Управление генами через ток. Муравьиный мёд. «Энергичные» фотоны Солнца. Новости QWERTY №267
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. А меня зовут Владимир. Мой дом — Майя, крепость в идеале, конечно, а в будущем это возможно ещё и аккумулятор.
Учёные из m-1 научились запасать энергию прямо в бетоне. Цемент, конечно, отвратительный проводник, но если добавить в него технический углерод, то есть графитовую пыль в количестве всего 3-4%, то всё меняется. Дело в том, что при смешивании с водой цемент с ней хорошо связывается, а вот углерод — нет, поэтому он формирует внутри бетонной нити филаментменты. Они могут выполнять роль проводящей сети. Такой бетон — это, конечно же, ещё не аккумулятор. Но из него можно сделать ионистор, или как его ещё называют, суперконденсатор. Это устройство, занимающее промежуточное положение между конденсатором и аккумулятором. Проводящие электроды, как у конденсатора, Нестора уже имеются.
Тогда нужно взять пару блоков из такого бетона, добавить проводящий негорючий электролит, как у аккумулятора, например, хлорид калия. Затем поставить между блоками мембрану и дело в шляпе. Подаём движение на электроды, и заряд накапливается по разные стороны мембраны — просто и эффективно. А учитывая негорючий электролит, так ещё и безопасно.
В эксперименте от 3 бетонно-углеродных ионисторов размером с пуговицу запитали обычный светодиод. А если превратить ионистор в фундамент среднего частного дома, то в нём можно накапливать примерно 10 кВт⋅ч. То есть при необходимости можно питать оборудование дома в течение целого дня. А при проявлении изобретательности можно превращать ионисторы в мосты и дороги и ограждения, которые будут подзаряжаться солнечными панелями и заодно ещё и фундаменты ветряков. Они будут сначала накапливать, а потом и отдавать энергию электроприборам или электроавтомобилям.
И всё это из самых обычных, хорошо известных и дешёвых материалов. Единственное, такой бетон будет чуть менее прочный, чем обычный — это нужно учитывать при строительстве. А ещё нужно учитывать, что уже целых три недели прошло без самых интересных новостей науки, поэтому самое время подзарядиться. И, как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[Музыка]
Всё в Австралии вверх ногами. Даже мед там делают муравьи. Нет-нет, пчёлы тоже этим делом там занимаются. Но похож ли муравиный мед на пчелиный? И вообще, зачем он нужен муравьям? Сейчас разберёмся.
Муравьи славятся своим разделением на касты. У австралийских, да в общем-то и африканских, и мексиканских, и других медовых муравьёв, кроме всем известных рабочих, нянек и солдатов, есть ещё одна каста — бочка. Муравьиные бочки цепляются к потолку и стенам муравейника и свешивают своё огромное брюшко, наполненное мёдом. Его размер может достигать небольшой виноградинки. Когда требуется мед, выдается другим муравьям порционно. При этом мед не портится и не переваривается самими муравьями.
Бочками, по консистенции, такой мед, конечно, не похож на пчелиный. Он совсем не густой, даже ближе к воде. Делают его из выделений тлей. Всем известно, что муравьи ещё и пастухи. Они своих коробок тлей буквально доят. В ответ на поглаживание выдают каплю сладкой жидкости, которую муравьи и относят в свою колонию. Для коренных жителей этих местностей муравьиный мед хорошо известен, причём не только как деликатес — его ещё используют как антисептик, например, для больного горла, что для меня сейчас очень актуально, для ран и всяких там других болезней.
Но вряд ли такая традиция возникла на пустом месте. Получается, что муравьиный мед обладает какими-то антимикробными свойствами. В экспериментах австралийские учёные показали, что муравьиный мед подавляет грибки криптококки и аспергилус, а также неплохо справляется с бактериями золотистого стафилококка. Но на этом антибактериальное достижение собственные заканчиваются.
С пчелиным медом, действующим на сотни бактерий, по этой характеристике муравьиный мед не сравнится. Есть различия и по механизму действия. В муравьином мёде не задействуются окислительные механизмы, которые работают против бактерий в пчелином. Поэтому его способ действия и различия в составе меди разных видов муравьев ещё только предстоит открыть. Вероятно, пчёлам широкий антибактериальный спектр нужен из-за того, что они перелетают с цветка на цветок и встречают большое количество различных патогенов, а муравьи работают в основном только с одной тлей.
С другой стороны, золотистый стафилококк — это очень мерзкая штука, которая обладает устойчивостью ко многим антибиотикам, и поэтому победить её при помощи муравьиного меда было бы прям очень даже заманчиво. Поэтому уверено, будут ещё дополнительные исследования.
Наше Солнце довольно-таки активное по нашим меркам, и вряд ли мы бы хотели, чтобы оно становилось ещё более активным. Вот у меня температура в 37 градусов уже в печенках сидит. В арсенале испускаемого солнцем излучения есть большое разнообразие: видимый свет, радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение. Всё это происходит за счёт термоядерных реакций внутри звезды.
Фотоны видимого света обладают энергией в один электронвольт. Не очень энергичны. Фотоны рентгеновского излучения уже могут иметь энергии в сотни тысяч электронвольт, а вот запредельные значения в миллиарды электронвольт характерны для гамма-излучения. Вот только считается, что в обычном состоянии Солнце не способно на их производство. Нужна либо повышенная его активность в виде вспышек, либо реакция на какие-то входящие извне космические лучи.
Считалось, что такого излучения от солнца исходит очень мало. Фотоны с энергией за миллиард электронвольт вообще обнаружили впервые только в 2011 году при помощи космического телескопа Ферми. Но у него есть ограничения: более 200 миллиардов электронвольт он уже не может такое регистрировать. Но что если наше Солнце способно на большее, триллионы? Тогда добро пожаловать в высокогорную водную Черенковскую обсерваторию. Она не регистрирует супер фотоны. Напрямую это невозможно, потому что их рассеивает атмосфера земли.
Однако при этом фотоны ударяются с молекулами атмосферы и вызывают активность вторичных частиц. Так как обсерватория расположена довольно высоко, на уровне 4 км, то её ёмкости с водой могут поглощать эти сбитые фотонами частицы. В ультра чистой воде ёмкости, из-за того что таких частиц движутся быстрее скорости света в воде, возникает черенковское излучение, которое и фиксируют детекторы.
По направлениям вспышек можно определить характеристики исходных фотонов гамма-излучения. По результатам наблюдения с 2015 по 2021 года выяснилось, что наше Солнце безо всяких там вспышек производит гамма-фотоны с запредельными значениями энергии до 10 триллионов электронвольт. Это в 10 триллионов раз мощнее энергии видимого света. Причём таких фотонов солнце производит больше, чем предсказывает теория, и это расхождение учёных пока что не понятно. Так что скорее всего будем продолжать наблюдать.
Учёные недавно продемонстрировали, что с помощью электричества можно управлять человеческими генами. Звучит так, как будто по нажатию кнопки можно управлять работой своего тела. Так ли это? Сейчас разберёмся.
Медики всё больше интересуются носимыми устройствами, фитнес-сенсорами, мониторами артериального давления. Умные носимые устройства стали важным инструментом для многих врачей и их пациентов. В развитии концепции учёные изобрели технологию, которую они назвали Дарт, что можно было бы перевести как технологии управления, активируемая постоянным током.
Внешняя компонента технологии выглядит как китайские акупунктурные иглы, питаемые от обычной батарейки, а внутренняя — это ещё и как набор биологических компонентов, которые внедряются в клетку. Но почему же учёные назвали эту технологию "восставших из ада" прорывом в управление генами? Короткий ответ: потому что оно может вызывать генные реакции. Мы уже умеем выстраивать генетические контуры управления клетками, превращая их то в исцеляторы, то в запоминающее устройство, то в реле. Их можно использовать для работы с раковыми опухолями, инфекциями, хронической болью, но управление такими клетками реализуется через генетические выключатели, реагирующие на низкомолекулярные соединения.
И тут возникает сложность, потому что эти химические соединения могут вызывать нежелательные побочные эффекты. А ещё могут быть проблемы с их био-доступностью. Тогда было бы логично заменить эти химические вещества на какие-то физические сигналы, вроде магнитных полей или света. Хотя, с другой стороны, они тоже могут быть в какой-то степени вредны для биологических систем. Но что если использовать электричество?
Электронные и биологические системы работают принципиально по-разному, их значительно степени несовместимы из-за отсутствия функционального коммуникационного интерфейса. Биологические системы аналоговые. Они запрограммированы при помощи генетики, управляются при помощи ионов. Электронные системы цифровые. Они управляются при помощи программного обеспечения и контролируются электронами. Чего здесь не хватает, так это электрогенетических интерфейсов, позволяющих электронным устройствам управлять экспрессией генов. То есть прямой связи между нашей аналоговой биологической алфавитом, который управляет жизненными циклами всех организмов на земле, и электронными системами, которые являются основой цифровых технологий.
Ещё в 2020 году показали, что генами можно управлять при помощи электричества. Если подавать низковольтный постоянный ток, то он генерирует в тканях свободные электроны и радикалы, приводящие к образованию активных форм кислорода в безопасных концентрациях. Технология с тех пор доработали таким образом, чтобы под воздействием тока в клетках при помощи вот внедрённых биологических систем образовывался конкретный специфический белок, который управляет экспрессией гена, то есть по сути рассказывает клетке, как она должна работать.
А затем эту доработанную технологию, как раз Дарт, опробовали на мышах, больных сахарным диабетом первого типа. Им пересадили модифицированные человеческие клетки с биологическими компонентами, запускающими выработку инсулина. Затем к ним подвели устройство с электрическими акупунктурными иглами, через которые подавали ток от 3 батареек. А в течение 10 секунд в день таким образом технология Дарт смогла точечно активировать гены, отвечающие за регулирование выработки инсулина — гормона, необходимого для нормальной жизнедеятельности при диабете.
В результате эксперимента концентрация глюкозы в крови мышей вернулась к нормальным уровням за счёт управления работой человеческих клеток. К тому же при изменении силы тока и продолжительности воздействия можно было менять и выработку инсулина. Представляете, что это означает как минимум для диабетиков?
А вообще это очень большой шаг вперёд для создания носимых устройств, которые могут контролировать метаболизм.
Лучшей новостью предыдущего выпуска, который случился аж три недели назад, вы признали новость про то, что учёные научили задействовать особенности белка клота для того, чтобы улучшать память у макак и у мышей. В экспериментах память улучшалась примерно на 50 процентов в тестах на запоминание после подкожных инъекций белка. А эффект держался минимум две недели. Сло улучшение было менее выраженным, но всё равно составляло около 20 процентов.
Интересно, что белок клота также снижает вероятность нейродегенеративных заболеваний, болезней вроде атеросклероза, а также влияет на продолжительность жизни. Собственно, теперь становится понятным и название белка — в честь древнегреческой богини Клота, префикс Нить жизни. Очень жаль, что с момента открытия белка в 1997 году до сих пор не создано средство для гарантированного продления жизни.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Как обычно, мне будет очень приятно, если вы поставите лайк этому ролику. Поделитесь им со своими друзьями и напишите комментарий. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно, как обычно, в нашем Telegram-канале. И, пожалуйста, щелкните колокольчик, если вы этого ещё почему-то не сделали. И до скорых встреч! Пока!
[Музыка]
[Музыка]