Нетемнеющие фрукты и масса иона при квантовых скачках. Главное на QWERTY №125
[музыка] Всем домашний привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей неделе.
В этом ролике больше о рюкзаках для макрофагов, ближайшая к нам черная дыра, измерение массы атома при квантовых скачках, подробнейший 3D атлас мышиного мозга и способ сохранять фрукты свежими. Все подробности по ссылкам в описании.
Ну а лучше новостью предыдущего выпуска стала новость про рюкзачки для макрофагов, которые помогают им сопротивляться призыву перейти на тёмную сторону опухоли. Я не буду подробно останавливаться на устройстве самих рюкзачков, которые сумели прицепить к живым иммунным клеткам. Подробности об этом вы можете узнать, при щелчке по подсказке. Я расскажу, почему пришлось это сделать.
Макрофаги — одни из самых универсальных клеток. Они способны играть разные роли в борьбе против патогенов, захватчиков, восстановлении повреждений и в поддержании тканевого гомеостаза, то есть постоянства. Макрофаги ориентируются на следы веществ в окружающей среде и модифицируются в зависимости от их состава. Ролей много, но основных два: фенотипы M1 и M2.
M1 классический выделяют фактор некроза опухоли, интерлейкин 12 и другие цитокины, приводящие к воспалению и очищению. A M2 способствует заживлению ран и восстановлению тканей, но они же могут и помочь развитию болезни. Существуют так называемые макрофаги, ассоциированные с опухолью. Когда обычные макрофаги проникают в опухоль, они попадают под воздействие веществ, выделяемых раковыми клетками, и такое приворотное зелье, и тогда макрофаги приобретают M2 фенотип, работают против воспаления, подавляют противоопухолевый иммунитет и даже способствуют росту кровеносных сосудов.
И в итоге метастазирование. Согласитесь, это совсем не то, чего вы ждёте от полиции, призванной уничтожить раковый рост. Именно поэтому макрофаги снабдили трюк с очками с веществом, не позволяющим обратиться в оборотни в погонах. В результате опухоли у мышей, которым водились оборотни, устойчивым графики были на 50 процентов меньше, чем у "умение везучих мышей", а время, так сказать, дожить, и не очень люблю этот термин, было процентов на 20 дольше. В целом считаю очень даже неплохо.
Ранее считалось, что ближайшая к нашему дому черная дыра находится в созвездии Единорога на расстоянии трех тысяч световых лет от Земли. Но так как в комментариях вы периодически пишите, что астра новости нужно оставлять нашему ведущему по астра тематике, я не буду рассказывать подробности следующей новости, а передам слово пулковскому астроному Кириллу Масленникову. Привет, Кирилл!
"Морковкой остальным социологической новостью: черная дыра около четырех масс Солнца открыта сравнительно близко солнечной системе. По сути дела, это самая близкая из всех известных черных дыр по отношению к Солнцу и к Земле. Но не так уж это близко — тысячи световых лет вот какое расстояние до этой черной дыры.
Подробности ставку же: черные дыры, как известно, не видны света. Они себя не выпускают, поэтому видеть их нельзя. Мы наблюдаем их только в тех случаях, когда вокруг такой черной дыры создается очень быстро вращающаяся аккреционная диск, он разогревается и начинает излучать довольно сильно. Иногда жесткое излучение — рентген, гамма-излучение, оптика, радиоизлучение. Короче говоря, только в том случае, когда черная дыра ведет себя активно, когда оно какое-то вещество вокруг себя доформирует.
Если вы вокруг черной дыры ничего нет, то мы ее не видим. Такие спящие черные дыры открывать очень трудно и вот значение этого открытия, которое сейчас сделано в Копейске Южной обсерватории на двухметровом телескопе, как раз в том, что она дает нам возможность открывать такие объекты в подобных ситуациях.
А что за ситуация? Это тайная звездная система. Вы знаете, наверное, что очень многие звезды входят в пары-тройки, более многочисленны и кратные системы. Относительно небольшое число звёзд, ну, может быть, около половины, чуть меньше половины, как наше Солнце, одиночные. Это открытие сделано в процессе работы, которая как раз была направлена на исследование вот таких вот двойных звездных систем. У нас, кстати говоря, тоже бывают двойные системы, и может быть, вот эта работа могла бы послужить каким-то образцом для наших будущих исследований.
Так вот, изучалась двойная звездная система, изучая с помощью центральных, то есть их скорости относительные измерялись по смещению линий в спектре, подобно красным смещениям. И вот в одной из таких систем обнаруживаешь, что это не двойная система, а тайная, и третьим элементом является невидимый объект. Его масса удалось выяснить вот как раз скорость обращения видимой звезды, а третья звезда тоже, видимо, находится от этих двух на более значительном расстоянии.
То есть вот это вот пара звезды — черная дыра. И удалось спектрально выявить обычная тройная система, каких мы знаем сотни, может быть, тысячи таких систем. Тройных очень много, кратных систем очень много. Если теперь заняться систематическим исследованиям этих систем именно спектральным медными, то есть измерениями скоростей их обращения вокруг центра тяжести на предмет выявления невидимых объектов, то, возможно, появятся новые объекты такого типа — новые черные дыры.
Такие спящие черные дыры не наблюдаемые непосредственно, какая найдена в южном созвездии телескопа. Кстати говоря, меня просила публикация, товарищи друзья ВКонтакте, спрашивать, нельзя ли посмотреть. Конечно, можно! Кстати, это системы видно невооруженным глазом. Она очень слабая — 5 величины. Это придется только, ну так, в общем, хорошенько посмотреть, чтобы заметить эти маленькие звездочки.
Во-вторых, он находится в южном небе, то есть придется ехать куда-нибудь по ту сторону экватора. Ну и наконец, вы увидите только видимые звезды. Черную дыру, конечно, не увидите. Поэтому те, кто решил, что мы можем простым глазом увидеть на небе черную дыру, им придется разочароваться. Нет, пока еще не увидим.
Недавно мы показывали, как атомы рения помогли заснять на видео появление и разрушение связей внутри молекулы, а сейчас мы расскажем, как я не поучаствовал в измерении массы отдельного атома, меняющаяся из-за квантовых скачков электронов рения. Вообще становится одним из моих самых любимых химических элементов.
А какой твой любимый элемент? Наверняка вы знаете, что E=mv², то есть энергию можно узнать через массу объекта. Для макрообъектов это сложно, но в конечном итоге можно даже понять, сколько осталось заряда батарейки, хорошенько ее взвесив.
Существует масс-спектрометрия, метод, помогающий разобраться с массами в микромире. Он работает с ионизированными частицами, имеющими заряд, и основывается на замере их отклонения от прямолинейной траектории при прохождении через магнитное поле. Но масс-спектрометрия работает с группами атомов, более точнее — ионов. А вот измерить изменение массы в отдельно взятом ионе — это, надо сказать, вызов. И с этим вызовом успешно, между прочим, впервые справились в институте Макса Планка в Германии.
Помог в этом аппарат "and a trap" — это не трапов пентаграмме, а названием масс-спектрометра, состоящего из пяти ловушек, пилинга для удержания ионов. В экспериментах атомы, точнее ионы, рения, имеющие разный заряд, помещались в ловушке и раскручивались с помощью магнитного поля. У ионов измерялось частота вращения, она называется циклотронной частотой.
А теперь посмотрите на график: один из ионов всегда вращается быстрее, а другой медленнее. И так из раза в раз это происходит, потому что они обладают разным зарядом, и тот, у которого больший заряд, тяжелее, и соответственно он вращается медленнее, как более тяжелый волчок. Ну а отсюда уже достаточно легко определить и массы ионов. Такой метод поможет изучать атомные переходы, то есть перемещение электрона с одного энергетического уровня на другой, прямо в режиме реального времени.
Ещё такие переходы называют квантовыми скачками. Чтобы дать представление о величине этого изменения, скажу так: представьте, что вы весите слона, взвесили, хорошо, а при повторном взвешивании вы определили, что поверх этого слона уселся муравей. Вот примерно такие масштабы.
Если вы хоть раз перед сном задумывались о том, как устроен мышиный мозг, то у меня для вас хорошая новость. Штаты сделали самый подробный 3D атлас мышиного мозга. Его разрешение — 10 микрометров. Чтобы составить такую 3D модель, пришлось пропустить более полутора тысяч мышей через томографы.
Двухфотонная томография дала разрешение изображений в 100 микрометров. Все изображения затем отзеркаливать из пасты, детальному разрезу, чтобы добиться симметрии в атласе, а затем усреднять, ведь двух одинаковых машинных мозгов не найти. С помощью усреднений, ведь обрабатывались тысячи изображений, получилось поднять разрешение до 10 микрометров, то есть размер одного аксона — 10 микрометров.
Voxel в 3D модели — это то же, что и пиксель для изображения. И вот таких вокселей в атласе более полумиллиарда. Не то чтобы такое от вас это прям совсем новинка. Существует много и достаточно подробных атласов, но в основном атласы отдельных мозгов животных отражают какой-то один срез, так сказать, характеристик. Либо это анатомия, либо только нейронные связи.
А новый мышиный атлас вобрал в себя все это вместе ещё и в лучшем разрешении. В нем размечены ее структуры мозга и приведена гистология, то есть есть и типы клеток, и плотность тканей, есть связи между участками и даже есть карта экспрессии генов.
Многое, конечно, делалось не с нуля, брались результаты предыдущего атласа, но и это не умаляет грандиозности работы. Из этого изображения можно понять, насколько новая модель подробнее предыдущей. Разумеется, на сайте проекта есть и 2D изображения, собранные в атлас, а 3D модель можно повертеть и проникнуть куда-нибудь в гиппокамп прямо в браузер.
Кстати, нечто подобное 3D модель человеческого мозга есть в разрешении 20 микрометров, и это тоже выглядит фантастически. Бывает так: купил бананы, они полежали пару-тройку дней, ты захотел их съесть, они потемнели, приобрели, ну, совершенно неприглядный вид. Знакомо? Между тем, по разным оценкам, до 3 всей еды на планете портится и пропадает зря, а среди овощей и фруктов этот показатель достигает 50 процентов.
Причин порчи продуктов множество — от нарушений режима хранения и транспортировки до вполне банального "не успели продать". Ученые разрабатывают все новые способы продления срока хранения еды. Ну, помимо уже бесящего воска на яблоках, одним из новеньких изобретений стал биокомпозит на основе яичного белка, сухого желтка, глицерина, нанокристаллов целлюлозы и куркумина. А его можно покрывать овощи и фрукты, предотвращая тем самым испарение воды, развитие микробов и увеличивая, соответственно, срок годности.
Толщина покрытия составляет от 23 до 33 микрометров, при этом все компоненты абсолютно безопасны для человека, не влияют на вкус продуктов и легко смываются водой. Процесс изготовления биокомпозита простой: компоненты добавляются в воду при температуре 80 градусов, получившийся раствор охлаждается, а потом этим составом обрабатывают продукты.
Конечно, от теории ученые перешли к практике и опробовали свою методику на клубнике, бананах, авокадо и папайи. И результаты превзошли все ожидания! Срок хранения фруктов, покрытых биокомпозитом, увеличился не только относительно контрольной группы ничем не защищенных фруктов, но и относительно покрытых воском и хитозаном.
Через 8-11 дней эксперимента просто фрукты портились, но при использовании биокомпозита они все так же оставались свежими. Ученые также проверили антимикробные свойства, токсичные и гидрофильные. Так, кишечная палочка в биокомпозите погибала за одну ночь, а вот человеческие клетки, наоборот, выживали в растворе. Судя по всему, ученые постарались учесть множество нюансов, и вполне возможно, что уже совсем скоро вы сможете растянуть поедание связки бананов на целую идею.
Ну что ж, а на этом сегодня все! Оставайтесь дома и голосуйте за самую телесную новость при щелчке по подсказке. Оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайк этому видео и делитесь им со своими друзьями. И не забудьте подписаться на Qwerty и поставить колокольчик! До скорых встреч! Пока! [музыка] Вот! [музыка]