Механизм бессмертия. Ток против ожирения. Кислород на Марсе. Связь с Вояджером. Новости QWERTY №228
Из этого ролика вы узнаете, сколько кислорода уже добыто на Марсе, кто умеет продлевать жизнь в пять раз, и каким трюком пользуется вообще бессмертная медуза. А также, как электрическим током можно вылечить ожирение.
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир.
Вояжер-1 уже 45 лет улетает от Земли, скитавшись всласть по Млечному пути. Несколько лет назад он покинул гелиосферу и вышел в межзвёздное пространство. Никто не ожидал от него такого ресурса, но так как его радиоизотопные генераторы еще вполне работоспособны, резервные двигатели толкают, а датчики собирают научную информацию – терять его не хочется.
Правда, в мае зонд стал слать на Землю ахинею в виде неправильной рандомной телеметрии, из-за чего зондом можно было потерять связь. Господь, один сигнал, импульс хоть один, выходи на связь срочно!
В итоге выяснили, что бортовая система, ответственная за положение передающей антенны, из-за некой ошибки стала передавать данные через тот бортовой компьютер, который вышел из строя уже давным-давно. Только сейчас инженеры смогли перекинуть канал передачи данных на другой компьютер, и телеметрия пошла правильная. Это позволит своевременно проверить остальные системы Вояджера и понять, из-за чего возникла ошибка, и поддерживать с ним связь. Это года до 2025.
[музыка]
Я считаю, что Вояжер – это один из удивительных проектов человечества, и при мысли о грандиозности его путешествия у меня бегут мурашки. Я верю, что все вместе, в сотрудничестве всем миром, мы способны еще на большее.
А сейчас самое интересное – новости науки за предыдущую неделю, и как обычно, все ссылки на источники и подробности будут в описании.
Еще один важный космический проект – это персивирус. Полтора года назад, когда был пик новостей образования по марсоходу Персиверонца, а конкретно в апреле, мы рассказывали об установке Мокси, размещенной на марсоходе. Она представляет собой 17-килограммовую почти кубическую коробку, внутри которой находится компрессор, система фильтров и нагревателей, а также электролизная ячейка с твердым оксидом.
Как можно догадаться, требуется эта установка для того, чтобы получать молекулярный кислород из СО2 миссии на Марс. Надеюсь, не за горами, поэтому важно снабжать людей кислородом. Каждый цикл работы Мокси начинается с того, что аппарат прогревается до 800 градусов по Цельсию, затем нужно подать энергию на катод с анодом, запустить атмосферу Марса в емкости аппарата и добиться разделения углекислого газа на ионы кислорода и монооксид углерода.
Ионы кислорода затем перекомбинируются в обычный пригодный для дыхания молекулярный кислород O2. С апреля до конца 21 года установка запускалась 7 раз, проработала в общей сложности 9 часов и за это произвела 50 граммов кислорода. Таким образом, мощность установки варьируется от 6 до 8 граммов кислорода в час. Производительность сильно зависит от погодных условий и сезонности.
Из графика вы видите, что плотность атмосферы весьма непостоянна и максимально ночью, поздней марсианской осени. Несмотря на переменчивость атмосферы, установка смогла производить кислород почти в любое время. Важно, что ресурс установки оказался достаточно устойчив.
Сначала ее производительность несколько понизилась за счет износа элементов, но после этого уже не менялось. В общем, все эти данные указывают на успех эксперимента и возможность его масштабирования. Накопленные данные позволяют спроектировать установку раз так в 100 больше, чем Мокси, и способную производить два-три килограмма кислорода в час. Это еще один шаг на пути к полету.
Если бы я совсем недавно не завел дома у себя муравьиную ферму, возможно, я бы и не добрался даже до этой новости. Ну, хотя что это, я, конечно, добрался. Начну издалека.
У многих животных присутствует компромисс между количеством отпрысков и продолжительностью жизни. Чем больше детей, тем меньше срок жизни. В основном это связано с распределением питательных веществ и метаболизмом. На сцену тут выходит инсулин – гормон, который помогает трансформировать еду в энергию, он помогает метаболизму и заодно старению.
Производство яиц – это весьма энергозатратный процесс. Для него нужно больше еды, а значит, и более высокие уровни инсулина. Но в то же время инсулиновые сигнальные пути приводят к сокращению продолжительности жизни у многих видов, и наоборот, диеты и голодание способствуют низкому уровню инсулина и продлению отпущенного нам срока.
На эту тему есть много исследований, и, скорее всего, вы о них уже слышали, но с муравьиными матками явно что-то не то. У многих видов муравьев, в том числе и у степных жнецов, которые поселились у меня, матка отвечает за реактивные процессы всей колонии, но в то же время и живет значительно дольше, чем рабочие муравьи-солдаты.
К тому же она и размерами гораздо больше. У черных садовых муравьев матка может отложить до миллиона яиц за свою жизнь и жить до 30 лет, а вот рабочие живут только около года. У индийских прыгающих муравьев матка живет меньше – лет пять, но после ее гибели колонии не угасает. Рабочие, а они все самки, начинают что-то вроде борьбы за место королевы, и одна из них в конце концов побеждает.
Что-то вроде: «Королева умерла. Да здравствует королева!» Но она не становится полноценной маткой, она становится гоморгатом.
Смена касты, социальной роли, не приводит к росту размеров муравья. Она лишь будет ранее спящими репродуктивные органы, позволяя размножаться. Но при том, что псевдо-королева (гоморгат) начинает нести яйца, она еще и резко увеличивает продолжительность своей жизни – да, с семи месяцев до четырех лет. За это стоило побороться, правда?
Но если вдруг на место первой псевдо-королевы приходит вторая псевдо-королева, то срок жизни съеживается обратно к семи месяцам на фоне изменения гормонального фона обратно к рабочему муравью, и это очень неприятно, если вдруг к этому моменту она прожила уже больше семи месяцев.
Конечно же, учёные воспользовались этими качелями старения и изучили процессы, которые так сильно меняют жизнь в организмах с одинаковым генетическим кодом. Как оказалось, если рабочий муравей становится гоморгатом, то он начинает производить гораздо больше инсулина. При этом из двух инсулиновых сигнальных путей активизируется только один, имея пикей, ответственный за созревание яиц и метаболизм, а второй сигнальный путь, который как раз приводит к более быстрому старению, не активируется. Хотя должен был бы.
Но хищники гоморгата начинают вырабатывать белок, который подавляет инсулин и блокирует второй сигнальный путь, не затрагивая первый. Это очень удобно. Хотя до конца не понятно, как это работает, эти муравьи нашли способ продлевать свою жизнь практически в пять раз. А все наши потуги на мышах и грызунах до этого давали прибавку максимум в 20 процентов. Так что тут есть к чему присмотреться.
Но даже в пять раз это еще не предел и не бесконечность. Вы знаете, что существуют практически бессмертные животные, например, алеутский морской окунь, морской ёж Красного моря, американская болотная черепаха, пресноводная гидра и другие. Они бессмертны, никак Дункан Маклауд, а скорее, практически не стареют, то есть почти не умирают от старости.
Но существует одно животное, которое обладает биологическим бессмертием с очень интересным механизмом. Речь идет о медузе торитопсис дорней. Обычно медузы выпускают воду, половые клетки из них образуются личинка планула. Она прикрепляется ко дну, образуя полип, из полипа затем почкованием появляется новая медуза. Цикл размножения не замкнут, то есть каждая новая медуза олицетворяет собой новое поколение, и смерть полноправный участник цикла.
Но наша бессмертная медуза пошла против системы. После выбрасывания половых клеток она не остается стареющей медузой, возвращается назад во времени, проходя ряд метаморфоз, она оседает обратно на дно, превращаясь снова в полип. Из него через некоторое время опять может появиться медуза, способная к размножению, и так далее по кругу замкнутого цикла.
Свидетельств того, что круг где-то обязательно разрывается, нет: понизилась температура или солёность воды, а может быть, поранила колокол или настали голодные времена – а ну-ка, быстро обновляемся через стадию полипа!
Но что же позволяет добиваться таких божественных изменений? Учёные полностью отсеклинировали геном медузы, а заодно и её родственников. Как оказалось, у Туритопсис дорней ген, отвечающий за старение, точнее – за не старение, встречается сразу в нескольких копиях. Такие гены участвуют в процессах репарации ДНК, увеличение длины теломер на концах хромосом, поддержание работы стволовых клеток и тому подобное.
Похоже, что во время естественного отбора селекция проходила по этим конкретным генам. Поэтому у медузы появилось сразу несколько копий каждого. Многие из этих генов работают соответственно во время превращения медузы в полип, а некоторые – сразу после превращения.
Интересно, что каких-то исключительно новых механизмов бессмертия у медузы не обнаружили. Так что это дает надежду на то, что такие же, ну просто слабенькие механизмы, работающие у человека в том числе, можно будет как-то усилить.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что ученые смогли улучшить память возрастных пациентов при помощи стимуляции мозга электрическим током. Для этого применялась транскраниальная стимуляция, то есть метод неинвазивный. Память улучшалась примерно в половину, от зоны стимуляции зависел получаемой памяти – рабочей или долговременной. Подробности при щелчке по подсказке.
Но при помощи электрического тока и науки можно добиться гораздо большего, чем только при помощи науки. На прошлой неделе были опубликованы интересные результаты эксперимента по борьбе с ожирением. Пациентов в эксперименте было только двое, но это были люди, а не грызуны, обезьяны или свиньи, как в большинстве подобных опытов.
Две женщины страдали от компульсивного переедания, то есть они периодически теряли контроль над потреблением вкусной пищи и имели третью стадию ожирения. Ученые решили, что разместив в мозге электроды, можно будет воздействовать на центры принятия таких решений. Тем более что после предыдущих экспериментов на животных и грызунах эти центры удалось определить – прилежащие ядра вентральной части полосатого тела. Именно так называются участки мозга, ответственные за компульсивное переедание.
Их просканировали у обеих пациенток во время, так сказать, приступов переедания, чтобы более точно локализовать центр возбуждения. Им оказалось левое прилежащее вентральное ядро. Причем точные координаты несколько отличались у обеих пациенток. В этих ядрах во время приступа увеличивается сила низкочастотных колебаний – это было хорошо видно на МРТ, и именно в эти уточненные центры и имплантировали электроды, похожие на те, которые применяются при лечении эпилепсии.
Как нужно нейтрализовать низкочастотные колебания? Правильно, высокочастотными колебаниями. Если каждый раз, когда у пациента возникает приступ желания переедать, посылаем с частотой 125 Гц пару раз по 5 секунд, то возбуждение нейтрализуется, а происходил такой приступ около 400 раз на дню. В 20 раз чаще, чем мужчины думают о сексе – всего-то 19 раз в день.
В итоге частоту эпизодов срыва и переедания обеих женщин удалось сократить на 80 процентов. Да, их мощность тоже уменьшилась. В итоге пациентки похудели на 6,8 кг, и это без каких-то диет и тренировок. Импланты, которые мы заслужили.
Хай-тек! И разумеется, это очень дорого и инвазивно, но не всегда с проблемой можно справиться усилием воли. Уже представляю себе сценарий какого-нибудь управления гневом 2 или 3, ведь глубокая стимуляция мозга может применяться при разных сценариях потери контроля.
Ну что, на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы поделитесь этим видео со своими друзьями. Конечно же, если оно вам понравилось, поставьте лайк и не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в нашем Телеграм-канале и в других соцсетях. Проголосовать за самую интересную новость этого выпуска вы можете в нашем Телеграм-канале, там же обсудите со своими единомышленниками и до скорых встреч, пока!
[музыка]