Новости науки: 10 событий февраля

«Истинный ученый не может быть скромным: чем больше он сделал, тем яснее видит, как много еще осталось сделать», – говорил Анатоль Франс, выдающийся французский писатель и литературный критик. Обзор научных событий февраля подтверждает этот тезис: исследователи не останавливаются на достигнутом, продолжая непрерывное движение к новым целям и открытиям.

Комары, как быки: реагируют на красное

Совсем скоро станет тепло, и комары опять вылетят на охоту. Ученые из Вашингтонского университета (США) выяснили, что этих насекомых привлекает в том числе одежда определенных цветов: красного, оранжевого, черного и голубого. А вот зеленый, фиолетовый, белый и синий комары на дух не переносят.

«Традиционно считается, что комаров привлекают три вещи – дыхание человека, запах его пота и тепло, исходящее от кожи. Мы открыли четвертый ориентир – красный цвет, в который в той или иной степени окрашена не только одежда, но и кожа любого человека. Мы надеемся, что это позволит создать новые методы отпугивания комаров», – отметил Джефри Риффелл, один из авторов исследования, профессор Вашингтонского университета.

Биологи понаблюдали за самками комаров вида Aedes aegypti, разносящих вирус Зика, желтую лихорадку и другие опасные заболевания. Рядом с местами их обитания установили емкости с летучими веществами, которые есть в поте человека, а также – предметы разных цветов. Оказалось, что предметы комаров не интересовали до тех пор, пока не появлялся запах пота. Но и при этом они были избирательны: зеленые, фиолетовые, белые и синие предметы были им неинтересны, даже если пахли человеческим ароматом, а вот на красные, оранжевые, голубые и черные цвета комары реагировали гораздо более охотно. Ученые задействовали в экспериментах и человека, который надел на руку зеленую перчатку. Да, сначала насекомые целенаправленно устремлялись к руке, но затем зеленый цвет заставлял их игнорировать этот объект, хотя, казалось бы, цель была так близка.

Исследователи считают, что эти результаты помогают объяснить, как комары находят «жертву». Ведь человеческая кожа, независимо от общей пигментации, излучает сильный красно-оранжевый «сигнал». «Когда они чувствуют определенные соединения, такие как CO₂, в нашем дыхании, запах стимулирует глаза сканировать определенные цвета и другие визуальные паттерны, которые связаны с потенциальной «жертвой», и направляться к ней», – отметил Риффелл.

А стоит ли все помнить?

Исследователи из Гарвардского и Колумбийского университетов (США), а также Университета Торонто (Канада) занялись поиском ответа на вопрос, почему с возрастом у людей начинаются проблемы с памятью.

«Пожилые люди лучше знают мир, но обычно демонстрируют более низкую производительность эпизодической памяти при выполнении многих лабораторных задач по сравнению с молодыми людьми. Мы предполагаем, что этот парадокс может быть объяснен, по крайней мере частично, тем, что память у пожилых сильно «загромождена» различной информацией. Это, в свою очередь, может создать трудности с извлечением целевой информации (и негативно повлиять на задачи эпизодической и рабочей памяти)», – уверены авторы статьи.

Однако, несмотря на то что навигация по архивам памяти может быть затруднена, богатый жизненный опыт приносит и пользу: он стимулирует творчество, креативность. И, конечно, помогает в принятии решений.

Страшная правда о роботах

Что происходит с человеком, которого на производстве заменили роботы? Исследователи из Йельского и Пенсильванского университетов (США) пришли к неутешительному выводу, что все плохо.

«В течение десятилетий производители в США внедряли автоматизацию, чтобы оставаться конкурентоспособными на мировом рынке. Но эта технологическая инновация сократила количество качественных рабочих мест, доступных для взрослого населения без высшего образования. Именно в этой группе людей в последние годы наблюдался рост смертности. Наш анализ показал, что автоматизация наносит ущерб здоровью людей как напрямую – сокращая занятость, заработную плату и доступ к здравоохранению, так и косвенно, снижая экономическую жизнеспособность населения», – сокрушается Рурк О’Брайен, ведущий автор, доцент социологии факультета искусств и наук Йельского университета.

Выяснилось, что есть прямая причинно-следственная связь между автоматизацией и ростом смертности «от отчаяния»: кто-то из работников кончал жизнь самоубийством, другие погибали от передозировки наркотиков, третьи умирали от болезней сердечно-сосудистой системы. Причем серьезнее всего страдали люди в возрасте 45–54 лет, независимо от пола.

Смягчить влияние автоматизации ученые предлагают с помощью программ социальной защиты, роста минимальной зарплаты и уменьшения поставок опиоидов, отпускаемых по рецепту.

Не бактерия, а чистый спирт!

Биотехнологи под руководством Майкла Джуитта, профессора Северо-Западного университета в Эванстоне (США), создали новую разновидность бактерий из рода клостридий, которая способна поглощать углекислый и угарный газы и создавать из них чистый ацетон и спирт-изопропанол. Это изобретение пригодится в дальнейшем в производстве растворителей и антисептиков.

«Многие промышленные химикаты сегодня производятся из ископаемой органики, однако их можно получать и при помощи ферментации. Мы продемонстрировали простой способ производства ацетона и изопропанола из выхлопов промышленных предприятий, а также смеси из угарного газа и водорода», – говорят ученые.

За основу взяли кишечную бактерию Clostridium autoethanogenum: она с легкостью преобразует угарный газ в этиленовый спирт. Затем немного «поколдовали» и модифицировали ее геном, вставив в финале в ДНК клостридий связанные с определенными ферментами гены. Затем приступили к испытаниям: более трех недель полученные бактерии поглощали угарный и углекислый газ, преобразуя их в ацетон и спирт в биореакторе, подключенном к выхлопной трубе одного из американских сталелитейных заводов. Бактерии свою эффективность подтвердили, а исследователи заявили, что искусственные ацетогены обеспечивают устойчивое, высокоэффективное и высокоселективное производство химикатов.

Чем болели динозавры

Американские палеонтологи сделали вывод, что динозавры страдали от респираторных заболеваний и, возможно, даже умирали от них. К такому выводу исследователи пришли, изучив останки гигантских травоядных динозавров из семейства диплодоцидов возрастом около 150 миллионов лет. Нашли их на юго-западе штата Монтана в породах конца юрского периода.

У этих динозавров была очень длинная шея, состоящая из нескольких десятков полых позвонков. Ученых заинтересовали три окаменевших позвонка экземпляра под номером MOR 7029, которого между собой специалисты ласково назвали Долли. Удивление вызвали странные выступы на позвонках, которые находились рядом с воздушными мешками, позволяющими поддерживать шею в воздухе. Ученые обследовали их с помощью компьютерной томографии и предположили, что эти выступы сформировались из аномальной костной ткани, которая, в свою очередь, могла появиться вследствие респираторного заболевания. Кстати, такие выступы обнаруживались и в костях древних птиц – потомков динозавров. Те погибали от бактериальных и грибковых респираторных инфекций, в частности, вызванных хламидиями и грибками из рода Aspergillus. Хламидии и грибки проникали в воздушные мешки в костях птиц и повреждали костную ткань.

«Учитывая предположительные симптомы инфекции и состояние позвонков этого динозавра, ему можно было только посочувствовать. Изучение останков ящера поможет нам узнать эволюционную историю респираторных болезней и расширить представления о типичных болезнях динозавров», – рассказал Кэри Вудрафф, один из авторов исследования, куратор Музея динозавров Великих равнин (США).

«Наутилус» в миниатюре

Научные сотрудники Астраханского государственного технического университета создали рыболовный роботизированный комплекс под названием «Берш», который поможет и любителям, и профессионалам в поисках рыбы.

Робот, который внешне похож на детский кораблик, исследует рельеф дна, рассчитает количество рыбы и проанализирует данные о подвижных и статичных объектах под водой. А еще он умеет прикармливать рыбу, картографировать дно, делать фото и видео, доставлять в нужное место снасти и даже мелкие грузы. Он оснащен солнечной батареей, многолучевым эхолотом и модулем автоматизированной прикормки. Управлять им можно будет с берега или лодки.

Важное свойство маленького гордого кораблика – высокая курсовая устойчивость и мореходные качества. Он не боится ни ветра, ни волн, ни камышей. Легко справляется с работой на мелководье и там, где много водорослей.

Новое слово в защите от солнца

Солнце, как известно, дарит нам витамин D, но при этом может провоцировать развитие меланомы. Поэтому мы используем солнцезащитные кремы. Но и они оказались потенциально опасными: их органические компоненты могут проникать в кровоток, кремы токсичны для морских обитателей, да и неорганические УФ-фильтры (оксиды цинка и титана) могут приводить к повреждениям клеток.

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН предложили перспективный компонент – фосфаты четырехвалентного церия. С задачей защиты кожи они справляются не хуже оксида титана и цинка и весьма доступны в природе. Но при этом значительно безопаснее.

«В нашей научной группе мы впервые осуществили синтез ряда фосфатов четырехвалентного церия, и тщательный анализ их свойств натолкнул нас на мысль, что они могут оказаться многообещающими УФ-фильтрами. По своим ключевым характеристикам – солнцезащитному фактору (SPF), фактору защиты от длинноволнового УФ-излучения (UVAPF), а также значению критической длины волны эти материалы оказались сопоставимы с коммерческими оксидами титана и цинка, входящими в состав многих солнцезащитных кремов. Выгодным отличием фосфатов церия от этих материалов является крайне низкая фотокаталитическая активность, что обусловливает безопасность их применения при нанесении на кожу в составе косметических композиций. Кроме того, даже в высоких концентрациях фосфаты церия оказались нетоксичными по отношению к клеткам млекопитающих. Более того, в их присутствии выживаемость клеток в условиях ультрафиолетового излучения значительно увеличивалась», – рассказала Таисия Козлова, автор публикации, руководитель проекта Российского научного фонда, кандидат химических наук.

Легкий и прочный

Ученые НИТУ «МИСиС» вместе с коллегами из Таиланда разработали технологию изготовления грин-композита, который можно использовать для покрытия автобанов, отделки интерьеров железнодорожных вагонов и авиасалонов, в качестве экологических покрытий стен и пола. Это материал, созданный из кокосового волокна, скрепленного фенолформальдегидным композитом на основе фенольной смолы.

«Превосходные свойства композита из натуральных волокон обусловлены, в частности, хорошей межфазной связью на границе раздела волокна и матрицы. Для его получения натуральные волокна, принадлежащие к гидроксильным группам, содержащие лигнин и целлюлозу, как правило, химически модифицируют. Используя химическую модификацию или модификацию поверхности, можно улучшить степень сцепления на границе раздела волокна с матрицей, что приводит к превосходной стойкости материалов к разрушению», – рассказал Сергей Горбатюк, соавтор исследования, профессор кафедры инжиниринга технологического оборудования НИТУ «МИСиС».

Ученые тщательно исследовали материал: его растягивали, изгибали, изучали ударную вязкость, скорость водопоглощения и характеристики биоразлагаемости. Результаты оказались великолепными: грин-композит зарекомендовал себя легким и при этом прочным материалом. Российские специалисты теперь хотят адаптировать технологию к нашим реалиям и планируют использовать вместо кокоса волокна льна, конопли и крапивы.

Злее волка

Считается, что собаки менее агрессивны и способны на более сложные социально-когнитивные навыки по сравнению с волками. Однако Фредерика Рэндж и Сара Маршалл-Песчини из Лаборатории одомашнивания Университета ветеринарной медицины (Вена, Австрия) выдвинули другую, неожиданную версию: собаки не демонстрируют улучшенных социально-когнитивных навыков и не менее агрессивны, чем волки. Скорее, по сравнению с волками, собаки стремятся избегать конфликтов, особенно с сородичами более высокого ранга и людьми, и стараются следовать правилам, что делает их сговорчивыми социальными партнерами.

«Прежде всего надо понимать, что большинство предыдущих исследований, которые противопоставляли домашних собак и диких волков, на самом деле неуместны. Разумнее сравнивать волчьи стаи и стаи бродячих собак. Псы, живущие на свободном выгуле, составляют более 70% от численности всех собак. И если сравнивать нравы бродячих собак, то в волчьих стаях мы увидим меньше агрессии», – уверены авторы исследования.

Волки охотятся группой, в основе их стаи – пара, у которой есть взрослое потомство или щенки-подростки. Их успех в охоте зависит от сплоченности, поэтому они терпимее относятся друг к другу. Бродячие же собаки не охотятся за крупными животными, а ищут еду на помойках, поэтому сплоченность им особая не нужна, вот они и «грызутся» друг с другом за власть.

Приручение собак – это адаптация к новой нише, в которой доминирует человек. Эта адаптация включает в себя давление со стороны людей. И агрессии у собак при этом не меньше, они лишь становятся менее пугливыми и более послушными. Но стоит оставить их без хозяина, как просыпаются прежние привычки.

Целительный чернослив

После 40 лет разрушение старых клеток в костях начинает опережать образование новых. Это может быть вызвано несколькими факторами, включая воспаление и окислительный стресс, при котором в организме нарушается баланс свободных радикалов и антиоксидантов. Ученые из Университета штата Пенсильвания (США) узнали, какой продукт может помочь костям. И им стал чернослив! В частности потому, что он содержит немало минералов, витамин К, фенольные соединения и пищевые волокна.

«У женщин в постменопаузе более низкий уровень эстрогена может увеличить риск ослабления костей и привести к переломам. Включение чернослива в рацион может помочь защитить кости, замедляя или обращая вспять этот процесс», – отмечает Конни Роджерс, доцент кафедры диетологии и физиологии.

В своем обзоре исследователи приводят анализ данных 16 доклинических исследований на моделях грызунов, десяти доклинических исследований и двух клинических испытаний. В результате обнаружились доказательства того, что употребление чернослива помогает уменьшить воспаление и окислительный стресс, а также способствует здоровью костей.

Например, клинические испытания показали, что употребление 100 граммов чернослива, а это около 10 штук, ежедневно в течение года улучшало минеральную плотность костей предплечья и нижней части позвоночника и уменьшало признаки метаболизма костной ткани.

Кроме того, употребление 50 или 100 граммов чернослива в день в течение шести месяцев предотвращало потерю общей минеральной плотности костей и снижало уровень TRAP-5b – маркера резорбции костной ткани, позволяющего выявить наличие остеопороза на ранней стадии – по сравнению с женщинами, которые не ели чернослив.

Исследователи заявили, что одним из возможных механизмов воздействия чернослива являются изменения в микробиоме кишечника, которые снижают воспаление в толстой кишке. Это может привести к снижению уровня провоспалительных цитокинов и маркеров окислительного повреждения.