Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #81
- Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2021 году стали Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан; по физике Сюкуро Манаб, Клаус Хассельман и Джорджо Паризи; по физиологии Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян.
- Искусственные дефекты в квантовых материалах могут придать им свойства сверхпроводника.
- Биологи объяснили, почему домашние коты любят охотиться.
- Искусственная смазка для коленного сустава вылечила остеоартроз у крыс.
- Археологи обнаружили два поселения эпохи бронзы в Нижегородской области.
- Раскрыты цензурированные фрагменты в письмах между Марией-Антуанеттой и ее предполагаемым любовником.
Новости одной строкой
- Люди стали чаще подвергаться экстремальным условиям температур и влажности. На это сильно влияет рост городов, и эта тенденция в настоящее время затрагивает почти четверть населения мира.
- Компания Clearview AI, разрабатывающая технологии распознавания лиц, рассказала об алгоритме искусственного интеллекта, который может дорисовывать размытые лица и "открывать" часть лица под маской.
- Команда исследователей доказала, что особенностью развития яблок является разная скорость роста мякоти вокруг стебля и в других частях фрукта. Именно поэтому образуется характерная ямочка.
- Российский ударный беспилотный летательный аппарат С-70 "Охотник" сможет летать в автономном режиме без связи с оператором.
- Пилотируемый корабль "Союз МС-19" успешно доставил членов съёмочной группы проекта "Вызов" на МКС. (1:13:30 – открытие люков между "Союз МС-19" и МКС). Актриса Пересильд и режиссер/оператор Шипенко проведут на станции 12 дней.
Начнем с объявления победителей Нобелевской премии 2021 года
Нобелевскую премию по химии присудили за асимметрический органокатализ
Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2021 году стали Беньямин Лист (Benjamin List) и Дэвид Макмиллан (David MacMillan) – за развитие асимметрического органокатализа. До конца ХХ века химики знали только два вида катализаторов – веществ, которые ускоряют химические реакции. В первых за ускорение отвечают атомы металлов, вторые – ферменты.
Лауреаты этого года открыли третий вид катализа. Беньямин Лист обратил внимание на то, что некоторые катализаторы относятся сразу к обеим разновидностям: например, в клетках человека есть немало ферментов, в активном центре которых (там, где происходит непосредственная реакция) расположен атом металла. Но некоторые ферменты справляются и без него, обходясь одними только аминокислотами – а значит, аминокислоты можно сделать катализаторами сами по себе, выделив из большой молекулы фермента. Так, Лист выяснил, что пролин – одна из самых маленьких аминокислот – сама по себе может работать катализатором.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Нобелевскую премию по физике присудили за моделирование сложных систем
Лауреатами Нобелевской премии по физике 2021 года стали Сюкуро Манабе (Syukuro Manabe) и Клаус Хассельман (Klaus Hasselmann) за физическое моделирование климата Земли, а также Джорджо Паризи (Giorgio Parisi) – за открытие взаимодействия между беспорядком и флуктуациями в физических системах.
Первую половину премии поделят между собой Сюкуро Манабе и Клаус Хассельман – "за физическое моделирование климата Земли, количественное описание климатических изменений и предсказание глобального потепления". Манабе был первым ученым, который связал баланс нисходящего и восходящего излучения в атмосфере с вертикальным переносом воздушных масс и показал, почему увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к росту ее температуры. Именно эти работы 1960-х годов легли в основу современных климатических моделей.
Вторая половина премии достанется Джорджо Паризи – "за открытие взаимодействия между беспорядком и флуктуациями в физических системах – от атомных до планетарных масштабов". Нобелевский комитет отметил его работы, где физик исследовал закономерности, которые можно найти в неупорядоченных материалах. Закономерности, открытые Паризи, подходят не только описания сложных материалов с неупорядоченной структурой, но и для других сложных систем – не только физических, но также связанных с математикой, биологией или машинным обучением.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Нобелевскую премию по физиологии присудили за открытие рецепторов температуры и оcязания
Лауреатами Нобелевской премии по физиологии в 2021 году стали Дэвид Джулиус (David Julius) и Ардем Патапутян (Ardem Patapoutian). Один из них открыл рецептор температуры, другой – рецептор осязания.
Первое важное открытие в этой истории сделал Дэвид Джулиус, в конце 1990-х годов. Он исследовал реакцию клеток на капсаицин – тогда уже знали, что тот как-то связан с болью, но было неизвестно, как именно клетки на него реагируют. Джулиус и его команда выделила рецептор к капсаицину, TRPV1, а уже потом, изучая его физические свойства, обнаружила, что он чувствителен и к температуре – и активируется примерно при тех температурах, которые вызывают боль.
Второе открытие лауреаты сделали одновременно – но независимо. В 2002 году Джулиус и Патапутян, оттолкнувшись от работ первого по терморецепторам, обнаружили рецептор для холода, TRPM8, который возбуждается на клетках под действием ментола. Наконец, разобравшись с рецепторами для температурной чувствительности, Парапутян переключился на механическую чувствительность. Он обнаружил сначала один, а затем второй рецептор, которые реагируют на прикосновение к нейронам – Piezo1 и Piezo2.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Научная среда
Искусственная смазка для коленного сустава вылечила остеоартроз у крыс
Американские и китайские медики синтезировали жидкость для лечения остеоартроза, имитирующую естественную смазку суставов, которой при этом заболевании становится мало. Она содержит полимер, способный связывать воду, и обеспечивает скольжение суставных поверхностей. Жидкость испытали на крысах с индуцированным остеоартрозом колена – у животных удалось обратить воспалительные и дистрофические изменения в суставах.
При остеоартрозе суставной хрящ, покрывающий кости, воспаляется. На первых стадиях в нем усилена пролиферация клеток, которые синтезируют коллаген, так что поверхность хряща деформируется. Кроме этого, на ранних стадиях остеоартроза в суставе не хватает естественной смазки, которая позволяет костям в суставе скользить при вращении. Это еще больше усугубляет воспаление, способствует повреждению сустава и прогрессированию остеоартроза.
Жидкость, содержащую синтезированный молекулярный комплекс, вкололи 12 крысам с остеоартрозом коленного сустава, который спровоцировали операцией. Инъекции проводили на 28 день и 42 день после индуцирования остеоартроза. Через восемь недель у животных взяли биопсию суставного хряща. У крыс, получивших лечение, строение хряща не отличалось от крыс без остеоартроза (12 животных), в то же время у животных, которым лечение не проводилось (12 крыс), в хряще наблюдались дегенеративные изменения.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Искусственные дефекты в квантовых материалах могут придать им свойства сверхпроводника
Международная группа исследователей, возглавляемая учеными Центра квантовых материалов Университета Миннесоты, обнаружила, что деформации квантовых материалов и дефекты кристаллической структуры могут улучшать электрические свойства материала.
Ученые использовали пластическую деформацию для создания протяженных периодических дефектов в титанате стронция (SrTiO3) – из-за его свойств его ещё называют "квантовым параэлектриком". Дефекты вызвали изменения в электрических свойствах и придали материалу сверхпроводимость.
Отметим, что упругая деформация широко используется для работы с квантовыми материалами. Упругая деформация – это такая деформация, при которой материал возвращается к своей первоначальной форме после прекращения воздействия.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Биологи объяснили, почему домашние коты любят охотиться
Ученые из Эксетерского университета, Великобритания, показали, что домашние кошки, которые любят поохотиться, не едят свою добычу. Они делают это неосознанно из-за своих хищных инстинктов.
В рамках исследования ученые изучали изотопный состав усов котов, который может указать на питание животного. Результаты показали, что около 96% рациона кошек, которые регулярно охотятся, но живут дома, состояло из "домашней" пищи. И лишь 3-4% указывало на потребление белка диких животных.
Как хищники, некоторые кошки охотятся чисто инстинктивно, даже если они не голодны. Они могут прятать свою добычу про запас, но, вероятно, не вернутся к ней.
В своем исследовании команда также проверила эффективность различных мер, направленных на предотвращение охоты домашними кошками. Среди них были колокольчики, специальные воротники, диеты, богатые мясом, и кормление питомца, которое сопровождалось головоломкой. Основываясь на анализе усов, ученые определили, что иногда такие меры могут предотвратить убийство!
Полную версию материала читайте по ссылке.
"На фундаментальном уровне ограничений мы не видим": на что способен новый сенсор для МЭГ
Недавно исследователи из Российского квантового центра, Сколковского института науки и технологий и НИУ ВШЭ представили сверхчувствительный твердотельный магнитометр и впервые применили его для исследования мозговой активности. Ученые смогли зарегистрировать альфа-ритм – один из так называемых ритмов покоя головного мозга, возникающий при отсутствии зрительных раздражителей в зрительной коре.
Кристалл у нас магнитный, значит, каждая составляющая его частичка обладает магнитным моментом. Это своего рода стрелка компаса, поворачивающаяся в зависимости от воздействия внешних полей – так происходит перемагничивание. Его механизм может быть разным. Чаще всего реализуется перемагничивание путем движения доменных стенок. Доменами называют части кристалла с одинаковой направленностью магнитного момента, их границы, соответственно, – стенки. Хотя и происходит перемагничивание, считать мы его не можем, потому что направление везде разное, а суммарно остается прежним. Плюс очень много шумов.
Для магнитометра гораздо лучше, когда перемагничивание происходит путем когерентного вращения, и весь наш кристалл имеет только один домен. Такой механизм мы смогли реализовать в нашем датчике, что сделало его чрезвычайно чувствительным. И это выгодно отличает нас от конкурентов.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Археологи обнаружили два поселения эпохи бронзы в Нижегородской области
Российские археологи провели охранно-спасательные работы на месте будущей автомобильной дороги "Москва – Нижний Новгород – Казань", в результате которых раскопали два поселения эпохи бронзы, относящихся к поздняковской культуре. В Акузово-4 основными находками оказались остатки двух жилищ и одного хозяйственного или сакрального сооружения, а также фрагменты керамики, каменные орудия и глиняные грузила. В Акузово-6 археологи обнаружили 13 крупных построек, два погребения, а также многочисленные черепки, каменный инвентарь и несколько металлических артефактов.
На памятнике Акузово-6 археологи вскрыли участок площадью около девяти тысяч квадратных метров, где они обнаружили остатки 13 сооружений площадью от 86 до 200 квадратных метров. Они располагались на небольшом расстоянии друг от друга (от двух до десяти метров). Четыре постройки оказались наземными и имели столбовую конструкцию стен, причем в них не было найдено остатков очагов, что указывает на вероятное хозяйственное использование. Девять сооружений, по всей видимости, были полуземлянками, уходящими в землю на 40–65 сантиметров. Во всех из них находились фрагменты сосудов, бытовые предметы и кости животных, что указывает на их использование в качестве жилищ.
Археологам также удалось обнаружить кремневую мастерскую со столбовой конструкцией стен и очагом. Площадь этой постройки составляла 48 квадратных метров. В ходе раскопок здесь нашли более 400 кремневых отщепов и восемь каменных орудий. На памятнике также были обнаружены два погребения: одно по обряду ингумации, второе – кремация. Керамическая коллекция, собранная в Акузово-6, представляет собой более 40 тысяч фрагментов глиняных изделий и 15 разбитых сосудов. Отдельные находки составляют наконечники стрел и дротиков, скребки, резцы и проколки, а также крупные каменные орудия – топоры, булавы, терочники, отбойники и песты.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Запасы металлов в околоземном астероиде оказались выше общемировых
Астрономы представили результаты исследований двух богатых металлами околоземных астероидов 1986 DA и 2016 ED85. Оказалось, что эти тела действительно на 85 процентов состоят из различных металлов и прибыли из внешней части Главного пояса астероидов. При этом количество железа, никеля, кобальта и металлов платиновой группы в астероиде 1986 DA по оценкам может превышать общемировые запасы, что делает такие тела интересными с точки зрения добычи полезных ресурсов.
Считается, что богатые металлами астероиды представляют ядра более крупных, дифференцированных астероидов, кора и мантия которых были выброшены в космос в результате мощного столкновения с другими объектами. При этом некоторые из таких астероидов, в частности (16) Психея, могут до сих пор сохранять свою каменную мантию, а металл, присутствующий на их поверхности, мог попасть туда в результате извержений. Некоторые из крупнейших известных металлических астероидов расположены в средней и внешней части Главного пояса, на расстояниях от 2,65 до 3 астрономических единиц от Солнца, характеризуются высоким альбедо и считаются родительскими телами железных метеоритов.
Ученые также рассмотрели экономическую привлекательность 1986 DA с точки зрения добычи полезных ископаемых. Если принять расчетную массу астероида за 3.69×1010 метрических тонн, то количество железа, никеля, кобальта и металлов платиновой группы в нем могут превышать мировые запасы по состоянию на 2020 год, а количество меди и золота будет меньше. Общая стоимость металлов, которые содержатся в астероиде, может составлять около 11,65 триллиона долларов.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Спящую муху будит запах любимой пищи
Интересное исследование сна представила международная группа нейробиологов. Ученые показали, что чуткость сна у дрозофил следует тем же закономерностям, что и у млекопитающих: она максимальна в конце ночного цикла и заметно понижена в его начале и во время дневного сна. Также оказалось, что мухи реагируют на седативные средства (такие как алкоголь) схожим с млекопитающими образом. Но важнее то, что разбудить муху могут не все стимулы, а только некоторые, – в частности, неприятные для мухи запахи или же, напротив, очень привлекательные. Было установлено, что сила стимуляции может трансформироваться в нервных центрах спящей мухи. Так, голодные мухи быстрее просыпаются при подаче запаха пищи. Это означает, что, как и у млекопитающих, во сне нервные центры мухи не просто тормозят поступающую информацию, но модулируют ее в зависимости от внутреннего состояния организма. В этой модуляции участвуют особые нейроны, регулирующие сигналы от обонятельных рецепторов.
Как выяснилось, пьяную муху, как и человека, разбудить гораздо труднее, чем трезвую. Примерно также действует и депривация сна. Если мухе сутки не давать спать, то она потом засыпает крепче обычного и спит дольше – то есть "отсыпается". Здесь тоже усматривается параллель с млекопитающими.
Это означает, что в мозге у мухи (точнее, в ее головных нервных ганглиях) интенсивность стимуляции модулируется ее внутренним состоянием. Иными словами, стимул каким-то образом становится для нее более значимым и потому более «побудительным». Входящий сигнал так или иначе трансформируется в нервных центрах, акцентируя ставшую важной информацию, например, о потребности в пище.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Раскрыты цензурированные фрагменты в письмах между Марией-Антуанеттой и ее предполагаемым любовником
Группа исследователей проанализировала 230-летнюю переписку между Марией-Антуанеттой и ее близким другом (и, по слухам, любовником) Акселем фон Ферзеном, шведским графом, и смогла выявить отредактированные фрагменты в восьми письмах.
Граф фон Ферзен был очень близким другом последней королевы Франции Марии-Антуанетты. Письма датируются июнем 1791 и августом 1792 года, прямо в разгар Французской революции, когда королевская семья находилась под пристальным наблюдением во дворце Тюильри. Ферзен помог организовать бегство в Варенн, которое окончилось неудачей.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые использовали рентгенофлуоресцентную спектроскопию – метод изучения химического состава чернил, чтобы выяснить, что было написано под более поздним слоем чернил.
Исследователи обнаружили, что письма содержали такие слова, как "любимый", "нежный друг", "обожаю" и "безумно", которые указывали на очень близкие отношение между Марией-Антуанеттой и графом Ферзеном. Они даже обнаружили, что некоторые письма, которые, как считалось, были написаны Марией- Антуанеттой, были написаны другой рукой. Изучая отношения меди к железу и цинка к железу в чернилах в оригинальных текстах и чернилах в редакциях, ученые выяснили, что именно фон Ферзен делал копии оригинальных писем.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Научные видео
Основные источники:
Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"
Прошлый выпуск рубрики:
- Созданы "метамашины", которыми можно управлять при помощи света.
- Круглые черви оказались способны слышать всем телом.
- Сидячее погребение под Барнаулом датировали эпохой мезолита.
- Станция InSight зафиксировала три очень мощных марсотрясения.
- Как определить возраст музыкальных инструментов по кольцам дерева.
- ESA создало оборудование для извлечения кислорода и воды из лунного грунта.
