Новости науки: 10 событий июня
«Ученый должен искать истину, ценить ее дороже своих личных желаний или отношений», – говорил Николай Чернышевский, литературный критик, философ-материалист, публицист и писатель. Посмотрим, ради чего ученые пожертвовали своими личными желаниями и отношениями в минувшем июне.
Размножаются быстрее, чем кролики
Ученые Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского разработали биореакторную технологию размножения растений, которая позволяет рассаде расти в 200 раз быстрее. Биореакторы – это герметичные системы с жидкой питательной средой. В них создают эталонный посадочный материал высокого качества. Одна из важнейших особенностей таких систем – возможность регулирования освещения, температуры, уровня гормонов, микро- и макроэлементов, а также других химических и физических параметров.
«Мы создали быструю и эффективную технологию размножения растений, в первую очередь ориентируясь на виноград и землянику. За шесть недель эксперимента биомасса растений увеличилась в 300 раз, количество новых растений у земляники возросло в 20 раз, у винограда – в 5 раз. Технология позволит производить внутри страны посадочный материал, который ранее приходилось закупать за рубежом ежегодно», – рассказал заведующий лабораторией микроклонального размножения растений КФУ им. В. И. Вернадского Лавр Крюков.
Исследователи говорят, что смогут привести к изначальной генетической чистоте даже те сорта растений, которые перестали быть идеальными. Их «вылечат» в лабораторных условиях.
Подобные разработки существовали и раньше, но они представляют собой коммерческую тайну. Разработка же ученых КФУ им. В. И. Вернадского доступна, легка в производстве и настройке, экономически выгодна сельхозпроизводителям.
Сунул робот палец в жидкость…
Японские ученые «одели» робота в кожу. Вернее, пока ограничились только пальцем. Искусственная кожа состоит из двух слоев – соединительной ткани и внешнего эпителия. Внешне и тактильно она очень похожа на кожу человека. Соединительные ткани человеческой кожи состоят из коллагена и дермальных фибробластов. Раствор из этих элементов ученые поместили в цилиндр и опустили в него роботизированный палец. Клетки раствора плотно обхватили его, получился первый слой, который оказался подобен грунтовке. Затем палец поместили в другой раствор – кератиноцитов человека. Он придал текстуру и создал защитный барьер, удерживающий влагу.
Полученная кожа не трескалась, когда палец сгибался и разгибался. Более того, если трещинка все-таки появлялась, ее легко заживляли с помощью коллагеновой повязки.
«Я думаю, что разработанная нами кожа – идеальное решение, позволяющее роботам выглядеть и чувствовать себя как живым существам. Она не отличается от той, что покрывает тела животных», – отметил Седзи Такеучи, соавтор технологии, ведущий автор исследования, профессор Токийского университета.
Конечно, материал еще не идеален. Ученые планируют добавить ногти, волоски, потовые железы и сенсорные нейроны, чтобы робот мог осязать предметы. А еще этой коже долго не прожить без питательных веществ и удаления отходов клеток. Но специалисты над этим работают. В перспективе роботы-андроиды будут так похожи на людей, что их «диалог» с человеком станет более эффективным. Ведь многие из таких роботов уже активно применяются в здравоохранении и сфере услуг.
Свекла спешит на помощь
Стакан свекольного сока помогает людям с ишемической болезнью сердца жить дольше. Об этом заявили ученые Лондонского университета королевы Марии на конференции Британского общества сердечно-сосудистых заболеваний.
У людей с ишемической болезнью сердца более низкий уровень оксида азота, который в норме вырабатывается организмом и помогает регулировать артериальное давление, а также обладает противовоспалительным действием.
«Воспаление жизненно важно для защиты организма от травм и инфекций. Однако у людей с ишемической болезнью сердца постоянное воспаление может ускорить закупорку артерий, ухудшив их состояние и увеличив риск сердечного приступа», – говорит доктор Асад Шаббир, научный сотрудник Лондонского университета королевы Марии, руководитель исследования.
Ученые пригласили для участия в эксперименте 114 человек. Часть из них получила вакцинацию от брюшного тифа, вызвавшую временное воспаление сосудов, другим участникам нанесли на кожу специальный крем, вызвав местное воспаление. Затем часть добровольцев каждое утро в течение недели пила 140 мл свекольного сока с высоким содержанием нитратов, а другая – без нитратов.
В итоге у тех людей, кому сделали прививку и дали сок с нитратами, оказался повышен уровень оксида азота в крови, моче и слюне. У тех же, кому давали сок без нитратов, оксид азота не изменил свой уровень. Ученые сделали вывод, что свекольный сок с высоким содержанием нитратов помогает восстановить внутренний слой кровеносных сосудов, который нарушается при воспалении.
«Это исследование показывает, что увеличение уровня неорганических нитратов в вашем рационе может помочь уменьшить воспаление в вашем теле. Мы знаем, что воспаление играет важную роль в развитии и прогрессировании сердечно-сосудистых заболеваний, и поэтому вмешательства, которые могут ослабить воспаление, имеют потенциал в качестве будущих методов лечения для решения этой проблемы», – говорит Джеймс Лейпер, профессор, заместитель медицинского директора Британского кардиологического фонда.
Сам себе электростанция
Ученые из Университета Техаса в Остине и Мичиганского государственного университета (США) нашли у рыб, способных генерировать электрический ток, короткий участок гена натриевого канала длиной около 20 букв, который контролирует экспрессию гена в той или иной клетке. Выяснилось, что у электрических рыб этот короткий участок отсутствует или изменен.
У рыб существуют дублированные версии одного и того же гена, производящего натриевые каналы, то есть белки, которые заставляют мышцы сокращаться. У электрических рыб один дубликат такого гена выключается в мышцах и начинает работать в других клетках. Так натриевые каналы становятся не сокращателями мышц, а производителями электрических сигналов. И появляется новый орган – электрический.
Электрические органы появились у рыб разных континентов по двум причинам – у африканской группы в контрольной области произошли мутации, а у южноамериканской группы эта область была полностью отключена. Но два разных пути дали один результат. И теперь в мире насчитывается более 300 видов рыб, способных генерировать ток. Кстати, амазонские угри способны сгенерировать разряд напряжением более 500 вольт. Рыбы используют его для обмена сигналами, охоты и защиты.
«Эта контрольная область есть у большинства позвоночных, включая человека. Поэтому следующим шагом с точки зрения здоровья человека будет изучение этой области в базах данных генов человека. Это поможет увидеть, насколько велика вариация у нормальных людей и могут ли некоторые делеции или мутации в этой области привести к снижению экспрессии натриевых каналов, что в свою очередь может привести к заболеванию», — сказал Гарольд Закон, профессор нейробиологии и интегративной биологии Техасского университета в Остине, автор исследования.
Почему мозги не плавятся
Ученые из лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже (Великобритания) выяснили, чей мозг горячее – мужской или женский.
Для этого они привлекли 40 добровольцев в возрасте 20–40 лет и надели им на запястье специальный прибор, измеряющий активность, ведь биологические часы сов и жаворонков работают по-разному. Мозг участников сканировали методом магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) утром, днем и поздним вечером.
«Самым удивительным открытием нашего исследования для меня стало то, что температура мозга здорового человека может быть столь высокой – такой, которая была бы диагностирована как лихорадка в любой другой части тела», – отметил доктор Джон О'Нил, руководитель исследования.
Средняя температура мозга – 38,5 °С. При этом поверхность мозга холоднее ее глубоких структур, которые нагревались до 40,9 °С: это рекордная температура, которую зафиксировали специалисты. В течение дня температура колебалась примерно на градус: самая высокая была отмечена днем, самая низкая – ночью. Температура у женщин (особенно в постовуляционную фазу менструального цикла) была выше, чем у мужчин, на 0,4 градуса. Температура у людей более старшего возраста была выше, чем у молодых, особенно в глубоких отделах мозга. Температура мозга растет каждые 20 лет примерно на 0,6 градуса. С большой долей вероятности причина – в ухудшении работы системы охлаждения организма. Измерения решено было продолжить, теперь уже с участием более взрослых добровольцев.
Кроме того, ученые собрали данные о 114 пациентах с черепно-мозговыми травмами разной тяжести, находящимися на лечении в отделении интенсивной терапии Западной больницы общего профиля в городе Эдинбурге (Великобритания) в период с 2015 по 2017 год. Температура мозга пациентов составляла от 32,6 до 42,3 °С. Ученые обнаружили, что отсутствие суточного ритма температуры головного мозга увеличивало вероятность смерти в реанимации в 21 раз. Специалисты уверены, что температурные ритмы мозга можно смело использовать в клинической практике для оценки перспектив и подбора эффективных лекарств.
Ромашки спрятались, поникли лютики
Исследователи из Антверпенского университета (Бельгия) и художественного музея «Рейксмюсеум» (Нидерланды) выяснили, почему «завял» цветок на картине «Натюрморт с цветами и часами» Абрахама Миньона. Художник создал полотно в период с 1660 до 1679 год. Все цветы на нем и по сей день выглядят как живые, но вот желтая роза подкачала: она стала грязно-желтой и потеряла визуальный объем.
Специалисты использовали сочетание химических и оптических методов визуализации, включая неинвазивную макроскопическую порошковую рентгеновскую дифракцию (MA-XRPD) и макроскопическую рентгенофлуоресцентную визуализацию. Это позволило им получить трехмерное представление о преобразовании первоначального внешнего вида розы в его нынешнее «побледневшее» состояние.
Техника была такой: краску наносили слоями, которые отличались не только цветом, но и химическим составом. Слои высыхали, но вещества продолжали вступать друг с другом в реакции, образовывались новые соединения, и цвет менялся. Ученые изучили распределение химических элементов по слоям. Желтый пигмент на основе сульфида мышьяка (аурипигмент) вступил в реакцию со свинцовыми белилами на основе карбонатов свинца, образовав арсенаты свинца. И получилось так, что отвечающие за свет и тень слои стали прозрачными или поменяли цвет. В результате роза на картине «завяла». Однако ученые с помощью рентгенофлуоресцентного анализа изучили распределение мышьяка и установили изначальный замысел художника – игру света и тени на лепестках увядшей розы.
Гигант из микромира
В 2009 году французский биолог Оливер Грос из Университета Антильских островов (Гваделупа) обнаружил на затонувших листьях в водах мангровых болот некий организм. Поначалу он подумал, что это грибок. Находка длиной около одного сантиметра была видна невооруженным глазом и была похожа на тонкую вермишель.
Недавно коллектив ученых под руководством Жан-Мари Воланда из Национальной лаборатории имени Лоуренса (США) провел генетический анализ находки. И выяснилось, что это одноклеточный микроорганизм огромного размера. Бактерию назвали Thiomargarita magnifica. Она больше большинства бактерий в 5000 раз!
Микроб этот особенный. Его геном окружен мембраной, притом что обычно у других бактерий геном свободен. Так что Thiomargarita magnifica можно назвать звеном эволюции, плавным переходом к клеткам с оформленным ядром. У бактерии два изолированных мембраной внутриклеточных мешка: в одном – вся ДНК, во втором – вода, занимающая 73% всего объема клетки. Кстати, ДНК гиганта несет информацию об 11 000 генов, хотя обычная бактерия имеет в своем геноме не более 3900 генов. Причина такого большого размера генома в том, что в нем содержатся 500 000 копий одинаковых нитей этой молекулы.
Такому не холодно ни в Арктике, ни в космосе
Ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета создали сплав на основе железа, кобальта, никеля, хрома и углерода, который можно использовать в системах, необходимых для освоения космоса, Мирового океана, Арктики и Антарктики. Ведь он отлично выдерживает температуры до –150 °С и ниже.
«Наш сплав по своим характеристикам и при комнатной, и при криогенной температурах превосходит все коммерческие аналоги. При температуре жидкого азота –196 °С он в полтора раза прочнее лучшего аналога и имеет отличную пластичность в 24%. В сочетании с превосходной вязкостью разрушения это дает оптимальный баланс механических свойств», – рассказал Дмитрий Шайсултанов, старший научный сотрудник НИУ «БелГУ».
Ученые говорят, что сплав получился таким прочным и экономичным в производстве благодаря углероду и повышенному содержанию железа. Высоких механических свойств удалось добиться с помощью TRIP-эффекта. Он позволяет увеличить прочность и пластичность благодаря процессу холодной пластической деформации и происходящим в связи с ним изменениям кристаллической структуры материала.
«Подобные сплавы привлекательны из-за их способности к обработке глубокой вытяжкой, в результате которой получаются тонкостенные пустотелые детали повышенной прочности. Также их применение открывает широкий спектр возможностей для систем, рассчитанных на крайне низкие температуры, прежде всего при освоении космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики», – сказал Дмитрий Шайсултанов.
Пластиковое море
Российские ученые из Института океанологии РАН и Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН внимательно изучили Балтийское море. Из разных его частей они взяли 53 пробы на глубинах от 300 до 200 метров.
«Мы определили, что частицы микропластика в Балтийском море в наибольшей степени концентрируются в глубоководных отложениях в десятках километров от берега. Это означает, что наибольшую роль в распространении загрязнений такого типа играют течения. В дальнейшем мы планируем подробнее изучить особенности оседания на дно частиц микропластика разной формы и размера», – говорит Ирина Чубаренко, главный научный сотрудник, руководитель лаборатории физики моря Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.
Чаще всего встречался микропластик в виде длинных тонких волокон, а также пленка и фрагменты различной формы. Больше всего было обнаружено полиэтилена и полипропилена, из которых делают пакеты, бутылки, одноразовую посуду. В основном залегает все это «богатство» на глубине: видимо, потому, что течения не дают осесть пластику у берега.
Исследователи говорят, что эти частицы можно смело называть новым синтетическим типом морских отложений.
Есть только я
Ученые из Вашингтонского университета (США) и Школы экономики и менеджмента Университета Цинхуа в Пекине (Китай) выяснили, что начальники-нарциссы препятствуют сотрудничеству между подразделениями из-за чувства превосходства.
«Многие крупные компании представляют собой то, что можно было бы назвать многопрофильными фирмами, то есть организационной формой, в которой есть головная корпорация и дочерние подразделения. Логика существования этих фирм, помимо прочего, заключается в обмене знаниями и навыками между такими филиалами. Чтобы опыт, которым обладает одно подразделение, можно было использовать в другом», – говорит Абхинав Гупта, руководитель исследования, доцент кафедры менеджмента Вашингтонского университета. А люди-нарциссы, то есть самовлюбленные люди, этому обмену информацией препятствуют: вставляют палки в колеса тем, кто хочет повысить квалификацию, недооценивают важность внешних знаний, но переоценивают знания внутренние. Причина – в амбициях и чувстве собственного превосходства.
Авторы исследования попросили заполнить анкету сотрудников компании по подбору персонала в Китае. Нарциссизм измерялся с помощью шкалы из 16 пунктов «Опросника нарциссической личности», в которой представлены пары утверждений. Участникам эксперимента предлагалось выбрать то утверждение, которое лучше всего описывает опрашиваемого. Вопросы были и о собственных нарциссических чертах, и о предполагаемой конкуренции с другими подразделениями. Исследование показало, что нарциссизм руководителя подразделения может помешать обмену знаниями. Эта тенденция уменьшалась в быстро меняющейся или сложной среде, потому что у нарциссов был повод преследовать внешние идеи. Но когда в бизнесе существует высокая конкуренция между подразделениями, у нарциссов больше соблазна выделиться среди других подразделений.
Специалисты делают вывод, что фирмы должны осознавать решающее влияние исполнительного нарциссизма на этапе подбора персонала, чтобы не создавать проблем для компании.