Закрученный «жидкий свет». Лесной «интернет» через грибы. 3D-печать звуком. Новости QWERTY №248
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир.
Есть много знаменитых орнитоптеров — летательных аппаратов, которые машут крыльями наподобие птиц. Ими интересовался еще да Винчи. А в новой Третьяковке висит лет Татлина 30-х годов. Но не обязательно же использовать мускульную силу для таких аппаратов, точнее, её вообще не получится использовать.
А вот использовать малые орнитоптеры для исследований поведения птиц, специфики полетов стаи, например, или даже для разведки. Ну, вместо НЛО и метеорологических шаров вполне можно, если делать их не чисто пластиковыми, а перьевыми. Именно это и сделали в США, разместив на корпусе беспилотника с механизмами крылья и голову, то есть по сути часть чучела настоящей птицы, превратив таким образом их в таксидермические махалёты.
У мухолетов есть преимущество: они гораздо более бесшумны, чем коптеры, и уж точно гораздо сильнее похожи на птиц. Вот фазаньи перья, фазанья голова — и не отличишь от фазана. Вес, форма — все совпадает с птицей. В планах у инженеров научить такие махолеты планировать и обтянуть их настоящей птичьей кожей с перьями, вместо того чтобы клеить перенопластик. И птички Т-800 отправятся в свое путешествие.
Ну а мы же отправимся в путешествие по самым интересным новостям науки за предыдущую неделю. И как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[музыка]
Благодаря игре и сериалу The Last of Us, вы теперь прекрасно представляете, насколько опасны могут быть грибы при совпадении ряда обстоятельств. Да, в обычных условиях большой опасности для человека разного рода грибки не представляют — температура человеческого тела для них слишком высока.
И если уж они поражают внутренние органы, например, легкие, то в людях с крайне сниженными иммунитетом это можно считать оппортунистической инфекцией, то есть такой, которая у обычных здоровых людей не возникает. Но возникает резонный вопрос: могут ли грибы приспособиться к теплу наших тел? Не то чтобы им это было жизненно необходимо — у них и других забот хватает. Но их могут вынудить к этому обстоятельства, такие как глобальное потепление.
Например, возьмем известных возбудителей оппортунистических инфекций, проживающих в очень разных локациях, вплоть до домашней пыли и носа домашних животных. Грибы криптококки (не оформс) у больных СПИДом вызывают тяжелый менингит. Да и даже у здоровых людей могут вызвать кашель и лихорадку.
Обнаружилась интересная особенность: они мутируют тем сильнее, чем выше температура. Самый пик — от 30 до 37 градусов. Мутагенез в этом промежутке усиливается в пять раз. В их случае, говоря о мутациях, мы говорим о мутациях, которые вызывают транспозоны — это подвижные генетические элементы, их называют "прыгающие гены".
Они могут оказаться в некодирующем участке ДНК, и тогда особой разницы от их присутствия не будет, а могут попасть в какой-нибудь действующий ген или рядом с ним и вызвать изменения в его работе. Так поступают целых два транспозона у криптококка, а третий прыгает поближе к теломерам, влияя на продолжительность жизни клетки.
Интересный факт: если гриб находился не в чашке Петри, а внутри организма, конкретно мыши, потому что опыты ставились на мышах, конечно же, то мутагенез усиливался еще больше. Похоже, что дополнительным фактором, стимулирующим этот процесс, был иммунитет хозяина.
Само собой, никаких других тревожных звоночков, вроде признаков того, что гриб управляет хозяином или начинает передаваться от мышей через укус, нет. И утверждать, что такую мутацию гриб вполне может приобрести за счет "прыгающих транспозонов", мы не возьмемся. Ну и в конце концов, с муравьями под кордицепсом никакого апокалипсиса не случилось, так что просто интересная особенность отдельного вида грибов — ничего более, совсем не страшно.
Ну и маски против грибов будут явно лучше работать, чем против ковида. Раз уж мы заговорили о грибах и "Дала стофа", можно было бы вспомнить и способ, каким зараженные общались между собой, но не будем, потому что сложно представить себе механизм, посредством которого можно было бы общаться по воздуху — фантастика, не иначе.
А вот то, что посредством мицелия могли бы общаться, отстоящие друг от друга деревья в лесу, периодически заявляют различные исследования. Существует явление микориза — это когда грибной мицелий, а точнее грибные гифы, опутывают корни деревьев, образуя что-то вроде чехла. Явление безусловно полезное, потому что грибы и деревья за счет этого получают различные вещества, которые иначе они бы не получили.
Но ведь мицелий не останавливается на достигнутом и может распространяться в другие стороны, добираясь до других деревьев или кустарников. А это значит, что в почве может возникнуть целая грибная сеть, объединяющая сразу несколько деревьев. А может быть, даже и целый лес.
Доподлинно известно, что таким образом растения изредка могут передавать друг другу вещества. Значит ли это, что такая сеть будет своего рода грибным интернетом? Свежая статья заявляет, что вряд ли. Во-первых, количество передаваемых веществ крайне мало. Да и в принимающем растении они остаются только в корнях.
Во-вторых, гифы грибов недолговечны и хрупки, а это значит, что сеть крайне ненадежна и не всегда имеет дублирующие каналы. Нет убедительных доказательств, что микоризные сети общераспространены. А в-третьих, те статьи, которые заявляют, что по микоризным сетям пересылаются вещества, предупреждающие об опасностях, например, насекомых, мягко говоря, к научным не относятся.
Собственно, практически каждую научную статью, заявляющую про положительные результаты в этой сфере, есть научная статья, которая говорит, что результат отрицательный. Поэтому мы скорее ничего не знаем, чем можем допустить существование вот такого грибного лесного интернета.
Ну и в любом случае, экологам сейчас можно вести себя таким образом, как будто этого лесного интернета нет.
3D печати мы уже давно привыкли: печатаем даже уже металлами. Но это достаточно медленно, слой за слоем. Вот было бы здорово, если бы можно было сложить сразу все частички одним действием. И это можно с некоторыми оговорками. На помощь здесь приходит звук.
Звук может оказывать давление: вы не раз видели левитирующие объекты, плавающие на звуковых волнах. Какое-то время назад, при помощи высокочастотного звука, ученые смогли придавать форму плоским объектам из разрозненных частиц. Для этого использовались акустические голограммы. Для их создания нужны специальные пластины, напечатанные на обычном 3D-принтере, которые кодируют в природе звукового профиля.
При отражении звука от их сложной поверхности образуется звуковая голограмма — по аналогии с оптической голограммой. При этом не требуется множество звуковых преобразователей, а только голографические пластины. Ну а раз можно работать с плоскими объектами, то не вижу, почему бы благородным доном не перенести этот принцип в пространство.
Для этого нужно поместить частицы материала в воду. Это могут быть пенопластовые шарики, шарики с гидрогеля, кусочки стекла и даже бактерии или клетки. И под воздействием ультразвуковых полей формируется акустическая голограмма, формирующая из частиц объемную фигуру.
Остается только придумать, как скрепить частицы между собой, но это не такая уж большая проблема. Сами расчеты голограмм вот этих пластин тоже достаточно затратные по компьютерным ресурсам. Но это похоже уже тоже не так уж и страшно.
Зато, учитывая, что ультразвук не вредит тканям и печатать можно клетками, то этот механизм вполне подойдет для различных медицинских нужд.
Бабочки! Что только не делали со светом в последнее время! Мы несколько раз рассказывали про закрученный свет, но как-то вот пропустили жидкий.
Сейчас отправимся, а потом закрутим его. Жидкий свет называют поляритонный конденсат. Он образуется при крайне низких температурах за счет того, что устанавливается сильная связь между светом и веществом — фотонами и экситонами, в итоге объединяющимися в поляритоны. Это сверхтекущее вещество с нулевым трением и вязкостью в виде конденсата Бозе-Эйнштейна.
Иногда о нем говорят даже как о пятом состоянии материи. Сверхтекучесть позволяет жидкому свету буквально заворачивать за угол. Но сейчас давайте немного отвлечемся.
Физики! Есть такой эксперимент: ведро Ньютона подвешивается в ведро с водой и закручивается вокруг своей оси. Вода начинает прижиматься от центра к стенкам. Через какое-то время, но раз у нас есть жидкий свет, то эксперимент со световым ведром Ньютона был просто делом времени и технологий.
Разумеется, вопрос заключался не в том, чтобы закрутить жидкий свет, а в том, чтобы изучить вихри, которые получаются при его закручивании. А таких вихрях известно крайне мало. Вихри — это вообще крайне интересное явление, появляющееся везде: от атмосферы Юпитера до наших раковин и сверхтекучих жидкостей.
Но случае с жидким светом, представляющим собой материю, в которой появляются квантовые свойства, это же бозеконденсат. Вихри в нем появляются тоже квантовые или даже квантованные.
Ну и ведро, честно говоря, не жестяное, а лазерное. Ученые из Сколтеха взяли два лазера с очень высокой частотой и с помощью модуляторов получили единый луч, вращающийся с нужной для образования вихря частотой вращения от 1 до 4 ГГц. Это позволило закрутить жидкий свет и создать в нем квантовые вихри, вращающиеся в ту же сторону, что и лазерное ведро.
Да, именно вихри! В экспериментах образовывался не один центральный, а несколько вихрей. Их было тем больше, чем сильнее была скорость вращения. И вообще параметры были просто запредельные: для сравнения, частота, при которой вихри образуются в жидком деле, в миллиард раз меньше, а в обычном конденсате — в 10 миллионов раз меньше.
Зато теперь станет гораздо проще получить оптический контроль за жидким светом. Возможно, даже использовать это состояние для передачи информации, переосмыслив оптоволокно и, конечно же, развивать политонику как науку.
Лучшие новости предыдущего выпуска вы признали новость про то, что человеческие церебральные органоиды, то есть маленькие комочки из человеческих нейронов, смогли встроиться в поврежденную зрительную кору мышиного мозга, взяли на себя часть её функции и смогли помочь мозгу распознавать зрительные сигналы.
Этот эксперимент показывает, что в целом можно переходить к попыткам восстановления поврежденной нервной ткани у людей при помощи заплаток, выращенных из их собственных стволовых клеток. Определенную уверенность добавляет также тот факт, что в предыдущих исследованиях пересаженные человеческие органоиды прекрасно себя чувствуют и через 10 месяцев после пересадки, не вызывая отторжения.
Ну что, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет приятно, если вы поделитесь этим видео со своими друзьями, поставите ему лайк, а заодно подпишитесь на QWERTY. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно, как всегда, в нашем Telegram-канале. Все ссылочки в описании, и до скорых встреч! Пока!
[музыка]