Новости науки: 10 событий декабря
«Человек должен верить, что непонятное можно понять», – заметил Иоганн Вольфганг Гете, великий немецкий писатель, мыслитель, философ и естествоиспытатель. Это утверждение наверняка можно отнести и к тем ученым, которые поделились с нами своими открытиями в декабре минувшего года. Ведь в том числе желание понять подтолкнуло их к изучению предметов, сфер и явлений.
Почему Рембрандту свинца не докладывали
К интересным выводам пришли исследователи, проанализировавшие состав чернил картин великого Рембрандта, его учеников и других нидерландских живописцев XVII века. «Мы изучили изотопный состав белил в 77 картинах. Этот анализ раскрыл любопытную закономерность, связывающую доли изотопов свинца и то, в какое время были написаны эти картины», – рассказали нидерландские химики под руководством Паоло д'Импорцано, научного сотрудника Амстердамского свободного университета.
Изначально ученые хотели просто узнать состав свинцовых белил, которые художники использовали вплоть до начала ХХ века. Королевская галерея Маурицхейс предоставила химикам доступ к работам Рембрандта и других известных нидерландских художников XVII века. По небольшим пробам белил ученые выявили закономерность, связанную с долями четырех стабильных изотопов свинца. Их пропорции различались у художников разных периодов. Поэтому можно легко отличить картины, написанные творцами «золотого века» нидерландской живописи, от более поздних произведений искусства.
Оказалось, что изменения в изотопах свинца связаны с крупными историческими и социально-экономическими событиями. Например, состав белил резко сменился в 1642–1647 годах, когда началась Гражданская война в Англии, и в 1670 годах, во времена Англо-нидерландской и Франко-нидерландской войн, что можно связать с увеличившимся спросом на свинец для производства боеприпасов.
Создание базы данных по изотопам свинца предоставляет историкам искусства уникальный инструмент, помогающий расширить знания о происхождении материалов, используемых художниками, и, следовательно, о датах создания спорных произведений, в данном случае – голландских картин XVII века. А еще поможет отличить оригинал от подделки. Ведь изотопы свинца в свинцовых белилах можно использовать в качестве дополнительного диагностического инструмента.
Зародыш из стволовых клеток
Ученые впервые смогли сотворить из стволовых клеток аналог двухнедельного зародыша человека. «Использование созданных нами бластоидов, рукотворных аналогов человеческой бластоцисты, позволит резко ускорить исследования и сделает их более этичными. Нас ожидает настоящий прорыв в изучении первых фаз развития беременности, которые мы теперь можем наблюдать в ходе опытов в пробирке», – отметил Николас Риврон, руководитель научной группы из Института молекулярных биотехнологий (Австрия).
Молекулярные биологи выяснили, что стволовые клетки можно преобразовать в полный аналог бластоцисты – полой сферы, оболочка которой состоит из делящихся клеток зародыша, позже образующих плаценту и другие вспомогательные ткани. Для этого у стволовых клеток блокируется работа трех цепочек генов и пары участков ДНК.
Это открытие поможет проследить за этапами развития зародыша, изучить нарушения, которые проявляются на первых фазах развития эмбриона, проверить эффективность контрацептивных препаратов, разобраться в причинах бесплодия и понять, как его лечить.
Поза динозавра
Яйцо динозавра-теропода возрастом порядка 66–72 миллиона лет, найденное на юге Китая, с 2000 года хранилось в Музее истории природы камня Инлян в Гуньчжоу. И только сейчас ученым из Китая, Великобритании и Канады удалось сделать описание уникальной находки.
«Эмбрионы динозавров – одна из самых редких окаменелостей, и большинство из них неполные. Мы очень взволнованы открытием «малыша Инляна». Он сохранился в отличном состоянии и помогает нам ответить на многие вопросы о росте и размножении динозавров», – не скрывает своих эмоций Вайсум Ма, первый автор статьи из Бирмингемского университета.
Это один из наиболее полных из когда-либо обнаруженных эмбрионов нептичьих динозавров, позволяющих детально изучить анатомию сохранившегося животного. Спина эмбриона изогнута вдоль тупого конца яйца в позе, которую раньше у нептичьих динозавров не видели: она напоминает позу современного эмбриона птицы перед вылуплением. Плод современной птицы, повинуясь сигналам центральной нервной системы, сгибает свое тело и кладет голову под крыло, принимая позу подвертывания. От нее зависит, успешно ли птичка вылупится и будет ли жизнеспособна. Считалось, что эта поза характерна только для птиц.
«Этот маленький пренатальный динозавр похож на свернувшегося в яйце птенца, что является еще одним свидетельством того, что многие черты, характерные для современных птиц, впервые появились у их предков-динозавров», – отметил важность открытия профессор Стив Брусатте из Эдинбургского университета, один из участников исследования.
Птичку жалко
Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева вместе с коллегами из других российских вузов создали нейросеть, которая может определить птицу по одному перу. Пригодится она не только профессиональным орнитологам, но и специалистам по организации безопасности воздушного движения.
До сих пор для этих целей проводили ДНК-тесты, изучали специализированные книжные атласы, искали пернатых по фотобазам птиц. «Анализ того, какие птицы были сбиты самолетами, позволяет понять, как предотвратить подобные инциденты в будущем. Например, для отпугивания мелких птиц транслируют голоса хищных птиц, для отпугивания ворон – испуганные голоса ворон. Не во всех аэропортах орнитологам доступны лаборатории, зачастую вид птиц приходится определять «на глаз» или даже по запаху перьев», – рассказал Андрей Кузнецов, доцент кафедры геоинформатики и информационной безопасности Самарского университета. Новая нейросеть, как ожидается, успешно решит эту проблему.
Секрет голых долгожителей
Голые землекопы – существа уникальные (речь, разумеется, идет о животных, а не о людях). Этот безволосый грызун размером с мышь живет намного дольше, чем должен бы (до 40 лет против полутора лет у обычной мыши), почти не болеет раком, практически не чувствует боль, выживает без кислорода (правда, не дольше 20 минут), его кожа устойчива к воздействию многих едких веществ. Молекулярные биологи под руководством Веры Горбуновой, профессора Рочестерского университета (США), решили узнать, как быстро голые землекопы стареют.
«Несмотря на отсутствие внешних признаков дряхления, эти животные, конечно, все же стареют – на эпигенетическом уровне. Наше исследование показало, что самки-королевы голых землекопов стареют медленнее рабочих особей, что делает этих грызунов еще более похожими на некоторых социальных насекомых», – говорят ученые.
Чтобы вычислить скорость старения, ученые изучили нескольких сотен образцов тканей грызунов разного возраста, обратили внимание на структуру эпигенетических меток на их хромосомах. Чем старше становится организм, тем больше меток появляется. Выяснилось, что грызуны стареют столь же медленно, как и человек. Но есть отличия: несмотря на скопление меток, в клетках не происходят негативные изменения. Теперь ученые хотят понять, как эти зверьки избегают или подавляют последствия клеточного старения и почему королева живет дольше рабочих особей.
Йогурт против гипертонии
Ученые из Университета Южной Австралии вместе с коллегами из Университета штата Мэн (США) предлагают понижать артериальное давление, ежедневно завтракая йогуртом.
Специалисты проанализировали полученную информацию о 915 взрослых участниках долгосрочного исследования Maine-Syracuse Longitudinal Study, которое проводилось с 1974 года несколько десятков лет в Сиракузах (США). Посвящено оно было, в частности, проблемам гипертонии.
«Молочные продукты, особенно йогурт, могут снижать кровяное давление. Это связано с тем, что молочные продукты содержат ряд питательных микроэлементов, включая кальций, магний и калий, которые участвуют в регуляции кровяного давления», – пояснила доктор Александра Уэйд из Университета Южной Австралии. Кроме того, в йогурте содержатся бактерии, которые вырабатывают белки, влияющие на давление.
Кстати, гипертоникам поможет и нерегулярное употребление этого продукта. Но у тех, кто ввел йогурт в свой план питания на постоянной основе, давление было ниже на семь пунктов, чем у тех, у кого в рационе этого молочного продукта не было.
Океан идет на повышение
Антарктический ледяной покров при нынешнем темпе глобального потепления грозит повышением уровня Мирового океана на 5,4 метра. Правда, к 3000 году. К 2100-му он, по прогнозам японских ученых, повысится максимум на 30 сантиметров.
Антарктический ледяной покров при нынешнем темпе глобального потепления грозит повышением уровня Мирового океана на 5,4 метра. Правда, к 3000 году. К 2100-му он, по прогнозам японских ученых, повысится максимум на 30 сантиметров.
Исследователи из Университета Хоккайдо, Токийского университета и Японского агентства по морским наукам и технологиям Земли использовали модель ледяного покрова SICOPOLIS (SImulation COde for POLythermal Ice Sheets) для того, чтобы определиться с точными цифрами. На повестке дня – четырнадцать сценариев неослабевающего потепления и три ситуации, учитывающие уменьшения выбросов. Цифры получились не очень радостными. Однако специалисты уверены, что все в наших руках: если сократить выбросы парниковых газов, то уровень Мирового океана повысится лишь на 3 сантиметра и 0,32 метра в 2100 и 3000 годах соответственно.
«Наше исследование ясно демонстрирует, что влияние изменения климата на антарктический ледяной щит простирается далеко за пределы XXI века, и самые серьезные последствия в виде многометрового вклада в повышение уровня моря, вероятно, проявятся значительно позже», – отметил доктор Кристофер Чемберс из Института низких температур, ведущий автор статьи.
Когда и вши полезны
Палеогенетики из Великобритании, Аргентины и Дании изучали три мумии индейцев, обнаруженных в высокогорной Пещере затылков, которая расположена недалеко от города Сан-Хуан (Аргентина). Около 2000 лет тому назад эти индейцы проживали в суровом высокогорном регионе Южной Америки. Из костей и зубов извлечь генетический материал не удавалось. На помощь пришли… вши.
«Человеческая ДНК может сохраняться внутри клейкой массы, из которой состоят кладки яиц паразитов, живущих в волосах человека. Это открытие значительно расширяет доступ к образцам ископаемых геномов древних людей, а также позволяет выяснить природные условия, в которых жили люди тысячи лет назад», – сообщила Алехандра Перотти, доцент Редингского университета (Великобритания), один из авторов исследования.
И фрагментов ДНК внутри этого клея сохранилось немало! Анализ древней ДНК дал ключ к пониманию доколумбовых моделей миграции людей в Южной Америке. Фрагменты поведали ученым, что народы из культуры Ансильта родственны первым группам индейцев, оказавшихся в Южной Америке в конце ледниковой эпохи. Но вот их предки и ближайшие родственники жили вовсе не в Андах, а в джунглях на севере Амазонии. Нашли в клее и фрагменты ДНК онковируса MCV, который, судя по всему, и распространяли кожные паразиты. А еще сделали вывод, что причиной смерти индейцев могла стать чрезвычайно низкая температура.
«Мы удивились, как много фрагментов ДНК было в этих структурах. Их вполне хватило для того, чтобы понять, кем были эти люди, а также выяснить, какую роль их паразиты могли играть в распространении вирусных болезней», – объяснил Миккель Педерсен, доцент Копенгагенского университета. Образцы, полученные из клейкой массы, содержат ту же концентрацию ДНК, что и зубы: в два раза больше, чем костные останки.
Ученые уверены, что теперь стоит внимательнее присмотреться к другим образцам древних волос, ведь есть надежда, что и там они обнаружат обрывки ДНК, которые помогут раскрыть тайны прошлого. И возможность эта очень вероятная, ведь гниды обычно обнаруживаются на волосах и одежде хорошо сохранившихся и мумифицированных людей.
Марс со льдом
В марсианской долине Маринер, самом крупном каньоне на всех планетах Солнечной системы, нашли немаленькие запасы льда. Обнаружили их астрономы из России и Нидерландов под руководством Игоря Митрофанова, заведующего отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН. А помогли ученым в этом зонд «ЭкзоМарс-TGO» и нейтронный спектрометр FREND, установленный на борту зонда.
«Зонд TGO может искать и изучать «оазисы» марсианской воды, скрытые под многометровым слоем пыли и грунта, которые в прошлом мы просто не могли обнаружить. В частности, прибор FREND открыл участок в системе каньонов в долинах Маринер, 40% поверхности которого покрыто залежами льда», – рассказал Игорь Митрофанов.
Чтобы оценить запасы льда, ученые проанализировали данные FREND, полученные им в 2018–2021 годах. Оказалось, что минимум 40% воды содержится в приповерхностных породах Хаоса Кандора (место в центре долины). Вода хранится там в виде чистого льда, а не прячется где-то внутри минералов. И что особенно интересно – этот лед остается стабильным, а не испаряется в космос. Это позволяет охарактеризовать климатические и геологические условия в долинах Маринер как уникальные. Хотя не исключено, что эти запасы постоянно пополняются. В общем, долина Маринер – весьма перспективное место для изучения.
«Сижу за решеткой, в ячейках сижу»
Ученые Ярославского государственного технического университета (ЯГТУ) создали армирующую 3D-георешетку, которая позволит усилить дорожное полотно и увеличить срок его эксплуатации. Конечно, и сейчас существуют конструкции для армирования, но у них есть недостаток: их сечения часто повреждаются при укладке слоев, а значит, и служит такая решетка меньше.
«На плоской решетке с квадратной ячейкой каменный материал располагается в хаотичном порядке, щебенка может попадать как внутрь ячейки, так и на места соединения. Треугольное сечение ребер нашей решетки способствует попаданию частиц исключительно в ячейки, за счет шестигранной формы которых щебень укладывается максимально близко друг к другу и надежно фиксируется», – объяснил Алексей Игнатьев, директор Института инженеров строительства и транспорта ЯГТУ.
Для производства георешетки подходят вторично переработанный полиэтилентерефталат и традиционные полимерные и синтетические материалы. Высота решетки может составлять от 5 до 50 миллиметров в зависимости от цели использования – в качестве основания и покрытия автомобильных дорог или экопарковок. Размеры ячеек – от 40 до 300 миллиметров.