Сбой физического закона и странности Юпитера. Главное на QWERTY
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир. Сегодня понедельник, и это выпуск самых интересных новостей науки прошедшей неделе. В этом ролике: клетки Франкенштейн, кожа, выращенная прямо на ранее, космический туризм и многое другое. Все подробности будут, как всегда, по ссылкам в описании.
Самой интересной темой прошлого выпуска вы посчитали новый тип нейронов, поэтому буквально пару дополнительных фактов. Впервые открытые клетки шиповника были обнаружены в верхних слоях коры головного мозга. Считается, что это самая сложная часть мозга и, соответственно, самая сложная структура в природе. Вы интересовались, сколько лет была донором тканей — им было слегка за 52.
Группа учёных использовала разные методики исследований: одни подошли к делу классически, исследуя формы, размеры и электрические характеристики клеток, а другие разбирались в наборах генов, делающих нейроны уникальными. Комбинация подхода выявила особенности в генетической подписи клеток шиповника и их способе формирования связей между ними и пирамидальными нейронами. Учёные говорят, что это было одно из первых исследований, где объединили две этих техники. Оказываются, по отдельности они могли не давать полной картины происходящего.
А ещё больше узнать о связях между нейронами поможет новый датчик нейромедиатора ацетилхолина. Ацетилхолин — это один из важнейших медиаторов в нервной системе: сердце, мышцы, кишечник, сон и бодрствование — всё на нём. Кроме этого, он связан с Альцгеймером, шизофренией и депрессией. Его перемещение, зафиксированное новым сенсором, может подсказать, как бороться с этими вещами. Этот датчик создали на основе рецепторов, связанных с G-клетками. Если что, это клетки ЖКТ, которые вырабатывают гормон гастрин.
Электрохимический сенсор позволяет отслеживать нейромедиатор как снаружи, так и внутри живых организмов, ну, как минимум, внутри мышей, подавая сигналы, которые затем улавливаются с помощью разных типов микроскопии. Так что тем или иным путём, а лучше многими сразу, мы таки проникаем в тайны нашей нервной системы.
Учёные тут бунтуют: взяли и опровергли физический закон. Но, как говорил, кажется, в фильме, в этом и заключается их работа — опровергать теории и предлагать новые. Сколько всего уже было опровергнуто? Три кита на черепахе, планетарная модель атома, закон сохранения четности для слабых взаимодействий. А вот сейчас — закон излучения Планка.
С момента его открытия в 1900 этот закон постоянно тестировали и испытывали на всяческих объектах. Закон заключён в особой формуле для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела, которая была получена Максом Планком для равновесной плотности излучения. Макс Планк тогда революционно предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии — квантов, а их величина зависит от частоты излучения. В общем, то примерно тогда родилось понятие фотона. Да и квантовая механика тоже.
Учёные экспериментировали над тепловым излучением на масштабных объектах, и оказалось, что для таких масштабов закон сдает свои позиции. Пластиночки размером в 10 микрометров показали результат сто раз лучше предсказанного. Они излучали и поглощали тепло гораздо эффективнее, чем должно было быть. Нагревали одну из них и измеряли передачу тепла на другую пластину, которая находилась на расстоянии, которое можно считать дальним полем. Не ближним — в ближнем это когда расстояние меньше длины волны, всё.
И так странно, и до тест закона Планка в дальнем поле разошёлся с расчётами в сто раз. На вопрос: «А почему, собственно?» — физики ответить не смогли. Одно дело подсчитать, а другое дело объяснить. А вот когда учёные поймут причины произошедшего, то есть сверхэффективной передачи тепла на нано-масштабе, тогда, возможно, изменятся наши взгляды на передачу тепла в атмосфере или даже термодинамику целых планет. А может, это вообще будущее нанотехнологий.
Почти всегда, когда перестают работать одни законы, стоит ждать появления новых. То, что магнитное поле Юпитера отличается от земного, мы знаем благодаря аппарату Джона, который изучал магнитосферу гиганта, составлял карту его ветров. Но, чтобы настолько, скажем так, северного полюса, как такового у планеты просто нет. Считается, что магнитное поле образуется при движении металла или газовой плазмы в жидком ядре планеты или звезды. То есть турбулентность проводящих жидкостей в центре объекта создаёт динамо-эффект и постоянное магнитное поле.
Земли, например, это магнитный диполь. У неё есть два полюса: северный и южный. Уран и Нептун из-за вращения на боку имеют достаточно сложные магнитосферы. У Нептуна вот два северных, едва южных полюса, у Юпитера с южным полюсом всё в порядке — он есть и довольно обычный дипольный. А вот с северным явно что-то не так. Учёные составили трёхмерную карту магнитных полей Юпитера вплоть до глубины в 0,85 радиуса, туда, где водород предположительно переходит в металлическое состояние.
Из карты видно, что силовые линии в северном полушарии выходят узкой полосой и частично возвращаются назад, формируя чёткое пятно в районе экватора. Учёные называют эту область большим синим пятном. А ещё в северном полушарии сосредоточена недипольная часть магнитного поля. К слову, она равномерно распределена между полушариями. В остальной части Юпитера, кстати, поле гораздо слабее. Предположительно, такой разброд вызван тем, что внутри Юпитера движение потоков вещества крайне сложное, учитывая многослойность, неоднородность планеты и вообще перебор с размером. Поэтому динамо работает не только в ядре, но и в более высоких слоях — и всё очень неравномерно. Возможно, всё-таки дело выраженных слоях в металлическом водороде.
Джуна это ещё только предстоит выяснить во время своих следующих витков. Возможно, скоро можно будет отреставрировать нашу кожу, как какой-нибудь автокресло, с помощью спрея. Учёные Сан-Диего научились превращать клетки на поверхности открытой раны в клетки кожи. Наша кожа, конечно, способна к регенерации, но с возрастом эта способность ослабевает, и всякие кожные повреждения, язвочки, ожоги становятся проблемой, особенно при нарушениях обмена веществ, диабете, например.
Что можно сделать при обширных незаживающих ранах? Пересадить кожу откуда-нибудь с бедра? Но хватит ли? Или вырастить её в чашке Петри? Но ведь это долго. Или заставить её образоваться прямо на ранее. Стволовые клетки обычно из глубоких слоёв кожи мигрируют к поверхности, превращаясь в другие типы кожных клеток, в основном в кератиноциты. Но если кожа сильно повреждена, то стволовых клеток может не хватить, а остальные клетки по большей части присоединяются к вакханалии и участвуют в регенерации других тканей.
Воспалительных процессах, только не восстановления кожного покрова. Но учёные методом научного перебора нашли определённые белки и РНК в нижних слоях эпидермиса, которые сильно влияли на способность валовых клеток превращаться в нужные кератиноциты. А затем нанесли смесь из этих факторов, из этих белков, на глубокие порезы на коже мышей. Мыши, конечно же, не сами себе сделали эти порезы. Благодаря этому клетки в ране оказались перепрограммированными в состоянии, подобные кожным стволовым клеткам.
Далее природа сделала своё дело, и через 18 дней раны поросли новым эпителием. Даже через полгода после эксперимента каждый слой был абсолютно нормальным и здоровым, в том числе по генетическим показателям. Доклинических испытаний ещё далеко, надо опробовать средства на различных кожных повреждениях. Но в перспективе этот метод может помочь даже с омоложением кожи.
Учёные создали искусственные клетки, основная задача которых — убивать. Но хорошо не только это! Синтетические крепкие состоят из мембранных пузырьков, вода и которых заключена очищенная ДНК с ограниченным набором генов, белки и молекулы, нужные для определённых задач, например, захватывать и уничтожать какие-нибудь бактерии. Эти клетки хорошо приспособлены к выживанию в различных средах за счёт модифицированных мембран, но не могут размножаться, а их полужизнь заканчивается тогда, когда кончатся внутренние запасы необходимых для работы веществ. Идеальные солдаты для человеческого организма!
В своих экспериментах учёные натаскали, ну то есть сконструировали, эти клетки так, что их рецепторы определяли бактерии кишечной палочки. Затем эти Франкенштейн и связывались с ними и разрушали. Так что учёным достаточно только сказать: «Фас!» — и клетки придут за тобой, микроб! Такие клетки, при должной сборке, а собирают их как лего, могут быть очень полезны, например, в случаях уничтожения бактерий, устойчивых к антибиотикам, или для адресной доставки лекарств в организм.
И сразу ещё одна новость из мира микромира. Лейкоцитов обнаружили новые части их — лейкоцит нова тельца, тента образные оборки. Да, именно так грубо учёные назвали эти красивые оборочки, а ещё их сняли на видео с помощью решетчатой световой микроскопии. Оборки выполняют очень важную функцию: именно с их помощью макрофаги, наши родные лейкоциты, первая линия обороны, улавливают следы опасных веществ, растягивая мембрану как ловушку. Такой процесс называется макропен-ацидозом и характерен он, как оказалось, не только для лейкоцитов. Это аналог нашего нюха.
Макрофаги анализируют большие объёмы жидкости вокруг себя, и если там присутствуют маркеры чужеродных клеток или опасных веществ, они начинают двигаться по направлению к ним. Подобным же образом раковые клетки ловят питательные вещества, необходимые им для выживания. Так что дальнейшее изучение опора чик и контроль их работы помогут не только лучше изучить иммунную систему, но и бороться с раком, лишая злокачественные клетки возможности добывать себе прокорм.
Но и живые клетки на грани доступного нам разрешения не каждый день увидишь. Правда, нас уже давно, лет двадцать как минимум, под чжэ сказочками, что вот-вот, буквально совсем скоро, ещё пару лет, и люди будут летать в космические туристические туры. Очереди из туристов что-то как-то не наблюдается. Ещё бы! На МКС полететь крайне дорого, а остальные компании-туроператоры находятся в состоянии перманентной подготовки.
Из ближайших говорят: Blue Origin на подходе. Да, ещё воздушные шары собираются запускать несколько компаний. А шарах мы и поведём речь. Российская компания провела первый тестовый запуск манекенов в скафандре "Сокол" стратосферу на высоту почти 26 километров. Не совсем космос, конечно, но уже что-то! Вид как минимум отменный. Манекена, кстати, зовут Валера, и он приземлился в 50 километрах от точки запуска. Так что стратосферный турист всегда сможет позвонить другу с просьбой: «Забери меня тут недалеко».
Система, благодаря которой Валера бороздил просторы почти космоса, инженера называют кластерными стратостатом, и состоит он из 6 шаров, заполненных гелием. На определённой высоте шары лопаются, и космический турист спускается на землю с помощью парашюта. Уход тестового запуска проверялась система подъема, система отделения полезной нагрузки, датчики, радиосвязь, управление — всё прошло гладко, и теперь инженеры мечтают поскорее отправить в космос туристов.
Не хватает пустячка — доработать систему жизнеобеспечения на скафандре. Компания утверждает, что разработанный способ дешевле и надежнее, чем использование больших стратостатов с герметичной капсулой. И подняться можно будет до сорока пяти километров. Но знаете, мне было бы нисколько не по себе болтаться на лямках туда почти 50 километров и столько же назад.
Ну что ж, а на этом сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте своё мнение в комментариях, ставьте лайк этому видео, если оно вам понравилось, и делитесь им со своими друзьями. Не забудьте проголосовать за самую интересную новость и подписаться на нас на YouTube-канале, в Инстаграм и Телеграм. И до скорых встреч! Пока! [музыка]