Как убивает пыль с Луны и почему Солнце опасно? Новости на QWERTY
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир. В этом выпуске самых интересных новостей науки прошедшей недели: прыгающие пауки, опасность загара, самый точный детектор темной материи и многое другое. Все подробности будут по ссылкам в описании, а за большим количеством интересностей добро пожаловать в наш Telegram.
В голосовании за самую интересную новость прошедшей недели вы единодушно выбрали луны, ядерный реактор и НАСА. Действительно, они могут провести его летные испытания. Но что ждет людей, которые благодаря этому реактору смогут надолго поселиться на лунной поверхности? Вот вам целая бонусная новость про это.
На поверхности Луны очень много пыли, и она совсем не похожа на ту, к которой мы с вами привыкли. При отсутствии влаги и какой-либо атмосферы она стала очень сухой, а благодаря огромному количеству метеоритных бомбардировок она, к тому же, еще и мелкодисперсная. А это значит, что она может спокойно попасть через нос в легкие, затем в кровоток. Ближайший аналог — это угольная пыль из шахт или сажа.
Астронавты миссии «Аполлон» упоминали, что пыль со скафандром оказывалась внутри корабля и вызывала чихание и раздражение глаз — прямо лунная сенная лихорадка. Такое длительное воздействие может вызвать дисфункции легких, воспаления и даже рак. Но это цветочки, ягодки в том, что лунная пыль может взаимодействовать с клетками напрямую на микроскопическом уровне. Ученые выяснили это, создав искусственным путем аналоги разных типов лунной пыли из земных образцов и обработав ими живые человеческие клетки легких и мышиные нейроны в лаборатории.
В разных тестах до 90 процентов клеток погибали, а у выживших клеток, в основном мышиных нейронов, было серьезно повреждена ДНК. Особенно мерзко себя повела пыль, которую измерить можно всего лишь несколькими микрометрами, абсолютно свободно вдыхаемая. Странно то, что ученые не понимают механизм причинения вреда. Возможно, пыль запускает воспалительные процессы, но они не связаны со способностью генерировать свободные радикалы, которые оттягивают на себя электроны и мешают молекулам правильно функционировать.
Выходит, вдыхание лунной пыли может повлечь серьезные проблемы со здоровьем для астронавтов, даже если контакт недолгий. Ну а длительное пребывание на безвоздушном небесном объекте должно требовать особой защиты, чтобы предотвратить этот контакт. Так что, кроме пониженной гравитации и других знакомых прелестей космоса, добавляются еще и опасности, о которых мы практически не подозревали.
У нас тут лето на носу, а лето — это солнце, море, пляж и риск рака кожи. Некоторые ученые давно призывают объявить ультрафиолетовый загар причиной рака кожи, примерно так, как это сделали с курением и раком легких. Но тут, конечно же, есть свои нюансы. Ультрафиолет заставляет особые клетки кожи, меланоциты, вырабатывать пигмент меланин, придающий желанный бронзовый оттенок нашему телу.
Меланин рассеивает, отфильтровывает вредное излучение и защищает ДНК в коже от мутаций. Но есть счастливчики, темнеющие после двух пребывании на солнце, а есть такие, как я, через десять минут напоминающие вареного рака, а еще чуть попозже — змею во время линьки. И что интересно, оба типа могут обладать одинаковым стоковым цветом кожи. Логично, что смуглость и склонность к загару снижают риск развития рака кожи, всяких там меланом и карцином кожи.
Но эти качества, естественно, кодируются генетически, и риск возникновения рака можно соотнести с генетическими особенностями синтеза меланина при воздействии ультрафиолета. Ученые из Лондона обработали базу из почти 180 тысяч белых европейцев для анализа совокупности генов, отвечающих за загар. Есть 20 генетических вариантов, которые дают тот или иной отклик кожи на поджаривание на солнце. Включим только 10 из них, которые были известны ранее, а 10 были обнаружены в ходе нового исследования.
Интересно то, что только в 5 случаях из десяти новых вариантов ученые понимают, каков механизм влияния этих генов на синтез меланина. Целых восемь вариантов из всех 20 связаны с риском развития рака кожи, а одна из новых ассоциаций уже была до этого отнесена к вызывающим меланому каким-то неизвестным образом. Основная мысль исследования заключается в том, что, вероятно, снижение выработки бронзового пигмента меланина связано с нехорошими мутациями меланоцитов, и между этими двумя процессами есть генетическая связь.
И еще что, надо быть осторожным. А вообще, эта работа вполне может помочь разобраться с механизмами возникновения рака кожи и даже указать, кому все же не стоит рисковать. Забавный факт: млекопитающие вообще не умеют восстанавливать свое сердце в отличие от кожи, например. Именно поэтому инфаркт настолько неприятен. Никаких новых сердечных клеток (кардиомиоцитов), только жесткий рубец и соединительной ткани — все как после несчастной любви.
Но в 2011 году в Техасе у однодневных мышей как-то случайно вырезали одну шестую часть сердца, а она потом почти полностью регенерировала. Причем не за счет стволовых клеток, которые спят в сердце, а за счет обычных мышечных сердечных клеток. Ученые задумались, стали экспериментировать. Выяснилось, что двухдневное сердце уже отказывается вести себя подобным образом.
Казалось, что-то генетически меняется в кардиомиоцитах не в лучшую сторону ровно через сутки после рождения. Что-то связанное с делением клеток. Но новая статья говорит: нет и еще раз нет. Через сутки изменения происходят в генах, отвечающих за внеклеточное вещество. Она сама отвечает, например, за механическую поддержку клеток, то есть за форму органа и за транспорт веществ. Эти гены чрезвычайно активно активизируются и уплотняют, и буквально ужесточают сердце на целых 50 процентов.
Но если отключить механизм формирования межклеточного вещества, то сердце продолжает регенерировать, и через три дня вроде бы этому прекращает мешать излишняя соединительная ткань. Упал к, как обычно, о двух концах: запретить межклеточное вещество нельзя, сердце тогда не сможет держать форму и нормально работать. В общем, очень много противоречий, результаты еще нужно перепроверять, но тренд, согласитесь, интригует.
Начнем с того, что насекомые и пауки прыгают разными способами. Они могут прыгать с помощью мышц, с помощью пружин, их механизмов и с помощью настоящей гидравлической системы. Ученым, да и нам с вами, все это жутко интересно, поэтому они заставляют пауков прыгать под свою дудку, прикрываясь серьезными научными исследованиями и грантами. Получив и семейства пауков ска-кониц по имени Ким, охотно демонстрировала свои умения. Эти пауки прыгают постоянно, и для защиты, и для нападения. Да, да, они именно активные охотники, они строители каких-то там засад, оля паутина. Правда, паутинкой они пользуются как страховочным тросом перед прыжком.
Ученые исследовали механику прыжков на разные расстояния и разные высоты, а заодно выясняли, как пауки рассчитывают баллистическую траекторию своих прыжков. Во всем этом помогали высокоскоростная камера с подвижными платформами, микро-томография и компьютерное моделирование. Ким показала отличные результаты: три длины тела в превосходящих прыжках, четыре горизонтально и целых пять со снижением. Прыгала она прямо с края платформы, вытягивая 3 и 4 пары ног так, чтобы сместить центр тяжести за края платформы. И, конечно же, тело она размещала под разными углами при разных задачах.
Интересно то, что короткие прыжки Ким совершала быстро и по плоской траектории — это энергозатратно, но зато эффективно при охоте. А вот прыжки на длинное расстояние уже совершали с применением энергосберегающих технологий. Еще характер прыжка зависит от получения его зрения, и она совсем не такая, как у Питера Паркера. Глазa ска-кониц неподвижны, они видят в 8 не перекрывающихся полей. Поэтому при прыжке нужно держать добычу в поле зрения, а это невозможно, если прыгать по навесной траектории. Поэтому только плоский, прямой, быстрый прыжок.
К сожалению, все прыжки осуществлялись за счет исключительно мышц, без всякой гидравлики. Опять же, к сожалению, мы не видели прыжков других пауков: они оказались не такими сговорчивыми, поэтому однозначных выводов делать пока нельзя. Например, мы не видели супер-длинных прыжков; они, возможно, к тому же, кто знает, может быть, Ким была не в настроении.
Вообще, все эти эксперименты очень полезны для бионики и разработки микро-роботов. Это жуткая картинка не плод больного воображения, а вполне обыденное исследование мозговой активности мышей, которое в дальнейшем, возможно, поможет понять механизм возникновения таких заболеваний, как аутизм и шизофрения. Ученые изобрели устройство, позволяющее считывать сигналы мозга даже при движении его носителя. Об этом раньше можно было только мечтать.
Они объединили две существующие технологии: 1) фотонные широкополосные миниатюрные микроскопы и 2) микроскопию световых полей. Пионерами, как обычно, стали мыши. Если раньше для отслеживания активности нейронов приходилось обездвиживать их, то теперь мыши могут вполне комфортно двигаться в пространстве. Насколько вообще слово «комфортно» применимо к подопытным с таким набалдашником на голове?
Новая технология включает в себя крохотный микроскоп, который состоит из целого массива микролинз, которые захватывают изображение нейронов на разной глубине и под разными углами, и передают их на особую матрицу, которая создает среды записи мерцающих нейронов, которые передают электрический сигнал друг другу. Все это — в режиме реального времени для эффективного отслеживания сигналов мозга. Ученые генетически модифицировали нейроны, чтобы они светились во время активации. Но мозг — субстанция непрозрачная, поэтому пришлось еще разработать специальный алгоритм, который определял нейроны-источники вспышек. Таким образом, ученые смогли наблюдать за работой целых 800 нейронов на участке гиппокампа размером примерно в половину кубического миллиметра.
Ученые уже вдохновились и сейчас они собираются не только сделать этот прибор легче (он весит целых 4 грамма), но еще эффективнее по скорости передачи данных и по качеству изображения. Канадцы хотят первенство не только в хоккее. В канадской подземной лаборатории начали строить самый точный детектор темной материи. Скажем так, косвенно все понимают, что темная материя существует: да, так существует, что аж целых 22 процента от всей массы Вселенной. Но никто никогда не смог достоверно зарегистрировать ни одной ее частицы.
Вот на глубине в два километра в лаборатории SNOLAB начали строительство установки, способной детектировать частицы темной материи в диапазоне от 1 до 10 масс протона, чего раньше не умели. Ее чувствительность в 50 раз выше предыдущей самой крутой установки, находящейся в шахте Сулам, штата Миннесота. Да, до суда, в Америке любят такие заимствования; у них там и свой Париж есть, и несколько Санкт-Петербургов. Сердца установки состоит из полупроводниковых кремний-германиевых детекторов диаметром 10 сантиметров, охлажденных почти до абсолютного нуля.
Если частицы темной материи пролетят сквозь них, то кристаллическая решетка начнет колебаться, а это можно отследить с помощью фононов, или же сами атомы ионизируют из-за потери электронов, что тоже легко увидеть. Вся проблема в том, что темная материя почти не взаимодействует с нормальным привычным для нас веществом, и такие дворяне из микромира именно поэтому шайб детекторов поставят целых 186. К концу года смонтируют первую башню из детекторов.
Сейчас даже смысл жизни не еще так рьяно, как темную материю, прямыми методами, косвенными, с помощью гласокопов или ускорителей в ядрах бериллия, или квантовых испарений гелия, даже в разогреве нейтронных звезд — все без толку. И выхода тут два: либо мы все же найдем темную материю, может быть, даже в Канаде, либо нам придется разрабатывать альтернативные гипотезы, объясняющие почему темная материя игнорирует Землю.
Ну а на этом сегодня все! Большое спасибо вам за просмотр! Голосование за самую интересную новость этого выпуска мы оставим здесь на YouTube-канале и рекомендуем на него подписаться, чтобы не пропускать новых роликов. За то, вы можете подписаться на наш Instagram и Telegram. Если вам понравился этот выпуск, не забудьте поставить ему лайк и до скорых встреч! Пока! [музыка]