Ученые рассекретили силу тепловизионного органа гадюк
Физики из Йельского университета с помощью математической модели объяснили, как гадюки используют инфракрасные датчики возле ноздрей, чтобы охотиться за добычей в кромешной темноте. Оказалось, они задействуют своеобразный «предусилитель сигнала», расширяющий пределы возможностей их тепловизионного органа.
Животный мир полон интересных эволюционных решений в области сенсорного восприятия. Парящий в небе орел замечает бегущую в траве мышку-полевку. Проголодавшийся медведь чует съедобное за несколько километров в густых зарослях. Утконос, плавая в пресноводном ручье, улавливает электрические импульсы головастика поблизости. Обычные люди в некоторых экспериментах замечали одиночный фотон, что эквивалентно способности разглядеть свечу ночью с десяти километров. Гадюки улавливают ничтожные колебания температуры вдалеке, распознавая жертву. Последнее вызывает больше всего вопросов: как?
Чтобы определить местонахождение своей добычи, гадюкам необходимо фиксировать изменения температуры в милликельвинах, при этом орган должен быть в тысячу раз более чувствительным, чем лежащие в его основе молекулярные сенсоры. Тем более если речь идет о пустыне (излюбленное место обитания змей), где температура резко скачет днем и ночью. Ученые из Йельского университета (США) нашли ответ в новой математической модели, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи посчитали, что за сверхчувствительностью может стоять биологический механизм, позволяющий гадюкам усиливать изначально ничтожные сигналы, уловленные рецепторами, и передавать их в мозг в «высоком разрешении». Для расчета этого механизма ученые использовали концепцию статистической физики и теорию информации, чтобы понять, как входящий температурный сигнал от отдельных ионных каналов змеи коллективно влияет на реакцию нейронов. В математической модели существует «бифуркация» — точка, в которой реакция нейронов качественно меняется, и отдельные, менее чувствительные термодатчики демонстрируют высокую степень взаимодействия.
«Вблизи этой точки бифуркации мы показываем, что мозг змеи может получить почти столько же информации о температуре, как если бы он мог считывать измерения с каждого отдельного датчика, а затем идеально усреднять их вместе, чтобы получить одно оптимально точное измерение», — сказал Бенджамин Махта, доцент кафедры физики.
Получается, усиление возникает из-за близости к динамической бифуркации, отделяющей режим с частыми и регулярными потенциалами действия от режима, где они нерегулярны и нечасты. Вблизи перехода же частота потенциалов действия может иметь чрезвычайно резкую зависимость от температуры, что и приводит к тысячекратному усилению.
Ко всему прочему, эта математическая модель включает функцию «обратной связи», которая автоматически защищает общую чувствительность системы при колебаниях температуры. Аналогичные механизмы обратной связи можно найти в других сенсорных системах, нацеленных на обнаружение крошечных сигналов в меняющейся среде. Таким образом, новая модель может найти применение не только в ночных странствиях гадюки.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии