Марианская впадина — место в океане, которое считается самым глубоким на Земле. Так называемая «Бездна Челленджера» имеет глубину 11 километров с погрешностью измерений около 40 метров. Давление воды на этой глубине составляет более 1000 атмосфер. Температура воды здесь около 3° C и полное отсутствие света. При этом, некоторые океанологи утверждают, что местами глубина Марианской впадины достигает 14 километров. Кажется, что колоссальное давление и кромешная тьма не позволяет здесь существовать жизни. Однако два погружения человека и еще два — глубоководных роботов показали, что живые организмы есть даже здесь.
Первое погружение на дно Марианской впадины совершили 23 января 1960 года известные океанологи Дон Уолш и Жак Пикар в батискафе «Триест». Жак Пикар позже описал эту «одиссею», длящуюся восемь с половиной часов (4,5 часа — спуск, 30 минут на дне, 3,5 часа — подъем), в книге «Глубина 11 тысяч метров». Исследователи сообщили, что на дне впадины они видели креветку и рыбу, похожую на камбалу. Однако следующие погружения рыб не обнаружили, да и Дон Уолш впоследствии рассказывал об этом не вполне уверенно. Есть ощущение, что некоторые подробности Пикар добавил «для красного словца».
Но как бы там ни было, а на дне Марианской впадины Пикар побывал. А в 1995 и в 2009 годах на дно Марианского желоба опускались исследовательские аппараты, которые брали пробы воды, ила и вели фото- и видеосъемку.
Второе погружение человека в батискафе «Дипси челленджер» состоялось 26 марта 2012 года. Человеком, спустившимся в океанскую бездну был Джеймс Кэмерон. Он также провел необходимые исследовательские работы: собрал образцы пород и живых организмов, снял дно с помощью 3D-камеры. Позже отснятые кадры легли в основу фильма «Джеймс Кэмерон: Путешествие к центру Земли».
В результате исследований выяснилось, что плоская рыба, увиденная на дне Жаком Пикаром, была скорее его фантазией или миражом, чем реальностью, но живые существа на этой глубине существуют. Прежде всего, это бактерии родов Oleibacter, Thalassolituus и Alcanivorax. Они живут колониями и питаются углеводородами. Это довольно распространённые в океане бактерии, однако в «Бездне Челленджера» их концентрация оказалась выше, чем где-либо еще на Земле.
Одним из самых удивительных существ на дне Марианской впадины оказались гигантские амебы из группы фораминифер — ксенофиофоры (Xenophyophoroidea). Эти одноклеточные организмы достигали здесь диаметра 10 сантиметров. Ксенофиофоры содержат огромные количества токсичных для клетки элементов — ртути, свинца и урана. Интересной особенностью этих огромных амеб является наличие нескольких клеточных ядер. Питаются они илом, обволакивая его ложноножками, как обычные амёбы. Как все фораминиферы, эти животные создают себе защитную, обычно известковую, но иногда хитиновую, раковину, удивительным образом сохраняющую целостность при давлении в 1000 атмосфер.
Гигантская амеба океанских глубин: ксенофиофора
Раковины имеют и обитающие здесь моллюски, устойчивые к содержанию в воде сероводорода, который выделяется гидротермальными источниками, расположенными чуть выше.
На глубине в 11 тысяч метров обнаружено ракообразное — бокоплав амфипода (Hirondellea gigas). Возможно именно его Жак Пикар назвал креветкой, которую разглядел возле «Триеста» после касания дна. Размер этого рачка достигает 5 сантиметров. Hirondellea gigasиспользует специальные виды целлюлозы в качестве пищеварительных ферментов, причем, в отличие от других организмов синтезирует их самостоятельно, а не использует ферменты, создаваемые симбиотической бактериальной флорой пищеварительной системы. В результате это ракообразное способно извлекать глюкозу прямо из древесины иди других видов целлюлозы. Другими словами, Hirondellea gigas может питаться затонувшими в результате кораблекрушений шхунами. В лабораторном эксперименте пищеварительный фермент, выделенный из организма Hirondellea gigas превратил в глюкозу обычный лист бумаги. Исследования показали, что эти существа способны переваривать даже пластик. Кроме того, Hirondellea gigas строит вокруг себя алюминиевый панцирь. Эта особенность нужна ему, чтобы противостоять огромным давлениям на дне впадины.
На этом изученная зоология океанского дна самого глубокого места Земли заканчивается. Однако если обратиться к меньшим глубинам, то там обитают организмы, привычные для соответствующих глубин в других частях океана: рыбы-удильщики, слепые рыбы, головоногие моллюски и т.д. Правда, были несколько загадочных происшествий, которые, впрочем, не имели последствий. В 1996 году аппарат, спускаемый с исследовательского судна «Гломар Челленджер» был сильно изуродован каким-то морским гигантом, а 20-сантиметровый трос, на котором он спускался, наполовину перепилен или перекушен чьими-то острыми зубами. А немецкий глубоководный зонд «Хайфиш» на глубине 7 километров подвергся нападению животного, которого члены команды, находящиеся наверху и рассмотревшие его в инфракрасных лучах, описали как доисторического ящера огромных размеров. Однако документальных свидетельств ни одному подобному случаю нет.
Вместе с образцами грунта исследователи получили в свое распоряжение несколько 10-сантиметровых зубов, которые, как предполагается, принадлежит какому-то крупному хищнику. Некоторые считают, что он принадлежит обитавшей в океане 2 миллиона лет назад 30-метровой акуле Carcharodon megalodon. Всё бы нечего, да возраст находок оценивается в 11 тысяч лет, а на островах Индонезийского архипелага из поколение в поколение передаются рассказы рыбаков, встречавших в этих местах огромных прозрачно-белых рыб «длиной в пароход».
Вообще океан изучен человечеством от силы на 5% и представляет собой неразгаданную загадку. Даже о Луне и Марсе мы знаем больше, чем об океанских глубинах. При встрече с их обитателями людей наверняка ждут неожиданности.
Мы обычно со снисхождением относимся к «меньшим братьям». Человек — венец творения, существо, которое почти полностью подчинило себе окружающий мир, научившись приспосабливать среду под свои потребности. Животные живут с природой в гармонии, приспосабливаясь к ней, подчиняя свое поведение окружающим условиям. Но означает ли это, что они глупы и их способности к выживанию уступают нашим? Ни в коем случае. Наоборот, животные куда лучше нас приспособлены к выживанию в суровых условиях. И помогают им в этом не только сформированные тысячелетиями инстинкты, но и сообразительность. Разумеется, интеллект животных отличается от человеческого и от интеллекта других видов. Однако многолетние наблюдения показывают, что многие животные чрезвычайно умны, и в некоторых компонентах дадут человеку фору.
Дельфины — самые умные животные на Земле. А их способности к социализации, по общему мнению, не уступают человеческим. Дельфины имеют собственный язык, который используют для коммуникации, они различают своих сородичей по тембру голоса. Мало того, ряд признаков указывает на то, что у каждого дельфина есть имя, и «одноплеменники», обращаясь друг к другу, используют эти имена.
Дельфины умеют приспосабливаться к опасности, используя подручные предметы. Так, самка, например, в поисках пищи использует морскую губку для защиты от ожогов ядовитых рыб. Она натягивает губку на нос, после чего безбоязненно обшаривает носом на ощупь закоулки, которые недоступны для визуального осмотра. Дельфинята, наблюдая за действиями матери, делают то же самое. Интересно, что дельфины способны к обучению, наблюдая не только за своими собратьями, но и за другими морскими организмами.
Давно установлено, что дельфины обладают не только сознанием, но и самосознанием. Они узнают свое изображение в зеркале, и это единственные животные на Земле, которые могут использовать зеркало для осмотра тех частей своего тела, которые находятся вне поля зрения.
Дрессировщики замечали, что дельфины при обучении часто демонстрируют не только запоминание предложенных трюков, но и способность к их творческому переосмыслению. Часто животные в ходе обучения предлагают дрессировщикам новые, неожиданные подходы к усвоенным упражнениям.
Шимпанзе
Человек часто относится к обезьянам как забавным кривляющимся животным, не находя, однако, в их поведении признаков разума. Однако шимпанзе не случайно периодически пытаются отнести к роду Homo — эти животные подчас демонстрируют поведение, невольно наводящее на мысли о наличии у них разумного начала.
Шимпанзе удивительно изобретательны в использовании подручных средств для своих нужд. Они быстро находят применение любым инструментам, которые им предлагают: молотком начинают колоть орехи, ножовкой отпиливать куски дерева нужной длины. Мало того, шимпанзе способны сами создавать орудия труда. В природе они часто изготавливают копья для охоты и самозащиты: отламывают нужной длины сучья, очищают их от листвы и мелких веток, а конец заостряют, используя для этого зубы, а иногда заостренные камни. в 2005 году антропологи наблюдали как с помощью таких оружий шимпанзе охотятся на млекопитающих.
Шимпанзе — единственная обезьяна, которая способна решать житейские задачи, решение которых состоит из нескольких этапов. Сто процентов из них, например, справляются с такой задачей. На поверхности закрепляют ставят цилиндры с орехом на дне. Рука шимпанзе в цилиндр не помещается, наклонить его не удается, но рядом есть источник воды. Шимпанзе очень быстро догадываются натаскать в цилиндр воды ртом, чтобы орех всплыл на поверхность. Интересно, что с решением такой задачи в эксперименте справились не все люди.
Крыса
Ум и способность координировать действия у этих животных часто заставляют ученых заподозрить у них наличие некоего коллективного разума. Как никакие другие животные, крысы способны решать задачи коллективно. Например, чтобы затащить в нору куриное яйцо, не разбив его, они прибегают к способу, который неоднократно наблюдался в разных странах. Одна крыса ложится на спину и мордой с лапами закатывает яйцо себе в ложбинку на груди, а вторая берет свою товарку зубами за хвост и затаскивает ее в норку вместе с яйцом.
Крысы очень быстро ориентируются в меняющейся ситуации и предпринимают коллективные действия для преодоления обстоятельств. Известно, например, что с тонущего корабля крысы убегают не по одной, а всей стаей сразу. При этом крысы — отличные пловцы, известны случаи, когда в поисках суши эти животные проплывали до 30 километров. А их способность ориентироваться в пространстве напоминает таковую и птиц во время сезонной миграции.
Крысиное общество имеет чёткую иерархию, где все особи разделены на профессии. Среди них есть воины, охотники, вожаки и даже… дегустаторы. Именно это помогает крысам избегать отравления ядами, которые человек милостливо подсовывает им в пищу. Встретившись с неизвестной пищей, крыса зовёт дегустатора, который пробует «угощение» и, если обнаруживает признаки отравы, ни одна крыса в стае к этой еде не притронется. А сам дегустатор отправляется в «больницу», где промывает желудок, избавляясь от яда.
Были случаи, когда крысы выручали своих соплеменников из капканов либо перегрызая части ловушки, либо отгрызая товарищу угодивший в капкан орган — хвост, лапку и т.д. При этом часть крыс обезвреживает попавшегося, чтобы он не нанес вреда своему освободителю.
Свинья
Интеллект свиньи соответствует таковому у трехлетнего ребенка, установили ученые. Свинья легко поддается обучению, привязывается к хозяину. Недаром свиней считают более умными животными, чем кошки и даже собаки.
Обучаемость свиней простирается так далеко, что они способны использовать современную технику. Однажды им предложили такую задачу: для открытия кормушки нужно было джойстиком передвинуть курсор монитора в специальную область и нажать на кнопку. После того, как свиньям несколько раз показали, как получить корм, все они научились пятачком передвигать курсор и нажимать на нужную кнопку. В подобном тесте с собаками экспериментаторы получили нулевой результат.
Физиологически к людям ближе свиней только обезьяны. Не случайно свиньи болеют человеческими болезнями, которые можно излечить человеческими лекарствами. А из секрета поджелудочной железы свиньи изготавливают необходимое средство для диабетиков — инсулин.
Ворона
Обычно птиц считают забавными, но, в общем-то, безмозглыми тварями, способными только к инстинктивному поведению. Однако многие из них отличаются высокой сообразительностью. Чемпионом по интеллекту заслуженно считают ворону — птицу, которая, как считается, способна даже к аналитическому мышлению.
Вороны поняли, что жить рядом с человеком сытнее, безопаснее и редко удаляются более, чем на 5 километров от человеческого жилья. Интеллект ворон легче всего продемонстрировать следующим поведением. Чтобы разбить орех и добыть от него ядрышко, они часто бросают орехи на проезжую часть, где их раздавливают проезжающие автомобили. Но получив необходимый результат, они не бросаются, очертя голову, под колёса следующего автомобиля, чтобы забрать добычу, а терпеливо ждут, когда на пешеходном светофоре зажжется зеленый свет. Только после этого они выходят на дорогу и с достоинством собирают ядрышки, а как только цвет светофора меняется на красный, немедленно улетают.
В одном из экспериментов, ворона изготовила из проволоки орудие труда, согнув ее конец в подобие крючка, и затем, с помощью этого приспособления достала угощение со дна узкой пробирки. Соседний ворон, увидев, как товарищ вышел из затруднения, тут же скопировал его действия, чтобы достать собственное поощрение. Ученым давно известно, что использование орудий труда — признак разумной деятельности, а изготовление их — тем паче.
При этом вороны обладают хорошей памятью и даже злопамятны. Как-то раз студенты биологического факультета поймали нескольких ворон, чтобы измерить их, и отпустили. После этого еще в течение нескольких месяцев беднягам приходилось не сладко при походе через университетский двор: пойманные вороны догоняли их, клевали, старались нагадить на голову или одежду и вообще всячески пытались отомстить за нанесенную им обиду. И когда студенты вернулись в вуз после летних каникул, они столкнулись с продолжением той же линии поведения со стороны ворон.
Мы привыкли, что растения украшают нашу жизнь и являются источником кислорода. Большинство представителей земной флоры именно таковы, но среди них встречаются поистине удивительные виды.
Это паразитическое растение, одно из немногих в земной флоре. Организмы-паразиты у нас обычно ассоциируются с грибами, червями или насекомыми. Растение-паразит это нонсенс, оксюморон, ведь мы привыкли, что растительный мир кормит все живое на Земле. Раффлезия Арнольда — это необычный вид, обитающий на островах Юго-Восточной Азии. Это растение не имеет ни листьев, ни стебля, ни корней. Только один огромный цветок массой до 8 килограммов, диаметром до метра. Из-за отсутствия листьев, раффлезия не способна к фотосинтезу.
Раффлезия паразитирует на лианах из рода Тетрастигма. Тончайшие нити тянутся к корням этих растений и приникают внутрь их, затем пробираясь все выше и выше к стеблю. Из организма растения-хозяина раффлезия получает все необходимые питательные вещества.
Цветки пахнут тухлятиной, привлекая насекомых падальщиков, которые их опыляют. Плоды и семена распространяются самыми разными животными — от муравьев до слонов.
Венерина мухоловка
(Dionaea muscipula)
Хищное растение, питающееся насекомыми, которые садятся на его яркие листья. Ареал обитания — восточное побережье США. Хищные растения — редкость на планете, их всего несколько видов. В России, например, живет росянка — насекомоядное растение, внешне похожее на венерину мухоловку, но имеющее ловчий аппарат другой «конструкции».
Когда насекомое или молюск оказывается на листе мухоловки и задевает последовательно два волоска на нем, лист резко сгибается пополам, как бы захлопываясь, и насекомое оказывается в ловушке. После этого лист превращается в желудок и начинает выделять пищеварительные соки. Добыча переваривается около 10 дней, после чего листья раскрываются и останки насекомого стряхиваются на землю, а растение поджидает следующую жертву.
Рацион венериной мухоловки примерно на треть состоит из муравьев, еще на треть из пауков, по 10% приходится на кузнечиков и жуков, остальное — на летающих насекомых, моллюсков и т.д.
Непентес
(Nepenthes)
Еще одно хищное растение, встречающееся в тропической Азии. В род Nepenthes входит 7 видов. С кончика листа на тонком усике свисает яркий «кувшинчик» (на фото), похожий на цветок и предназначенный для ловли насекомых. В зависимости от вида длина такого «кувшинчика» бывает от 2,5 до 50 сантиметров. «Кувшинчик» выделяет сладкий нектар, привлекающий насекомых.
Интересно, что кроме ловли насекомых, непентесы замечены в образовании симбиотических связей с местными животными, напоминающими белок — тупайями. Небольшие зверьки забираются на непентес за нектаром, а взамен оставляют ему помет, который для растения служит источником питательных веществ наравне с насекомыми.
Непентесы разводят в домашних условиях и оранжереях.
Танцующее растение
(Codariocalyx motorius)
Это невзрачное растение распространено в Азии, а интересно тем, что умеет танцевать. Его боковые листочки быстро двигаются, улавливая солнечный свет, которого часто бывает недостаточно в бурно зарастающих лесах тропиков. Возможно также, что этими быстрыми движениями растение отпугивает млекопитающих и птиц, которые могут повредить его.
Codariocalyx motorius используют в декоративных целях и в медицине. Его листья, стебли и корни содержат триптаминовые алкалоиды, применяемые при змеиных укусах, для лечения некоторых видов наркомании и алкоголизма.
Секвойя красная
(Sequoia sempervirens)
Это гигантское дерево семейства Кипарисовых известно благодаря своим размерам и продолжительности жизни. Самые старые ныне существующие секвойи во времена Иисуса Христа уже были небольшими деревцами. Пока они росли, на планете возникло и пало несколько империй, прошли сотни кровопролитных войн, люди научились летать между континентами и побывали на Луне.
В длину секвойя достигает 110 метров, живёт более 2000 лет. Она выросла бы еще выше, но этому препятствует сила гравитации. Одна из самых огромных секвой на Земле имеет даже имя — Титан Дель-Норте. Ее высота — почти 94 метра, а диаметр ствола у подножия — 722 сантиметра. Есть секвойи с более толстым стволом, но с меньшей высотой.
История человечества — это история войн и болезней. Болезни преследуют человека всю жизнь, начиная с младенчества. Не понимая, как возникают инфекционные заболевания, большую часть своей истории люди считали болезни карой божьей. Только в XIX веке Луи Пастер и Роберт Кох в своих работах показали, что возбудителями многих заболеваний являются бактерии. Кох за свои исследования даже получил Нобелевскую премию.
Многие бактериальные инфекции в настоящее время считаются временно побежденными. Оспа, сибирская язва, чума, холера, от которых вымирали целыми регионами в настоящее время встречаются крайне редко. Однако многие опасные болезни актуальны до сих пор.
Летальность от столбняка составляет 25% при условии оказания своевременной помощи. Если помощь не оказать, смертность достигает 90%. Младенцев вылечить от столбняка практически невозможно. К счастью, путей заражения столбняком немного — через открытую рану (у новорожденных также через пуповину) или через укус ядовитого животного.
Столбняк вызывает столбнячная палочка (Clostridium tetani). Попадая в кровь, она вырабатывает бактериальный яд столбнячный экзотоксин.
Инкубационный период у столбняка составляет от 8 дней до нескольких месяцев. Сначала больной чувствует боль в месте раны, причем, раны уже может не быть. Затем начинается непроизвольное сжимание челюстей и заболевший не может ни пить, ни принимать пищу. Позже начинаются судороги конечностей и мускулатуры спины. Человек не может глотать, а судороги в тяжелых случаях продолжаются почти непрерывно. Человек остается в сознании, но теряет способность мочеиспускания и дефекации, испытывает сильный страх. Температура поднимается до 42° C. Наступает затрудненное дыхание. Затем наступает спазм дыхательных мышц и смерть. В некоторых случаях происходит паралич сердца.
В России ежегодно от столбняка умирают 12–15 человек при количестве заболевших в пределах 35.
Малярия
Возбудители малярии — пять из двухсот видов споровиков рода Плазмодии (Plasmodium). Эти одноклеточные ведут паразитический образ жизни на позвоночных животных. Жизненный цикл паразита включает обязательную стадию, когда плазмоид находится в комаре. В кровь человека он попадает через укус этого насекомого.
В настоящее время в России случаи заболевания малярией редки. Но до 60-х годов малярия была настоящим бичом для южных регионов СССР. Достаточно сказать, что в 30-х годах было более 10 миллионов случаев этой болезни. В настоящее время зараженные комары попадают на территорию России в самолетах, прибывающих из тропиков. В 1999 годутаким образом произошло заражение четверых граждан в районе аэропорта «Шереметьево».
А вот в Африке малярия опасна по-прежнему. В статистике смертности от этой болезни умирает каждый пятый ребенок. Всего в регионах, где распространена малярия, проживают более 3 миллиардов человек. В 2017 году от малярии умерли 435 тысяч человек. Эффективной вакцины против нее пока не создано.
Болезнь начинается с лихорадки и возникновения боли в суставах. Затем начинается рвота и судороги, очень сильная головная боль. Болной сильно потеет, у него может увеличиваться печень и селезенка. Иммунитет к малярии развивается только после нескольких случаев болезни.
Нельзя сказать, что человечество не делает успехи в борьбе с малярией: в настоящее время летальность не превышает одного процента. Однако как бы то ни было, малярия надежно удерживает пятое место по числу смертей среди инфекционных заболеваний. А лечат ее, как и 100 лет назад хинином.
Малярия наверняка повлияла на развитие истории человеческого общества. Ее жертвами пали Александр Македонский, Чингисхан, Оливер Кромвель, император Карл V. Малярия убила Христофора Колумба, поэтов поэтов Байрона и Данте, художника Микеланджело, богослова Аврелия Августина, нескольких римских пап.
Ботулизм
О ботулиническом токсине говорят, что 4 килограммов его достаточно,чтобы уничтожить все человечество, а на население России хватит одной чайной ложки. Это опаснейшее заболевание нервной системы вызывается бактерией Clostridium botulinum. Эти бактерии вырабатывают в организме ботулотоксин, который вызывает нарушения в работе нервной системе, которые приводят к параличу дыхательной мускулатур и сердца. Летальность при ботулизме составляет до 60%. Если больному своевременно оказана помощь с использованием искусственной вентиляции легких, обычно летальность не превышает 10%, что также является очень высоким показателем.
Заражение происходит через продукты питания. Поскольку Clostridium botulinum является анаэробным организмом и может размножаться только при отсутствии кислорода, наиболее благоприятной средой для нее являются разные виды консервов. Может происходить передача бактерии через открытые раны, как при столбняке. Иммунитет к возбудителю не развивается.
Интересно, что ботулотоксин нашел применение в медицине: при лечении гиперфункции эндокринных желез игиперактивности некоторых групп мышц.
Аспергиллёз
Это заболевание, точнее, несколько заболеваний, вызывается грибами рода Aspergillus. Чаще всего возбудителем является гриб Aspergillus fumigatus. Споры этих грибов присутствуют в организме постоянно, но развиваться болезнь начинает только при пониженном иммунитете. Обычно это происходит на фоне легочных патологий, таких, как туберкулез, саркоидоз, астма и другие. При развитии заболевания происходят нарушения дыхания, повышается температура тела.
При своевременной диагностике аспергиллёз обычно излечивается. Однако среди некоторых категорий пациентов летальность достигает 50–100%. Особенно опасен он после химиотерапии. Тяжелые последствия возникают у пациентов, страдающих заболеваниями крови.
Если человек переболел корью или ветрянкой — опасными вирусными инфекциями, то во второй раз он ими заболеть не может — организм приобретает иммунитет. А вот респираторными вирусными инфекциями человек может болеть каждый год, и даже не по одному разу. Вакцинация защищает всего на один сезон, и каждый год эпидемиологами создаётся новый препарат для профилактики сезонного гриппа.
Почему так происходит? Почему респираторные вирусные инфекции не лечатся антибиотиками? Давайте разоберёмся.
Посмотрим, как устроен вирус. Если не уходить в дебри, то любой вирус представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), которая является носителем генетической информации, окруженную органической оболочкой — кристаллом. Сам по себе вирус даже не является организмом — у него отсутствуют признаки живого. В любом случае, даже если вирус является формой жизни, то форма это неклеточная, что и доставляет врачам массу неудобств.
Каким образом лечатся бактериальные инфекции? Антибиотики, воздействуя на клеточные оболочки бактерий, разрушают их и бактерии гибнут. Вирус не имеет клеточного строения, значит, нет у него и клеточной оболочки, разрушать антибиотику нечего. Именно поэтому антибиотики неэффективны при лечении вирусных инфекций, хотя и назначаются врачами для локализации хвоста бактериальных заболеваний, идущих «хвостом» за вирусными. Вирус, находящийся вне живой клетки, называется вирионом.
Вирион прикрепляется к клетке и «прорубает» в клеточной оболочке дырку, через которую или генетический материал, или вся вирусная частица целиком попадает внутрь клетки. Затем вирус берёт под контроль ресурсы клетки и использует их для репликации — создания миллионов своих копий. После этого клетка гибнет из-за исчерпания ресурсов, а созданные вирусы захватывают новые клетки, где процесс повторяется.
Понятно, что если этот цикл не остановить, то организм хозяина будет быстро уничтожен. Каким же образом мы боремся с респираторными вирусами? Если откровенно, то почти никаким. Эффективных противовирусных препаратов, направленных на лечение респираторных вирусных инфекций нет. Вся надежда на иммунные силы организма или… на вакцину.
Как работает вакцина?
Для начала разберем вопрос, как работает иммунитет. При появлении в организме чуждых ему частиц (антигенов) — будь то вирус, бактерия или еще что-то — организм включает распознавание чужеродного объекта. Изучается его состав, анализируется строение (да, да, не удивляйтесь! наш организм еще и не на такое способен!) и по итогам исследования определяется, каким образом можно заблокировать его активность. Специальные клетки иммунной системы — B-лимфоциты превращаются в плазматические клетки — антитела. Антитела прикрепляются к антигенам и разрушают их. Вот и все — болезнь побеждена.
Но не все так просто. На определение того, какие именно антитела нужны для борьбы с антигеном, необходимо время. Все это время продолжается разрушительная деятельность вирусов в организме, которая грозит уничтожить его и, в любом случае, ослабляет иммунитет. После тяжело протекающих вирусных инфекций истощенный организм становится проходным двором для разного рода патогенных бактерий — вот почему медики указывают на опасность осложнений после гриппа. Об опасных бактериальных инфекциях речь пойдёт ниже.
К каждому конкретному вирусу организм вырабатывает иммунитет. Это означает, что при попадании в организм объекта, к которому антитела уже когда-то вырабатывались, время на его изучение тратиться не будет, а будут сразу пущены в бой антитела, которые уничтожат патоген, что называется, «на подлете». Болезнь в этом случае не возникнет.
Для профилактической активизации иммунитета эпидемиологи используют вакцины. При их создании используют разные методы, один из них заключается в том, что в организм вводится небольшая доза погибших вирусов, которые вреда организму не нанесут, но дадут возможность исследовать его и выработать к ним антитела. Теперь, если придет настоящий вирус, он будет быстро уничтожен и человек не заболеет.
Почему это не работает с респираторными вирусами?
Тут все просто: вирусы гриппа и ОРВИ очень быстро меняются. Для этого у них есть три основных механизма.
1. Антигенный дрейф
Другими словами — это обычные мутации, которым подвержено все живое. РНК-вирусы не способны исправлять ошибки при репликации, поэтому при каждом цикле возникает 10% мутировавших вирусов. Бóльшая часть этих изменений оказывается нежизнеспособными или незначимыми, однако некоторые приживаются и вызывают изменения свойств вируса.
2. Реассортация
Этот механизм работает, когда в клетке встречаются два разных респираторных вируса. Геном вируса гриппа состоит из 8 сегментов, которые пересобираются в вирионе в клетке. Если в клетке оказывается другой вирус, то возникает 256 вариантов комбинаций для сборки вируса и некоторые из них могут стать, действительно разрушительными.
Механизм реассортации позволяет двум вирусам, встретившимся в клетке, создать 256 вариантов генома
В 1997 году 19 человек в Юго-Восточной Азии заболели гриппом H5N1, который позже назвали «птичьим» из-за того, что его переносили птицы. Семеро из них умерли. К счастью, этот вирус не передавался от человека к человеку, иначе человечество могло бы столкнуться с более страшной эпидемией, чем «испанка» в 1918 году. Нам очень повезло, что ни в одном из организмов зараженных людей H5N1 не встретился с вирусом обычного человеческого гриппа — в результате реассортации получившийся вирус мог обрести свойства передачи между людьми и это привело бы к гибели десятков миллионов людей.
Однако часто реассортация происходит и в организмах птиц и свиней. Именно реассортация привела к появлению вируса H1N1, ставшим в 1918 году возбудителем «испанки». Штамм этого же вируса в 2009 году вызвал пандемию «свиного гриппа».
3. Рекомбинация
Рекомбинация — это перераспределение генетического материала внутри одного вируса. В 2002 году в Чили в результате работы этого механизма низкопатогенный вирус превратился в высокопатогенный.
Как же от них защититься?
Самый лучший способ — не заражаться. Если есть вакцина — вакцинироваться. Если нет, но эпидемия распространяется, как сейчас COVID-19, избегать скоплений людей, прикосновений к поверхностям в общественных местах, чаще мыть руки. Позаботиться об иммунитете: помочь может умеренная физическая активность, витамины в рационе, некоторые лекарства, активирующие иммунные силы организма.
Если настигла болезнь, необходимо немедленно обратиться за медицинской помощью. И имейте в виду: при любых респираторных инфекциях предписаны обильное питье и строгий постельный режим. Самые серьезные осложнения вызываются именно нарушением этих правил.
Коронавирус: что говорят ученые?
Когда и как появится средство от инфекции, поразившей человечество? Каким станет мир после пандемии? Сколько людей погибнет, и как долго это будет продолжаться? Для поисков ответов на эти вопросы вирусологи и эпидемиологи всего мира сейчас неустанно изучают вирус SARS-CoV-2 и ищут способы остановить эпидемию.
Хроники коронавируса
Коронавирусы появились не сегодня и не вчера. Они известны давно. На данный момент ученые знают о сорока видах коронавирусов, бóльшая часть которых поражает животных. Коронавирусы вызывают болезни у млекопитающих, птиц, известен даже патоген, который поражает белуг.
В контексте разгорающейся в мире пандемии нас интересуют три коронавируса:
SARS-CoV — именно он стал виновником вспышки атипичной пневмонии 2002 года, когда умерло 774 человека;
MERS-CoV — вирус ближневосточного респираторного синдрома, от которого в 2015 году умерли 33 человека и продолжают умирать до сих пор;
SARS-CoV-2 — возбудитель COVID-19, вызвавший вспышку пневмонии нового типа в мире в 2020 году.
Именно эти три вируса нам интересны по двум причинам: во-первых, все они вызывают респираторные инфекции с крайне тяжелым течением у человека, а во-вторых, имеют общее происхождение. Источником всех трех названных коронавирусов являются летучие мыши. Промежуточный хозяин SARS-CoV — пальмовые циветты, млекопитающее семейства виверровых. MERS-CoV пришел к человеку через верблюдов. А убивающий людей в настоящее время SARS-CoV-2 после летучих мышей побывал на панголинах — планцентарных млекопитающих, похожих на броненосцев, иначе называемых ящерами.
Чтобы избавиться от SARS-CoV китайцам пришлось уничтожить всех своих пальмовых циветт. Саудиты от уничтожения верблюдов воздержались, поэтому распространение ближневосточного респираторного синдрома не остановлено, а только локализовано: любой человек с повышенной температурой тела на Аравийском полуострове немедленно помещается в изолятор, где выясняется его диагноз. Однако если MERS-CoV вырвется за пределы полуострова, то человечеству придётся несладко: летальность в результате поражения этим вирусом составляет 18%. Для сравнения — у атипичной пневмонии, напугавшей всё человечество в 2002 году, этот показатель вдвое ниже — 9,6%.
Что известно о COVID-19
COVID-19 — инфекция, возбуждаемая коронавирусом SARS-CoV-2. В настоящее время вирус разобран на кусочки, многократно секвенирован, а за течением болезни наблюдают тысячи врачей в мире. Опыт постоянно обобщается и с практической точки зрения выяснено следующее. COVID-19 может протекать в трёх формах.
Асимптоматическое течение. В такой форме больной или переносит заболевание очень легко, как обычную простуду, или даже вообще без симптомов. К настоящему времени так перенесли болезнь около 80% пациентов.
Умеренное респираторное заболевание. В этой форме у заболевшего наблюдается повышение температуры тела выше 38° и несколько признаков респираторного заболевания (кашель, одышка, гипоксия). В этой форме болезнь переносят около 15% пациентов.
Тяжелое респираторное заболевание. Температура также поднимается выше 38°, присутствуют перечисленные выше признаки респираторных инфекций и наблюдаются признаки пневмонии. Тяжелое течение болезни наблюдается у 4% пациентов.
Инкубационный период SARS-CoV-2 составляет 2–14 дней.
Сравнительно высокая летальность в Ухане (4,9%) и провинции Хубэй в целом (3,1%) наблюдалась из-за нехватки палат интенсивной терапии для больных из-за чего не получали своевременную медицинскую помощь пациенты с признаками пневмонии. В остальных провинциях Китая, где не было столь бурного распространения коронавируса, летальность составила 0,16%. Для сравнения: летальность сезонного гриппа — менее 0,1%, «свиного» гриппа 2009-2010 годов — 0,2%, SARS-CoV — 9,6%, MERS-CoV — 18% (по некоторым сведениям, до 34%). Среди умерших 80% людей старше 60 лет, ⅔ умерших — мужчины. Факторами риска являются сердечно-сосудистые и легочные заболевания, диабет, онкологические заболевания.
Показатель трансмиссивности (количество людей, которых в среднем заражает один больной) у SARS-CoV-2 примерно равен 3–4. Это намного выше, чем у гриппа (1,4), но намного ниже, чем у кори (12–14).
Как предохраниться, чем лечиться?
Сразу скажем, вакцины от SARS-CoV-2 пока нет. Есть множество предварительных разработок в разных странах, в том числе в Китае, России, США, Велмкобритании, однако до клинических испытаний всем им еще далеко. Ученые российского МГУ заявляли, что могут создать дешевую и эффективную вакцину за три месяца при наличии заказа и финансирования. В этих условиях спасение утопающих является делом рук самих утопающих.
Самое важное правило — тщательное мытьё рук и лица после каждого выхода на улицу или контакта с людьми, которые там побывали. Желательно не касаться руками без перчаток ничего в общественных местах. Носите с собой дезинфицирующие салфетки и почаще протирайте ими руки, если нет возможности помыть их с мылом. Старайтесь не трогать руками лицо и особенно глаза, т.к. вирус проникает в организм не только через дыхательную систему, но и через слизистые оболочки.
Медицинские маски малоэффективны, но пренебрегать ими не стоит. С собой нужно иметь несколько масок и менять их примерно раз в час.
Однако наилучшим выходом была бы самоизоляция. Если вас перевели на дистанционную форму работы, старайтесь не выходить из дома без необходимости и отнеситесь к этому ответственно: тем самым вы не только сберегаете свое здоровье, но и способствуете локализации эпидемии. Побродив по магазину и заразившись от вирусоносителя вы передадите вирус еще нескольким людям, в том числе своим близким.
В рацион питания следует включить капусту, хрен, лимон. Меньше тяжелой пищи. Из мясной продукции предпочитайте мясо птицы говядине и свинине. Некоторые иммунологи советуют профилактический прием дибазола для мобилизации иммунных ресурсов организма. Однако не следует начинать его приема до консультации с врачом, тем более, что у дибазола есть довольно серьезные противопоказания.
Специализированных эффективных средств терапии пока не разработано. Минздрав пока рекомендовал интерферон. В разных странах, включая Китай, тестируют рибавирин, который ранее показывал эффективность при вирусных гемморагических лихорадках, ритонавир, допинавир и другие ингибиторы вирусных протеаз. С 6 февраля в Китае группа больных пневмонией, вызванной SARS-CoV-2, начала прием ремдесивира. Отчёта об эффективности пока не было, но обнадеживает тот факт, что in vitro этот препарат подавлял активность SARS-CoV-2.
Предварительно хорошую эффективность в лечении COVID-19 показал антималярийный препарат гидроксихлорохин.
Как бы то ни было, самолечение без врачебного наблюдения — плохая идея. При первых же признаках заболевания следует обратиться за медицинской помощью.
Как скоро прекратится пандемия?
Принимаемые во многих странах карантинные меры должны помочь локализовать инфекцию. Стране, где началась пандемия — КНР, удалось подавить вспышку и перевести борьбу с болезнью из области чрезвычайной ситуации к планомерной работе. Однако до полной победы ещё далеко — очагом распространения инфекции стала сначала Европа, в частности, Италия, Великобритания, Испания, а теперь и США, которые побили уже все антирекорды как в распространении инфекции, так и в количестве летальных случаев.
Специалисты Института Коха в Германии объявили, что пандемия, вероятно, продлится два года. Когда в сумме 60% населения Земли переболеет или будет вакцинировано, распространение пойдет на спад. До этого времени эпидемиологи ожидают вторую волну эпидемии.
Вероятно некоторое снижение активности коронавируса летом, так как при температуре воздуха выше 30° C его распространение сильно снижается, но осенью, скорее всего, начнётся новая вспышка инфекции.
До появления человека жизнь на Земле существовала уже миллионы лет. Миллионы лет назад нашу планету населяли огромные животные, равных которым сегодня нет. В этой статье мы сравним древних гигантов с современными обитателями Земли из тех же классов.
Это удивительное животное, которое ещё называют ракоскорпионом, жило на Земле 400 миллионов лет назад. Ареалом обитания йекелоптера был современный запад Германии. У современного человека это животное может ассоциироваться с фильмами ужасов: где ещё может обитать скорпион длиной два с половиной метра?
Йекелоптер жил в пресноводных водоемах, из которых, вероятно, на сушу никогда не выходил. Это был выраженный хищник, который питался другими членистоногими, в том числе, и представителями своего вида и рыбами. Быстро плавать они не могли, поэтому охотились из засады, подстерегая добычу, прячась под корягами и за камнями.
Йекелоптеры обладали очень острым бинокулярным зрением. Во мгле они хорошо различали контуры объектов и видели окружающий мир в высоком контрасте, что было важно для водных обитателей.
Самое крупное современное членистоногое — японский краб-паук Macrocheira kaempferi, ракообразное, чья головогрудь достигает 80 сантиметров в длину, а размах первой пары ног — 3 метров.
Пресмыкающиеся
Аргентинозавр
Argentinosaurus
Эти доисторические рептилии, обитавшие на Земле 90 миллионов лет назад, достигали 40 метров в длину и 100 тонн массы тела. В высоту они достигали 15 метров (пятиэтажный дом). Длина бедренной кости этих животных составляла 2,5 метра, диаметр — более метра.
Бегать они не умели, ступали неспешным размеренным шагом по своим пастбищам, где паслись круглый год. Хищников они не боялись, опасность от крупных плотоядных грозила только детёнышам, которых охраняли взрослые особи.
Ученые не располагают полным скелетом аргентинозавра, принадлежащим одному животному. Реконструкция его облика сделана из частей скелета, найденных в разных местах современной Аргентины — основного ареала этих супергигантов.
Самое крупное современное пресмыкающееся — гребнистый крокодил. Это пятиметровый хищник, обитающий в Юго-Восточной Азии и Австралии.
Рыбы
Мегалодон
Carcharocles megalodon
Эта 20-метровая акула массой 45 тонн жила на планете ещё 3 миллиона лет назад. Мегалодоны были сверххищниками, которые питались китообразными, ластоногими и крупными рыбами. Зуб мегалодона достигал в длину 20 сантиметров, сила укуса превышала 10 тонн. Добычей этих огромных хищников были животные размером от 2,5 до 7 метров, в их числе некрупные кашалоты, гренландские киты, дельфины, морские черепахи и т.д. Из-за невысокой скорости, охотились мегалодоны, в основном, из засады. Огромная масса тела не давала им необходимой для преследования маневренности и выносливости.
Пищевыми конкурентами мегалодонов были левиафаны, зигофизитеры и крупные акулы, в том числе, современные нам белые акулы. Именно из-за этой конкуренции мегалодоны в конце концов вымерли, хотя любители сенсаций утверждают, что эти гигантские позвоночные и сегодня обитают в глубинах Мирового океана, в частности, на дне Марианской впадины. Другим фактором, вызвавшими снижение численности мегалодонов и их вымирание было охлаждение океана.
Самая крупная современная рыба — китовая акула, почти не уступающая своему древнему предшественнику по размерам. Она достигает 18 метров в длину и массы 20 тонн.
Птицы
Аргентавис
Argentavis magnificens
Аргентависы жили на земле 5 миллионов лед назад. Это были птицы массой до 70 килограммов, высотой до полутора метров и с размахом крыльев 7 метров. Аргентависы были хищниками, заглатывающими свою добычу целиком. Скорее всего, они охотились на грызунов, которых оглушали падением своего тела, и проглатывали тех, кто не успевал скрыться.
Аргентависы летали довольно резво для своих размеров — ученые предполагают, что в среднем эти птицы в полете достигали скорости 65-57 км/ч.
Самые большие современные птицы — африканские страусы. Их масса достигает полутора центнеров, высота — 270 сантиметров. Из летающих птиц самые крупные — странствующие альбатросы, их высота 110 сантиметров, размах крыльев — 3 метра, масса тела — до 10 килограммов.
Млекопитающие
Динотерий
Deinotherium giganteum
Динотерии жили не Земле еще 3 миллиона лет назад. Внешне они напоминали слонов с короткими хоботами. В высоту динотерии достигали 4,5 метров при массе тела до 14 тонн. Найденные черепа динотериев достигают 120 сантиметров в длину.
Динотерии были травоядными европейскими животными. Их ранее вымершие сородичи Deinotherium indicum и Deinotherium bozasi обитали соответственно на территории современных Индии и Африки.
Современные слоны, вероятно, не являются потомками динотериев, но произошли от общих с ними предков.
Самые крупные современные млекопитающие — синие киты. Они значительно крупнее — в длину составляют 30 метров, а масса достигает 170 тонн. Среди наземных млекопитающих самый крупный — африканский слон (Loxodonta africana). Его «рост» — 4 метра.
Именно этой особенностью SARS-CoV-2 вызывается кислородная недстаточность и воспалительные процессы в легких, выяснили китайские ученые Вэньчжун Лю и Хуалан Ли. Гемоглобин — важная составная часть крови, белок, который захватывает кислород и разносит его внутренним органам и тканям. Гемоглобин входит в состав кровяных клеток — эритроцитов и является важнейшим компонентом как кровеносной, так и дыхательной систем человека.
Каждому человеку известно, что значит угореть. Люди часто угорают в непроветриваемых помещениях с плохой вентиляцией, если в них используются дровяные печи. Стоит забыть открыть заслонку вытяжки на ночь, и утром дом полон мертвецов. Люди умирают во сне, не просыпаясь. Если же люди угорают во время бодрствования, то процесс сопровождается сильной головной болью, которая часто и спасает людей, выгоняя их на свежий воздух.
Причина этого процесса кроется в работе эритроцитов. В нормальном состоянии молекулы гемоглобина захватывают в легких свободный кислород O2 и передвигаются с ним по организму, отдавая его там, где в нём есть недостаток. Однако, если атмосфера насыщена угарным газом, то его молекулы CO соединяются с молекулами гемоглобина вместо кислорода и к тканям и органам приходит угарный газ, который потребностям организма не соответствует. Начинается быстрое отмирание тканей и, в конце концов, наступает смерть человека из-за нехватки кислорода.
Нечто подобное делает в кровеносной системе и коронавирус SARS-CoV-2. Но он заменяет собой не кислород. SARS-CoV-2 выталкивает из молекулы железосодержащее ядро и ставит на его место свои белки. У этого есть, как минимум, два следствия: во-первых, гемоглобин перестает выполнять свою функцию транспорта кислорода, во-вторых, в легких человека одним из вирусных белков инициируется воспалительный процесс. Именно эта особенность коронавируса вызывает эффект «матового стекла» в легких даже у людей, перенесших заболевание без симптомов. Эффект «матового стекла» — небольшое затенение легких на снимках компьютерной томографии, замеченное у пациентов с COVID-19. Оно свидетельствует о наличие воспалительного процесса, которое проявляется в отеке легких. Таким образом, даже люди, перенесшие COVID-19 без симптомов, получают патологические изменения в дыхательной системе. Если не принять своевременных мер, то на легких могут появиться рубцы, которые позже приведут к дыхательной недостаточности.
Именно поэтому при лечении коронавирусной инфекции оказалось эффективным сочетание противомалярийных препаратов с антивирусными и антибиотиками, объясняют ученые. Хлорохин, являющийся специфическим средством от малярии, блокирует атаку вирусных белков и препятствуют повреждению молекул гемоглобина. Антивирусный препарат повышает иммунные силы и направляет их на борьбу с собственно вирусом, а антибиотик не позволяет возникнуть бактериальным осложнениям, всегда расцветающим на фоне ослабления иммунитета в борьбе с инфекцией.
Исследование китайских ученых объяснило и феномен меньшей уязвимости детей перед SARS-CoV-2. Дело в том, что объект атаки вирусных белков — бета-цепи гемоглобина, которых у детей нет или почти нет, так как в юном организме преобладает фетальный гемоглобин, который бета-цепей не имеет.
Практическим результатом работы Вэньчжуна Лю и Хуалана Ли является рекомендация в ряде случаев использовать переливание крови вместо искусственной вентиляции легких. Исследование также объясняет, почему в некоторых сложных случаях заболевания COVID-19 искусственная вентиляция легких оказывается неэффективной и помогает только оксигенация (насыщение тканей кислородом под высоким давлением в барокамерах.
По официальной информации Роспотребнадзора на 17 апреля в России было 31 989 случаев заболевания коронавирусной инфекцией, вылечились 2590 человек, умерли 273. В мире более 2 миллионов 100 тысяч случаев инфицирования SARS-CoV-2, умерли 144 817 человек, выздоровели 546 022. Среди лидеров по заболеваемости США, Италия, Испания, Германия, Франция, Иран, Великобритания. Китаю, который первый столкнулся с эпидемией, в настоящее время удалось справиться с распространением коронавирусной инфекции.
Журнал The Conversation в последнем номере опубликовал статью австралийского ученого Эндрю Гликсона, в которой тот предрекает планете эпоху массового вымирания видов. Причиной этого он называет возрастающие выбросы в атмосферу парниковых газов, приводящих к глобальному потеплению. Гликсон сравнивает темпы выбросов с увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере во время предыдущих массовых вымираний и констатирует, что нынешние темпы превосходят предыдущие. Способности животного и растительного мира к адаптации не бесконечны, предупреждает Гликсон.
Биосфера Земли является результатом довольно хрупкого баланса между различными природными факторами. Изменение одного или нескольких из них вызывает лавиноподобный эффект, результатом которого становится серьезное изменение условий окружающей среды. Процесс, о котором предупреждает австралийский эколог, идёт уже несколько столетий и даже получил название: голоценовое вымирание. Это шестое по очередности массовое вымирание в фанерозое — геологической эпохе, которая продолжается 542 миллиона лет. Только по имеющимся у ученых сведениям за последние 5 столетий исчезли около 900 видов животных. На грани исчезновения находятся 40% земноводных и каждое четвертое млекопитающее, угроза вымирания нависла над 25% видами птиц. Вымирание животных ускорилось с наступлением эры промышленного производства на стыке XVIII–XIX веков.
Современное вымирание видов — первое, связанное с деятельностью человека. Человек в данном случае занял экологическую нишу глобального суперхищника, подобных которому не было ни в одной из предыдущих эпох. Человечество наносит как прямой (путем истребления), так и косвенный (изменяя природные факторы) ущерб окружающей среде. Прошлые вымирания животных не имели столь разрушительного и действующего долговременно фактора. Крупных вымираний было пять.
Это глобальное исчезновение разных представителей флоры и фауны происходило около 443,7 миллиона лет назад. Тогда исчезли 85% видов, 49% родов животных в океане, а животной жизни на суше в то время ещё не существовало. Были уничтожены многие группы морских беспозвоночных и хордовых — брахиопод, мшанок, трилобитов, конодонтовых и граптолитов.
Среди ученых нет единства в установлении причины этого вымирания. Большинство из них считают, что озоновый слой земли был уничтожен вспышкой гиперновой в шести тысячах световых лет от Земли. Поток гамма-излучения за 10 секунд разрушил озоновый слой планеты и сделал фотосинтезирующие растительные организмы, обитающие на суше, беззащитными перед ультрафиолетовым излучением. В результате изменился баланс газов в атмосфере, что привело к вымиранию чувствительных к нему животных в воде. Концентрация кислорода в воде упала почти до нуля и сохранялась на этом уровне почти 3 миллиона лет.
Другие ученые называют причиной вымирания снижение вулканической активности на Земле. В результате произошло быстрое снижение концентрации углекислого газа в атмосфере, что привело к похолоданию, повсеместному оледенению и вымиранию животных, не сумевших приспособиться к изменению температурного режима. Ещё одной причиной, вызвавшей похолодание, учёные называют столкновение двух астероидов, из-за чего временно померк свет Солнца.
Ещё одна гипотеза связывает похолодание на Земле с дрейфом Гондваны к южному полюсу. По этой версии оледенение сопровождалось падением уровня Мирового океана, в результате которого были повреждены места обитания организмов.
Вполне возможно, что на изменения климата повлияли все названные причины или какие-то их комбинации. Бесспорны два факты: резкое снижение содержания кислорода в океанической воде и атмосфере и наступившее оледенение, признаки которого найдены в отложениях соответствующих геологических слоёв в Сахаре.
Девонское вымирание
Девонское вымирание было сильно растянуто по времени и имело несколько пиков, сильнейшие из которых происходили 374 и 359 миллионов лет назад.
В позднем девоне суша была уже полностью «колонизирована» как растениями, так и различными типами животных, включая насекомых и земноводных. Моря были заселены рыбой. Многочисленные кораллы сформировали огромное количество рифов. В результате вымирания они пострадали первыми и почти все прекратили свое существование. Растения были представлены гигантскими папоротниками, плаунами и первичными голосеменными.
Более всего во время девонского вымирания пострадали морские экосистемы. Вымерли кораллы, все панцирные рыбы, многие бесчелюстные. Меньше пострадали пресноводные виды.
Особенностью этого вымирания был недостаток кислорода в океанах. Из-за этого организмы не сгнивали, а накапливались слоями. Этот процесс привёл к образованию нефти на территории нынешних США.
Доминирующей версией причины девонского вымирания является падение крупного метеорита или небольшого астероида. Кроме того, вымирание связывается с усилением роли наземных растений в биосфере, их активным эволюционированием. Растения быстро захватывали огромные просторы суши, способствовали ускоренной эрозии почв и разрушению горных пород. В результате высвобождались ионы минералов. Попадая в воду, они вызывали ускоренное развитие водных организмов, которые как при жизни, так и после смерти расходовали значительное количество кислорода и вызывали его недостаток в воде. Водные организмы гибли из-за гипоксии.
Результатом девонского вымирания, растянутого по времени на 15 миллионов лет, стало исчезновение 50% родов животных и 19% семейств. Наибольший урон потерпела морская фауна.
Пермское вымирание
Это вымирание еще называют великим из-за его тотального характера. На протяжении примерно 30 тысяч (по некоторым данным, менее, чем за 1000) лет 253 миллиона лет назад исчезли 83% всех родов земных организмов, а водные животные вымерли почти все (по некоторым оценкам — 96%, но не менее 90%). На суше исчезли 73% видов позвоночных животных, 83% насекомых. Некоторые палеонтологи считают, что на самом деле процесс вымирания длился не десятки тысяч, а несколько тысяч лет или даже меньше. По геологическим меркам это вымирание было почти мгновенным.
Версий, объясняющих причины столь быстрой и массовой катастрофы биосферы несколько. Самая распространенная говорит, что к гибели такого числа организмов принесла бурная вулканическая деятельность на территории нынешней Сибири. В пользу этой версии говорит наличие сибирских траппов — колоссального количества магматических горных пород, покрывающих всю территорию Среднесибирского плоскогорья и значительную — Западно-Сибирской равнины. Мантийный плюм содержал огромное количество углекислого газа и хлороводорода. Вырвавшись на поверхность, эти газы отравили атмосферу Земли и привели к гибели почти всего живого.
Сама же вулканическая активность могла быть вызвана разными причинами, в том числе и обычными геологическими процессами. Однако многие ученые считают виной катастрофы падение на Землю огромного астероида, кратер от которого диаметром около 500 километров в 2006 году обнаружен подо льдом Земли Уилкса в Антарктиде. Столкновение с массивным космическим объектом и само по себе могло привести к длительной «ядерной» зиме, а резко обострившаяся вулканическая деятельность ускорила и усилила формирование негативных факторов. Парниковые газы, как было сказано выше отравили атмосферу, привели к резкому росту температуры на Земле и вызвали закисление океанической воды, которая погубила до 96% морских видов.
Свидетельства, подтверждающие «астероидную» версию находятся в разных частях света. В отложениях этого периода обнаруживается кварц ударного происхождения, вещества, содержащие инертные газы неземного происхождения, железо, никель, кремний, которые так же могут указывать на импактное событие, произошедшее 253 миллиона лет назад.
Триассовое вымирание
Исчезновение видов на стыке триассового и юрского периодов не было столь катастрофичным, как пермское. 200 миллионов лет назад Земля лишилась примерно 48% всех родов, включавших 20% морских видов животных. Вымирание длилось примерно 10 тысяч лет и сразу вслед за ним единый суперматерик Пангея начал распадаться на части. Некоторые ученые считают, что уменьшение количества видов на Земле в это время было связано не столько с вымиранием, сколько с замедлившимся по каким-то причинам видообразованием.
Вымерли почти все архозавры, терапсиды, многие земноводные.
В причинах этого процесса ученые расходятся. Предложены несколько версий событий, приведших к триассовому вымиранию видов: традиционная для таких событий версия падения астероида, изменение уровня океана в результате климатических изменений, извержения вулканов на всей планете, выделение в атмосферу огромного количества метана. Все эти процессы могли идти одновременно, однако однозначных свидетельств в пользу любого из них не обнаружено.
Триассовое вымирание открыло путь к формированию новой земной фауны, в которой царствовали огромные рептилии. Наступала эпоха динозавров.
Мел-палеогеновое вымирание
Это вымирание, произошедшее около 66 миллионов лет назад, несмотря на его сравнительно скромный масштаб, наиболее известно благодаря деятельности масс-медиа. Его результатом стало полное вымирание нептичьих динозавров, что и предопределило интерес к этой теме немыслимого числа фантазеров из всех стран. Питатели, режиссеры, сценаристы, музыканты, композиторы, художники… мало, кто обошел своим вниманием почти мгновенное исчезновение гигантских доисторических рептилий. Им посвящены книги, художественные и документальные фильмы, картины и другие произведения искусства. Если бы художники эпохи Возрождения знали о вымирании динозавров, скорее всего, мы не досчитались бы огромного числа шедевров на библейские и античные сюжеты.
Всего в эту эпоху вымерли 16% морских и 18% наземных семейств животных. Это сравнительно небольшое количество, тем не менее серьёзно перетряхнуло все экологические системы. Значительным образом изменившиеся пищевые цепочки и освобождение экологических ниш привело к бурному развитию млекопитающих, оказавшихся наиболее приспособленными к изменениям климата. Для того, чтобы осознать масштаб изменений, произошедших с этим классом животных, достаточно знать, что наиболее типичное млекопитающее эпохи динозавров было размером с крысу.
Среди версий, которые объясняют это событие среди ученых царит редкое единство. Практически все в настоящее время уверены, что к массовому вымиранию юрского периода привело импактное событие — падение на Землю астероида, нескольких крупных метеоритов или кометы. Есть также версия взрыва сверхновой, который привел к облучению Земли гамма-лучами, уничтожению озонового слоя и смертельным воздействием космической радиации, продолжавшееся какое-то время. Физики предлагают дополнение к версии падения кометы, объясняя его воздействием темной материи.
Как бы то ни было, вероятнее всего, к вымиранию динозавров и некоторых других видов привела «ядерная» зима, вызванная импактным событием. Местом падения астероида считается кратер Чиксулуб диаметром 180 километров на полуострове Юкатан. Взрыв, вызванный этим падением имел мощность около 100 тератонн — в 2 миллиона раз больше, чем самая мощная из созданных человечеством термоядерных бомб («Царь-бомба» в СССР).
Это место 66 миллионов лет назад находилось в океане у побережья современной Мексики. Падение астероида диаметром около 10 километров вызвало высокотемпературную ударную волну, обошедшую всю Землю и цунами высотой до 100 метров, которое проникло далеко вглубь материков. В течение очень короткого времени вся Земля покрылась дымом лесных пожаров, в космос было выброшено большое количество обломков горных пород, которые спустя несколько часов стали падать обратно. Атмосферу заполнили сажа и углекислый газ. Землю покрыл ночной сумрак, продолжавшийся несколько лет. Из-за нехватки света остановился процесс фотосинтеза, количество кислорода в атмосфере упало, в океанах исчез фитопланктон, являющийся основой пищевых цепей в морских экосистемах. Средняя температура на Земле упала до 3° C, большинство холоднокровных организмов не могли существовать в таких условиях.
Ударная волна, несколько раз обогнувшая Землю вызвала вулканические всплески. В частности, на территории современной Индии произошли коллоссальные извержения, следы которых мы сейчас можем наблюдать в виде Деканских траппов.
Есть также интересная версия, связывающая мел-палеогеновое вымирание с резким изменением магнитного поля Земли. Однако у «астероидной» версии имеется столько убедительных доказательств, что всерьез «магнитную» версию никто не разрабатывает.
В любом случае, исчезновение динозавров изменило эволюционные пути земной биосферы и привело к воцарению на вершине млекопитающих и появлению человека, как венца эволюции.
К глобальной мировой пандемии коронавирусной инфекции сейчас приковано внимание всего мира. Одни люди испытывают страх перед болезнью, другие относятся к вирусу как к устроенному человечеству с непонятной целью розыгрышу. Между тем множество ученых, прежде всего вирусологов и эпидемиологов, во всем мире заняты изучением вируса, его мутаций, темпов распространения инфекции. Уже предложено несколько терапевтических методик поддержки иммунной системы, в разных странах разрабатываются вакцины для профилактики заболевания. Но пока остановить распространение болезни удается только жесткими карантинными мерами, которые принимаются, например, в Китае.
9 апреля в мире уже было выявлено около полутора миллиона зараженных COVID-19, умерли почти 90 тысяч человек. При этом нужно понимать, что сам вирус никого не убивает. Нет людей, умерших непосредственно от вируса гриппа, все смерти наступают из-за вызываемых осложнений. Так же и в случае с коронавирусом SARS-CoV-2 — смерть наступает из-за болезней, к которым предрасположен пациент, но сами эти заболевания обостряются именно вследствие заражения SARS-CoV-2.
В поисках средств для нейтрализации вируса ученые изобретают самые невероятные способы. Так, в университете Айовы (США) микробиологи модифицировали вирус парагриппа собаки, который, по их уверениям сможет блокировать разрушительное действие SARS-CoV-2. Суть работы в следующем. Известно, что для проникновения в клетку SARS-CoV-2 использует шипы, которые клеточные рецепторы принимают за полезное содержимое и пропускают их в клетку, а вслед за шипами в «приоткрытую дверь» проскальзывает и сам вирус. Эти шипы состоят из так называемого S-белка. Методом генной инженерии вирусологи из Айовы модифицировали вирус собачьего парагриппа, добавив в него ген, который продуцирует аналогичный белок. В результате модифицированный вирус, провоцируя выработку антител к белку, действует как вакцина, по уверениям разработчиков, безопасная. Однако проблема в том, что на данный момент даже для проверки на лабораторных животных их пришлось подвергнуть генной модификации: были созданы модифицированные мыши, получившие восприимчивость к вирусу ближневосточного респираторного синдрома (MERS). Вводимая через нос вакцина на основе вируса собачьего парагриппа вызвала ожидаемый иммунный ответ организма, защищая животное от S-белка.
Модифицированные мыши, получившие вакцину, после заражения их MERS выжили, а животные, не получившие такой вакцины, умерли. При этом та же вакцина, введенная внутримышечно, а не через нос, была значительно менее эффективной и вызвала симптомы воспалительных процессов в организме.
Биологи считают, что вакцина, созданная на тех же принципах, будет эффективна и в отношении SARS-CoV-2. Однако проблема в том, что модифицированные вирусы, используемые в качестве вакцины, могут таить в себе угрозы: например, проявить неучтенные побочные эффекты, из-за которых лекарство может стать страшнее болезни.
Необъяснимую устойчивость к коронавирусной инфекции продемонстрировали граждане стран, где проводится тотальное вакцинирование против туберкулеза (БЦЖ). С точки зрения микробиологии, прививка от БЦЖ не должна вызывать повышенной сопротивляемости вирусу SARS-CoV-2, т.к. продуцируемые в ответ антитела ориентированы на бактериальные инфекции, а не на вирусы. Бактериологи считают, что, возможно, иммунный ответ возникает на какой-то белок, общий для штамма бычьей туберкулёзной палочки, используемой в БЦЖ и коронавируса. Как бы то ни было, заболеваемость COVID-19 в странах, где делаются прививки БЦЖ примерно в 10 раз ниже, чем в странах, где такие прививки не делаются. Однако строгих доказательств эффективности БЦЖ против коронавируса пока нет. Прививки БЦЖ делались всем детям в СССР и продолжают делаться во многих входивших в него республиках.
Российские и немецкие ученые обнаружили в морских губках Aplysina aerophoba биологически активные вещества, эффективно противостоящие инфекциям, в том числе, как предполагается, и COVID-19. Морские губки содержат вещество аэроплизин. Из каждого организма его можно получить до 30 граммов. Исследования показали, что аэроплизин эффективно подавляет распространению в организме инфекций и рост раковых клеток, ингибирует репликацию ВИЧ. Ученые приступили к созданию противовирусного препарата на основе аэроплизина.
В России по состоянию на 10 апреля заражение коронавирусом SARS-CoV-2 подтверждено у 11 917 человек, из которых выздоровели 795, умерли 94.
К вечеру 2 апреля количество заболевших COVID-19 перевалило за миллион. Умерли от инфекции почти 50 тысяч человек. Ученые всего мира заняты поисками средства от распространения коронавируса. Исследуются физические условия для его распространения, очаги, образуемые им в организме, пути распространения инфекции, средства ее лечения и профилактики.
В Гонконге микробиологи приготовили сыворотку из крови переболевших COVID-19 хомяков, у некоторых из которых болезнь протекала в тяжелой форме. Хомяки были выбраны из-за того, что их белок ACE2, через который вирус проникает в организм, похож на человеческий. Сыворотку ввели здоровым хомякам, после чего заразили их вирусом SARS-CoV-2. Оказалось, что вирусная нагрузка в их организме снизилась примерно в 10 раз по сравнению с животными, которым подобную сыворотку не водили. Ученые считают, что подобный метод лечения и профилактики поможет облегчить протекание болезни и у людей.
До этого биологи изучили эффективность иммунитета, выработанного у переболевших COVID-19 обезьян. Оказалось, что к вирусу возникает стойкий иммунитет, вторично переболевшее животное этой инфекцией не заражалось. Случаи среди людей, когда они, якобы, заражались повторно, ученые объясняют ошибками в диагностике. Длительность выработанного иммунитета пока не установлена, предполагается, что она составляет примерно от двух месяцев до двух лет.
В США прошли доклинические испытания вакцины от SARS-CoV-2. Доцент Питтсбургского университета Андреа Гамботто заявила, что при разработке вакцины им помог опыт борьбы с вирусами SARS-CoV (атипичная пневмония) и MERS (ближневосточный респираторный синдром). Все три вируса имеют в оболочке S-белок, который важен для формирования иммунного ответа. К настоящему времени вакцина испытана на лабораторных мышах, в организме которых ее введение вызвало появление антител к SARS-CoV-2. Предстоят клинические испытания вакцины на добровольцах, разрешение на которые пока не получено.
Специально для ввода в организм американской вакцины разработан специальный пластырь, имеющий тончайшие иглы, которые проникают в капилляры на оптимальную глубину и, растворяясь в крови, высвобождают вакцину.
Американские микробиологи предполагают, что вакцинация будет эффективно защищать от SARS-CoV-2 в течение года.
Доклинические испытания российской вакцины запланировано провести до 22 июня, при благоприятных результатах вакцину испытают на людях.
Немецкие и британские ученые обнаружили, что SARS-CoV-2 реплицируется не только в клетках легких, но и в клетках верхних дыхательных путей, и даже в кишечника. Причем в разных очагах размножаются разные штаммы коронавируса. Распространению инфекции особенно способствует присутствие штаммов вируса в носоглотке. Кроме того, их исследование показало, что уже через 8 дней после появления первых симптомов, вирусы в мокроте и мазках из горла обнаруживаются в концентрации, не позволяющей выделить их РНК. Авторы работы, опубликованной в журнале Nature, считают, что через 10 дней пациенты не заразны, но с оговоркой — если в мокроте не более 100 тысяч копий РНК вируса на один миллилитр. Иммунитет у половины пациентов выработался к 7-му дню заболевания, у второй половины — к 14-му.
В работе ученых из Йельского университета (США) содержатся выводы, что вирус SARS-CoV-2 наиболее активно распространяется в сухом или слишком влажном воздухе. Наихудшие условия для его распространения — в воздухе относительной влажностью 40–60%. При этих же условиях наблюдается наиболее активное сопротивление организма инфекции. Сухой холодный воздух — самая благоприятная среда для распространения вируса. Для профилактики заражения необходимо поддерживать в помещении умеренную влажность воздуха и хорошо проветривать его.
Если выводы биологов верны, то с установлением жаркой погоды распространение SARS-CoV-2 приостановится.
Ветеринарный НИИ при академии сельскохозяйственных наук Китая сообщил, что наиболее восприимчивыми к COVID-19 домашними животными оказались кошки и хорьки, причём, кошки практически все умирают. Зафиксирован случай заражения кошкой животного из соседней клетки воздушно-капельным путём. Вирус SARS-CoV-2 оказался не способен заразить собак, свиней, кур и уток.
На фоне пандемии COVID-19 в Китае запретили употреблять в пищу мясо кошек и собак. До сих пор в КНР ежегодно убивали 10 миллионов собак и 4 миллиона кошек.
В России по состоянию на 3 апреля COVID-19 заболели 4149 человек, из них 281 выздоровел, 34 — умерли.
