Международная группа ученых проследила эволюцию так называемой «удочки» у удильщиков — характерного светящегося придатка, который используется для привлечения добычи. Как показало исследование, этот орган прошел несколько этапов усложнения на протяжении десятков миллионов лет.

Согласно научной работе, первый прототип «приманки» появился у предков современных удильщиков около 72 миллионов лет назад. На раннем этапе он представлял собой исключительно механическое образование и не обладал ни световыми, ни химическими свойствами.

Позднее, в период примерно от 34 до 23 миллионов лет назад, у глубоководных видов сформировались биолюминесцентные приманки. Этот этап совпал с заметным ростом разнообразия удильщиков. Ученые считают, что способность излучать свет позволила рыбам использовать «удочку» не только для охоты, но и для привлечения партнеров.

Параллельно в эволюции происходили и другие изменения. Около 49 миллионов лет назад у некоторых удильщиков появились химические способы воздействия на добычу. Примечательно, что схожие механизмы независимо сформировались примерно 5 миллионов лет назад у бородавчатой рыбы-лягушки.

Исследователи подчеркивают, что «удочка» представляет собой модифицированный луч спинного плавника, который со временем превратился в многофункциональный инструмент. Его развитие тесно связано с адаптацией к различным условиям обитания — прежде всего к жизни на разных глубинах океана.

Как поясняет один из авторов работы, биолог Алекс Майл, переход к глубоководной среде, где практически отсутствует естественное освещение, сделал свет ключевым сигналом для выживания. В таких условиях биолюминесценция стала эффективным способом взаимодействия — как для охоты, так и для размножения.

Разнообразие форм «приманок» у удильщиков отражает их адаптацию к различным экологическим нишам — от коралловых рифов до глубоководных зон, где свет фактически заменяет зрение.

Океанические открытия

На фоне этих исследований ученые продолжают находить новые удивительные виды морских организмов. Так, в глубинах океана была обнаружена редчайшая рыба — тихоокеанский бочкоглаз (Macropinna microstoma), обладающая уникальной системой зрения, позволяющей эффективно ориентироваться и охотиться в полной темноте.

Кроме того, у берегов Японии в известняковой пещере на глубине около 385 метров был найден новый вид ранее неизвестного существа, долгое время скрывавшегося от науки. Эти открытия подчеркивают, насколько мало изучены глубины мирового океана и насколько разнообразны механизмы адаптации его обитателей.

Источник:  The New York Times

Учёные представили роботизированный экзоскелет для подводного использования, который крепится к нижним конечностям и помогает человеку двигаться под водой с меньшими энергозатратами. Устройство поддерживает прежде всего движения в коленном суставе и подстраивается под естественную механику шага или гребка дайвера.

Разработка связана с китайской исследовательской группой, которую в публикациях называют командой под руководством профессора Wang Qining. В материале Interesting Engineering говорится, что цель системы — уменьшить физиологическую нагрузку на аквалангистов и тем самым продлить время эффективной работы под водой.

Согласно данным, приведённым в этих публикациях, испытания показали заметное снижение расхода воздуха и мышечного напряжения. В более раннем материале Interesting Engineering сообщалось о сокращении потребления воздуха примерно на 22%, тогда как в более свежем материале фигурирует показатель до 40%. Это расхождение, вероятно, связано с разными протоколами испытаний или разными версиями системы, поэтому корректнее говорить о существенном снижении, а не об одной окончательной цифре.

Принцип работы экзоскелета основан на датчиках и алгоритмах, которые в реальном времени отслеживают движения человека и добавляют механическую помощь в нужный момент. За счёт этого часть нагрузки снимается с мышц ног, а движения становятся экономичнее.

Авторы и журналисты, описывающие разработку, считают её особенно перспективной для подводных работ, спасательных миссий, инженерных операций и научных исследований, где важны выносливость, длительность погружения и снижение усталости.

Источник:  Interesting Engineering

Группа ученых из Израильского технологического института сообщила о важном прорыве в оптике и электронной микроскопии: исследователи впервые напрямую наблюдали динамику так называемых оптических фазовых сингулярностей — «темных точек» внутри световой волны. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Именно эти структуры, как показал эксперимент, при определенных условиях могут двигаться быстрее скорости света. Однако сенсационную формулировку важно понимать правильно: быстрее света движется не физический объект и не сигнал, а область нулевой интенсивности внутри волны. Поэтому открытие не опровергает специальную теорию относительности.

Авторы работы проверяли идею, впервые сформулированную еще в 1970-х годах: теория допускала, что оптические сингулярности могут демонстрировать сверхсветовое движение, особенно в моменты их рождения или исчезновения. До сих пор это оставалось предсказанием, которое не удавалось напрямую измерить.

Для наблюдения за этим явлением ученые использовали сложную установку, объединившую лазерную систему, специализированный электронный микроскоп и высокоточный оптико-механический комплекс. Это позволило получить исключительно высокое пространственное и временное разрешение и буквально отследить движение таких «темных точек».

Эксперимент проводился на гексагональном нитриде бора. В этом материале свет образует поляритоны — гибридные свет-материальные возбуждения, которые распространяются заметно медленнее, чем свет в вакууме. Именно в такой среде стало возможно наблюдать, как вихревые темные структуры в волне оказываются сверхсветовыми по отношению к обычной световой скорости.

Исследователи подчеркивают, что речь идет не о передаче информации быстрее света. Нулевая точка в волне не переносит массу и сама по себе не является носителем энергии в том смысле, в каком это запрещает релятивистская физика. Поэтому никакого конфликта с фундаментальными законами здесь нет.

Значение работы выходит за рамки одного эффектного результата. Авторы считают, что новая методика поможет изучать предельно быстрые и труднодоступные процессы в нанофотонике, квантовых системах, сверхпроводимости и других областях, где важна динамика волн и скрытых микроструктур.

Источник:  Nature