yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Наногранулы яичной скорлупы и мозг в пробирке. Новости на QWERTY


10m read
·Nov 3, 2024

[музыка]

Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир.

В этом выпуске самых интересных новостей науки прошедшей неделе: микро мозги из пробирки, уникальные свойства яичной скорлупы, разница между материей и антиматерией, дрожжевые фабрики биосинтеза и многое другое. За другими событиями из мира науки добро пожаловать в наш Telegram. Ссылки на него и на все остальные подробности будут в описании.

По атаке в комментариях к прошлому выпуску вы заявили, что новость про сахар оказалась самой интересной. То вот вам удивительный факт: в западной части сахары есть необычное геологическое образование, видимое из космоса, называется "Глаз сахары". Диаметр глаза — 50 километров, а его форма — это серия почти идеальных концентрических разноцветных колец. Вряд ли это жерло вулкана, вряд ли это кратер от метеорита; считается, что это результат постепенной эрозии древнейших горных пород, залегающих под плоскостью пустыни в форме купола. Центральной части глаза — два с половиной миллиарда лет. На этих ступенчатых просторах живут семьи кочевников.

Ну, а мы начинаем наш выпуск. Всем Пасхи! А какая Пасха без куриных яиц? Но сегодня мы взглянем на них не с кулинарной, а с физической точки зрения. Они, без сомнения, прочны. Снаружи они могут выдержать приличное давление — попробуйте раздавить сырое куриное яйцо в руке, у вас вряд ли получится. Попробуйте со всей силы! Во многом это объясняется куполообразной формой, но не только этим.

Механические свойства скорлупы меняются со временем, и свежепрессованные яйца гораздо более прочные, чем когда потянутся уже на подходе. К тому же изнутри они разбиваются гораздо проще, чем снаружи. Почти на 95 процентов скорлупа состоит из неорганической карбонатной фазы кальцита, но также в ней присутствуют и белки с неоднородной структурой на основе особого вещества остеопонтин.

До сих пор было неясно, как же эта неоднородность влияет на свойства скорлупы. И если бы не исследования интернациональной группой биологов, вы бы не смогли бы всю пасхальную неделю рассказывать своим близким и друзьям, что благодаря остеопонтину и его неравномерному распределению в скорлупе формируются наногранулы. Скорлупу можно выделить как минимум пять слоев, в каждом из которых свой средний размер наноструктур, причем их размер увеличивается от наружных слоев к внутренним — от 30 до 75 нанометров. Чем меньше гранулы, тем больше твердость слоя. Внешние слои самые твердые, до двух раз прочнее внутренних. Это сложно было бы узнать без рентгеновской томографии и электроно-атомно-силовой микроскопии.

К тому же, во время высиживания концентрация остеопонтина уменьшается, а вместе с ней изменяется размер наногранул и увеличивается хрупкость скорлупы. Побочным эффектом становится растворимость кальцита в скорлупе, а следовательно, он становится доступным для строительства скелета цыпленка. Внутренние слои буквально перетекают в косточки птицы. Исследования в теории могут помочь генетически скорректировать куры, чтобы они несли более прочные яйца, которые не трескаются во время транспортировки и не заражаются сальмонеллой.

Но и вообще о яйцах надо узнать больше. Есть такое вещество — наскопин, он содержится в маке и используется в качестве лекарства от кашля уже лет пятьдесят. Там за границей это алкалоид опия, но он не вызывает привыкания, как морфин и не делает из человека наркомана. А еще, по некоторым данным, он может подавлять рост раковых клеток, и в некоторых странах он действительно используется как лекарство от рака.

Выделять наскопин из растительного сырья достаточно сложно. Просто подумайте, какой контроль мужчин за легальным выращиванием мака, хотя его и получают тоннами на химзаводах, синтезировать его весьма затратно. Поэтому ученые решили наладить микробный способ производства с помощью дрожжей.

Совсем недавно в новости про пиво без хмеля мы говорили о том, что потенциал дрожжей практически бесконечен. И вот, пожалуйста! О том, какие гены в маке отвечают за производство наскопина, знали еще с 2012 года, и с тех пор пытались внедрить их в обычные дрожжи. В процессе работ удавалось наладить синтез наскопина в дрожжах из его предшественников, то есть промежуточных веществ. Но ведь и их надо как-то получать, так что это была лишь подготовка, репетиция.

В новой экспериментальной работе дрожжи обладали всеми ферментами, чтобы поэтапно синтезировать наскопин из глюкозы, запустить конвейер из простейшего доступного сырья. Этот удивительный штамм дрожжей насчитывает двадцать пять генов из других организмов: из микробов, из растений и даже из крыс. Да, его собственные гены тоже подредактированы с помощью CRISPR. Но теперь на литр ростовой среды можно получать до нескольких миллиграммов наскопина!

Конечно, для промышленного производства нужно хотя бы в сто раз больше, но это один из первых шагов на пути к микробиологическому синтезу сложных растительных веществ для наших с вами нужд. Нейробиологи приблизились к выращиванию человеческих мозгов образно говоря. Они провели исследование, в ходе которого получили органоиды из нейронов, которые, к тому же, обладают своей собственной сосудистой сетью.

Их размер не превышает трех с половиной миллиметров, но, зато, по словам ученых, по своей сложности они приближаются к мозгу эмбриона на втором триместре развития. Донорами материала для органоидов выступили пациенты-добровольцы, которым проводили операцию на мозге. Полученные от доноров нейроны ученые превратили в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и заставили их развиваться дальше, до клеток-предшественников нейронов и до клеток эндотелия, из которых дальше получаются кровеносные и лимфатические сосуды.

Через тридцать четыре дня оба типа клеток соединяли в гелевой основе и выращивали еще недель 5. В итоге получался органоид, имеющий все необходимые типы клеток и развитую сосудистую сеть. Параллельно недозревший органоид имплантировали в гель, а в живой мышиный мозг. Через две недели обнаружили, что они образовали такую же развитую сосудистую сеть.

В будущем такие мозговые органоиды смогут помочь людям с утраченными фрагментами мозга. Благодаря сети сосудов их легче вырастить до необходимого размера в лаборатории, а затем пересадить в живой мозг. Возможно, когда-нибудь ученые смогут выращивать настоящие целые мозги, и тогда все страдающие смогут получить хотя бы кусочек.

Одной-двумя сотни галактик никого не удивишь, а вот когда вместе собираются тысячи галактик, это колоссально. Сейчас я говорю о скоплении Персея, одном из самых массивных объектов нашей вселенной, одном из самых ярких источников рентгеновского излучения на нашем небе и обладателя невероятно, просто сумасшедшего горячего покрова межгалактического газа.

Не путайте его с двойным скоплением в Персее, это просто два рассеянных звездных скопления, видимых невооруженным глазом. Когда два скопления галактик сталкиваются, это балет невообразимых масштабов, в котором меньшие галактики за счет гравитации стремятся к плотному центральному ядру более крупного скопления и вызывают его колебания. Это и произошло в скоплении Персея. В этом вихре родились колоссальные спиральные структуры. Астрономы уже давно наблюдают за волнами температуры и плотности в скоплении Персея.

Эта спираль растянулась на два миллиона световых лет со скоростью 480 тысяч километров в час. Её возраст — 5 миллиардов лет. Наибольший интерес вызывает так называемый "холодный фронт" в невероятном завихрении вокруг центрального ядра скопления. Этот холодный фронт плотного газа только называется холодным, как только ученых повернулся язык сказать "холодный".

Прагма с температурой в 30 миллионов кельвинов в два раза горячее, чем в центре Солнца, хотя по сравнению с окружающим его менее плотным газом температура 80 миллионов Кельвинов — он и правда прохладен. Детальное изучение показало, что эту структуру вполне можно сравнивать с атмосферными явлениями на Земле. Но вот только почему-то со временем она помнит это почти треть возраста вселенной.

Граница холодного фронта не сгладилась благодаря турбуленции, а сам фронт разделился на две части. Компьютерная симуляция подсказала, что возможно резкие края сохраняются благодаря магнитным полям, которые в миллионы раз слабее обычных магнитов с холодильника, но значительные для межгалактического пространства.

Анти-материи в наши дни никого не испугать. Да, IV онлайн, мы еще не доросли, чтобы стрелять зарядами из антиматерии из турелей. Никакой бомбы из нее, как предполагалось в "Ангелах и демонах" Дэна Брауна, не сделать. Энергии от аннигиляции всей анти-материи в ЦЕРН хватит только на то, чтобы зажечь обычную лампочку на несколько минут. Но интерес к ней все равно имеется, ведь если найти малейшее отличие в энергетическом спектре частиц и античастиц, можно объяснить, а куда же делась вся антиматерия после Большого Взрыва.

Здесь предполагается, что все вещество было создано симметрично: на каждую частицу создалась античастица, но анти-материя вокруг нас не особо наблюдается. Никакой эти воды анти-терраты. Учёные ищут ответы. Понятно, что частицы и анти-частицы отличаются зарядом; электрон имеет отрицательный заряд, позитрон — положительный. Спин должен совпадать, это направление вращения, грубо говоря. Но масса их в теории может отличаться. Пока что все измерения масс протонов и антипротонов совпадали до 1/500 миллионов отношений зарядов к массам, так вообще до 13 знаков после запятой.

Если говорить о целых атомах и антиатомах, тут все сложнее, и точности измерения обычно гораздо ниже, чем с отдельными протонами и антипротонами. Для поисков асимметрии в атомах измеряются энергетические спектры, то есть выясняются частоты, с которыми атомы излучают электромагнитные волны. Частота волны укажет на энергетические уровни электронов, ну или позитронов, а по этой энергии можно судить о параметрах остальных частиц атома или анти-атома.

Коллаборация "Альфа" как раз этим и занималась. Антивещество, а точнее антиводород, получали с помощью анти-протонного замедлителя. Звучит как какая-нибудь вундервафля из "Гадкого я". А удерживали все это с помощью магнитных ловушек. Затем антивещество облучали лазерами и проводили измерения. Оказалось, что параметры частот энергетических переходов совпадают с учетом погрешности до двух триллионных. А это больше чем в сто раз превышает ранее полученную точность.

Различие между материей и антиматерией опять не обнаружили, хотя в ходе эксперимента были обнаружены очень интересные эффекты, вроде сверхтонкого расщепления спектральных линий. Ученые стали еще на один шаг ближе к беспрецедентно точному познанию мира.

Ещё одно изобретение из разряда "Очумелые ручки". Инженеры из MIT превратили экран обычного ноутбука в сенсорный с помощью зеркала и дверной петли. Звучит неправдоподобно, но это работает! Зеркало приклеивается к петле и устанавливается перед экраном ноутбука под углом так, чтобы на веб-камеру ноута попадало изображение экрана и небольшой области перед ним.

А камера могла фиксировать прикосновение пальца к экрану. Программка, основанная на технологии компьютерного зрения, определяет касание по отражению пальца от поверхности экрана и превращает его касание в действие мыши. На самом деле всё просто: при поднесении пальца к экрану камера начинает видеть не только его, но и его отражение. Если зазор между ними исчезает, то есть палец и отражение объединяются, программы считают, что касание имело место быть.

К сожалению, пока что технологии не совершенны. Например, камера не видит весь экран, хотя это можно излечить изогнутым зеркалом, но у вас уже сейчас есть шанс прослыть умным диком. Исходный код программы опубликован на GitHub, можете экспериментировать.

Всем и, судя по нашей ДНК, немного неандертальцы! Эти парни появились в Европе 240 тысяч лет назад, пережили несколько ледниковых периодов и 40 тысяч лет назад скоропостижно исчезли от наших предков-кроманьонцев. Их отличал крупный нос, другое строение зубов и скул, и больше мышц.

Ученые и раньше выдвигали гипотезы, для чего у них были такие отличия. Так считалось, что неандертальцы имели мощный прикус с упором на передние зубы, что большой нос помогал согревать и увлажнять вдыхаемый воздух в условиях холода, что по сравнению с кроманьонцами у неандертальцев была более эффективная вентиляция, они могли вдыхать больше воздуха.

И при всём этом они потребляли больше энергии. Международная группа антропологов и медиков решила проверить эти гипотезы. Они смоделировали в 3D черепа 5 неандертальцев, 2 гейдельбергских людей и 12 современных людей из разных уголков мира.

Оказалось, что прикус неандертальцев не отличается особой мощностью и соответствует прикусу у некоторых современных людей. А вот носовые полости действительно оказались аж на 30 процентов больше. Интересно, означает ли это, что у них было на 30 процентов больше носовой слизи? Прокачанный нос позволял не только лучше обогревать и увлажнять воздух, снижая риск простуды, но и прогонять через него вдвое больше воздуха.

А это значит, что дышать ртом неандертальцы начинали не после легкого трёхкилометрового забега, а гораздо позже! Вспомните книгу "Борьба за огонь", в которой древние могли бежать сутками. Ученые считают, что такое строение лица говорит о том, что они потребляли очень много энергии, возможно, во время охоты, а возможно, согреваясь за счет сжигания кислорода во время ледниковых периодов. А может быть и то, и другое.

Ну а на этом сегодня всё. Напишите, какая новость из этого выпуска понравилась вам больше других. Большое спасибо вам за просмотр! Подписывайтесь на канал на YouTube, в Telegram, Instagram и до скорых встреч! Пока!

[музыка]

More Articles

View All
Charlie Munger: This One Thing Helped Me Become a Billionaire
Warren and I, we never tried to make money out of the dumb, say, out of the stupidity of our dumb buyers. We tried to make money by buying, and if we were selling horse [ __ ], we didn’t want to pretend it was a cure for arthritis. And I think it’s better…
Mistakes when finding inflection points: second derivative undefined | AP Calculus AB | Khan Academy
Robert was asked to find where ( g(x) ), which is equal to the cube root of ( x ), has inflection points. This is his solution, and then later we are asked if Robert’s work is correct. If not, what’s his mistake? So pause this video and try to figure it o…
What Is The Scariest Thing?
[Michael breathing heavily] [laughing nervously] Everyone is scared of something. But is there something that everyone is scared of? What is the scariest thing possible? ♪ [Michael] So what is the scariest thing? - Is it thunder? - [thunder crackles] Shad…
Warren Buffett: How the Average Person Can Become a Millionaire
So let’s not kid ourselves. The reason why we spend so much time learning about investing is to make money. Whether you’re saving up for a house or building wealth for retirement, we all have our own financial goals. In this video, Warren Buffett is going…
Finding inverse functions: radical | Mathematics III | High School Math | Khan Academy
[Voiceover] So we’re told that h of x is equal to the negative cube root of three x minus six plus 12. And what we wanna figure out is, what is the inverse of h? So what is… What is h inverse of x going to be equal to? And like always, pause the video and…
Passing Obama’s Stimulus Bill | Obama: The Price of Hope
NARRATOR: Obama needs just two Republican senators to defy their party. He turns to the veteran leader of the Senate Democrats. None of the Republicans who wanted to do something to help wanted to be the 60th vote. So I had to get 61 votes on everything. …