Архитектурный иммунитет. Нанотрубки нейронов. Гравитон можно обнаружить. Новости QWERTY №314
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал КРТИ. Меня зовут Владимир, и начинаем мы сегодня с очередных климатических рекордов. Лето 2024 года установило абсолютный рекорд по глобальной температуре среди всех бореальных лет, то есть привычных нам месяцев с июня по август, за всю историю наблюдений. Превзойдёт года на 0°. Август 2024 года также стал тринадцатым месяцем подряд с июля двадцать третьего с температурой на 1,51° выше доиндустриального уровня.
Если помните, есть такое парижское соглашение, по которому страны договариваются ограничить эмиссию CO2, чтобы Земля не преодолела порог потепления в 1,5 градуса от доиндустриального уровня. Год с лишним уже преодолеваем, и всё ведёт к тому, что и 2024 может стать самым тёплым годом в нашей истории. Январь-август уже установили новый рекорд, скорее всего и за осенью с началом зимы не заржавеет. Учёные предупреждают, что экстремальные погодные явления будут становиться всё более интенсивными и разрушительными, если не предпринять меры по сокращению выбросов парниковых газов.
Например, в Континентальной Европе этим летом опять была аномальная жара с засухой. А вот в Великобритании и Запад России испытали на себе чрезмерные осадки с наводнениями. Арктический лёд также продолжает таять. Да и в Антарктиде ледовый покров оказался на 7% ниже среднего.
В общем, наш климат довольно сильно меняется. Разумеется, будут локации, в которых наоборот станет чуть менее неприятно жить, а в ряде локаций условия как будто бы и не сильно поменяются. Но в целом изменения довольно тревожные. Хорошо, что самые интересные новости науки приносят не только тревожные, но и приятные известия.
Поэтому обещаем, что в этом выпуске в дальнейшем обойдёмся без страшилок. И как обычно, все ссылки на источники и подробности вы можете найти в описании. Если бы вы спросили Теда Мосби, что такое архитектурный иммунитет, я думаю, он не нашёлся бы, что вам ответить.
Что ты всегда типа нам Мосби архитектор? Если бы это был я, я был бы вроде Д. Мосби архитектор. Но если бы вы об этом же спросили муравьёв, они бы вам тоже не ответили, но зато показали бы. Муравьи бывают подвержены инфекциям, бактериям, грибкам — множество патогенов могут нанести существенный урон очень плотно заселённой колонии.
Поэтому муравьи выработали множество механизмов для выживания. Они собирают и приносят в муравейник лечебную древесную смолу, они научились производить антимикробные вещества и наносить их на больных товарищей или даже опрыскивать ими друг друга дистанционно, как лекарственным душем. А недавно мы рассказывали о муравьиной хирургии, когда повреждённые конечности ампутировали в избежании заражения всего организма.
А вот теперь выявилась ещё одна стратегия — архитектурная самоизоляция. Возможно, людям тоже здесь есть чему получиться, пока эпидемиологические риски довольно высоки. Итак, в одном научном эксперименте исследовали поведение чёрных садовых муравьёв в условиях, когда в колонии появлялись заражённые особи.
Дизайн эксперимента был таков: имеются группы из 180 муравьёв, им даётся возможность построить свои гнёзда, но спустя день в колонию подселяют патогенным грибком. Вот тут-то и начинаются удивительные перемены: заражённые колонии начинают строить свои гнёзда быстрее. При этом они создают больше туннелей и закладывают больше пространства между ними, а также располагают входы подальше друг от друга.
То есть насекомые начинают делать то, что помогает остановить распространение заболевания — строить более разобщённость по самоизоляции. И к тому же заражённые особи начинают проводить больше времени вне муравейника. Компьютерное моделирование показало, что подобные изменения уменьшают риск распространения болезни на 5-10%.
Кажется, что это немного, но это весьма существенный результат для муравьиного сообщества, где даже небольшое снижение эпидемиологического риска может спасти тысячи особей. Да, разумеется, у нас нет подтверждений тому, что где-то на уровне колонии происходит осознание появления заболеваний, и поэтому начинается перепланировка в колонии.
Вообще, в принципе централизовано почти ничего не происходит, но зато кажется, что мы открыли новые правила, которыми руководствуются отдельные муравьи, которые либо понимают, что они заражены, либо чувствуют заразу в своих сородичах. Когда клетка нашего организма накапливает слишком много дефектов или много внутриклеточного мусора, она запускает программу самоуничтожения.
Но нейроны не могут себе этого позволить — у взрослого млекопитающего новых нейронов возникает мало, конечно, не до такой степени, как в поговорке про совсем не восстанавливающиеся нервные клетки, но всё же. В общем, если у нейрона будет возможность жить дальше, он должен ей пользоваться.
Но что тогда этим долгожителем делать с накапливающимся мусором? Особенная угроза для нейронов — это агрегация белков, которые могут слипаться в токсичные комплексы и вызывать нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера или Паркинсона. То есть у них и мусор совсем не похожий на мусор остальных клеток, но выход у нейронов всё же есть.
На помощь им приходят клетки микроглии, которые можно назвать «чистильщиками мозга». Интересно, что хоть они и не относятся к иммунной системе, но функции выполняют довольно похожие. Могут и на вредоносные частицы напасть, и тот же мусор вывести за пределы мозга, но недавно выяснилось, что они ещё и умеют подсоединяться к самим нейронам. Между ними возникают очень тонкие трубочки, назвали их туннелями. Нанотрубками, хотя к квантовой физике они непосредственно отношений не имеют, такая связь должна предполагать нечто вроде транспорта веществ между клетками.
Одно из последних исследований подтвердило, что так оно и есть. По этим трубочкам осуществляется транспорт клеточных компонентов, и транспортные потоки между нейронами и клетками микроглии идут в обе стороны. Нейроны сбрасывают мусор агрегации токсичных белков микроглии, а от них получают подзарядку в виде митохондрий — энергетических клеточных заводов.
Интересно, что в экспериментах нанотрубки формировались у нейронов мыши и человека, тогда когда в нейроны вводили белки, связанные с болезнью Паркинсона. Они как бы запускали механизм, помогающий вывести мусор. Ну а митохондрии тут нужны были для того, чтобы восстановить энергию нейронов. Аналогичный процесс происходит между нейронами и другими вспомогательными клетками мозга — астроцитами, которые также делятся своими батарейками.
Это сложная система обмена веществ и поддержания здоровья нейронов, показывающая, насколько важно разбираться в микромире взаимодействий внутри нашего мозга. Ну а если специалисты разберутся в тонкостях работы этих туннелей, нанотрубок, то они смогут лучше работать с ними.
До сих пор нам удавалось наблюдать только классическую гравитацию: яблоки падают на землю, планеты вращаются вокруг звёзд. Да, мы зафиксировали гравитационные волны, и это отсылает нас уже к Эйнштейну, а не к Ньютону. Но это всё равно в рамках классики, мы не переходили на квантовый уровень.
Ведь все фундаментальные силы на данный момент объяснены через квантовую теорию, кроме гравитации. И в мире квантов мы таки ожидаем увидеть неделимые частицы гравитации — её переносчики, гравитоны. Дискретной энергии, которые формируют гравитационные волны и поля. Вспомните, как когда-то искали бозон Хиггса — это кванты Хиггса.
Вот Гравитон — это как ещё не открытый бозон Хиггса для гравитационного поля. Их существование давно предполагалось, но обнаружить хотя бы один гравитон, зафиксировать его — это для нас всё ещё непосильная задача в плане организации эксперимента и технологии. Но недавно учёные предложили математически непротиворечивые способы решения этой задачи при помощи квантовой сенсорики.
Вот как это может работать: нам для начала нужно уловить буквально несколько гравитонов. Гравитационные поля в теории состоят из множества гравитонов. Теперь представьте себе тяжёлый цилиндр — акустический резонатор. Если его охладить до очень низкой температуры и начать отслеживать изменение энергии в материале, можно уловить моменты, когда этот цилиндр поглощает гравитон. Это должно быть похоже на фотоэлектрический эффект, который привёл Эйнштейна к квантовой теории света и Нобелевки, только с гравитационными вместо электромагнитных волн.
Если наша теория верна, то когда гравитационные волны и гравитоны в их составе проходят через материю, они вызывают квантовые скачки энергии, по которым то и можно понять, что вот тут был гравитон, и это можно назвать гравитоном у нас же — акустический резонатор эффекта. Вот как раз самая большая проблема в том, чтобы регистрировать эти энергии.
И тут на сцену выходит наш помощник — это обсерватория LIGO, которая раз за разом подтверждает наличие гравитационных волн. Хотя LIGO не может обнаружить отдельные гравитоны, данные с неё можно использовать для перекрёстной корреляции с новым детектором. Нам будет понятнее, в каком промежутке времени и что надо искать.
И тогда остаётся последний, хоть и значительный шаг — разработка сенсоров, чувствительных к квантовым скачкам в макроскопических объектах. Новейшие исследования уже позволяют наблюдать квантовые эффекты в крупных объектах, что делает эту задачу более реальной. Через какое-то, скорее всего обозримое, время инженеры смогут создать чувствительные квантовые сенсоры для этой установки.
Тогда из каждых десяти в тридцать шестой степени гравитонов — это очень много! Мы сможем зафиксировать всего несколько, но этого будет достаточно. И мы сможем это сделать благодаря акустическому резонатору, квантовой сенсорике и учёту данных с гравитационной обсерватории. С точки зрения математики здесь нет никаких противоречий: материя будет поглощать гравитоны.
И переиспользовать. В рамках этой темы мы расскажем об одной нашумевшей статье из уважаемых журналов о долгожданном объединении квантовой физики и теории относительности Эйнштейна при помощи формул приведения к планковской длине. Но мы не будем многие издания её растиражировать. Однако преждевременно теория всего откладывается.
Так что предлагаем ознакомиться с довольно быстро вышедшим опровержением этой статьи в нашем телеграм-канале, там есть видео от профильного физико-технологического института. [Музыка] Кожу живых организмов прозрачной и наблюдать внутренние органы. Для этого им понадобился краситель тартразин. Как оказалось, водный раствор этого красителя выравнивает показатели преломления разных веществ кожи.
Что мешает свету рассеиваться, а соответственно делает ткань прозрачной для наблюдения. Эффект наблюдали на мышах: подсвечивает ветом синий — в любом случае поглощается, а вот красный проходит дальше без рассеивания. После удаления раствора красителя водой эффект пропадает. Видимо, через некоторое время подобные тартразин-красители будут входить в состав специальных кремов, которые можно будет наносить на кожу в медицинских целях.
Разумеется! Кстати, сам тартразин — пищевой краситель. Вы наверняка встречали его в чипсах, конфетах или газировке. Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Напишите в комментариях, а какой климат в вашей местности и чувствуете ли вы его изменения. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно, как обычно, в нашем Telegram канале. И до скорых встреч. Пока! [Музыка] [Музыка]