Первое редактирование ДНК в митохондриях и радужный шоколад. Главное на QWERTY №132
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярное шоу на QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки предыдущей недели.
В этом ролике больше про новую частицу, открытую в ЦЕРНе, самая яркая комета за последние годы, первое в истории редактирование ДНК митохондрий, швейцарский радужный шоколад и билд робота-химика. Все подробности по ссылкам в описании.
Ну а лучшей новостью предыдущего выпуска стала новость про открытия нового тетра-кварка физиками из ЦЕРН. Не то чтобы такие экзотические частицы никогда не открывались ранее, но впервые обнаружен тетра-кварк, все четыре составляющих кварка которого были тяжелыми. Ранее максимум тяжелых кварков в таких частицах был 2, и впервые все кварки оказались одинаковыми. До этого максимум одинаковых был, опять же, два.
Больше подробностей про полностью очарованный тетра-кварк при щелчке по подсказке. Ученые считают, что есть вероятность, что эта уж слишком экзотическая частица на самом деле составная и состоит из двух одинаковых мезонов, связанных слабым взаимодействием. Каждый из них сделан из очарованного кварка и очарованного анти-кварка и называется charm.
Они, два charm, вместе сливаются в молекулу, подобную частицу. Но это еще предстоит выяснить, а значит, придется сталкивать частицы в коллайдере. И дальше я предвкушаю ваши вопросы: а зачем вообще все это нужно?
Есть понятные всем нейтроны и протоны, и всем элементарные электроны, зачем нужно копаться в этих экзотических частицах, тем более живущих мгновения? Во-первых, физика элементарных частиц говорит, что многие такие нестабильные частицы, appearing and then disappearing в неприличных количествах, окутывают долгоживущие частицы незримой оболочкой, работая как некая аура.
И такая аура, считайте, и термином не из эзотерики, а из RPG. Приятно, так как частицы взаимодействуют с другими частицами. Чтобы у частиц появилась масса, нужен бозон Хиггса. Чтобы нейтроны и протоны слиплись в ядро атома, тоже нужны определённые частицы, обеспечивающие сильное ядерное взаимодействие: пионы и так далее. Целый зоопарк стандартной модели. Кстати, завершены после того, как был обнаружен бозон Хиггса, 61 частица.
Привет, Ростов! Во-вторых, эту самую стандартную модель нужно постоянно тестировать на прочность. Мечта физиков — выйти за ее пределы, найти несоответствие в ней, сломать и получить Нобелевку. Она точна, но не совершенно. Она идеально описывает то, что происходит вокруг нас через три фундаментальных взаимодействия, но совершенно ясно, что она не точна и не полна, потому что не учитывает гравитацию.
И если найти в ней ошибку, обнаружив какую-нибудь совершенно невероятную частицу в коллайдере, то можно ее исправить и наконец добраться до теории всего. Возможно, по дороге стать богами, быть которыми не трудно.
Поехали дальше! Одно из самых знаменательных астрономических событий года происходит прямо сейчас — комета C/2020 F3 NEOWISE. Она пережила сближение с Солнцем. Не всем кометам это удается! Она прошла перигелий 3 июля, на расстоянии 50 миллионов километров от Солнца и сейчас приближается к Земле. Минимальное расстояние, на которое комета подойдет к Земле — 103 миллиона километров, произойдет это 23 июля.
Жителям России уже почти четверть века не приходилось видеть кометы невооруженным глазом, так что сейчас самое время не торопиться ложиться спать! А перед самым рассветом попробовать отыскать комету на северо-востоке, а с 14 июля — на северо-западе, после захода солнца. Комета NEOWISE открыта 27 марта этого года при помощи телескопа NEOWISE.
Следующий раз вы увидите только если Quintin является вашим родным языком, или вы что-то там запечатали в филактерии. То есть вернется она к нам только через несколько тысяч лет. Ядро кометы диаметром в 5 километров имеет некие темные пятна, и большой размер объясняет её активность.
И, конечно же, астрономы не отказывают себе в удовольствии наблюдать ее не только с Земли, но и из космоса, и солнечных зон, сухих из МКС и даже зонд Паркер. Всё фоткали комету. Хвостов у кометы 2: широкий белый, тянется вдоль орбиты кометы и состоит из частичек пыли; и второй, имеющий голубоватый оттенок, отличается по направлению от первого и как бы отстоит от траектории движения, он направлен от Солнца и состоит из ионов, образующихся под воздействием солнечного излучения.
В коме кометы много хвостов. У кометы, по верованиям древних, было отягчающим при оценке степени бедствий и катастроф, которые она предвещала. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в ионном хвосте обнаружили целых две компоненты, доведя общее количество хвостов C/2020 F3 NEOWISE до трех.
Поехали дальше! В эукариотических клетках, кроме ядерной ДНК, шифрующей цвет волос или перьев, запах цветков или состав яда, содержится еще и митохондриальная ДНК. Ядерная ДНК расположена в ядре, в хромосомах, а митохондриальная — в энергетических заводиках — митохондриях. Причем не в виде спирали, а в виде кольца.
У человека всего на 16 тысяч пар нуклеотидов, 37 генов. Мы уже неплохо умеем редактировать ДНК ядер, но никогда прежде не редактировали митохондриальную ДНК, а это сделать следовало бы хотя бы потому, что иногда из-за мутации в митохондриальной ДНК, передающейся, кстати, в основном по материнской линии, люди страдают от ряда генетических болезней, связанных с нарушениями тканевого дыхания. Например, синдромом Лея или митохондриальным сахарным диабетом, или многими другими.
Крис Паркас, творящий сущие генетические чудеса, не способен разобраться с ДНК митохондрий, потому что их мембраны не пропускают сквозь себя крупные РНК-комплексы, используемые в CRISPR. Поэтому ученым пришлось пойти другим путем, применив токсин ДДЕ и грамотрицательных бактерий, которые используются ими для получения питательных ресурсов, примерно так же, как M16 используется для получения нефти.
Этот токсин меняет один из кирпичиков ДНК — цитозин — до урацил. Особенность именно этого токсина в том, что он умеет работать с двухцепочечной ДНК, а именно такая содержится в митохондрии. В качестве цели указателя обошлись без гида РНК и стали использовать белок TAIL.
Он, по аналогии, указывает на определенную последовательность, где нужно сделать замену. Еда для тех, кто таки заметил, что урацил больше подходит для РНК, не переживайте — он потом меняется на тимин. Токсичность токсина убрали, разделив его на 2 неактивные части. Только соединяясь с нужным участком ДНК, эти части складывались вместе и трансформировали нуклеотиды.
Точность метода целых 50 процентов, что близко к статистике из того, что кто-то про динозавра в вашем дворе. Но как бы других методик пока не завезли, а побочных эффектов у этой не обнаружили, так что и так сойдет.
И поехали дальше! В Швейцарии, не иначе как на зло России, стали делать радужный шоколад. По иронии судьбы, шоколад абсолютно натуральный, без всяких пигментов или добавок. Техника получения радужной поверхности шоколада близка к тому, как работает природа над внутренними поверхностями раковин моллюсков, крыльями бабочек и жуков, и даже народных школах или полированных гранях камней, переливающихся всеми цветами радуги на ярком свету.
Этот эффект называется интерференция, от латинского слова iris — радужная оболочка глаза. С этим термином надо что-то делать! Шоколатье изменили некоторые из этого приготовления шоколада, добавив нанесение на его поверхность микроскопического рисунка, который заставляет падающий свет преломляться и интерферировать друг с другом.
Металлический блеск некоторых жуков работает точно так же: поверхность их крыльев содержит упорядоченные микроструктуры, преломляющие свет в целях маскировки. Забавно, что с начала швейцарцы хотели покрыть шоколад тонким слоем золота или диоксида титана. Это работало, но было неоправданно дорого, а вот структурная окраска — дёшево и подходит для промышленного производства.
Конечно, исследователи сделали все это из обычного любопытства, объединив в итоге технологии из пещерки, материаловедения и оптики. Но крайне интересно было бы посмотреть, с какими формулировками можно было бы запретить импорт этого шоколада.
Поехали дальше! Периодически вы отмечаете в комментариях, что у нас мало новостей про химию. Постараемся исправиться! В Ливерпульском университете появился цельнометаллический химик. Это робот фирмы KUKA, представляющий собой манипулятор на мобильной платформе весом 400 килограммов, с 2 ли дарами для ориентирования. Время автономной работы — более 21 часа в сутки, время зарядки — все оставшиеся в сутках.
Характер упрямой. Забавно, что компьютерным зрением робот не обладает, а управляет приборами и захватывает предметы после калибровки своих рук. Эту калибровку он проводит каждый раз, когда меняет локацию в лаборатории, и это довольно быстро — потыкался в калибровочный блок и всё.
Альфонс… не уверен, что его зовут именно так, но имечко подходящее, создан для того, чтобы автоматизировать химические эксперименты. Когда стоит задача, может потребоваться совершать тысячи однотипных действий, для того чтобы приготовлять сотни растворов или смесей, отличающихся в нюансах.
Ведь природу в отличие от Майкрафта, местного ИТМО, с рецептами. Но робот не просто делает механическую работу по перемещению пробирок, он принимает решение. Тестовым заданием было подобрать фотокатализатор для получения водорода из воды. Для этого требуется смешать базовый катализатор с веществами-кандидатами, провести расщепление воды, затем проанализировать результаты.
Робот перемещает пробирки, взвешивает, дозирует, откачивает воздух, запускает реакции. Пользуясь инструментами, а на основании результатов анализов при помощи байесовского метода решает, как изменить концентрации веществ для следующих экспериментов. Подсчитывая условные вероятности событий, он решает, что делать дальше сам.
Восемь дней работы, 700 экспериментов, при том что вариантов смешивания исходных ингредиентов было почти 100 миллионов, и готовый катализатор, который работал в шесть раз лучше, чем первоначальная исходная рандомная смесь. То есть ученые автоматизировали даже не процесс исследования, а самого ученого-мужа.
А на этом сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях и голосуйте в прикрепленном комментарии за самую интересную новость этого выпуска. Не забудьте подписаться на канал, здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме, и щелкните, пожалуйста, колокольчик. До скорых встреч! Пока! [музыка] Этот вот [музыка]