Neonavt

12 января в 14:40

11501

Научная среда #95. Новая гибридная частица, вода на луне и улитка, объемом 0,036 мм3

  • Материя и антиматерия реагируют на гравитацию одинаково.
  • Как музыка формирует когнитивный резерв мозга.
  • "Космическая корова" ярко взорвалась в рентгеновском диапазоне.
  • Хирурги впервые пересадили человеку генетически модифицированное свиное сердце.
  • Как наш мозг может сфокусироваться на отдельном голосе в шумной толпе.

news_5f33e83a97353.png


Новости одной строкой


  • Исследование тканей головного мозга дает представление о том, как физические упражнения в пожилом возрасте могут улучшить здоровье мозга и предотвратить снижение когнитивных способностей.
  • Ученые обнаружили у самок дельфинов функциональный клитор. Это зона у животных имеет множество чувствительных нервов, что лишний раз доказывает, что дельфины получают удовольствие во время спаривания.
  • Российский атомный ледокол "Арктика" проекта 22220 впервые провел караван судов по Северному морскому пути в самый северный город России.
  • 2021 год стал пятым самым теплым годом в истории наблюдений, а последние 7 лет стали самыми жаркими за всю историю наблюдений.

Научная среда


Китайский зонд обнаружил на Луне следы воды

В декабре 2020 года на Землю вернулся китайский зонд "Чанъэ-5", который привез с собой почти два килограмма грунта с Луны. Исследователи изучили его и буквально на днях опубликовали невероятные результаты – они подтвердили, что в лунных образцах есть следы воды!

По прибытии на Луну, "Чанъэ-5" приземлился в области лунного моря Океан Бурь. Оно находится в западной части видимой стороны спутника Земли. Измерения, проведенные с помощью лунного минералогического спектрометра, показали, что в этих местах в грунте содержится 120*10-6 долей воды или 120 граммов воды на тонну. При этом в близлежащих вулканических породах количество воды составило 180 граммов воды на тонну. 

Результаты китайских специалистов подтверждают догадки, что на спутнике Земли может быть относительно много воды в реголите – поверхностном слое сыпучего лунного грунта. Конечно, в сравнении с Землей, воды на Луне ничтожно мало.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb74c39a0f.webp


Хирурги впервые пересадили человеку генетически модифицированное свиное сердце

Врачи из Университета Мэриленда пересадили генетически модифицированное свиное сердце умирающему мужчине с тяжелой аритмией. Для того чтобы уменьшить иммуногенность органа, врачи подредактировали у животного десять генов. Спустя три дня после пересадки сердце хорошо функционировало, и не было никаких признаков его отторжения. Несмотря на это говорить об успехе операции еще рано – пациенту предстоит длительный период наблюдений. 

Врачи использовали свинью, у которой не только отключили гены, кодирующие иммунногенные молекулы, но также и внесли в геном шесть генов, которые отвечают за иммунную толерантность. Кроме этого, у животного заблокировали ген, который мог спровоцировать избыточный рост сердечной ткани. В общей сложности медики подредактировали десять генов.

Экспериментальная операция заняла семь часов и завершилась успешно. Спустя три дня после пересадки, мужчина чувствовал себя удовлетворительно, новое сердце перекачивало кровь, и врачи не заметили признаков отторжения трансплантата. Тем не менее с уверенностью говорить, что это окончательный успех еще нельзя: предстоит длительный период наблюдений за пациентом, который сейчас принимает препараты, чтобы предотвратить отторжение сердца.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb7a0ad405.jpg


Материя и антиматерия реагируют на гравитацию одинаково

Физики из ЦЕРН обнаружили, что антиматерия все-таки "падает вниз". Звучит очевидно, но до сегодняшнего дня ученые не знали, одинаково ли действует гравитация на материю и антиматерию.

К счастью для нас, антиматерия крайне редко встречается во Вселенной, но никто толком не знает почему ее так мало. Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии, что привело бы к аннигиляции всего содержимого Вселенной миллиарды лет назад. Для изучения антиматерии необходимо вернуться к основам. Учёные начинают задавать "простые" вопросы – отличаются ли самые базовые характеристики материи и антиматерии?

Реакция антиматерии на гравитацию – один из таких "простых" вопросов, на изучение которого ушли годы. Предполагается, что антиматерия должна реагировать на гравитацию так же, как и обычная материя, но есть крошечный шанс, что это не так. В таком случае, антиматерия должна "падать вверх".

Чтобы проверить эту идею, команда поместила антипротоны и отрицательно заряженные ионы водорода в ловушку Пеннинга – электромагнитную ловушку со статическим магнитным полем, которое заставляет частицы двигаться по циклической траектории. Измеряя их частоту, ученые могут рассчитать отношение их заряда к массе. Это отношение должно быть одинаковым для частиц материи и антиматерии, а любые различия будут объясняться различиями в их взаимодействии с гравитацией.

И, конечно, команда обнаружила, что материя и антиматерия реагируют на гравитацию одинаково. 

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb807865a9.webp


Стимулом для появления многоклеточной жизни на Земле мог стать дефицит биодоступного железа

Значение кислорода в зарождении и развитии сложной жизни на Земле общеизвестно. Кроме кислорода к "элементам жизни" относят водород, азот, углерод и фосфор. Но есть еще один химический элемент, тесно связанный в геохимическом плане с кислородом, роль которого в биологической эволюции ничуть не меньше. Это железо. Начать хотя бы с того, что свободный кислород в атмосфере Земли появился только после того, как большая часть железа, растворенного в морской воде, окислилась и перешла в нерастворимую форму. Ученые из Великобритании и Франции выдвинули гипотезу, согласно которой образовавшийся при этом дефицит железа стал важным фактором движущей силы эволюции и способствовал появлению и развитию многоклеточных организмов.

Несмотря на то, что железо – один из самых распространенных элементов в земной коре, большая часть его находится в недоступной для растений и животных форме. В аэробных средах, таких как почва или море, железо существует в виде трехвалентного железа Fe3+, соединения которого образуют нерастворимые в воде вещества. То есть железа много, но использовать его организмы не могут. В биогеохимии даже есть такой термин – проблема дефицита биодоступного железа.

С появлением свободного кислорода практически исчезло железо в растворимой форме. Гигатонны железа выпали из морской воды в виде нерастворимых соединений Fe3+, которые осели на дно и стали недоступными для развивающихся организмов. По мнению авторов статьи, опубликованной в самом конце декабря в журнале PNAS, дефицит биологически доступного железа в течение почти двух миллиардов лет тормозил развитие жизни на Земле, пока эволюция не решила эту проблему.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb8b1c811f.jpg


"Космическая корова" ярко взорвалась в рентгеновском диапазоне

Обнаружен еще один представитель нового класса сверхновых Cow – самый яркий из наблюдавшихся до сих пор в рентгеновских лучах. Таких вспышек зарегистрировано всего пять на сегодняшний день.

Когда массивная звезда взрывается, она оставляет после себя либо черную дыру, либо мертвый остаток, называемый нейтронной звездой. Они относительно неактивны и окутаны выброшенным при взрыве материалом. События типа Cow немного отличаются – они не покрыты материалом, который мешает обзору. Более того, события такого типа имеют в своих ядрах очень активные и в основном открытые компактные объекты, которые испускают высокоэнергетическое рентгеновское излучение. А люди могут заглянуть в самое сердце этих взрывов и наблюдать непосредственно за рождением черных дыр и нейтронных звезд.

AT2018cow потрясла астрономов – ее обнаружили в 2018 году и сразу стало понятно, что увиденный звездный взрыв был в 10 раз ярче в видимом свете, чем типичные сверхновые. Но при этом взрыв также быстрее угасал. Звезда испустила большое количество высокочастотного рентгеновского излучения, что заставило астрономов предположить, что они впервые стали непосредственными свидетелями рождения черной дыры или нейтронной звезды.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb8e52d5fd.webp


Как музыка формирует когнитивный резерв мозга

Пандемия коронавируса заставила человечество забыть о том, что мы, на самом деле, живем в эпоху других пандемий: нейродегенеративных заболеваний. И, судя по тому, что мы уже знаем о ковиде, после победы над коронавирусом, пандемия возрастных деменций и других заболеваний захлестнет мир еще сильнее. Это заставляет еще раз задуматься о способах профилактики деменций. Уже некоторое количество лет нейробиологи говорят о формировании так называемого когнитивного резерва. Проще говоря, когнитивный резерв мозга – это устойчивость мозга перед лицом различных патологий. Высокий уровень когнитивного резерва может помочь предотвратить деменцию, болезнь Паркинсона или рассеянный склероз на долгие годы. Исследователи из Университета Дьюка во главе с когнитивным нейробиологом Эдной Эндрюс считают, что они, возможно, нашли надежное и долгосрочное решение для противодействия этому снижению и предотвращения патологий в стареющем мозге. Они опубликовали в Brain Sciences статью, которая представляет собой одно из первых в мире исследований, посвященных влиянию музыки на формирование когнитивного резерва мозга.

Эндрюс и ее команда выдвинули гипотезу, что музыкальность повышает целостность белого вещества в определенных волоконных трактах, связанных с процессом создания музыки

Чтобы достичь этой цели, она и ее команда просканировали мозг восьми разных практикующих музыкантов в возрасте от 20 до 67 лет (пять женщин, трое мужчин, средний возраст – чуть более 44 лет, каждый начал свою практику в возрасте от трех до 12 лет, в среднем – в 6 лет). Эти музыканты посвящали практике в среднем три часа в день (9 часов в дни концертов) и накопили многолетний опыт выступлений. За пять дней до исследования участников попросили ежедневно играть конкретную пьесу Баха или Мендельсона – чтобы "уравнять" их состояние.

Проанализировав значения анизотропии трактов мозга у музыкантов с помощью линейной регрессии, авторы нового исследования обнаружили четкую положительную корреляцию между возрастом и фракционной анизотропией в обоих волоконных трактах. 

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb935de3a4.jpeg


Физики нашли новую гибридную частицу в двумерном материале

Ученые Массачусетского технологического института обнаружили новый тип гибридных частиц, похожих на куперовские пары. Он состоит из фонона и электрона.

В 2018 году исследовательская группа в Корее обнаружила некоторые неожиданные взаимодействия в синтезированных листах NiPS3 – двумерного материала, который становится антиферромагнетиком при низких температурах около 150 кельвинов, или -123 градусах Цельсия. Микроструктура антиферромагнетика напоминает ячеистую решетку атомов, спины которых противоположны спинам их соседей. Напротив, ферромагнитный материал состоит из атомов со спинами, выровненными в одном направлении.

В новой работе американские ученые использовали сверхбыстрый лазер, который излучает световые импульсы длительностью всего 25 фемтосекунд, чтобы исследовать внутреннюю структуру материала. В результате физики обнаружили, что при определенной температуре, когда в материале возникает магнетизм, в нем также появляются признаки наличия новой гибридной частицы.

Позже выяснилось, что гибридная частица состоит из возбужденных d-орбитальных электронов и фонона. Ученые провели дальнейшее моделирование на основе своих измерений и обнаружили, что сила, связывающая электрон с фононом, примерно в 10 раз сильнее, чем в других известных электронно-фононных гибридных частицах.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deb9e30ebee.webp


Как наш мозг может сфокусироваться на отдельном голосе в шумной толпе

Люди обладают замечательной способностью избирательно сосредотачиваться на одном говорящем среди других конкурирующих говорящих. В толпе людей, на шумных семейных праздниках или вечеринках мы можем фокусироваться на отдельных голосах. Нейронные механизмы, лежащие в основе этого феномена, до конца не изучены. Понимание того, как мозг обрабатывает стимулы, такие как речь, язык и музыка.

Ученые записали ЭЭГ четырнадцати человек (девять женщин и пять мужчин) во время эксперимента по концентрации внимания "вечеринка с коктейлем". Участники данного исследования одновременно слушали две истории, но должны были сфокусировать своё внимание только на одной. Лаборатории нашла новый ключ к разгадке того, как мозг способен распаковывать информацию и намеренно слышать одного говорящего, при этом игнорируя другого говорящего. 

Наше исследование показало, что – почти в режиме реального времени – мы можем декодировать сигналы, чтобы точно определить, на кого вы обращаете внимание.

Эдмунд Лалор

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61deba4729e82.png


Ученые нашли невероятно маленькую сухопутную улитку

Венгерские ученые в отложениях пещер на севере Вьетнама обнаружили самый маленьких вид сухопутных улиток. Они оказались настолько крошечными, что могут поместиться внутри песчинки!

Новый вид рекордно маленьких улиток получил название Angustopila psammion. Раковины этих сухопутных моллюсков не превышают и половины миллиметра в высоту, а их объем составляет всего лишь около 0,036 мм3.

При этом специалисты отмечают, что в море находили и более мелких моллюсков. Так вид Ammonicera minortalis с диаметром раковины от 0,34 мм до 0,46 мм является рекордсменом. Вероятно, это самый маленький размер моллюска, который может существовать в принципе – все дело в количестве нейронов, способном поместиться в теле новорожденной улитки, чтобы она смогла жить и расти.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61debaa4c597d.webp


Бактерии используют левозакрученную ДНК в качестве каркаса для биопленок

Двойные спирали молекул ДНК в живых клетках могут существовать в трех формах, различающихся геометрическими свойствами: правозакрученные A-ДНК и B-ДНК и левозакрученная Z-ДНК. Основная форма – B-ДНК, поэтому на нее «рассчитано» большинство клеточных белков, специализирующихся на взаимодействии с ДНК. Благодаря этому Z-ДНК, которая слишком сильно отличается от B-формы, для большинства клеточных ферментов недоступна. Как показано в недавнем исследовании, этим успешно пользуются некоторые бактерии, которые строят биопленки (в частности, на поверхности органов других организмов). Поскольку сами по себе молекулы ДНК довольно прочные, они хорошо подходят на роль каркаса биопленок. В процессе формирования биопленки бактерии при помощи специальных белков преобразуют выделяемую посредством аутолиза во внешнюю среду B-ДНК в Z-ДНК. Это делает каркас биопленки практически неуязвимым для иммунных клеток организма-хозяина.

Несмотря на то, что в мире бактерий отсутствует истинная многоклеточность, многие бактерии, в том числе и патогены человека, формируют сложно устроенные сообщества – биопленки. Биопленки покрывают, например, зубы, подводные камни и другие поверхности, на которых могут жить бактерии (а жить они могут почти везде).

Z-ДНК может сформироваться, если склонная к этому последовательность ДНК вида (GC)n будет связана белками, распознающими Z-ДНК. В качестве таких белков могут выступать специфичные по отношению к Z-ДНК моноклональные антитела, которые могут образовываться в организмах млекопитающих и в настоящее время даже коммерчески доступны. И действительно, в ходе проведенного авторами эксперимента обработка моноклональными антителами, специфично связывающими Z-ДНК, ускоряла формирование биопленки, активируя переход правозакрученной ДНК в составе матрикса в левозакрученную форму (рисунок ниже).

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61debb6469d88.jpg


Научные видео



Основные источники:


news_5f0edf9e46fa5.png

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"


Прошлый выпуск рубрики:

  • Под антарктическим шельфом обнаружили многообразие жизни.
  • Российские ученые начали сборку коллайдера для изучения первых мгновений Вселенной.
  • Томограмма и мозг фараона Аменхотепа.
  • Странная находка вблизи ядра Земли: ученые нашли следы формирования планеты.
  • Повторный просмотр ускоренной видеолекции помог студентам лучше сдать экзамен.
  • Психологи разобрались в действиях человека.

news_61de87508c24d.jpeg