Яйца русских динозавров, нервные роботопротезы и "починка" генов в человеке: новости на QWERTY.
[музыка] Приветствую вас на канале QWERTY! Меня зовут Владимир, и это выпуск самых-самых новостей науки прошедшей неделе. В этом ролике: редактирование генов впервые внутри человека, робо-протез со встроенной нервной системой, яйца динозавров на территории России и многое другое. Все ссылки вы найдете, конечно же, в описании.
Для нас гены и редактирование стали уже обыденным явлением: выращиваем клетки или извлекаем определенные клетки из организма человека, редактируем их в лаборатории и возвращаем назад с измененными характеристиками. Но стоп! Разве обязательно подвергать клетки такому стрессу - туда и обратно? И вот впервые в истории гены и редактирование были осуществлены прямо в организме живого взрослого человека. Брайан Мэдок страдает синдромом Хантера - это генетическое заболевание, при котором в клетках печени не синтезируется определенный фермент, из-за чего в организме накапливаются вещества, связывающие клетки в тканях. Последствия крайне неприятные: то проблемы с дыханием, сердцем, нарушения в работе мозга. Стоит сказать, что многие больные умирают еще в детстве.
Брайан неожиданно дожил до 44 лет, пережив множество операций и проходя курс симптоматической терапии. Единственный способ помочь при болезни - еженедельное переливание ферментов. Это стоит сотни тысяч долларов в год. И вот, после согласия Брайана на новый метод лечения, ему внутривенно ввели в организм множество копий корректирующих генов и инструментов, которые разрезают ДНК в нужных местах, встраивают туда необходимые гены и зашивают обратно. Эти гены станут частью ДНК и останутся с Брайаном до конца его жизни.
Генетическое редактирование проводили по методу цинковых пальцев. Необходимые корректирующие гены вводятся в модифицированный вирус, который доставляет их непосредственно в заданный тип клеток. По этой методике четко задается и место редактирования гена, и орган, на который заточил вирус. Множество копий вирусов просто вливаются через капельницу и попадают в печень. Вместе с ними вливаются и особые сконструированные белки с цирковыми пальцами, то есть ионные цинка. Они распознают нужную последовательность ДНК, кодирующую белок альбумин, и разрезают. В разрыв вставляется правильный ген с верными инструкциями, для сульфатазы, и все зашивается обратно.
Чтобы все срослось, необходимо, чтобы хотя бы в одном проценте клеток печени новый ген принялся за работу. У животных такая методика срабатывала, а об успехах Брайана узнаем только через пару месяцев. Излечиться от синдрома Хантера невозможно, но обойтись без еженедельных переливаний зима вполне реально.
Особо хочу отметить, что это беспрецедентная процедура имеет необратимый эффект. Иногда изучение генома какого-нибудь существа ведется по методу научного тыка. Специалисты назвали бы это методом перебора вариантов: что будет, если отключить этот ген? Что будет, если добавить этот ген? В Университете штата Индиана, под контролем ученых, деактивация всего лишь одного гена у навозного жука заставила его отрастить третий глаз. Нарушение развития, связанные со смещением органов, необычное место называют эктопией. Например, сердце может сформироваться вне грудной клетки.
У навозного жука исследовали ген, который отвечает за развитие органов на голове. Кстати, после отключения гена у него не выросли рожки - такая вот компенсация за третий глаз. Такими способами ученые лучше понимают процессы развития органов и тканей. А еще иногда у людей наблюдается эктопия рук в тазобедренной области.
Но вот эксперименты с насекомыми продолжились. На этот раз ученые взяли священных скарабеев и отключили в них тот же самый ген с помощью РНК интерференции. У личинок жуков начали развиваться по середине головы парные глаза, которые у взрослых особей слились в единый фасеточный глаз. Для полноценного изучения явления жукам, конечно же, удалили нормальные глаза и стали показывать вспышки. Хотя выглядел новый глаз не совсем обычно, но в нем произошла экспрессия тех же генов, которые работают в нормальных глазах, и сформировались светочувствительные рецепторы и нервы. То есть глаз оказался функциональным, реакция на свет нормальная.
И понятно, что сложный орган имеет сложную инструкцию формирования. В нем упорядочено срабатывает множество генов, ведя стволовую клетку к заданному конечному результату. Множество факторов влияют на распределение клеток в нужном порядке. У насекомых за глаза отвечает целая пирамида генов, на вершине которой вполне может стоять один мастер-ген, который включает или выключает всю цепочку. Но в целом это весьма удивительный эксперимент.
16 ноября объявили лауреатов премии научно-популярной литературы "Просветитель". Как обычно, номинации две: естественные науки и гуманитарные науки. Но не совсем обычно то, что в гуманитарных науках победители сразу двое. Первые лауреаты - коллектив авторов, выпустивший книгу "Знак не сотрется: судьбы остарбайтеров". В письмах, воспоминаниях и устных рассказах о остарбайтерах - это жители России, Украины и Беларуси, угнанные в гитлеровскую Германию. Книга о пережитом в неволе.
Второй вариант - Александр Питерский, автор книг "Конструирование языков: от эсперанто до дотракийского". Труд об искусственных языках, их назначении и, конечно же, об истории их создания. Ведь слова "синдерен" вам о чем-то говорят? Лауреатами премии в категории "естественные науки" стали авторы книги "С ума сойти: путеводитель по психическим расстройствам для жителя большого города". Книга призвана восполнить пробел в знаниях о психиатрии у широкой аудитории и предотвратить стигматизацию людей с психологическими особенностями.
Кибернетизация считается одним из очевидных путей развития человечества. Однако до того времени, когда люди будут массово использовать робо-протезы, еще далеко. Сложные протезы дороги в производстве, поэтому об их доступности говорить не приходится. А еще у них очень низкая активность. И если первую проблему можно решить с помощью открытого исходного кода и 3D-печати, то над второй проблемы ученые уже работают.
Команда исследователей из Юты и Флориды занимается созданием биоинженерной руки, способной ощущать окружающую среду. Их цель - создание робо-протеза руки с аналогом периферийной нервной системы, для того чтобы сигналы из протезом напрямую поступали в мозг его носителя. То есть в итоге человек получит возможность восстановить чувствительность и улучшить контроль над протезом.
Все эксперименты проводятся над роботизированной рукой, созданной в лаборатории Байул Robotics. Множество рецепторов позволяют считывать информацию об окружающей среде и вызывать изменения в протезе и его поведении. Так, рука уже умеет регулировать захват, основываясь на весе и хрупкости предмета. Остается только научить датчики передавать информацию прямо в мозг. Для решения этой задачи на этапе эксперимента ученые снабдят нейроны микроэлектродами и поместят их в специальные камеры, и будут стимулировать при помощи робо-протеза, чтобы проверить, как растут и регенерируются нейроны.
Пройдя через камеры, нервные импульсы поступают в мозг владельца. Электрическая активность, создаваемая рецепторами, помогает регенерации поврежденных нервов, и ученые надеются, что искусственные сенсоры также смогут помочь восстановлению нейронов. Таким образом, этот эксперимент поможет не только людям, использующим протезы, но и людям с повреждениями спинного мозга или перенесшими инсульт.
Надеемся, что и на нашей улице начнется праздник в сфере роботизации, ведь недавно на соревнованиях World Robot Olympiad 2017 команда российских робототехников получила 23 медали в старшей и средней возрастной группе. Сборная победила в основной категории, а младшие участники вообще заняли все призовые места: 5 золотых, 1 серебряная и 2 бронзовых медалей. Всего в соревнованиях участвовали почти 400 команд из 53 стран мира.
Мы прекрасно знаем, что в определенных ситуациях электрон покидает свой атом. Это электронная эмиссия. Без нее вы бы не увидели этот выпуск, вы бы вообще ничего не увидели. Я подозреваю, что вас бы не было, вообще ничего бы не было. А фотоэлектронная эмиссия происходит под воздействием электромагнитного излучения. Электроны поглощают кванты света и как бы переполняются энергией, которая выносит их за пределы атома, позволяя преодолеть кулоновского притяжения между ядром атома и электронами. Это как вторая космическая скорость для Земли, между прочим.
За обоснование фотоэффекта Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Когда-то считалось, что процесс фотоэмиссии электронов мгновенен, но в 2008 году было доказано, что между поглощением атомом кванта света и эмиссией электрона существует очень-очень маленькая, но все же задержка, зависящая от, в общем-то, конфигурации атома. На таком низком субатомном уровне время измеряется от то-секундами, то есть квинтиллионными долями секунды. А еще проще - миллиардными долями миллиардных долей. Измерения ведутся при помощи сверхбыстрых лазеров на жестком ультрафиолете, вспыхивающих каждые несколько актов секунд.
Исследователи уже проводили измерения фотоэмиссии на атомах гелия при помощи таких лазеров, а сейчас шведские ученые решили поиздеваться над неоном. Это тоже легкий элемент, у него из атома сбегает 8 электронов. Замеры времени испускания электрона для каждого энергетического уровня атома неона после поглощения кванта света полностью совпали с теоретическими цифрами - составили 25 секунд. Этот эксперимент - уверенный шаг к изучению более сложных атомов и более сложных химических процессов.
В Кемеровской области, рядом с деревней Шестаковой, привет вам, обнаружились фрагменты окаменевшей скорлупы яиц динозавров. В этом месте вообще палеонтологический рай какой-то. Не то чтобы потом божественная находка датируется аж началом мелового периода, а совершили ее ученые из Палеонтологического института РАН и еще трех российских вузов. Яйца имеют длину всего два сантиметра, то есть взрослая особь была маленького размера. Считается, что это ложила самка небольшого хищного динозавра, представители отряда тероподов - таких животных, которые на двух ногах перемещались. А может быть просто птица.
К сожалению, определить вид динозавра по яйцу невозможно, если только рядом не сохранились останки взрослой особи. Толщина скорлупы составила всего 300 микрон, и все слои прекрасно сканируются, но скелет, к сожалению, не сохранился. Само яйцо относится к виду призматолы, яйца классифицируются иначе, чем сами динозавры, но так как структура скорлупы несколько отличается от других подобных находок, решили отнести его к новому виду призматолита.
Как правило, яйца динозавров находят в Монголии, Китае и Аргентине. Такие находки позволили многим выяснить природу динозавров. Например, некоторые виды, подобно птицам, сооружали гнезда, высиживали яйца и были теплокровными. Ох, как часто об этом упоминал Майкл Крайтон в книге "Парк Юрского периода". В России же, кроме этого, была совершена всего лишь одна находка окаменелых фрагментов яиц динозавров, в 2009 году на Чукотке, они относились к гораздо более позднему периоду.
Эта новость показывает, что иногда, чтобы находки дойти до ушей и глаз интересующегося человека, требуется аж девять лет, потому что эти яйца были найдены в 2008 году. Всего спустя 1 миллиард лет после Большого взрыва появились две очень яркие и массивные галактики, которым было суждено слиться в космическом танце. Эта паре на конкурсе космических танцев было выдано название ADFS 27, а в жюри записали интерферометр ALMA. Расстояние до них 12,7 миллиардов световых лет, место расположения - созвездие Золотой Рыбы. Это прекрасная иллюстрация развития проницательности человечества, ведь космический телескоп "Гершель" изначально увидел на своих снимках одну красную точку, а последующие наблюдения показали, что на самом деле это две красные точки.
В системе ADFS 27 в двух ультра ярких инфракрасных галактиках происходят активные процессы звездообразования, что не характерно для таких ранних объектов. Запасов молекулярного газа в них в 50 раз больше, чем в Млечном пути, а звезды рождаются в тысячу раз чаще, чем в нашей галактике. И такой бешеный темп объясняется тем, что две древние галактики слишком сблизились друг с другом: расстояние между ними всего 30,000 световых лет. А уже через несколько сотен миллионов лет они сольются в одну массивную эллиптическую галактику. Как знать, может быть, ей суждено стать центром нового скопления.
Ну что ж, на этом сегодня все. Мне хочется верить, что вам понравился этот выпуск. Тогда поставьте ему лайк и поделитесь им со своими друзьями. Не забывайте подписываться на QWERTY и нажимать на колокольчик. И до скорых встреч! Пока! [музыка] [музыка]