Новости науки: 10 событий марта

«Новые открытия, не нашедшие себе применения, не обладают ценностью», – заметил итальянский философ, журналист и политический деятель Антонио Грамши. Будем надеяться, что открытия марта, о которых пойдет речь в нашем обзоре, обязательно принесут пользу людям.

Человек в медной маске

Американские физики под руководством профессора Кая Лю из Джорджтаунского университета создали материал, который поможет сделать защитные маски многоразовыми и надежными. Они будут справляться с фильтрацией не хуже респираторов, которые на данный момент наиболее эффективно защищают от вирусов. Для создания супермасок отлично подходит медь.

«По комфорту дыхания наш материал сопоставим с масками класса N95, которые обычно изготовляют из полипропилена. Так как он сделан из меди, его можно очищать от вирусных частиц и других загрязнений самыми разными способами. При этом сам материал обладает мощными бактерицидными свойствами», – говорят американские ученые.

В ходе экспериментов образец показал прекрасные результаты – он задержал около 97% частиц размером в 0,1–0,4 микрометра. При этом он отлично справлялся и с механическими нагрузками.

Специалисты полагают, что маска из меди будет стоить весьма недорого – около 2 долларов. Покупка будет однозначно выгодной – служит долго, защищает отлично. И такую маску смогут использовать не только простые люди, но и медицинские службы. Ученые уверены, что их маски станут перспективными фильтрами для борьбы с COVID-19 и другими типами взвешенных в воздухе частиц.

Гудбай, комар, гудбай

Группа американских и шведских ученых выяснила, почему комары боятся кошачьей мяты. Отпугивающие свойства этого растения известны с давних пор. Даже древнеримский естествоиспытатель Плиний об этом писал. Правда, он уверял, что мята может избавить от скорпиона. Но в ходе последующих экспериментов выяснилось, что это не так: скорпионы на нее чихать хотели.

Затем стали изучать воздействие мяты на муравьев, мушек-дрозофил, комаров и других насекомых. И доказали, что они-то как раз мяты побаиваются и всячески избегают. Ученые сопоставили структуру ДНК всех этих насекомых и выяснили, что существует общий для них набор генов. Оказалось, что непеталактон – летучее вещество кошачьей мяты – оказывало влияние не на обонятельные нейроны, а на нервы, которые были покрыты рецепторами TRPA1. У человека и большинства многоклеточных эти рецепторы отвечают за реакцию на холод и другие опасные источники, вызывая боль и жжение. Ученые решили заблокировать этот рецептор у насекомых. После чего комарики и мошки перестали бояться мяты.

Теперь исследователи надеются, что полученные знания можно будет использовать для создания нового типа репеллентов.

Дыхание в норме

Как известно, сейчас в местах скопления людей нужно носить маски. И даже в тренажерном зале. Ученые из кардиологического центра «Монцино» в Милане и Миланского университета решили проверить, сильно ли влияет использование маски на артериальное давление и дыхание при выполнении упражнений.

Для эксперимента взяли 12 здоровых человек, средний возраст – 40 лет. Провели три сердечно-легочных теста с физической нагрузкой: без защитной маски, с хирургической маской и с маской FFP2. Также были выполнены стандартные легочные функциональные пробы.

Оказалось, что защитные маски связаны с умеренным ухудшением спирометрии (функции внешнего дыхания) и кардиореспираторных параметров в покое и при пиковых нагрузках. Эффект достигается за счет уменьшения вентиляции из-за повышенного сопротивления воздушному потоку. Причем маска FFP2 привела к снижению показателей пикового поглощения кислорода на 10%, а хирургическая – лишь незначительно. То есть использование масок безопасно даже во время максимальной нагрузки и связано лишь с небольшим снижением производительности.

«Это снижение выглядит скромным и, что особенно важно, не предполагает риска для здоровых людей, выполняющих упражнения в маске, даже когда они работают в полную силу. Пока мы ждем, когда как можно больше людей будут вакцинированы против COVID-19, это открытие может иметь практическое значение в повседневной жизни: например, потенциально сделать более безопасным открытие закрытых спортзалов», – отметил доктор Массимо Мапелли, кардиолог кардиологического центра «Монцино».

Пятый элемент

Геофизики Австралийского национального университета обнаружили в Земле еще один слой и заявили, что ядро нашей планеты является двойным. До сих пор было хорошо известно о четырех слоях: коре, мантии, внешнем ядре и внутреннем ядре. Но сейчас ученые выяснили, что есть еще и пятый слой – другое внутреннее ядро в самом центре земного шара.

Получается, что наша планета на своем раннем этапе развития перенесла два этапа охлаждения. В результате кристаллы железа, которые составляют внутреннее ядро, по-разному сложились, и образовалась более сложная структура. Несмотря на то что подобные теории высказывались и ранее, доказать наличие «пятого элемента» никто не мог. Хотя на это указывал другой характер сейсмоволн, проходящих через центр планеты.

Ученые сопоставили разные модели внутреннего ядра Земли с данными о времени прохождения сейсмических волн через недра планеты, полученные Международным сейсмологическим центром. И обнаружили границу изменения колебаний в центре земного ядра на расстоянии в 650 километров от центра ядра внутри внутреннего твердого ядра с температурой более 5 тысяч градусов Цельсия.

«Детали этого большого события до сих пор остаются загадкой, но мы добавили еще один кусок головоломки, когда дело доходит до наших знаний о внутреннем ядре Земли. Это очень интересно и может означать, что нам придется переписать учебники», – говорит геофизик Джоан Стефенсон, доктор философии, исследователь и руководитель группы Австралийского национального университета.

Жир под контролем

В последние годы все больше людей страдают ожирением, диабетом 2-го типа, сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями печени. И одна из причин – жирная пища. Шведские ученые из Каролинского института выяснили, что устранить нарушения обмена веществ, связанных с такой диетой, можно.

Исследователи взяли восьминедельных мышей и начали кормить их жирной пищей. Показатели их здоровья сравнивали с показателями контрольной группы, которая питалась правильно. Также ученые разделили группу на высокожировой диете на две подгруппы: в одной из них мыши получали препарат для снижения уровней апо C-3 с 10-й недели диеты, а во второй – с самого начала. Как стало известно ранее, повышенные уровни белка аполипопротеина C-3 (апо C-3) связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями и диабетом 2-го типа. Этот белок накапливается в одной из частей поджелудочной железы – островках Лангерганса, что приводит к увеличению инсулинорезистентности.

Через 10 недель все мыши в первой группе страдали ожирением, инсулинорезистентностью и стеатозом печени (начальная стадия жировой болезни печени). Но после лечения метаболизм глюкозы, вес и показатели печени нормализовались. На тех мышей, которые получали препарат с самых первых дней диеты, высокожировая диета вообще никак не повлияла.

«Таким образом, мы смогли продемонстрировать, что снижение уровня апо C-3, несмотря на постоянное потребление продуктов с высоким содержанием жиров, не только защищает от вредных метаболических нарушений, вызванных жирами, но и обращает их вспять, способствуя общему повышению чувствительности к инсулину», – отметила руководитель исследования Лиза Хунтти-Берггрен, профессор кафедры молекулярной медицины и хирургии Каролинского института.

Опасная защита

Исследователи из Вирджинской лаборатории окружающей среды и Сорбонны опубликовали на сайте Американского химического общества свою работу, в которой изучили вредный компонент, содержащийся в солнцезащитных кремах.

Практически все продукты, помеченные словами Sun Care (а это солнцезащитные кремы, средства после загара, для автозагара), содержат в себе октокрилен. Он поглощает ультрафиолетовое излучение. Но полностью очистить его от вредной примеси до сих пор не удается. Называется она «бензофенон» – это мутаген, канцероген и разрушитель эндокринной системы. До 70% этого вещества из солнцезащитных средств может всасываться через кожу и вызывать контактный дерматит, эритему, крапивницу и фотоиндуцированный дерматит.

Производители солнцезащитных средств уверяют, что бензофенон содержится там в незначительном количестве. Но ученые решили проверить, что происходит с этим веществом через какое-то время. Ведь зачастую недешевый продукт не успевает закончиться за год (что соответствует сроку хранения) и его оставляют на потом. Оказалось, что при распаде октокрилена со временем концентрация канцерогенного вещества возрастает – через 6 недель ускоренной инкубации, равной одному году стандартного хранения, некоторые образцы показывали рост с 14,5 до 134,4%.

Ученые уверены, что если потребители будут использовать солнцезащитные кремы на основе октокрилена каждый день, с многократным повторным нанесением в течение дня круглый год, то воздействие бензофенона может губительно сказаться на здоровье. К тому же бензофенон может быть потенциальным «новым загрязняющим веществом, вызывающим озабоченность». Ведь с тел купальщиков он попадает в водоемы, где вредит рыбам, водорослям и кораллам.

Летучая акула

В Мексике обнаружили окаменелости акулы мелового возраста с крыльями. Вернее, длинными грудными плавниками, напоминающими крылья. Жила рыба 93 млн лет назад в водах Мексиканского залива. Ее длина – 1,65 метра, а размах плавников – 1,9 метра.

Ученые из Франции, Германии и Мексики, описавшие эту необычную и доселе невиданную рыбу, назвали ее Aquilolamna milarcae , или орлиная акула. Мощный хвост с хорошо развитым плавником роднит ее с большинством пелагических акул, а своими «крыльями» она похожа на современных мант, представителей рода скатов.

Питалась акула, скорее всего, планктоном. Так что гоняться за добычей ей было не нужно, поэтому она медленно парила в океанах. А грудные плавники ей были нужны не для плавания – они выполняли функцию стабилизации, не давая рыбе перевернуться.

Палеонтологи до этого знали лишь одну группу ископаемых рыб мелового периода, питавшихся планктоном, – лучеплавниковых рыб из отряда толстокожих (Pachycormiformes). Но с появлением орлиной акулы, как отметили авторы, структура морской экосистемы мелового периода стала более проработанной. К тому же акула оказалась ранним эволюционным экспериментом, ведь аналогичные плавники возникли у мант и мобул несколько миллионов лет спустя. Но эксперимент был не очень удачный, поскольку рыба исчезла на рубеже Мелового периода и палеогена.

Запах нового салона

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде (США) провели исследование, которое показало, что в салоне автомобиля немало вредных для здоровья ароматов. В основном это пары бензола и формальдегида, выделяемые тканями, пластиком и клеем. А еще в новом авто витают пары фталатов и хлорсодержащих органофосфатов. Они могут вызвать нарушения центральной нервной и репродуктивной систем, бронхиальную астму, рак и другие заболевания. Причем некоторые вещества могут накапливаться в организме.

Исследователи выяснили: чтобы получить максимально допустимую суточную дозу, достаточно 20 минут посидеть в новеньком салоне.

Авторы ссылаются на более ранние исследования, которые говорят о том, что различные факторы, такие как температура в салоне, интенсивность и режим вентиляции, влажность, солнечное излучение, возраст и класс автомобиля, стоимость салона, материал обивки автомобиля и расстояние в пути, влияют на концентрацию бензола и формальдегида. В салонах с тканевыми сиденьями по сравнению с салонами в коже и автомобилями большего объема ученые обнаружили более низкие концентрации ароматических углеводородов – например, бензола. Кроме того, выделение вредных веществ может уменьшаться с возрастом автомобиля, общим пробегом, увеличением интенсивности вентиляции и снижением температуры или относительной влажности в салоне автомобиля.

Письма эпохи Возрождения

Впервые ученые из США, Великобритании и Нидерландов смогли прочитать запечатанные письма эпохи Возрождения. Помог им в этом метод микрорентгеновской томографии, используемый в стоматологии.

«Мы разработали наш рентгеновский сканер так, чтобы он обладал беспрецедентной чувствительностью при картировании минерального состава зубов, что неоценимо в стоматологических исследованиях. Но его высокая чувствительность также позволила определить следы чернил на бумаге. Невероятно, что сканер, предназначенный для исследования зубов, зашел так далеко», – рассказал один из авторов исследования, доктор Грэм Дэвис из Лондонского университета королевы Марии, где создавался прибор.

Нашли исторические ценности в сундуке Бриенна, хранящемся в почтовом музее Гааги. Сундук принадлежал почтмейстеру Симону де Бриенну, который с 1680 по 1706 год собирал письма со всей Европы, которые пришли в Гаагу, но до адресатов не дошли. В итоге он накопил 2600 писем.

Конверты просканировали, а потом «развернули» виртуально. Удалось не только прочитать, что там написано, но и понять, как их складывали, а делали это в то время весьма профессионально, ведь от метода сложения зависела защита информации.

В одном из писем от 31 июля 1697 года написана просьба Жака Сеннака к его двоюродному брату Пьеру Ле Перу, французскому купцу в Гааге, заверить экземпляр извещения о смерти некоего Даниэля Ле Пера. Для историков эти письма – важный артефакт. Ведь это еще один источник информации о быте и нравах людей эпохи Возрождения.

Шум превращается в электричество

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева научились преобразовывать шум в электричество.

«Основной смысл нашей идеи – использовать энергию звуковых волн, которые распространяются в выхлопных системах различных энергетических установок, двигателей и компрессоров. То есть речь идет о шуме. Обычно для глушения шума в выхлопных системах используются различные методы поглощения энергии. Мы же предлагаем эту энергию утилизировать, использовать ее. Тем самым мы одновременно уменьшаем уровень шума выхлопной системы и получаем из утилизируемых звуков дополнительную электрическую энергию, пусть и небольшую, но все же», – пояснил Артем Шиманов, старший преподаватель кафедры теплотехники Самарского университета.

Уже создан прототип – трехметровая полипропиленовая труба (волновод) с пульсационной турбиной с электрогенератором внутри. Также внутри размещены датчики, к волноводу присоединен осциллограф. На одном конце расположен сабвуфер мощностью порядка 80 Вт. В трубу поступают звуковые колебания, раскручивающие турбину. Звук мощностью примерно 20 Вт раскручивает турбину до 13 тысяч оборотов в минуту, что дает около 2 Вт электроэнергии.

Ученые уверены, что в будущем такой прибор поможет сделать двигатели менее шумными и более безопасными для здоровья людей. Волноводы можно будет использовать в выхлопных системах мощных двигательных установок железнодорожных локомотивов, крупных морских судов или поршневых компрессоров.