Пластик в океане. Кислород с Марса. Полет Ingenuity. Починка ДНК в клетках рака. Новости QWERTY №169
Из этого ролика вы узнаете, как Перси получил кислород на Марсе и как наконец полетела Дженни, и куда попадают плохие воздушные шарики. Чем занимаются волки в свободное от охоты время? Как увидеть волновую функцию экситона? А чем жертвует рак при восстановлении самого себя, и могут ли морские губки что-то ему противопоставить?
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир. Сегодня понедельник, и разве нужен еще какой-нибудь повод для того, чтобы ознакомиться с самыми интересными новостями науки предыдущей недели? Напоминаю, что все подробности и ссылки будут, как всегда, в описании.
Воздушные шарики не только улетают в небо. Некоторые, видимо, которые плохо себя вели, уходят на дно. Шарик с надписью "Are all by swans", мол, вел себя видимо хуже всех, раз его нашли на глубине 5 тысяч 800 метров.
Японские ученые исследовали загрязнения морского дна японского побережья пластика на глубинах от полутора до шести километров при помощи подводного аппарата Шимко и 6500. Зачем? Но просто потому, что уже 6 каждый год в океан мы сбрасываем 10 миллионов тонн пластика, и это явно не идет на пользу флоре и фауне океанов, и не пойдет еще сотни и тысячи лет.
То, что остается на поверхности, скажем, знаменитые Тихоокеанские мусорные пятна, это примерно один процент от всего объема, а основная часть либо спускается вниз под своим весом, либо проглатывается животными, либо обрастает всякими ракушками.
Результаты обследования достаточно плачевные: морское дно содержит в среднем 5 тысяч фрагментов мусора на каждый квадратный километр. Одна из них до 93 процентов — это разумеется пластик, а из него примерно 85 процентов — это одноразовые пластиковые предметы.
Тот шарик, кстати, когда-то имел слой из фольги, но он разрушился, а вот сам шарик нет. Его попытались поднять наверх для исследования, но потеряли. Странно, вроде бы не из титана. Интересно, сколько он там пролежал!
Моделирование показало, что в северо-западной части Тихого океана рядом с Японией мусор достигает дна за неделю, а затем может дрейфовать на расстояние до 500 километров при помощи течения Куросио. Вообще был бы неплохо провести всемирный субботник, но глобальная задача по очистке океанов от пластика достанется, кажется, все же нашим детям и внукам.
Учёные из МВТ и Московского физтеха обнаружили любопытный защитный механизм у раковых клеток. Во-первых, напомним, что повреждение ДНК и мутации в клетке в принципе ведут к образованию рака. Спонтанные мутации происходят в каждой клетке довольно часто, и у всех живых организмов есть защита от этого — механизм репарации ДНК.
С одной стороны, это хорошо, иначе рак был бы постоянным спутником вообще всех. А с другой стороны, и репарация помогает почти убитым клеткам рака после химии или облучения за лечиться и поднять голову. Им-то удобно, а человечеству нет.
Во-вторых, ученые решили изучить подробнее этот процесс на тканях щитовидки: и здоровых, и с доброкачественными, и со злокачественными опухолями. Набрали 95 образцов. Среди этих трех состояний именно роковые состояния ткани характеризовались самым интенсивным процессом репарации ДНК.
То же самое оказалось характерным и для множества других видов рака. Рак, сам будучи весьма искорёженным с точки зрения мутации в ДНК, интенсивно залечивал свой геном. Чтобы выжить, он активировал все известные пути репарации, но вот только и это. В-третьих, при этом он отключал систему контроля правильности починки — контроля качества.
Дело в том, что оно в нормальных условиях уничтожает клетку, если в ней происходит неправильная репарация, как раз чтобы она не превратилась в роковую. Раку этого не нужно, ему и так сойдёт, да еще и скорость деления можно прибавить. Выходит, что репарация в раковых тканях возможно только при выведении из строя систем контроля качества. И именно этим объясняется удивительная способность рака поддерживать стабильность своей нестабильности.
Думаю, что у него кто-то по-любому учился. А в Дальневосточном федеральном университете отыскали вещество — морской алкалоид, который обладает нестандартным противораковым эффектом. Она не заставляет раковую клетку совершить самоубийство (апоптоз), как делают многие другие средства, к которым многие виды рака становятся устойчивыми, а работает более изобретательно.
Но в то же время более жестко, жестче чем химиотерапия. Как выяснили, опробовав это средство на раке простаты, при этом вероятно она не имеет свойственных химии побочек, а даже если и имеет, у их можно компенсировать при общем лечении. Получили это вещество монаха Qe7 колин и из редких морских губок, живущих на Курилах. Так как они редкие, то вещества из них добыть много не получится.
Там Патрик Стар против, да и вещество весьма сложное и просто так его в лаборатории не синтезируют. Поэтому, скорее всего, сначала его получше изучат, выяснят механизм его действия, и уже на его основе разработают новые лекарства.
Небольшие апдейты по марсоходу Perseverance и вертолету Инженю. Те дали начало, Перси смог испытать экспериментальную установку, которая производит кислород. Называется она МАКСИ и представляет собой 17-килограммовую почти кубическую коробку, внутри которой находится компрессор, система фильтров и нагревателей, а также электролизная ячейка с твердым оксидом, который и является основой для получения молекулярного кислорода из CO2.
То есть процесс чем-то схож с тем, который наладил Марк Вот, когда получал кислород, необходимый для производства воды для его картошечки. Смысл в том, чтобы прогреть аппарат до 800 градусов по Цельсию. Перси это дело в течение двух часов подаёт энергию на катод с анодом, а затем запускает атмосферу Марса в аппарат и добивается отделения кислорода от углекислого газа.
В эксперименте мощность установки составила 6 граммов кислорода в час, за время работы она произвела почти 5,5 граммов кислорода, и этого хватает человеку минут на десять. Опыт обязательно продолжится, ведь нужно протестировать схему в разное время суток и при разных погодных условиях.
Но и неплохая заявка на будущую стационарную установку гораздо большей мощности! Просто посмотрите на состав атмосферы Марса, кажется, углекислоты там хватает. Единственная, конечно, атмосфера очень разрежена, поэтому вертолет Инженю, идя во время своих все-таки состоявшихся первых полётов, раскручивал свои лопасти гораздо сильнее, чем это требуется на земле — более 2000 оборотов в минуту.
Уже два полета вертолета на Марсе подтвердили возможность летать на других планетах, имеющих хоть какую-нибудь атмосферу. Первый полет длился 39 секунд, выглядел как подъем на три метра, зависание на 30 секунд, поворот и посадка, и вызвал крайне милое пылевое облако, которое заснял Перси. Ах да, Джинни ищу! Фотоочки сделала!
А вот во время второго полета вертолет поднялся на целых пять метров, завис, отлетел в сторону на 2 метра, опять завис, развернулся, пофоткал и вернулся обратно на точку взлёта. Будет еще и третий полет, а затем Персию, который сейчас поддерживает вертолет, отправится по своим делам, а Джени — по своим.
Физики за последнее время настолько уменьшили размеры вещей, которые можно увидеть, что иногда кажется, что в перспективе предела практически не существует. Ну, может быть, за исключением Планковской длины. На этот раз они добрались до экситонов. Чтобы понять, что такое экситон, нужно вспомнить, что существуют дырки, и это неплохой вратарь. Дырка — это физически термин квазичастиц, а с положительным зарядом — незаполненная валентная связь.
В общем, это что-то вроде отсутствия электрона в некой сетке, когда электрон выбили фотоном. Тогда экситон — это связь дырки и электрона. Причем она бывает разных видов. Время жизни экситона не долго, электрон по спирали подкатывается к дырке и всего за триллионную долю секунды происходит аннигиляция с побочным эффектом в виде иллюминации.
Физики сколько ни бились никогда не могли измерить волновую функцию экситонов, хотя в их распоряжении были и сканирующий туннельный микроскоп, и электронные микроскопы. А это очень важно, учитывая, что экситоны могут полностью менять способ, которым материал реагирует на свет, и они очень важны для полупроводников.
И наконец, метод нашелся! Визуализировали волновую функцию экситонов, а именно распределение электронов вокруг дырки. Так, взяли бутерброд из Мо-слоя одессе ли, не до вольфрама, и кремниевой подложке при температуре 90 кельвин. Сформировали в нем экситоны, а затем, выбивая в высокой энергетическими фотонами электроны из этой решетки, они заставили экситоны распадаться.
При этом углы и энергии вылетающих электронов измеряли при помощи фотоэлектронной спектроскопии. Подсчитав количество электронов, обладающих определенным импульсом, можно создать волновую функцию и даже определить размеры экситонов. Они выражены, естественно, некой вероятностью, и эта вероятность размазана на несколько десятков ячеек. Мы на слайде селенида вольфрама. Вот так это выглядит!
Этот процесс в целом похож на изучение частиц в коллайдере, где характеристики частиц определяются по траекториям осколков, на которые они разбиваются. Но здесь разбивали экситоны! И это исследование очень важно для физики твердого тела и полупроводников.
Еще для возбуждения гордости. В штатах есть группа исследователей Voyager, своего проекта, который изучает поведение диких волков в Миннесоте и делает с ними потрясающее видео. Страничку проекта оставим в описании. В прошлом году они первыми в мире смогли установить камеру на ошейник волка-одиночки.
На старт, внимание, марш! В начале каждого часа камера записывала 30 секунд, а через шесть недель ношение ошейник сам расстегнулся. Так было задумано, много кадров были испорчены волчьей бородой, из чего исследователи вынесли урок и в следующий раз пригласят специального волчьего барбера.
Но, кстати, вот так выглядят об укладывании оленьи ноги. Новое видео помогло сделать интересное открытие: оказывается, волки охотятся на пресноводных рыб в реках. До этого такое поведение было зафиксировано только у одной конкретной стаи, но, судя по видео, наш волк-одиночка не гнушался рыбой, причем не только по четвергам. Так что теперь будем считать такое поведение общепринятым для волков.
Лучшая новость прошлого ролика — это новость про то, как ученые дорастили химерные эмбрионы обезьяны и человека до девятнадцатого дня, при этом доля человеческих клеток в эмбрионе составляла целых семь процентов. Щелкните по подсказке для подробностей. Однако мы сейчас чуть затронем щекотливую тему: почему, несмотря на очевидные преимущества таких исследований, хотя бы для возможности выращивать человеческие органы в теле животного для последующей трансплантации, они вызывают так много беспокойства?
Причины три. Первые химеры, содержащие некую человеческую часть, могут размножиться и произвести потомство с новыми комбинациями в геноме. Второе: человеческие нейроны могут наделить химеру сознанием, подобным человеческому. Третье: химеры, похожие на человека, могут получить характеристики, свойственные человеческой натуре.
Хэнк Грилле, профессор из Стэнфорда, емко резюмировал эти опасения следующим выражением: "болт, brains and beauty", что можно перевести как "яйца, мозги и красота". В общем, эти этические проблемы с химерами-донорами придется решать, вероятно, уже совсем скоро, и возможно даже опять же нашим детям.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Голосуйте за самую интересную новость выпусков в нашем Телеграме. Оставляйте свое мнение в комментариях, покажите это видео своим друзьям, пусть им тоже будет интересно! Не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. И до скорых встреч! Пока!
[Музыка]