Лулу и Нана. Целью, которую преследовал Хэ, была защита девочек от ВИЧ. Изменения должны были гарантировать полную невозможность инфицирования.

Судя по опубликованным в конце 2019 года материалам, Хэ действительно внес мутации в ДНК девочек (то есть искусственно изменил их наследственность), но цели своей не добился. Чего он добился и каковы последствия такого вмешательства в эмбрион, до сих пор неизвестно, поскольку китайские власти на допускают к девочкам международных экспертов и никаких результатов не публикуют.

Опыт вызвал сильную международную реакцию не только среди ученых, которые осудили работу Хэ, но и у китайских властей, которые приговорили Хэ и его сотрудников к тюремному заключению.

Главной причиной осуждения Хэ является ненадежность метода CRISPR/Cas: на сегодня невозможно гарантировать, что при использовании такого редактирования генома будут внесены только нужные изменения и не произойдет никаких нарушений ДНК. На сегодня редактирование генома законодательно запрещено в большинстве стран мира. Но принципиальная возможность существует: изменить наследственность биотехнологии позволяют.

4. В атмосфере Земли происходят удивительно красивые явления – разряды атмосферного электричества. Геофизики присвоили этим явлениям названия сказочных и фантастических персонажей. Кого геофизики еще не разместили на небе?

A. Хоббитов
B. Гномов
C. Эльфов
D. Фей (Спрайты)

Пока не нашлось места только хоббитам. И гномы, и эльфы, и феи (спрайты) – это названия разных типов разрядов атмосферного электричества. Гномы – разновидность голубых джетов, или просто джетов. Джеты представляют собой трубки или конусы синего цвета, развивающиеся от верхнего края грозового облака. В особый класс выделены гигантские джеты. Высота гигантских джетов может достигать 40–70 км (нижняя граница ионосферы), продолжительность джетов больше, чем у эльфов. У гномов высота не превышает 20 км. Необходимо отметить, что сам термин еще не устоялся, но он используется.

Эльфы представляют собой огромные, но слабосветящиеся расширяющиеся торроиды диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака. Высота эльфов может достигать 100 км, длительность вспышек – до 5 мс (в среднем 3 мс).

Феи (хотя их правильно называть именно спрайты) появляются во время сильных разрядов молнии на высоте примерно от 50 до 90 километров (высота образования «обычных» молний – не более 16–18 километров) и достигают в высоту 40 км и 10–20 км в диаметре. Спрайты появляются через десятые доли секунды после удара очень сильной молнии и длятся несколько миллисекунд. Чаще всего спрайты распространяются одновременно вверх и вниз, но при этом распространение вниз заметно больше и быстрее.

5. 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?

А. Окисление Мирового океана
В. Подъем Мирового океана
C. Сокращение ледовых покровов
D. Сокращение площади лесов

Сокращение площади лесов вообще не имеет места. Площадь лесов не сокращается, а растет. Согласно спутниковым данным за 35 лет, 1982–2016, площадь лесов увеличилась на 2,24 млн кв. км (+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 миллиарда тонн в год.

За прошедшее столетие уровень Мирового океана вырос примерно на 20 сантиметров. За последние 20 лет ежегодный рост 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 это уже привело к сокращению площади сельскохозяйственных угодий, а для стран Юго-Восточной Азии это серьезное снижение урожайности зерновых культур.

Справка:

LABA.MEDIA. Образовательные акции с ведущими учёными на семи основных языках мира. Глобальный просветительский проект родом из России. Для тех, кто любит науку, но в школе сидел на задней парте. Основатель проекта и учредитель АНО «Лаборатория просветительских проектов» – бизнесмен и меценат Роман Авдеев.