Бактерии-киборги, битва фотонов и отравленные Помпеи. Главные новости на QWERTY
Приветствую вас на канале QWERTY. Сегодня вас вновь ожидает выпуск самых важных новостей науки прошедшей неделе. В этом ролике мы поговорим о бактериях-киборгах и отравленных Помпеях, встречах с гигантским астероидом и битовых фотонов, о том, что нервные клетки все-таки восстанавливаются. Но обо всем по порядку. Для более вдумчивого чтения все ссылки будут в описании. Поехали!
Многие учёные считают, что упадок Римской империи связан, в том числе, с широким использованием свинца в повседневной жизни. Из него изготавливали водопроводные трубы и сосуды, в которых варили сахар, бродили вино. Свинец добавляли в лекарство, причем даже сами древние римляне замечали, что он негативно влияет на человеческий организм. Однако, как заявляют ученые из университета Южной Дании в Одденсе, свинцовые трубы быстро покрываются известью, что препятствует проникновению металла в воду. Таким образом, свинцовые трубы могут быть токсичными только при ремонте или на этапе закладки.
Чтобы выяснить это наверняка, группа учёных изучала химический состав отложений и трубы, найденных в доме банкира Лучия Цецилия Юбилла в Помпеях. Из курса истории вы знаете, что Помпей были погребены под лавой и пеплом после извержения Везувия. Оказалось, что труба содержала не только свинец и минералы, но и сурьму — полуметалл, гораздо более токсичный, чем свинец. Даже небольшие концентрации этого вещества в воде вызывают ряд таких прелестей, как недержание кишечника, цирроз печени и разрушение почек. При этом трубы содержали примерно в 700 раз больше сурьмы, чем окрестности города. Отложение известняка не могли препятствовать попаданию сурьмы в воду, как в случае со свинцом. Учёные считают, что сурьму использовали как припой для скрепления труб при строительстве акведуков, и это объясняет, почему римляне жаловались на плохое здоровье и почему свинец с этим совершенно никак не связан.
Сразу две новости из мира палеонтологии. Учёные выяснили, когда появились первые многоклеточные организмы и первые растения. Основная проблема исследования в том, что исследовать почти ничего — останков почти не осталось с тех времен. Однако группа учёных из Национального университета Австралии в Канберре проводила исследования осадочных пород в центральной части материка, которые образовались на дне первичного океана в Эдиакарском периоде, и обнаружили молекулы жиров. Молекулы жиров содержатся в клетках животных и растений и отсутствуют внутри одноклеточных организмов, в том числе цианобактерий и архей. Эта находка свидетельствует о том, что многоклеточные существа появились примерно 650 миллионов лет назад. Этот период совпал с появлением первых водорослей, которые являются основой многоклеточной жизни, а также со временем оттаивания земли после ледникового периода, который произошел 850 миллионов лет назад. Тогда в первичный океан Земли попало много фосфора и других нутриентов, что помогло планктону стать доминирующим видом и запустила самоподдерживающуюся реакцию, благодаря которой уровень углекислого газа в атмосфере остается практически неизменным на протяжении последних пятисот пятидесяти лет.
Другая группа учёных из Бристольского университета использовала метод молекулярных часов для определения времени появления первых растений. Первое растение появилось, когда клетка про то растения захватила цианобактерии, которая впоследствии превратилась в хлоропласты, позволяющие растению фотосинтезировать. Учёные считают, что это событие произошло лишь однажды, и потомкам этой двойной клетки понадобилось еще 200 миллионов лет, чтобы клетки окончательно подружились друг с другом. В рамках исследования учёные проследили за накоплением изменений в биомолекулах хлоропластов и цианобактерий и выяснили, что включение одной клетки в другую случилось около 2,1 миллиарда лет назад. Свойства белков предков хлоропластов указывают на то, что это поистине судьбоносная встреча произошла в практически несоленом водоеме, а морские водоросли, которые любят соленую воду и которые считаются прародителями растений, до сих пор, как мы знаем, уже появились только один и четыре миллиона лет спустя.
Антарес, красный сверхгигант в созвездии Скорпиона, повезло. Он стал первой звездой, помимо Солнца, у которой не только построили детальное изображение поверхности, но и получили карту скоростей движения вещества в атмосфере. Выбор Антареса объясним: он находится сравнительно недалеко, на расстоянии 600 световых лет, имеет массу в 12-13 масс Солнца и обладает огромной светимостью — 65 тысяч раз больше солнечной. С учетом инфракрасного излучения, теперь мы знаем, что его газовая оболочка крайне неспокойна. Статью об этом опубликовали в журнале National.
Красные сверхгиганты — достаточно пожилые звезды, они успели раздуться до неприличных размеров и обзавестись сложной многокомпонентной атмосферой. Ранее движение в атмосферах таких звезд изучали методами ультрафиолетовой и оптической спектроскопии, но гораздо более полную информацию дал новый метод измерения скоростей движения вещества в газовой оболочке. Теперь проводилось с помощью снимков спектра звезды. Группа исследователей из Северного католического университета воспользовалась о БТВ в Чили в режиме интерферометра. Обод с совершенно неожиданно расшифровывается как очень большой телескоп, а вот это фантазия. Опыт состоит из четырех основных 8-метровых и 4 вспомогательных почти двухметровых телескопов, объединенных в одну систему. Совместно они образуют виртуальный телескоп, который может похвастаться виртуальным диаметром виртуального зеркала порядка 130 метров. Соответственно, картинка обрастает деталями. Так астрономы получили индивидуальные изображения поверхности Антареса. Различия на снимках указали на разность скоростей атмосферного газа в различных точках атмосферы и позволили вычислить среднюю скорость движения вещества по всей ее поверхности. А в совокупности это и есть карта относительных скоростей атмосферного газа на протяжении всего диска Антареса. Оказалось, что турбулентный газ низкой плотности обнаружен на слишком дальних расстояниях от центра звезды, и очевидная причина не в конвекции, как у многих.
Учёные считают, что столкнулись с неизвестным науке механизмом. Физики Тырновской коллаборации ATLAS — это ребята, которые играются с Большим адронным коллайдером. Впервые в истории экспериментально зафиксировали настоящую стычку фотонов. Фотоны — очень мирные товарищи. В рамках классического электромагнетизма они друг друга не замечают, и в соответствии с уравнениями Максвелла проходят друг через друга, как в возбуждении полей. А вот столкновение фотонов друг с другом — это невообразимо редкое явление, как драка двух буддистов. Однако еще 70 лет назад она была предсказана квантовой электродинамикой.
В пользу классиков и говорит то, что свет от самых дальних источников доходит до Земли в целости и ровном, хотя ему угрожает буквально целое море других излучений. В рамках квантовой электродинамики спарринг фотонов возможен через промежуточное образование виртуальной пары электронов и позитронов у одного фотона, с которыми начинает взаимодействовать 2. Но для этого они должны обладать огромной энергией, намного больше, чем имеют фотоны видимого света. Ученые CERN получили такие фотоны на ATLAS. Как всегда, герои пошли в обход и разогнали в 2015 году ионы свинца до почти световых скоростей. В так называемых ультра периферийных столкновениях сами ядра свинца не сталкивались, но зато взаимодействие их электромагнитных полей порождало фотоны огромных энергий. В блокнот было записано около 4 миллиардов событий, и целых 13 из них соответствует столкновениям фотонов, то есть были зафиксированы изменения их траектории. А это почти в 5 раз больше, чем ожидалось в виде фонового шума.
Следующий сеанс в 2018 году. Бактерии продолжают добывать полезности из воздуха. В одном из прошлых выпусков мы говорили, что таким образом научились добывать белки. Теперь ученые из Калифорнийского университета в Беркли сконструировали бактерий-киборгов, которые питаются светом и содержат в себе полупроводниковые нанокристаллы. В своей работе учёные похвалялись на 254 конференции Американского химического общества. Рецепт прост: взять не фотосинтетические бактерии, которые обычно в процессе дыхания производят уксусную кислоту из углекислого газа в воздухе, добавить в чашку Петри кадмий и аминокислоту цистеин, в которой присутствует сера. Взболтать, но не смешивать, и тогда химические элементы образуют наночастицы сульфида кадмия, представляющего собой миниатюрные солнечные батареи. Эти батареи внедряются в бактерии.
Исследователи отмечают, что обычный фотосинтез неэффективен, и его квантовая эффективность достигает всего лишь 30 процентов. А вот у бактерий-киборгов, пользующихся нанокристаллами, этот показатель доведен до 80 процентов. На сульфид кадмия останавливаться не собираются, ведутся поиски более эффективных материалов. Такая гибридная бактерия может синтезировать уксусную кислоту из углекислого газа, воды и солнечной энергии. В будущем генетические модификации позволят этим малюткам производить питательные вещества, топливо и пластмассы, причем безотходно.
По традиции, от других не менее важных новостей этой недели одной строкой: в самом первом выпуске новостей мы восторженно с надеждой сообщили, что на Луне возможны обширные запасы воды, но новый анализ образца под названием "ржавый камень", который привез "Аполлон-16" в 1972 году, показал, что все же вероятность наличия запасов воды на Луне крайне мала, а в недрах Луны все породы сухие. К тому же этот вывод согласуется с гипотезами формирования Луны.
По направлению к Земле летит астероид Флоренс диаметром 4,4 километра. Это крупнейший булыжник в окрестностях нашей планеты за всю историю наблюдений космическим ведомством США. Хотя его считают потенциально опасным, но расстояние в 7 миллионов километров позволит любителям всего лишь наблюдать астероид в небольшие телескопы в конце августа и начале сентября.
Астрономам собрать новые данные, хоть и говорят, что нервные клетки не восстанавливаются, это не так. Эксперименты на мышах показали, что в небольших количествах восстановление происходит в миндалевидном теле — участке мозга, играющем важную роль в формировании эмоций. До этого нейрогенез наблюдался в гиппокампе взрослого мозга — он участвует в работе памяти и эмоций и в полосатом теле, отвечающем за рефлексы движения и мышечную систему.
Немецкие исследователи впервые установили локализацию каждого белка в митохондриях хлебопекарных дрожжей. Используя подход, объединяющий стабильную изотопную маркировку, стратегии обогащения, экстракции белков и количественную масс-спектрометрию, были классифицированы 986 белков и локализованы 818 белков, то есть создана точная карта нахождением белков в органеллах. Это поможет в изучении биохимических процессов в клетках и развитии многих заболеваний.
В Японии впервые опробована установка, использующая для генерации электроэнергии силу океанических течений. Установка состоит из трех 20-ти метровых цилиндров, погруженных на глубину от 20 до 50 метров на пути течения Куросио. Внутри 2 из них встроенный генератор с лопастями диаметром до 11 метров каждая, а третий стабилизирует систему. Общая мощность установки во время экспериментов не превысила 30 киловатт.
На этом сегодня все. Если вам понравилось, то подписывайтесь на QWERTY, делитесь этим видео со своими друзьями и спасибо за просмотр! До скорых встреч, пока! [музыка]