Новости науки: 10 событий мая
«Мысль, работающая для блага человечества, действует обыкновенно по одному из двух главных путей: или она прилагает к современной жизни те результаты, которые уже добыты, или же она добывает для будущего времени новые результаты, то есть производит исследования, наблюдения и опыты», – считал Дмитрий Писарев (1840-1868), знаменитый русский публицист и литературный критик. Какими путями шли к своим открытиям и к чему пришли современные нам ученые? Узнаем из майского обзора новостей науки.
Враг в моей машине
Исследователи из США и Канады выяснили, что в 99% изученных ими личных автомобилей есть антипирены, предположительно вызывающие онкологические заболевания, а также негативно влияющие на нервную и репродуктивную системы. (Антипирен – это компонент, добавляемый в материалы органического происхождения с целью обеспечения огнезащиты).
Ученые разместили на семь дней силиконовый пассивный пробоотборник на зеркале заднего вида в автомобилях 101 жителя США. Участники эксперимента владели машинами 2015 года выпуска и новее. Также исследователи провели анализ образцов поролона сидений. В тех авто, в поролоне которых содержался предполагаемый канцероген, обнаружились и более высокие его концентрации в воздухе. Надо заметить, что огнестойкие вещества, используемые в салонах транспортных средств, например, в пенопласте сидений, являются источником фосфорорганических эфиров, воздействие которых увеличивается при более высоких температурах. Концентрация антипиренов в автомобилях летом, как правило, в два-пять раз выше, чем зимой.
Fancey Media/Shutterstock
«Наше исследование показало, что материалы салонов наших автомобилей выделяют вредные химические вещества в воздух. Учитывая тот факт, что в среднем водитель проводит в машине около часа в день, это серьезная проблема для здоровья населения. Особенно это касается водителей, которые проводят больше времени по дороге на работу, а также детей, которые вдыхают больше воздуха, чем взрослые», – отмечает автор исследования Ребекка Хон из Университета Дьюка (США).
Эти вещества добавляются в поролон сидений и другие материалы, чтобы они могли соответствовать устаревшему федеральному стандарту воспламеняемости. Однако при этом нет никаких доказанных преимуществ пожарной безопасности обработанных таким образом материалов. Ученые призывают Национальную администрацию безопасности дорожного движения США (NHTSA) внести изменения в стандарты воспламеняемости открытым пламенем, которые были впервые введены еще в 1970-х годах.
Разговор за чашечкой яда
Ученые из Италии и Англии изучили одну из наиболее заметных характеристик онлайн-дискуссии – токсичное поведение, которое исследователи в своей работе определили как грубое, неуважительное или необоснованное поведение.
Сегодня на платформах социальных сетей миллионы люди общаются, собирают информацию и формируют мнение о том или ином вопросе. «Токсичность (то есть «ядовитость». – Ред.) подрывает эти процессы и может пагубно сказаться на психическом здоровье пользователей и качестве общественного дискурса. Изучая эти закономерности в течение длительного периода, мы надеялись обнаружить глубинные механизмы и потенциальные решения для смягчения такого поведения, что в конечном итоге будет способствовать созданию более здоровой цифровой среды», – отметил автор исследования Уолтер Кватрочиокки, профессор информатики в Римском университете Сапиенца.
Исследователи получили данные с восьми различных платформ социальных сетей, а также проанализировали около 500 миллионов комментариев, поступивших за 34 года. Темы интернет-дискуссий были различными – политика, новости, окружающая среда и вакцинация. Анализом комментариев занималась современная система машинного обучения. Она присваивала им коэффициент токсичности, который позже ученые использовали для определения распространенности и распределения таких комментариев в наборе данных.
Оказалось, что чем дольше продолжается общение, тем выше вероятность появления токсичных комментариев. И это не зависит от того, на какой именно социальной платформе и на какую тему общаются пользователи. Интересный момент: ядовитые сообщения не отталкивают людей от дальнейшего общения, наоборот, они подогревают интерес.
«Одним из самых удивительных выводов стало то, что беседы часто продолжались, несмотря на наличие токсичных комментариев. Э то опровергает общепринятое представление о том, что токсичность только мешает диалогу. Такая устойчивость открывает новые возможности для понимания того, как люди адаптируются к социальной среде и управляют ею», – отметил Кватрочиокки.
Связанные наносажей
Ученые Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали новый композиционный материал. За основу взяли волокнисто-металлические ламинаты – композиты из слоев стекло- или углепластика и металла. Среди их плюсов отмечаются более низкая плотность, чем у алюминия, более высокая ударная прочность, чем у традиционных композитов, а также бóльшая усталостная прочность (способность не разрушаться с течением времени), чем у алюминиевых сплавов.
Ученые СПбПУ улучшили сцепление поверхностей разных слоев с помощью удобной в работе фуллереновой сажи. «Наночастицы фуллереновой сажи – дешевый и доступный наноматериал, получаемый при сжигании графита в инертном газе и также являющийся побочным продуктом производства фуллеренов, поэтому разработку можно легко масштабировать для внедрения в промышленность», – говорит Илья Кобыхно, заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы».
Именно благодаря высокой прочности соединений между слоями удалось добиться прекрасного результата. Получился композитный материал с отличными прочностными свойствами, превосходящими многие алюминиевые сплавы. Область применения нового материала широка: в частности, он может использоваться во многих конструкциях в транспортном и общем машиностроении.
«Да будет свет!» – сказал шофер
Разработка ученых научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) поможет прожекторам и автомобильным фарам светить ярче.
Ученые СКФУ создали керамические преобразователи для сверхъярких светодиодов, обладающие высокой теплопроводностью и эффективностью преобразования света. В их основе – иттрий-алюминиевый гранат, легированный катионами церия (YAG.CE). У этого материала высокие показатели интенсивности люминесценции. «С точки зрения теплофизических и люминесцентных характеристик созданные нашим научным коллективом керамические преобразователи превосходят традиционные порошковые люминофоры, которые широко применяются в производстве светодиодов», – рассказал Виталий Тарала, руководитель научного коллектива, доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов СКФУ.
Компактные и мощные прожекторы найдут свое применение там, где требуются сверхъяркие источники белого света – при производстве локомотивов, в самолето- и судостроении, горнодобывающей промышленности.
И все-таки книга – лучший подарок
Лена Уиммер, научный сотрудник и преподаватель кафедры психологии коммуникации, новых медиа и педагогической психологии Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (Германия), вместе с коллегами выяснила, как влияет на человека чтение художественной литературы. Ученые провели два мета-исследования, которые позволили оценить степень влияния такой литературы на когнитивные способности.
В рамках первого мета-анализа авторы эксперимента изучили около 70 исследований, в которых приняло участие 11 172 человек. Одна группа добровольцев читала художественную литературу, люди в другой группе штудировали научную литературу, смотрели художественные фильмы или вообще ничего не делали.
В ходе второго мета-анализа исследователи изучили взаимосвязь между чтением художественной литературы в течение жизни и когнитивными способностями человека. Для этого пришлось проанализировать результаты 114 исследований, в которых приняли участие в общей сложности 30 503 человека.
Особенно сильно влияние художественной литературы на способности людей проявилось в том, что касается рассуждения, абстрактного мышления, решения задач, эмпатии.
«Этот исследовательский проект предполагает, что люди, которые читают много художественной литературы, обладают лучшими когнитивными навыками, чем люди, которые читают мало или вообще не читают художественной литературы. Эти преимущества невелики по различным когнитивным навыкам, но имеют средние значения по вербальным и общим когнитивным способностям, например, интеллекту. Важно отметить, что существует более тесная связь между чтением художественной литературы и когнитивными навыками, чем между чтением научной литературы и этими навыками. Однако вызваны ли преимущества чтением художественной литературы или одной или несколькими другими переменными, еще предстоит определить в ходе будущих исследований», – отмечают ученые.
Паук все слышит
Исследователи из Бингемтонского университета (США) выяснили, что пауки слышат окружающую среду с помощью паутины. Оказалось, что это прекрасный природный микрофон, способный поглощать из воздуха и передавать акустические колебания с частотой от 1 Гц до 50 кГц.
Изначально физики пытались найти материал, который бы мог реагировать на слабые движения частиц воздуха, создаваемые звуковыми волнами, чтобы использовать его для создания микрофонов. Перебирали разные рукотворные волокна, которые были бы похожи на тонкие волоски и усики насекомых. Но все они оказались слишком хрупкими, с ними было сложно работать. Однако затем исследователи обратили внимание на паутину и поняли, что это то, что стоит изучить более тщательно. Ученые собрали образцы паутины и с помощью лазера изучили их взаимодействие с акустическими колебаниями от 1 Гц до 50 кГц. И поняли, что паутина идеально передает звук в этих частотах. Поэтому-то пауки прекрасно слышат высокочастотные и низкочастотные звуки на расстоянии в несколько метров от себя.
«Конечно, паутину невозможно встроить в миллиарды микрофонов, которые производятся каждый год для разных гаджетов и устройств. С другой стороны, она может стать вдохновением для создания новых типов микрофонов, также ее изучение дало нам много сведений о том, какими механическими свойствами должны обладать эти устройства», – пояснил Рональд Майлс, профессор Бингемтоновского университета.
Еще часик поваляюсь
Чжичэн Луо из Центрального Южного университета (Китай) с коллегами изучили, как взаимосвязаны более длительный сон на выходных и симптомы депрессии. Выяснилось, что пара часов дополнительного сна эти симптомы снижает.
Исследователи проанализировали данные Национального исследования здоровья и питания, проведенного в 2017 и 2020 годах. Они содержали информацию о 7719 участниках эксперимента с оценкой их депрессивных симптомов и анкетой о нарушениях сна.
Почти 46% волонтеров недосыпали в будни, но позволяли себе отоспаться в выходные. Оказалось, что те, кто спал на 1-2 часа дольше в выходные, имели меньше депрессивных симптомов, чем те, кто не позволял себе поваляться чуть дольше. Но, если участники спали три и более часов сверх нормы, на симптомы депрессии это не влияло. Кстати, наиболее ярко такие тенденции проявлялись у мужчин любого возраста и всех взрослых людей моложе 65 лет с короткой продолжительностью сна в будни.
Не держи это в себе, вулкан!
Исследователи из Университета штата Орегон (США), Геологической службы США и Китайского университета Сычуани выявили новый тип извержения вулканов.
Они изучили характер извержения вулкана Килауэа (Гавайские острова) в мае 2018 года, которое не вписывалось в известные ранее классификации. На Гавайях были зафиксированы 12 мощных вулканических выбросов, в которых ученые не нашли ни следов свежей магмы, ни воды. Специалисты сравнили их с популярной в США игрушкой – «топающей ракетой». Такая игрушечная ракета насажена на жесткую полую трубку, к которой подведен шланг с воздушной подушкой на конце. Когда человек наступает на подушку, воздух резко выдавливается, и ракета взлетает.
«Большинство извержений вулканов возникает в результате подъема магмы, испарения грунтовых вод или комбинации этих факторов. Изученные нами извержения вулкана Килауэа не были связаны ни с тем, ни с другим феноменом. Они возникли в результате падения пласта пород толщиной в 1 километр на «карман» с вулканическими газами, что привело к его резкому сжатию и последующему выбросу газа и обломков пород», – пояснил Джошуа Крозье, научный сотрудник Геологической службы США.
Ученый отмечает, что подобные извержения вулканов с большой долей вероятности уже происходили прежде, но только сейчас удалось описать их механизм.
Включаем сердце – воду дали
Ученые из США и Германии выяснили, что помогает эмбрионам африканских рыб-килли (Nothobranchius furzeri) переживать длительную засуху при полном отсутствии воды, впадая в состояние диапаузы, когда обмен веществ затормаживается, а развитие приостанавливается.
Эти рыбки живут несколько месяцев в периодически пересыхающих водоемах на юго-востоке Африки, на территории Мозамбика и Зимбабве. Ученые изучили структуру их генома и «подсмотрели», как меняется уровень активности генов в ДНК при запуске анабиоза. Как оказалось, при уходе в «спячку» у эмбрионов меняется работа более 6200 генов.
«Несмотря на то, что африканские рыбки приобрели данную способность относительно недавно, задействованные в ее работе гены являются очень древними. Их аналоги присутствовали в геноме общего предка всех позвоночных существ, в процессе эволюции которого эти регионы ДНК были также удвоены», – отмечает Энн Брюне, профессор Стэндфордского университета (США). У нотобранха Фурцера один ген в паре отвечал за активность в диапаузе, а второй включался во время развития. Чем-то механизм работы этой парочки похож на смену дня и ночи.
Уникальной эту способность назвать сложно, ведь ей обладают не только родственники других видов рыб-килли, но и позвоночные: например, самки мышей. Они способны «притормозить» на время беременность, если она развивается в неблагоприятной внешней обстановке. Но вот в чем нотобранхи Фурцера точно уникальны, так это в том, что они – единственные известные науке позвоночные, у которых диапауза случается уже после формирования мозга и сердца. Сердце в такие периоды перестает биться, а после наступления благоприятного периода возобновляет свою работу. Причем на продолжительность жизни взрослой рыбки это никак не влияет.
Понимание этого процесса, как рассчитывают ученые, поможет в деле сохранения тканей и борьбы со старением.
Фараоново сечение
Ученые из Германии, Великобритании и Испании нашли свидетельства того, что древние египтяне пытались лечить рак мозга с помощью хирургии, а еще делали операции при черепно-мозговых травмах.
«Эта находка является уникальным свидетельством того, как древнеегипетские медики изучали или пытались бороться с опухолями более четырех тысяч лет назад. Данное открытие радикально меняет наши представления об истории развития медицины», – заявил Эдгард Камарос, профессор Университета Сантьяго-де-Компостела (Испания).
Исследователи изучили два необычных черепа из коллекции Кембриджского университета с помощью микрокомпьютерной томографии и микроскопического анализа. Один череп принадлежал мужчине 30–35 лет и датирован 2687–2345 годами до н. э., второй – женщине старше 50 лет примерно 663 года до н. э. На первом обнаружили раковое поражение большого размера, разрушившее ткани, окруженное точками метастазов. Судя по оставленным острыми инструментами следам, египетские лекари пытались это новообразование вырезать, чтобы вылечить или, как минимум, изучить. На втором черепе также обнаружили отверстие, которое оставила крупная раковая опухоль. Кроме того, были обнаружены зажившие очаги травматических повреждений. Женщине, скорее всего, было проведено хирургическое лечение, после которого она выжила!
«Мы видим, что древние египтяне были способны справляться со сложными переломами черепа, но лечение рака было вершиной медицинских знаний древних», – отметила Татьяна Тондини, исследователь из Тюбингенского университета Эберхарда Карлса (Германия), одна из авторов работы.