Океан уточнил кубометры

Достоверный ответ на вопрос «сколько воды в океане?» ученые пытались дать еще с конца XIX века. Так, в 1888 году Джон Мюррей, измеряя глубину свинцовой гирей, подвешенной на канате, с большой точностью посчитал, что объем мирового океана составляет 1,349 млрд км³. В своих оценках британский ученый использовал среднее значение глубины 3797 метров, а площади поверхности океана – 355,3 млн км².

XX век, когда ученые уже не опускали канаты в воду, а применяли эхолоты, показал, что Мюррей ошибся не сильно, хотя его оценка и оказалась несколько завышенной.

Последнюю достоверную в XX веке оценку объема воды в мировом океане сделали советские ученые Игорь Шикломанов и Алексей Соколов из ленинградского Государственного гидрологического института (ГГИ). В работе, опубликованной в августе 1983 года в трудах Гамбургской конференции, они приводят свои подсчеты: при средней глубине 3703 метра и средней площади поверхности 361,3 млн км² объем мирового океана на Земле составил 1,338 млрд км³.

То есть оценку Мюррея они поправили буквально на один процент.

С 1983 года, как говорится, много воды утекло. Так, Игорь Алексеевич Шикломанов стал директором ГГИ. Его соавтор Алексей Алексеевич Соколов, бывший глава института, в 2001 году скончался на 91-м году жизни. Но и методы изучения океана претерпели изменения: появилось много новых методов, которые в итоге позволили получить новые, еще более точные данные о количестве воды в мировом океане. Используя не только канаты и эхолоты, а еще и данные со спутников, Мэтью Шаррет из Вудсхоулского океанографического института и Уолтер Смит из национальной администрации по океану и атмосфере США получили возможность для новых подсчетов.

Определив, что средняя глубина океана равна 3682,2 метра, а средняя площадь поверхности составляет 361,84 млн км², американские ученые получили значение 1,3324 млрд км³. Эта оценка еще меньше, чем результат Шикломанова и Соколова, но разница невелика – несколько долей процента.

Впрочем в пересчете на объем воды, это составляет, как пишут авторы, пять Мексиканских заливов или 500 Великих озер.

Результаты работы опубликованы учеными в журнале Oceanography.

Объясняя тот факт, что начиная с XIX века практически каждая последующая оценка объема Мирового океана оказывалась ниже предыдущей, ученые считают, что это не является признаком потери воды океаном, а отсутствием точных данных о рельефе океанического дна и неточной оценкой средней глубины океана.

Говоря о ходе работы, Уолтер Смит рассказал, что данные со спутников показали: дно океана является еще более неровным, чем считалось раньше. Правда, высота этих неровностей определена не с очень большой точностью, так как существует проблема фокусировки камеры спутника: он фокусируется на поверхности воды, а подводные «горы» остаются «размытыми».

«Получается разрешение в 15 раз хуже, чем на картах Марса или Луны», – сравнил ученый.

Шаррет и Смит подчеркивают, что их оценка поможет человечеству более грамотно использовать водные ресурсы планеты, и при этом переживают, что если в интернете в поисковой системе забить запрос «объем воды на планете», то на выбор пользователю будет представлено 4–5 оценок, из которых почти все будут 30–40-летней давности.

Беременным не до кошек

Исследователи из Медицинской школы университета Вашингтона обнаружили белок, по всей видимости являющийся ахиллесовой пятой паразитов. Он жизненно необходим для их жизни, очень уязвим и уникален для данных микробов, то есть врачи могут искать средства для его подавления, не опасаясь, что они окажут негативные побочные эффекты на аналогичные структуры в организме пациента.

Белковый фермент кальций-зависимая протеинкиназа 1 (КЗПК1) производится Toxoplasma gondii – возбудителем токсоплазмоза, криптоспоридиями – возбудителями диареи, плазмодиями – возбудителями малярии и другими сходными паразитами.

В работе, опубликованной в Nature, ученые показали, что генетически модифицированный КЗПК1 блокирует сигналы, которые паразиты toxoplasma используют для контроля движения.

Это нарушает их работу, мешая им внедряться в клетку хозяина и покидать ее.

Кроме того, найдено вещество, которое эффективно блокирует сигнализирующую систему ориентации у toxoplasma.

Токсоплазмоз – заболевание, наиболее опасное для беременных женщин. Хотя взрослые люди редко серьезно страдают от этого паразита, в организме матери он может передаться плоду. В этом случае возможна внутриутробная гибель плода, смерть новорожденного или тяжелые поражения различных его органов: нервной системы, глаз и т. д.

Домашние кошки очень часто являются носителями этого паразита, как и домашний скот, и дикие животные. Именно поэтому беременным женщинам рекомендуют поручать менять наполнитель в кошачьем туалете кому-нибудь другому. Кроме того, человек может заразиться, употребляя в пищу мясо, не прошедшее достаточной тепловой обработки, или через воду, зараженную спорами. По данным эпидемиологов, носителями toxoplasma является каждый четвертый житель Земли. Чаще всего болезнь протекает бессимптомно, тяжелыми проявлениями страдают лишь пациенты со слабой иммунной системой. У здоровых людей паразит очень редко вызывает серьезные заболевания глаз и центральной нервной системы.

Изучение роли КЗПК1 – ключ к понимание функционирования токсоплазм. Для этого исследователи создали генетически модифицированную форму паразита, из которого обычный геном КЗПК1 был изъят и заменен на модифицированный геном-ключ, которым можно «запускать» и «останавливать» работу белка.

Выяснилось, что при «выключении» КЗПК1 паразит оказывает парализованным и не может передвигаться в клетках хозяина.

«Включение» белка восстанавливало функции паразита.

Дальнейшие эксперименты показали, что КЗПК1 контролирует способность токсоплазмы выделять белки, работающие как «рукоятки» паразитической клетки, необходимые для движения в окружающей среде и преодоления клеточных мембран.

Изучена и трехмерная молекулярная структура КЗПК1 – эта работа опубликована в Nature Structural and Molecular Biology. Ученым удалось найти в белке участок, блокировка которого воздействием лекарственных препаратов может блокировать работу всего механизма. Оказалось, что эта «ахиллесова пята» у КЗПК1 защищена гораздо хуже, чем у большинства других киназ, в том числе и ферментов человеческого организма.

Таким образом, используя эту область для взаимодействия с лекарством, можно успешно блокировать работу паразита, не поражая функций клеток человека: структуры белка в них сильно отличаются и не могут пострадать аналогичным образом.

Ученые надеются, что аналогичный механизм будет эффективен и для борьбы с куда более грозным паразитом – малярийным плазмодием, который ежегодно уносит по 800 тысяч человеческих жизней.