Факты и мнения

В желудке у одного из самых загадочных животных обнаружены кристаллы, которые ученые идентифицировали как ротовые органы. Тихоходка периодически линяет и, вероятно, во время линьки она их проглотила, предположил Рафаэль Мартин-Ледо — исследователь, обнаруживший феномен. Однако Кадзухару Аракава — молекулярный биолог из Университета Кейо возразил, что это невозможно. По его мнению, кристаллы арагонита могли попасть в желудок тихоходки только с пищей — например при высасывании содержимого клетки водоросли.

Тихоходка — маленькое животное размером до полутора миллиметров, по строению тела напоминающее членистоногих. В настоящее время известно около 400 видов тихоходок, которые привлекают внимание ученых своей необычайной выносливостью. Тихоходки способны выжить в жидком гелии, в кипящей воде, при радиационном излучении в 1000 раз превышающем смертельное для человека, при давлении в 6000 атмосфер, в бескислородной атмосфере и даже в открытом космосе. Неблагоприятные условия среды вызывают у тихоходок анабиоз, длящийся до момента исчезновения этих условий, когда животные возвращаются к обычному образу жизни. Известны случаи выхода из анабиоза, длящегося более десяти лет.

Интересной особенностью тихоходок является их способность «заимствовать» генетический материал у других видов животных, растений и даже грибов. По мнению учёных именно это определяет их невероятную способность к адаптации к условиям среды.

Оказалось, что частица, предсказанная Вольфгангом Паули, имеет массу покоя, хотя и очень небольшую. Ранее считалось, что у нейтрино массы покоя нет, поэтому она не участвует в гравитационном взаимодействии.

Масса самого легкого типа нейтрино оказалась равной 0,086 электронвольт (1,5×10^–37 кг). Если на одну чашу весов положить электрон, то уравновесить его сможет 6 миллионов нейтрино на другой чаше. Об этом сообщил Университетский колледж Лондона в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Известны нейтрино трёх типов, общая масса всех трёх составляет 0,26 электронвольт. Частицы каждого типа способны превращаться в частицы другого типа. Именно это и вызвало предположение о наличии у нейтрино массы — физикам известно, что частицы с нулевой массой не могут участвовать в подобных превращениях.

Столь небольшая масса не способна серьёзно повлиять на гравитацию, даже несмотря на огромное количество нейтрино во Вселенной (один квадратный сантиметр любой поверхности на Земле ежесекундно пропускает через себя 60 миллиардов нейтрино). Однако на расчёт массы темной материи-энергии, а значит, и на определение скорости расширения Вселенной, совокупная масса нейтрино повлиять способна.

Нейтрино — непосредственный участник термоядерной реакции. В отсутствии их наше Солнце не могло бы гореть, а значит и жизни на Земле не было бы. Каждую секунду наша звезда испускает 1,8×10³⁸ нейтрино. Часть их достигает Земли.

Соответствующая заявка Токийского университета одобрена правительством. Профессор Хиромицу Накаучи планирует вводить в эмбрионы мышей стволовые клетки человеческих органов, чтобы в результате получить гибридное животное — мышь с внутренними органами человека. После экспериментов с мышами, биолог планирует переключиться на крыс, а затем — на свиней.

Ранее подобным образом команда биологов под руководством Накаучи выращивала крыс с поджелудочными железами мышей, а вот такой же эксперимент с овцой не удался — в итоге эмбрион не имел поджелудочной железы вовсе, оказавшись нежизнеспособным.

Целью выращивания человеческих органов в организмах других животных, ученый называет исследование разных методов лечения на биологическом материале, максимально близком к человеческому организму. Кроме того, в будущем таким образом можно будет получить методику выращивания органов для трансплантаций.

Журнал Nature Communications сообщил о завершении работ международной команды ученых (из университета Огайо, Аргоннской национальной лаборатории, университета Тулузы и Института науки и техники в Японии) по разработке так называемых молекулярных пропеллеров.

Диаметр пропеллера составляет 2 нанометра при высоте 1 нанометр. Механизм состоит из трёх относительно самостоятельных структур — собственно трёхлопастного пропеллера, шарикоподшипника из атома рутения и шестерни.

Запуск пропеллера осуществляется при создании электрического поля или механически — наконечником туннельного микроскопа. Пропеллер может вращаться только в одну сторону.

В настоящее время область применения механизма не определена, но исследователи предполагают, что в будущем их изобретение будет востребовано в медицине.

В природе подобные пропеллеры широко распространены: примером могут служить жгутики у инфузорий, с помощью которых они передвигаются. С помощью аналогичных биологических устройств работает доставка вещества внутри клетки.

Ранее ученые создали молекулярный лифт, молекулярный двигатель и вращающиеся молекулярные кольца. За открытия в области области молекулярных машин и топологических молекул Жан-Пьер Соваж, Фрейзер Стоддарт и Бернард Феринга в 2016 году получили Нобелевскую премию по химии.

Ученые из Германии (Герман Николаи) и Польши (Кшиштоф Мейснер) нашли объяснение тому, что частицы так называемой темной материи до сих пор не обнаружены. Дело в том, что по сравнению с количеством лептонов и кварков, таких частиц неизмеримо мало, считают физики. Однако уже установлено, что темная материя составляет 20–30% массы-энергии Вселенной, еще 65–75% — темная энергия, а привычной нам материи — всего 4–5%. Между столь большим присутствием темной массы-энергии и отсутствием наблюдаемых частиц, которые ее формируют, есть необъяснимый парадокс.

Мейснер и Николаи предположили, что этот прарадокс объясняется экстремально огромной массой частиц темной материи, которая в 10 квинтиллионов раз превышает массу протона и сравнима с массой небольшого насекомого, скажем, блохи. Физики довольно точно вычислили массу этой частицы — 2,176×10−8 ^{кг и назвали ее гравитино.}

По предложенной гипотезе, на каждые 10 тысяч кубических километров пространства Вселенной приходится одна гравитино. Столь низкая плотность в сочетании с громадной массой объясняет как возникающие гравитационные эффекты, так и сложность наблюдения таких частиц.

Гравитино, по утверждению исследователей появились сразу после Большого взрыва и обладают огромной стабильностью, которая позволяет им существовать, не распадаясь на протяжении всей жизни Вселенной.

Темная материя — это вещество, которое обнаруживается благодаря существующим гравитационным эффектам, но недоступно наблюдениям из-за отсутствия излучения. Об этой субстанции стало известно, когда обнаружилось, что скорость разбегания галактик значительно ниже предсказанной астрофизическими теориями.

Теоретическое предсказание частиц — отнюдь не новое слово в физике. Ранее было точно предсказано существование бозона Хиггса, обнаруженного в 2012 году в результате эксперимента на Большом андронном коллайдере. В середине 1930-х годов теоретически было обосновано существование нейтрино — нейтральной чатсицы с бесконечно малой массой. В настоящее время своего открытия ожидают предсказанные нейтралино, фотино, хиггсино, гравитон, аксион и еще несколько десятков различных частиц, призванных заполнить лакуны в стандартной модели физики элементарных частиц.

Ей оказался ген NSD1, присутствующий в геноме разных животных. Биологическое старение часто не совпадает с хронологическим: у одних людей это происходит раньше, другие до преклонного возраста сохраняют моложавый вид и хорошее здоровье. Исследователи обнаружили влияние на процессы старения гена NSD1. Его имеют в своем геноме не все, у некоторых он отсутствует, и люде без такого гена стареют медленнее.

Ген NSD1 имеется не только у человека, но и у других млекопитающих. В настоящее время готовится серия экспериментов по удалению виновника старости из генома мышей. Исследователи надеются, что эти опыты помогут лучше понять механизм старения и научиться продлевать человеческую жизнь.

Ранее было выяснено, что мутации гена NSD1 вызывают синдром Сотоса — врождённое заболевание, вызывающее умственную отсталость и увеличенные размеры тела. При этом биологический (в частности, костный) возраст пациентов опережал хронологический.

Учёные из Оксфорда сумели синтезировать углерод с новой молекулярной структурой, ранее обсуждавшейся только в теоретических работах. В новой молекуле каждый атом углерода связан только с двумя соседними. В результате молекула выглядит как кольцо из 18 атомов.

Углерод имеет множество аллотропных модификаций, которые отличаются друг от друга атомарными связями в структуре молекулы. Наиболее известными природными аллотропами углерода являются уголь, графит и алмаз. Синтезированы искусственные аллотропные модификации, такие как графен, фуллерены, нанотрубки, астралены, стеклоуглерод, лонсдейлит и другие — в настоящее время известно около 20 форм молекул углерода, многие из которых обладают уникальными свойствами. Существует даже нестабильная металлическая аллотропная модификация углерода, возникающая при высоком давлении и обладающая сверхпроводимостью при низких температурах.

Новая форма углерода, условно называемая циклоуглеродом или циклокарбоном, ранее была известна только в газообразном виде, но изучить её не удавалось из-за высокой реакционности. Синтезировать циклоуглерод удалось, «отобрав» на инертной медной поверхности у оксида C₂₄O₆ 6 групп моноксида углерода, которые способствовали стабильности кольцевой молекулы из 18 атомов.

Новая форма углерода обладает свойствами полупроводника и может быть использована в молекулярной электронике.

Природные аллотропные модификации есть также у водорода, фосфора, кислорода, серы, селена, кремния, мышьяка, железа и некоторых других элементов. Наиболее известными аллотропами являются природные формы кислорода — собственно кислород (O₂) и озон (O₃).

Для генерации ложных образов оказалось достаточным стимулировать всего 20 нейронов.

Научное издание Science сообщает о серии опытов ученых из Стэнфордского университета. С помощью генетических манипуляций исследователи добились того, что при возбуждении нейрона в зрительной коре головного мозга мыши, соответствующий белок светился зеленым. Само возбуждение вызывалось попаданием на нейрон инфракрасного излучения. Затем ученые заменили часть черепной коробки животного прозрачным пластиком.

Сначала учёные стали обучать мышей и обучаться сами. Мышей приучили пить, когда они видели вертикальную полосу на экране. Показывая животным в случайном порядке вертикальные и горизонтальные полосы, ученые выяснили, какие группы нейронов возбуждаются при каждом сеансе.

После того, как мыши освоили свою роль, исследователи стали давать им неконтрастную картинку, которая не давала четкой ориентации полосы. Когда мыши перестали распознавать изображение, экспериментаторы стали возбуждать нужную группу нейронов через прозрачное «окошко» в голове животных. В результате мыши стали реагировать на возбуждение той группы нейронов, которые реагировали на появление вертикальной полосы так, словно они действительно ее видели — то есть, подходили к поилке и пили.

Таким образом, ученым удалось без применения химикатов создать в мозгу животного зрительный образ, которого не было в действительности — галлюцинацию.

Особенно интересным оказалось количество нейронов, которые подвергались искусственной стимуляции. Оказалось, что для управления поведением мыши достаточно возбудить всего 20 нейронов, при общем их количестве, исчисляемом миллионами.

Эксперимент дал почву для размышлений — если для появления галлюцинации необходимо ложное срабатывание всего 20 нейронов, то какой механизм защиты предотвращает постоянное галлюцинирование — ведь при количестве нейронов, превышающем минимально необходимое на 8-10 порядков, ложные срабатывания должны происходить непрерывно.

Учёные Чикагского университета обнаружили корреляции между экологическим состоянием местности и душевными расстройствами. Ими установлено, что риск развития депрессии возрастает на 6%, маниакально–депрессивного психоза — на 27% в районах с загрязнённым воздухом. Расстройства личности чаще встречаются в местностях, где загрязнена почва. Промышленное загрязнение способствует развитию тяжёлых форм шизофрении. Наиболее сильно состояние экологии влияет на детей, причём, «экологическая травма», полученная в детстве, может проявиться уже в зрелом возрасте.

Профессор Атик Хан, руководивший исследованиями, предположил, что отравляющие вещества попадая в мозг с кровотоком из лёгких оказывают угнетающее действие на развитие центральной нервной системы.

Учёные анализировали сведения о состоянии здоровья 150 миллионов американцев и 1,4 миллиона датчан.
В настоящее время от шизофрении в мире страдают 21 миллион человек, от маниакально-депрессивных психозов — 60 миллионов. Регулярные приступы депрессии переживают 300 миллионов человек.

Канадские исследователи из университета Макмастера в Канаде исследовали представителей вида паукообразных Anelosimus studiosus, живущих колониями по несколько сотен особей, и обратили внимание, что изменения климата способствуют увеличению у них агрессии. Причём, механизм этих изменений допускает экстраполяцию наблюдаемого эффекта на всех паукообразных. Если вывод учёных верен, то в обозримом будущем Земля будет населена паукообразными с агрессивным поведением.

В ходе наблюдений за популяцией выяснилось, что более агрессивные особи лучше выживают в условиях природных катаклизмов — штормов, ураганов, наводнений и т.д., что обусловлено их реакциями. Такие животные быстрее реагируют на изменившиеся условия. В результате, изменения климата провоцируют естественный отбор, направленный на сохранение наиболее агрессивных особей, а эта особенность передаётся у пауков по наследству: так, каннибализм характерен не для всех пауков вида Anelosimus studiosus, а лишь для особей с агрессивным поведением, которое повторяется из поколения в поколение.

Исследование показало, что в колониях, населённых «агрессорами», выживаемость намного выше, чем в гнёздах «мирных» пауков. Учёные полагают, что подобная особенность может изменить баланс в экосистемах.