Бактерии, поедающие пластик, и сверхпроводники в метеоритах. Главное на QWERTY №119
[музыка] Всем привет! Вы смотрите, надеюсь, что из дома научно популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей недели.
И в этом ролике подробности про лучше новость предыдущего выпуска: сверхпроводимость в метеоритах, перепрограммирование клеток, против старения, бактерии против пластика и экзоскелет для бега.
Лучшей новостью предыдущего выпуска стала новость про фотон на кольце у черной дыры. Она состоит из бесконечного количества вложенных друг в друга суперкольцев, которые при нынешних условиях наблюдения невозможно запечатлеть. Но при увеличении частоты радиотелескопов и расширении базы сети телескопов, например, при запуске одного из телескопов на орбиту Луны, можно разглядеть одно или два из суперкольцев.
Длина волны, на которой сделали изображение тени черной дыры, 1,3 миллиметра. Частота, на которой работает телескоп ALMA, 950 гигагерц. В скором будущем будет доступна частота в полтора терагерца, а длина волны для анализа перспектив наблюдений. Если рассматривать вот этот график, принималось менее одного миллиметра. При соблюдении этих условий, а также размещении телескопа в точке Лагранжа L2 в полутора миллионах километров от нас, можно с уверенностью наблюдать аж три суперкольца.
Вы скажете, что третье из бесконечного количества — это так себе достижение, но это примерно как заглянуть внутрь атома. В комментариях писали, что существует российский проект космической обсерватории миллиметрового диапазона — это спектр М, 10-метровый телескоп, который как раз должен работать вблизи точки Лагранжа L2 в противосолнечном направлении, а длина волны, доступная ему, от 0,5 миллиметра. Но его предполагаемая дата запуска где-то после 2030 года, и непонятно, как обстоят дела с финансированием.
В любом случае, три суперкольца — это след из тех фотонов, которые вылетели из источника света, сделали вокруг черной дыры полтора оборота или три полуоборота и попали на экран наблюдателя. Это кольцо имеет свои конкретные координаты в виде расстояния от горизонта событий черной дыры. Ну и если миллиметров или нечто подобное так и не попадет на свое место, то придется довольствоваться первым и вторым кольцами.
Я люблю повторять, что сверхпроводимость, особенно при комнатных температурах, — это священный грааль для физиков. Отсутствие сопротивления в проводниках дает просто удивительные результаты. Самый эффектный фокус, связанный со сверхпроводимостью, — это лимитирование магнита над сверхпроводником, он из-за того, что сверхпроводник вытесняется магнитное поле, если он находится при критической для него температуре. Обычно это крайне низкие температуры, около абсолютного нуля.
Но ученые ищут материалы, способные выдавать сверхпроводимость и при вменяемых температурах, до минус двухсот кельвинов и выше. Правда, либо эти материалы слишком хрупкие, либо требуются дополнительные физические ограничения, вроде огромного давления в миллион атмосфер. Поэтому физики потихонечку выходят за пределы стандартных и даже земных веществ и обращаются к космосу.
Сантьяга стали изучать метеориты при помощи методов микроволновой микроскопии с модуляцией магнитного поля. Пришельцы из космоса постепенно охлаждали, непрерывно измеряя их магнитное поле, при возникновении состояния сверхпроводимости. Даже в маленьком участке метеорита наблюдается фазовый переход. Из 15 обследованных метеоритов это произошло в двух температурах, конечно, не сверхвысокая, а очень даже низкая.
Названия метеоритов вы видите на экране. Типы у метеоритов разные: Мандра Белла — это железный метеорит, в нем много никеля, олова и собственно железа. А Г. — это у Revity, в нем сложная структура из силикатных зерен, среди которых много углеродсодержащего вещества. Но сверхпроводящие вещества в обоих метеоритах схожи — это сплавы свинца, индия и олова.
Интересно, что в условиях космоса это вещество находится в сверхпроводящем состоянии. А значит, если мы говорим не об отдельных кусках железа или металла, а о крупных скоплениях, то они могут влиять на движение частиц, на магнитные поля и даже на формирование планет.
Никто не хочет стареть — это как минимум неудобно. И разных способов отсрочить это состояние напридумывали достаточно много. Мы охотно о них рассказываем. И сейчас мы расскажем о частичном перепрограммировании клеток. Существуют факторы, анахроны, которые, если их запустить в клетке, лишают ее специализации и превращают ее в эмбриональную стволовую, такую, из которой может развиться любая другая клетка. Как если бы у состоявшегося врача отобрали бы его халат, знания и превратили снова в школьника.
Технологии программирования уже 15 лет. И уже пытались использовать для омоложения. Ну, омолаживать клетки до раннего состояния было бы, ну, как-то нелогично, поэтому эти факторы включают лишь на небольшое время. Это называется частичным перепрограммированием. Так делали с мышами. В 2016 году вывели линию быстро стареющих мышей, у которых можно было включить факторы и анахроны, изменяя их рацион питания. Так вот, стволовые у них действительно удалось отсрочить, а их мышечная ткань восстанавливалась. Но там мыши и их старение несколько отличается от нашего.
Поэтому в новом исследовании сконцентрировались на человеческих клетках и разработали специальный протокол, по которому перепрограммирование запускалось при введении в клетке кусочков РНК. За две недели воздействия РНК клетка превращается в зародыш. Вы не поверите, но через пять дней в клетках появляются первые признаки превращения в стволовую клетку.
Тоже слишком много, значит, останавливаемся на четырех днях воздействия. Клетки для эксперимента брались у пожилых людей возрастом от 60 до 90 лет. Это были клетки из стенок сосудов и фибробласты. После четырех дней обработки эти клетки сравнивали с клетками молодых людей, даже моложе меня, по уровню экспрессии генов, и этот уровень был ближе именно к молодым клеткам, чем к старым перепрограммированным клеткам.
А самое главное — их биологический возраст изменился почти на два года для клеток сосудов и на целых пять для фибробластов. А когда стали работать с хрящевой тканью больных остеоартритом, оказалось, что их клетки начинают лучше делиться, дают больше энергии и вообще оздоравливают.
Но радоваться и ждать каких-то изменений прям завтра, конечно же, не стоит. Прежде всего, нужно понять, не появляется ли у таких клеток каких-то новых дополнительных функций, не теряют ли они старые и, что самое главное, не начинают ли они бесконтрольно делиться. Но в целом многообещающе!
Мы уже рассказывали про успехи ученых в поиске микроорганизмов, способных поедать пластик. Не любой, конечно, только некоторые его разновидности. Шел по подсказке в для перехода на довольно-таки старую, но интересную новость: Plastic Beach современности. Одна только Европа в год производит более трех с половиной миллионов тонн полиуретана. Для его переработки нужно тратить много энергии, потому что значительная часть его разновидности плохо плавится при нагреве.
Вот и скапливаются такие и многие другие пластиковые отходы на свалках, выделяя в окружающую среду токсичные вещества. А в Тихом океане даже сформировалось большое мусорное пятно площадью от двух до четырех гектаров, содержащее 100 миллионов тонн мусора. Конечно же, большая часть это пластик, его в некоторых местах в семь раз больше, чем зоопланктона, и рыбы начинают его поедать.
И вот ученые из Германии нашли бактерию, которая способна помочь в разложении полиуретана. Она может метаболизировать некоторые его компоненты для производства энергии. Геном псевдо-Monasin проанализирован на предмет факторов, позволяющих совершить такой подвиг. Этот штамм бактерий принадлежит группе бактерий, устойчивых к органическим токсинам. Также сейчас оно испытывается на полиэтилене, из которого массово производятся бутылки для воды.
Первым шагом для дальнейших исследований должен стать поиск генов, кодирующих внеклеточные энзимы, разрушающие полиуретан на отдельные компоненты. Тогда можно было бы производить его в лабораториях или на фабриках бактерий и поливать им свалки и залежи пластика. Или даже разработать нормальный биоразлагаемый пластик, но фундаментальных знаний для этого пока не хватает.
Экзоскелет может быть и вот таким! Это голеностопный экзоскелет для бега. Задачи экзоскелетов примерно одинаковые: снизить нагрузку и увеличить силу. В данном случае это устройство снижает нагрузку на ноги не только при беге, но еще и при ходьбе.
Экзоскелет крепится ремнями к голени, петлю и к подошве обуви, и имеет небольшую платформу для стопы. Моторов на самом устройстве нет, они есть в рюкзаке, откуда они натягивают специальные тросики, которые передают усиление на экзоскелет. В таком режиме экономии энергии бегуна составляет до 15 процентов, а скорость бега при этом может быть увеличена на десять процентов.
Интересно, что если использовать его в пассивном режиме без моторов, то затраты энергии человека увеличиваются на 13 процентов. Кто бы мог подумать? Это же как бег с утяжелителями! Но испытателей на самом деле хотели проверить следующую гипотезу: ноги при беге работают как пружины, так почему бы не дать поддержку именно вот пружиниванию?
Но в пассивном режиме имитации пружин устройство не стало эффективным. С другой стороны, вы теперь не сможете отказать своему другу спортсмену приглашающему вас на пробежку из-за того, что вы за ним не поспеваете.
Ну что ж, а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр и за то, что вы остаетесь дома. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно при щелчке по подсказке. Оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайки этому видео и делитесь им со своими друзьями. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь на YouTube и щелкнуть колокольчик в Инстаграме и Телеграме. И до скорых встреч! Пока! [музыка] Вот! [музыка]