Новости науки: 10 событий января

«Всегда, прежде чем может быть возведено что-то новое, должен быть поколеблен авторитет уже существующего», – заметил Стефан Цвейг, австрийский писатель, драматург и журналист. Нередко новые научные открытия отменяют открытия предыдущих лет или уточняют их. Например, в январе этого года был поколеблен авторитет бактерицидной ультрафиолетовой лампы. О других открытиях – в нашем ежемесячном обзоре новостей науки.

400 лет лежал на берегу

Команда ученых исследовала останки корабля, обнаруженные в затопленном карьере на юго-востоке Англии. Корабль нашли в апреле 2022 года в 300 метрах от берега рабочие, которые занимались выемкой гравия. О находке сообщили в организацию Historic England. Специалисты предположили, что раньше в этом месте была береговая линия, и корабль, очевидно, выбросили туда после крушения за ненадобностью.

«Обнаружение корабля конца XVI века, сохранившегося в отложениях карьера, было неожиданной, но очень долгожданной находкой. Корабль может рассказать нам так много о периоде судостроения, о котором сохранилось мало свидетельств, несмотря на то что это был период великих изменений в кораблестроении и мореплавании Англии», – сказала Андреа Хамель, морской археолог Wessex Archaeology, одна из участниц исследования.

Специалисты извлекли более 100 бревен корпуса корабля и с помощью дендрохронологического анализа выяснили, что он был построен в период между 1558 и 1580 годами и сделан из черешчатого дуба, известного своей прочностью. В те времена корабли уже начали строить по-новому: мастера перешли от традиционной конструкции из клинкера (типа кораблей викингов) к кораблям с каркасом. Сначала строился внутренний каркас, а затем добавлялась обшивка.

Эта находка дает шанс изучить историю развития побережья, портов и судоходства на этом участке. Бревна после изучения и фиксации открытия с помощью лазерного сканирования и цифровой фотографии хотят перезахоронить там же, чтобы ил помог сохранить их в целости и сохранности.

Идеальная диета для осетра

Чтобы молодые сибирские осетры могли поддерживать нормальный уровень жизнедеятельности и выживали в максимальном количестве, важно правильное питание. И ученые из Сибирского федерального университета с коллегами из Енисейского филиала ФГБУ «Главрыбвод» выяснили, какой корм поможет в этом царь-рыбе.

Последние 50 лет численность осетровых в бассейнах российских рек стремительно снижалась из-за браконьеров, загрязнения и других причин. С недавних пор популяция начала расти, но не так быстро, как хотелось бы. Во-первых, браконьеры продолжают вылавливать осетра. А во-вторых, у осетровых выживает мало молодняка, нескоро достигается половая зрелость, да и икру эти рыбы мечут не очень часто. Поэтому выходом из положения стало выращивание молоди в условиях аквакультуры с идеальной температурой, составом воды, концентрацией кислорода, нормированным количеством и качеством пищи. И с последующим выпуском «на волю». Чтобы личинки рыб хорошо росли, корм должен содержать жирные кислоты в сбалансированном количестве: омега-6 арахидоновая кислота, эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) кислоты омега-3 серии.

Ученые СФУ исследовали пробы мальков на разных стадиях постэмбрионального развития, а также – корм иностранного производства, который рыбы ели в период взросления. Выяснилось, что на состав жирных кислот сильно влияет источник пищи. «Жирные кислоты принимают участие в стрессовых реакциях организма у молодых рыб. Они входят в состав мембраны нервных клеток и принимают активное участие в формировании нервных тканей. Дефицит этих кислот у личинок и молоди рыб приводит к нарушению развития мозга, ухудшается реакция на стресс, снижается иммунитет, появляются аномалии развития. Недостаток омега-3 и омега-6 кислот в корме растущего в аквакультуре осетра может провоцировать повышенную смертность молоди рыб при ее выпуске в естественную среду обитания», – объяснила Анастасия Рудченко, доцент Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ.

Выяснилось, что корм мог стать причиной низкого содержания омега-3 и омега-6 в биомассе осетров-подростков из-за своей несбалансированности. Что, в свою очередь, провоцирует увеличение размеров печени и ее ожирение, а значит, ухудшает выживаемость молодых рыб. «Мы намерены создать отечественные корма со сбалансированным составом жирных кислот, ориентированные не на выращивание «товарной» рыбы с большим весом, а на подращивание здоровой молоди, готовой к освоению естественных природных ареалов», – отметила Рудченко.

В поисках астероидного зонтика

Международная команда ученых под руководством Фреда Журдана из Университета Кертин (Австралия) выяснила, что в поясе астероидов распространены астероиды из фрагментов, выброшенных во время полного или частичного разрушения ранее существовавших монолитных астероидов.

Специалисты изучили три частицы пыли, взятые с поверхности астероида Итокава с помощью зонда «Хаябуса-1» и доставленные на Землю. Зерна реголита исследовали методом масс-спектрометрии вторичных ионов. Выяснилось, что Итокава сформировался после разрушения родительского астероида. И было это более 4,2 миллиарда лет тому назад. Исследователи такого поворота событий, честно говоря, не ожидали, ведь получается, что астероиды из фрагментов существуют гораздо дольше монолитных, которые летают в космосе не более нескольких сотен миллионов лет.

Астероид из фрагментов пористый, 40% его объема составляют пустоты. К тому же эти астероиды относительно небольшие, поэтому их непросто обнаружить с Земли. А еще им не страшны столкновения, ведь в результате такого столкновения благодаря пустотам само космическое тело не разрушается. А вот сами фрагменты астероидов опасны, например, для нашей планеты, а значит, их нужно лучше изучать и разрабатывать новые стратегии, помогающие предотвратить их столкновения с Землей. «Если бы Земле угрожала неминуемая и непредвиденная угроза в виде приближающегося астероида, нам бы хотелось иметь более агрессивный подход к решению проблемы. Например, можно использовать ударную волну ядерного взрыва в космосе, поскольку большие взрывы могли бы передать гораздо больше кинетической энергии астероиду из кучи щебня с естественной амортизацией и, таким образом, оттолкнуть его», – делают вывод ученые. Правда, испытания ядерного оружия в космосе запрещены международными соглашениями, поэтому поиск приемлемых способов защиты от астероидных атак продолжается.

Золотая доставка

Ученые из Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта усовершенствовали метод адресной доставки лекарств с помощью наночастиц золота.

Адресная доставка лекарств – одно из активно развивающихся направлений современной медицины. Применяется она, в частности, для лечения опухолей. В результате препарат воздействует только на определенный участок, а не на окружающие его здоровые ткани и клетки. Создается целая конструкция: к наночастицам золота присоединяют молекулы лекарства, их «закрывают» оболочкой из стабильного и безопасного для человека кремнезема, к которой крепятся антитела – белковые молекулы, направляющие частицы в нужное место.

Раньше ученых интересовал лишь размер и форма наночастиц золота, но их оптическим свойствам особого внимания не уделяли. А ведь эти частицы рассеивают свет, что позволяет наблюдать за перемещением лекарственного препарата с помощью специальных приборов.

Исследователи математически смоделировали значения электрического поля, создаваемого разными типами структур – наночастицами золота без оболочки, частицами, покрытыми слоем кремнезема, и пустой кремнеземной капсулой. Также ученые меняли толщину оболочки – от двух до двадцати нанометров. Выяснилось, что максимальная напряженность электрического поля возникала вокруг частиц, покрытых слоем кремнезема толщиной 20 нм. Если частицы были «облачены» в более плотные слои, свет они рассеивали хуже.

«Мы установили, что эффект кремниевой оболочки неоднозначен: если она тонкая, то увеличивает рассеяние света частицами, если толстая – мешает ему. В первом случае частицы легче отследить, а потому они более перспективны в качестве системы доставки лекарств. В дальнейшем мы планируем изучить другие физические свойства наночастиц золота, покрытых слоями из кремнезема разной толщины, нанесенных на различные металлы», – рассказал Андрей Зюбин, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией математического моделирования оптических свойств наноматериалов БФУ им. Иммануила Канта.

Секрет чемпиона по маханию крыльями

Известно, что колибри во время полета совершают до 80 взмахов крыльями в секунду. Где крошечные птички берут энергию для столь интенсивной работы?

Сотрудники Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка (Германия) с коллегами решили найти ответ на этот вопрос. Для начала они секвенировали геном колибри Phaethornis superciliosus (секвенирование (от англ. sequence – «последовательность») – определение порядка элементарных единиц мономеров в полимере. – Прим. ред.). Эту птичку выбрали для эксперимента неслучайно: ее вид принадлежит первой отделившейся от общего предка всех колибри группе. Потом сравнили ее геном с геномами других птиц – куриц, канареек, дятлов, киви, голубей и других. И нашли различия, получив ответ на свой вопрос.

Энергию птички, в частности, получают из цветочного нектара, фруктозу из которой быстро перерабатывают с помощью активных ферментов. Но есть у этих маленьких птичек и еще один секрет. У них отсутствует ген FBP2, который функционирует в мышцах и отвечает за сборку углеводов из более простых молекул. Он исчез в процессе эволюции примерно 34–46 миллионов лет назад. Предполагается, что именно тогда колибри начали питаться нектаром и «зависать» в полете.

Ученые провели эксперименты и выяснили, что «пропажа» гена FBP2 ускоряет процесс окисления глюкозы, усиливает митохондриальное дыхание и увеличивает количество производящих энергию митохондрий. Но исследователи хотят изучить еще и белки, которые отвечают за метаболизм глюкозы. Возможно, они тоже оказали свое влияние на стиль полета колибри.

Дым в голове

Пожары накладывают отпечаток на здоровье мозга, выяснили ученые Калифорнийского университета (США). Чтобы это узнать, специалисты пригласили людей, так или иначе пострадавших от смертоносного пожара Camp Fire, бушевавшего в ноябре 2018 года в Северной Калифорнии.

Для участия в исследовании отобрали 75 участников в возрасте 18–47 лет. Их разбили на три группы: непосредственно подвергшиеся воздействию лесного пожара (27 человек), косвенно подвергшиеся воздействию лесного пожара (21 человек) и контрольная группа, не подвергавшаяся воздействию (27 человек). Добровольцам дали пройти когнитивные тесты и во время их прохождения делали электроэнцефалографию (ЭЭГ).

Записи ЭЭГ показали различия в пиковой нервной активности. Наиболее заметны они были в левой лобной и правой теменной областях мозга. Левая лобная дисфункция наблюдается при нейропсихиатрических состояниях, таких как депрессия и посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). В целом результаты ЭЭГ рассказали о нейрокогнитивных механизмах, напоминающих ПТСР-подобное лобное гипервозбуждение у группы добровольцев, подвергшихся воздействию огня, по сравнению с контрольной группой.

«В целом наши результаты дают первые доказательства хронических последствий климатической травмы, вызванной воздействием лесных пожаров. В когнитивном плане мы наблюдали снижение обработки помех наряду с усилением лобных ответов, что совпадает с результатами у людей с посттравматическим стрессовым расстройством», – отметили авторы исследования.

Не гасите звезды!

Жители городов видят все меньше звезд. К такому выводу пришли ученые Потсдамского центра им. Гельмгольца и Рурского университета в Бохуме (Германия). А причина в усилившемся световом загрязнении.

Исследователи изучили результаты реализации проекта гражданской науки Globe at Night. В нем зафиксировано более 50 тысяч наблюдений звездного неба, за которым наблюдали астрономы-любители с 2011 по 2022 год. В своей аналитической работе ученые использовали также глобальную модель яркости неба, полученную в 2014 году. И выяснилось, что световое загрязнение ночного неба растет гораздо стремительнее, чем предполагалось. Например, в Европе искусственное освещение увеличивается на 6,5% ежегодно, а в Северной Америке – на 10,4%. В целом в мире в среднем световое загрязнение растет на 9,6%. То есть каждые восемь лет яркость искусственного освещения удваивается. Это как если бы ребенок, родившись, увидел 250 звезд, а к своему 18-летию в том же месте – только 100 звезд.

«Это увеличение происходит быстрее, чем изменения выбросов, на которые указывают спутниковые наблюдения. Мы приписываем эту разницу спектральным изменениям излучения света и среднему углу излучения света», – отмечают авторы исследования.

Так вот где топор зарыт

Исследовательская команда из Испании, Германии и Франции обнаружила в долине реки Аваш (Эфиопия) древнейшую мастерскую по изготовлению топоров из обсидиана (природное вулканическое стекло). Сначала нашли один топор в отложениях, а позже – уже 577 топоров. Способ их изготовления, судя по всему, был одинаковым, а значит, делали их в одной мастерской. Ученые подсчитали и пришли к выводу, что мастерская эта – самая старейшая из известных: ей около 1,2 миллиона лет. До этого считалось, что камень начали обрабатывать в мастерских на территории современной Европы в промежутке от 774 000 до 129 000 лет назад.

На территории Африки топоры производили, скалывая камень и таким образом заостряя край. Топорищ у этих изделий не было, древние люди держали рубило прямо в руках. Таким топором можно было что-то измельчать или использовать в качестве оружия.

Считается, что первым материалом для изготовления топоров служил кремень, позже стали использовать обсидиан, который даже сейчас считается непростым материалом, потому что плохо поддается обработке.

Плохая хорошая лампа

Ученые Хельсинкского университета (Финляндия) уверены, что бактерицидные ультрафиолетовые лампы при всей своей пользе одновременно и вредны. Они стали популярны в пандемию для очистки пространства от вредных бактерий и вирусов.

«Эта инактивация является результатом высокой энергии фотонов, вызывающих разрыв молекулярных связей, но при воздействии на непатогенные молекулы могут возникать нежелательные эффекты. Мы исследовали влияние коммерческого устройства для дезинфекции УФС высокой интенсивности (∼ 2 кВт) на состав и концентрацию газов и частиц в воздухе помещений», – пишут в своей статье исследователи.

В лабораторных условиях ученые измерили концентрацию, размер и химический состав газов и мелких частиц. Выяснилось, что бактерицидные ультрафиолетовые лампы хоть и эффективно деактивируют патогены, но при этом могут сильно влиять на химический состав воздуха в помещении. УФ-излучение с длиной волны 254 нанометра увеличило концентрацию потенциально вредных веществ и частиц размером 2,5 нанометра. Конечно, снизить эту концентрацию вредных веществ тоже можно, но для этого потребуется довольно длительная вентиляция – не меньше 30–40 минут.

И все-таки лучше услышать, чем увидеть

Исследование ученых из Высшей школы бизнеса Стэнфордского университета (США) рассказывает нам о том, что голосовые сообщения более убедительны, чем текстовые.

Весной 2018 года Шуета Мариадассу и Крис Бехлер, аспиранты Стэнфордской высшей школы бизнеса, слушали семинар профессора маркетинга Джонатана Левава, на котором изучали, как различные типы сообщений влияют на принятие решений. Аспиранты узнали, что люди обычно воспринимают кого-то как более умного и компетентного, когда этот кто-то передает информацию в устной, а не в письменной форме. «На сегодняшний день голосовые технологии – быстрорастущий сегмент технологий. Мы хотели посмотреть, что произойдет, когда мы предоставим рекомендации в обеих модальностях», – объяснила Шуета Мариадассу, глава исследования.

Результаты пяти экспериментов, проведенных на различных онлайн-платформах, показали, что люди с большей вероятностью будут следовать рекомендациям, которые они слышат, чем рекомендациям, которые они читают. Исследователи удивились, узнав, что слуховые рекомендации для таких продуктов, как пирожные, блендеры и пиво, оказались более действенными, чем текстовые. «Теоретически это не должно было иметь никакой разницы в поведении потребителя», – отмечает профессор Левав.

Более того, выяснилось, что голоса роботов работают лучше, чем человеческие. «Предполагается, что аутентичные человеческие голоса производят впечатление более компетентных и умных, нежели голоса, созданные компьютером. Причина этого в паралингвистических признаках человеческого голоса, таких как интонация, высота и громкость. Эти признаки передают уникальную человеческую способность думать и чувствовать», – говорит Мариадассу. И вот теперь выяснилось, что сообщениям, передаваемым искусственными голосами, люди все же доверяют больше.

Но почему голосовые, а не текстовые? Исследователи предположили, что все дело в том, что голосовая информация быстротечна. Ее нельзя перечитать несколько раз, как текстовую информацию. Поэтому от аудитории исчезающая информация требует быстрой реакции. Ученые проверили эту гипотезу и дали испытуемым прочитать сообщение, слова которого исчезали вскоре после того, как были написаны. И люди следовали рекомендации так же активно, как и советам из аудиосообщения.