Новости науки

[grek 0]

Создан первый полностью оптический транзистор.

 

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images/20101117_1_1.jpg

Исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics, MPQ), Германия, и Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) изготовили микрорезонатор, который может колебаться на высоких частотах под воздействием света лазера. Используя один луч лазера для управления амплитудой и частотой колебаний резонатора можно управлять интенсивностью отраженного луча другого лазера. Таким образом, это устройство представляет собой не что иное, как оптический транзистор. Такие оптические транзисторы могут найти применения в самых различных областях, таких как телекоммуникации, в первую очередь.

 

Сердцем этого транзистора является микрорезонатор, тороид из кварца. Диаметр этой круглой микроструктуры во много раз меньше толщины человеческого волоса. Микрорезонатор укреплен на острие кремниевой пирамиды, которая является частью электрической схемы полупроводникового кристалла. Когда пучок концентрированного светового излучения падает на поверхность микрорезонатора фотоны, попадая в ловушку, оказывают давление на поверхность резонатора. Это давление заставляет резонатор колебаться с частотой, в десятки тысяч раз превышающей диапазон звуковых частот.

 

Когда на поверхность резонатора одновременно попадает свет от двух лазеров, более сильный луч выступает в роли элемента управления частотой и амплитудой колебаний резонатор. Благодаря эффекту, названному оптомеханически управляемой прозрачностью (OMIT, optomechanically-induced transparency), луч второго, более слабого лазера, отражается больше или меньше в зависимости от силы колебаний резонатора.

 

Помимо области телекоммуникаций, где такие оптические транзисторы могут служить для создания буферных элементов, способных хранить несколько секунд информацию прямо в оптическом виде, новые транзисторы, по мнению исследователей из MPQ и EPFL, найдут широкое применение в области квантовых вычислений.

 

dailytechinfo.org

Змінено 22 листопада, 2010 користувачем grek

[grek 0]

Время, назад!: Лекарство от старости

 

Преждевременно состарившихся мышей удалось омолодить.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Для начала немного теории. Дело в том, что для удвоения ДНК в ходе деления клетки занятым этим ферментам высших организмов требуются особо устроенные концевые участки хромосом, теломеры. Именно к ним прикрепляется РНК-затравка, с которой на каждой из нитей двойной спирали ДНК начинается синтез второй нити. Однако при этом вторая нить получается короче первой на участок, который был занят как раз РНК-затравкой. Теломера укорачивается, пока не становится такой маленькой, что РНК-затравка уже не может к ней прикрепиться, и циклы клеточного деления останавливаются.

 

В 1985 г. был открыт удивительный фермент теломераза, который действует лишь в некоторых клетках (стволовых, половых и раковых) и достраивает теломеры хромосом, позволяя клетке делиться, теоретически, бесконечно.

 

Действительно, с действием теломеразы часто связывают большие надежды на продление человеческой жизни – если не до бесконечности, то на значительный срок. И новый повод поверить в серьезность этих надежд дает недавняя работа, проведенная группой гарвардского профессора Рональда ДеПиньо (Ronald DePinho) на мышах с искусственно «выключенной» теломеразой. Как и стоило ожидать, старение у таких животных начинается раньше и протекает быстро. Их теломеры укорачиваются слишком быстро, и мыши дотягивают до детородного возраста, уже страдая целым рядом «болезней старости» - остеопорозом и диабетом, их нервная ткань дегенерирует, как у глубоких стариков. Каковыми они, впрочем, и являются, несмотря на фактический возраст. «Достаточно взглянуть на них, чтобы понять, что потеря теломеразы является важнейшим фактором в процессе старения», - говорит ученый.

 

Вместе с коллегами он решил проверить, нельзя ли обратить этот процесс вспять, для чего была создана особая генетическая линия, теломераза в которой может быть снова активирована воздействием 4-гидрокситестостерона. Для начала подопытные мыши взрослели, после чего в течение месяца их подкармливали препаратом, «включая» работу теломеразы. К концу этого срока мыши оказались полностью здоровы и молоды.

 

То, насколько существенно молодели мыши, буквально поразило ученых, которые назвали это явление «эффектом Понсе де Леона», в честь испанского конкистадора, который пытался найти в дебрях Южной Америки фонтан молодости. Фонтан получился или нет, но скрюченные, ссохшиеся от преждевременной старости мыши быстро прибавляли в весе и размере, и даже снова становились фертильными. Целый ряд ранее дегенерировавших органов, включая печень, селезенку и кишечник, благополучно восстанавливались. Восстановление добралось даже до мозга: у мышей после работы теломераз масса мозга оказалась выше, снова начали работать и развиваться клетки-предшественницы нейронов.

 

По мнению Рональда ДеПиньо и его коллег, полученные ими результаты впоследствии могут лечь в основу полноценной «теломеразной терапии» для замедления старения, а возможно, и настоящих эффективных омолаживающих процедур. Впрочем, некоторые специалисты этого восторга не разделяют, замечая, что старение при искусственно дезактивированной теломеразе – это вовсе не то же самое, что старение естественным образом. Да и вообще, по их мнению, чрезмерная активность теломеразы в организме с большой вероятностью может привести к смерти уже не от старости, но от рака.

 

В самом деле, именно теломераза проявляет особенно высокую активность в опухолевых клетках, обеспечивая их возможностью делиться снова и снова. Хотя результаты о том, насколько опасно воздействие теломеразы на здоровые клетки организма, противоречивы, вряд ли следует ожидать появления «лекарства от старости» в ближайшее время.

 

popmech.ru

[grek 0]

Чужие: Те же минус фосфор

 

В мертвых водах калифорнийского озера, богатых токсичным для всего живого мышьяком, обнаружены бактерии. Они не только отлично себя чувствуют здесь, но и используют мышьяк в важнейших физиологических процессах. Они обладают иной биохимией. Они – чужие.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

До сих пор трудно было поспорить с тем, что всем живым организмам обязательно требуются не только углерод, водород, кислород, азот и сера, но и фосфор – все эти элементы составляют белки и нуклеиновые кислоты. Тот же фосфор в виде фосфата формирует «костяк» нитей ДНК и РНК, входит в состав фосфолипидов клеточной мембраны, является частью универсального энергоносителя, молекулы АТФ, и так далее. Словом, без фосфора до сих пор невозможно было представить ни одну форму жизни, от вируса до депутата, тем более – на Земле.

 

Тем более революционной можно назвать находку американки Фелизы Вольф-Симон (Felisa Wolfe-Simon) и ее коллег, которые обнаружили, что представители относящегося к группе протеобактерий семейства Halomonadaceae вполне обходятся без фосфора, а роль его в их клетках играет токсичный для обычных живых организмов мышьяк. В принципе, из приведенного в начале статьи списка элементов, обязательных для жизни в том виде, в котором мы ее знаем, фосфор можно вычеркивать.

 

До сих пор иные формы жизни, использующие вместо привычных нам элементов другие, сходные по свойствам (скажем, кремний вместо углерода), были известны нам лишь по произведениям научной фантастики. Теперь же имеется реальный организм – пускай и внешне совершенно непритязательный, но на деле просто удивительный.

 

В Периодической таблице Менделеева мышьяк расположен непосредственно под фосфором, и по своим химическим свойствам они действительно близки. К примеру, он образует аналоги солей фосфорной кислоты (фосфатов) – соли мышьяковой кислоты, арсенаты (AsO43-), имеющие ту же тетраэдрическую пространственную структуру. Сходство элементов так велико, что арсенаты способны проникнуть в обычную живую клетку теми путями, которые в норме используются для транспорта фосфатов – что вносит свой вклад в токсичность соединений мышьяка.

 

Из всего этого можно сделать вывод, что если отбросить вопрос о ядовитости мышьяка, в принципе он был бы способен выполнять в биохимических процессах клетки ту же роль, что и фосфор. А против токсических эффектов его живые организмы вполне могут выработать средства защиты. С этой мыслью Вольф-Симон и ее команда приступили к поискам в водах соленого озера Моно в центральной Калифорнии. Этот водоем в некоторых участках отличается сравнительно высокими количествами мышьяка, который поступает из содержащих его минералов, вымываемых из окружающих озеро гор.

 

Ученые провели сбор проб ила и культивировали их в искусственной питательной среде, вместо обычного фосфата содержащей арсенат. Постепенно, через серию разведений, они добились того, чтобы в среде вообще не осталось фосфатов – и в таких условиях один вид микробов, оказалось, чувствует себя замечательно, активно растет и делится.

 

Настала пора следующего этапа экспериментов. Арсенат в питательную среду вносился с содержанием радиоактивных изотопов, с тем, чтобы проследить его дальнейшую судьбу в клетке. Выяснилось, что он обнаруживается в клеточных белках и липидах, в метаболитах вроде АТФ, а также в нуклеиновых кислотах – которые в данном случае не совсем корректно и нуклеиновыми кислотами называть… Количества арсената строго соответствовали той картине, которая была нарисована выше: как если бы мышьяк попросту заменял фосфор в соответствующих соединениях.

 

Дополнительные исследования подтвердили, что мышьяк содержится в этих микробах в виде арсената, что он образует те же связи с атомами кислорода и углерода, что и фосфат у обычных организмов, в том числе и в составе ДНК. В принципе, ни один из проведенных экспериментов окончательно не подтверждает гипотезу о выполнении мышьяком той же роли, что обычно выполняет фосфор. Но масса косвенных улик достаточно велика – так, независимый исследователь Мэри Войтек (Mary Voytek) заметила, что «полученным данным крайне трудно дать иное объяснение».

 

Однако, чтобы быть по-настоящему точными и последовательными, ученым еще предстоит доказать присутствие арсената не только в самой клетке, но и в определенных биомолекулах, и на определенных ролях – скажем, в той же ДНК, формируя ее «хребет». Необходимо также продемонстрировать, что эти молекулы сохраняют структуру, активность и функциональность.

 

Для иллюстрации возьмем ту же молекулу АТФ, в которой три фосфата заменены на арсенаты. Будет ли она служить таким же эффективным переносчиком энергии, что и обычная АТФ? Будет ли она, как это необходимо для ряда реакций, связываться с глюкозой? И так далее, и тому подобное. Словом – необходимо разобраться во всех деталях и последствиях этой радикальной подмены одного элемента другим.

 

Тем более что мышьяк и фосфор хотя и схожи, но все-таки не идентичны. В водной среде арсенат образует заметно менее стабильные связи, чем фосфат, связи, которые распадаются за считанные минуты. Так что, возможно, использующим их организмам потребуются дополнительные средства стабилизации этих связей. Что еще более усложняет картину, но и делает ее еще более удивительной. Сама Фелиза Вольф-Симон соглашается: «У нас уйдет лет тридцать на то, чтобы разобраться в том, что происходит».

 

popmech.ru

 

Эйнштейн не ошибался: Темная природа темной энергии

 

«Самая большая ошибка» Эйнштейна может оказаться очередным триумфом его теории: природа темной энергии раскрывается во введенной им «от отчаяния» постоянной.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

В те годы, когда Эйнштейн создавал Общую теорию относительности, размеры Вселенной считались постоянными. Однако хотя бы в силу воздействия гравитации она должна была бы постоянно сжиматься – и чтобы как-то уравновесить притяжение Эйнштейн был вынужден ввести в уравнения поправку, дополнительную силу, которая противодействует гравитации. Эта сила, по Эйнштейну, возрастает с расстоянием пропорционально космологической постоянной (лямбда, Λ). Впоследствии, когда был обнаружен и доказан факт расширения Вселенной, эта поправка стала казаться совершенно ненужной, и сам ученый не раз сокрушался о том, что ввел ее, называя космологическую постоянную одной из главных своих ошибок.

 

Казалось бы, на этом в истории Λ можно было бы поставить точку, и так оно и было до самого конца прошлого века, когда – совершенно неожиданно для науки того времени – обнаружилось, что расширение Вселенной постоянно ускоряется. Будто какая-то непонятная нам сила растягивает и растягивает ее, противодействия колоссальной гравитации обычной и темной материи. Сила эта была названа темной энергией, хотя что это такое за энергия – непонятно совершенно. Одна из вскоре появившихся интерпретаций как раз и связывает темную энергию с космологической постоянной, которая может быть понята, как некая ненулевая энергия, равномерно заполняющая всю Вселенную и имеющая отрицательное давление.

 

С другой стороны, имеется и другое объяснение природы темной энергии – в соответствии с ним, она является квинтэссенцией, точнее говоря, квазичастицами, возбуждениями некоего поля, меняющимися в пространстве и времени. Выбрать между двумя вариантами интерпретации пока не представляется возможным. Для этого требуется знать скорость расширения Вселенной с огромной точностью, чтобы посмотреть, с какими из уравнений она лучше согласуется. А проделать нужные измерения для такого огромного объекта – самого большого, какой только может быть – мы пока не в состоянии.

 

Впрочем, недавнее исследование французских физиков Кристиана Маринони (Christian Marinoni) и Аделины Бази (Adeline Buzzi) и без измерений скорости расширения говорит довольное веское слово в пользу космологической постоянной. Ученые подошли к вопросу с другой стороны – со стороны геометрии Вселенной, для чего проанализировали наблюдения далеких пар галактик, и на основе этих данных сделали вывод об изогнутости мироздания.

 

Действительно, в зависимости от того, какую из интерпретаций сущности темной энергии мы выберем, мы придем к разной геометрии Вселенной, в которой она должна существовать. Если она представляет собой космологическую постоянную (согласно наиболее общепринятой сегодня Лямбда-CDM модели), Вселенная должна быть плоской. Если же отталкиваться от квинтэссенции, то мы придем к сферической форме, либо гиперболической (седловидной). К слову, модель Лямбда-CDM является самой популярной неспроста: пока что большинство исследований склоняются к тому, что Вселенная скорее плоская, нежели изогнутая. И новая работа Кристиана Маринони снова подтверждает эту картину.

 

Итак, Маринони с коллегами изучали данные по двойным системам галактик, находящихся на большом удалении от нас. Дело в том, что искажение геометрии пространства-времени неизбежно должно искажать и то, как увидим мы эти далекие объекты. Именно искажения и пытались обнаружить ученые, чтобы по их степени оценить изогнутость мироздания. А чтобы понять величину искажений, они с высокой точностью измеряли величину космологического красного смещения для каждой галактики в паре. Это позволило рассчитать ориентацию и относительное положение каждой из галактик, а затем, исходя из этих данных, оценить степень «искаженности» видимой картины. Оценка показала, что Вселенная, скорее всего, плоская.

 

popmech.ru

[grek 0]

Вирус поможет на порядок увеличить ёмкость Li-ion аккумуляторов

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

У вируса табачной мозаики (TMV) плохая репутация: он поражает сотни различных растений, включая томаты, перец и, понятное дело, табак. Но его имидж способен улучшиться, если подтвердятся результаты американских исследователей под руководством профессора Резы Годззи (Reza Ghodssi).

 

По мнению учёных, палочковидные вирусы могут вертикально пристыковываться к плоскости электродов в Li-ion аккумуляторах, увеличивая площадь проводника и повышая ёмкость стандартной батареи в десять раз.

 

http://city.brovary.net/portal/uploads/1291962135/gallery_3994_1488_7100.jpg

Генетически модифицированный вирус запускают на листья табака для размножения, потом собирают, измельчают и выделяют тела вирусов в центрифуге (с килограмма листьев получается в среднем килограмм TMV в растворе). Модифицированный вирус специально заточен на то, чтобы облеплять золотосодержащие пластины, которые служат шаблонами для последующего изготовления электродов. Получается металло-биологическая смесь, площадь которой на порядок больше площади гладкой пластины.

 

Затем на эту смесь наносится никелевое покрытие. Как видно на последней фотографии, тело вируса покрывается металлической плёнкой толщиной примерно 20 нм.

 

http://city.brovary.net/portal/uploads/1291962135/gallery_3994_1488_3138.jpg

Шаблон для электрода аккумулятора практически готов. Осталось нанести поверх активное вещество (обычно это оксиды лития с кобальтом или марганцем для анодов) с помощью, например, магнетронного распыления.

 

Вирусы в этой запатентованной конструкции полностью изолированы, так что аккумуляторы не заразны по отношению к окружающим растениям.

 

Интересно, что с помощью такой техники можно создавать чрезвычайно маленькие аккумуляторы для роботов микроскопического размера.

 

habrahabr.ru

[grek 0]

Грипп заболел: Универсальное оружие

 

В Великобритании успешно проводятся клинические испытания первой универсальной вакцины от гриппа.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Ежегодно очередной мутировавший вирус гриппа, как пожар, охватывает почти всю планету. Ежегодно им болеют от 5 до 15% населения Земли, унося 250-500 тыс. жизней и в 3-5 млн случаев приводя к тяжелым осложнениям. И это даже если не вспоминать знаменитые пандемии вроде «испанки», убившие десятки миллионов. Бороться с гриппом – все равно что биться с тенью. Скорость, с которой вирус мутирует, просто поразительна. Не успевают ученые создать вакцину (а наши организмы – выработать иммунитет) против одного штамма, как на смену ему появляется новый. Неудивительно, что для борьбы с этой напастью предлагаются самые экзотические решения.

 

Но вот недавно британская компания SEEK, крупный разработчик лекарственных препаратов, представила совершенно сенсационные результаты первой фазы клинических испытаний первой опытной универсальной вакцины против гриппа FLU-v. Препарат продемонстрировал себя замечательно, показал хорошую переносимость и отсутствие обнаружимых побочных эффектов – при ясных свидетельствах иммуногенной активности, т.е. стимулирования ответа со стороны иммунной системы. По уверению авторов, одной вакцинации FLU-v достаточно будет для защиты от всех штаммов вируса – возможно, пожизненной. Испытания второй фазы должны быть закончены в первой половине следующего года.

 

Разработчики из SEEK сумели идентифицировать небольшие консервативные белки в составе вируса гриппа, которые (при всей его мутирующей способности) оставались неизменными на протяжении последних, по меньше мере, 60-ти лет, как в штаммах, поражающих людей, так и в животных. Эти белки оказалось возможным синтезировать искусственно и даже получить для них вакцину – также чисто химическими средствами. Это, кстати, еще одно преимущество FLU-v перед традиционными вакцинами, которые обычно приходится растить с использованием живых организмов.

 

Заметим, что сама по себе FLU-v – первая из вакцин совершенно нового типа, так называемых, «Т-клеточных», которые обещают стать весьма эффективным средством борьбы против быстро мутирующих вирусных инфекций – и гриппа, и ВИЧ, и т.д. Обычные вакцины можно назвать «В-клеточными», поскольку они стимулируют ответ со стороны вырабатывающих антитела В-лимфоцитов. Эти же воздействуют на Т-лимфоциты, которые выполняют более разнообразные функции, в том числе – стимуляцию Т-лимфоцитов и нейтрализацию уже зараженных вирусом клеток.

popmech.ru

ВИЧ, прочь!: Счастливый мистер Браун

 

Суровая химиотерапия в сочетании с изощренным использованием стволовых клеток позволили впервые вылечить человека от СПИДа.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

«Счастливчику» Тимоти Рэю Брауну (Timothy Ray Brown), на самом деле, завидовать не стоит. Началось с того, что у этого американца, проживающего в Германии, была диагностирована злокачественная опухоль – острый миелоидный лейкоз, приводящий к перерождению белых клеток крови. По мере того, как болезнь развивалась, медики прописали ему жесткую химиотерапию в сочетании с пересадкой стволовых клеток для формирования новых здоровых белых телец. А после новой вспышки – еще один «сеанс» трансплантации.

 

Уже при восстановлении после тяжелой болезни и болезненного лечения у бедняги Брауна обнаружился неожиданный побочный эффект, который проявился в глубоком расстройстве памяти и временной слепоте. Ему пришлось проходить очередной курс терапии для того, чтобы снова научиться ходить и разговаривать. На всем этом фоне проявился и еще один эффект – Браун исцелился от СПИДа.

 

Известно, что около 1% представителей белой расы, проживающих в Северной и Западной Европе, имеет мутацию CCR5-Δ32, которая делает практически невозможным их заражение вирусом ВИЧ. Эта затрагивающая делеция приводит к тому, что клетки человека (в том числе, и иммунной системы) перестают нести на своей поверхности рецепторный белок CCR5, который использует ВИЧ для инфицирования. И медики, проводившие терапию Тимоти Брауна стволовыми клетками, в качестве донора клеток избрали носителя именно этой мутации.

 

Однако надежды на избавление от вируса было мало. Ведь он уже поразил лейкоциты, широко распространился и, возможно, развил способность использовать другие рецепторы на поверхности клеток для их заражения – например, белок CXCR4. Да и в конце концов, до сих пор никого и никогда от СПИДа излечить не удавалось. Но если в целом Тимоти Брауна назвать везунчиком сложно, то в том, что касается ВИЧ, это оказалось именно так.

 

Даже после отмены приема традиционных в этом случае анти-ретровирусных препаратов болезнь ничем себя не проявила. На протяжении следующих после трансплантации 38 месяцев Браун проходил курс приема иммунодепрессантов, и тем временем нормальная популяция его лейкоцитов восстановилась. Проведенные после этого анализы показали, что у больного наблюдается нормальное количество Т-клеток – и никаких признаков вируса. Врачи единодушно заключили, что он «вряд ли» несет зараженные ВИЧ клетки. В организме начало спадать количество связанных с присутствием ВИЧ антител, отрицательные результаты дали и другие тесты.

 

Возникает уместный вопрос: можно ли повторить этот внезапный успех на других больных СПИДом? Ранее подобные попытки пересадить больному несущие спасительную мутацию клетки провалились. Его собственные Т-клетки, уже зараженные вирусом, оказались достаточно долгоживущими, чтобы дать ему время на выработку средств противодействия (например, уже упомянутой способности использовать рецепторы CXCR4). В этом смысле случай Тимоти Брауна действительно уникален: суровая противоопухолевая химиотерапия почти поголовно уничтожила зараженные Т-клетки, и дала возможность пересаженным «сработать».

 

Понятно, что химиотерапия – не самый безболезненный и легкий подход, однако если вопрос стоит о жизни или неизбежной мучительной смерти, как в случае рака, к ней прибегать приходится. Скорое, помимо рака, она может начать использоваться и для СПИДа.

 

Остается второй вопрос – где взять клетки доноров с мутацией CCR5-Δ32? Брауну повезло, но не все же такие счастливчики, и на всех их не хватит. Разве что ученым удастся массово получать стволовые клетки из взрослых клеток, забранных из различных тканей несущих мутацию доноров. Или, наконец, создать генно-инженерную технику по искусственному «выключению» синтеза этого белка.

popmech.ru

Змінено 16 грудня, 2010 користувачем grek

[grek 0]

Новый тип памяти удивляет даже его изобретателей

 

http://city.brovary.net/portal/uploads/1292968955/gallery_3994_1488_14601.jpg

Обычно фундаментальные открытия в физике опережают их практическое применение. В наше время, когда серьёзная наука в упадке, зачастую дело обстоит совсем наоборот. Вот и инженеры IBM, создав два с половиной года назад рабочий, по их словам, прототип нового типа энергонезависимой памяти Racetrack memory столкнулись в итоге с удивительными физическими явлениями. Как оказалось на практике, процесс воздействия на магнитные спины электронов в носителе информации имеет «массу» и, следовательно, инерционен.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Носитель памяти Racetrack memory — это тончайшая нанопроволочка из пермаллоя — материала, весьма чувствительного к магнитному полю. Подавая на проволочку серию импульсов, разработчики научились передвигать по ней магнитные домены. Последние формировались в момент воздействия магнитным полем записывающей головки на магнитные спины электронов в проволоке. Изменение направления магнитного поля в головке меняло ориентацию спинов на противоположную. Как результат, на границе доменов образовывались так называемые доменные стены — участки с изменяемой или неизменной полярностью, уже представляющие собой основу для считывания «нуля» или «единицы», как это происходит в тех же жёстких дисках или на магнитной ленте. Только память Racetrack memory свободна от механики. В ней нет физически движущихся частей. Домены перемещаются мимо участков считывания и записи в оба направления с помощью импульсов поляризации — верх износостойкости.

 

Сюрприз оказался в том, что «движение» доменов не начиналось сразу после подачи импульса и также не прекращалось после снятия управляющего напряжения.

 

Домены «тормозили» со стартом и аналогично не спешили останавливаться на финише. Всё это представляло определённую проблему для точного позиционирования доменных зон над головками чтения и записи. К счастью, «разгон» и «торможение» компенсировали друг друга, что не усложняло точность позиционирования. Необходимо было только определить на практике ту величину импульсов воздействия, которая бы перемещала домен на чётко заданное расстояние.

 

Как заявляют исследователи, теперь поведение доменов точно изучено, что приближает нас к эре «вечной» энергонезависимой памяти с впечатляющим быстродействием порядка единиц наносекунд. Это как выпустить жёсткий диск со скоростью вращения пластин 100 тысяч об./мин. или даже больше. Правда, до практического воплощения нового типа носителей ещё очень долго. Все надежды IBM по разработке Racetrack memory, кстати, давно связаны с Тайванем. Американская наука давно не получает должного финансирования. Что уж говорить про нашу…

habrahabr.ru

[AleSandrO 3]

Вчені виділили ген, відповідальний за зростання серцевого м'яза

 

Вчені з'ясували, що "тонка настройка" ДНК здатна замінити два тижні посилених тренувань і захистити серце.

 

Випробування, з яких народився цей висновок, проводили на мишах, але вчені з Гарвардської медичної школи (США) на чолі із Брюсом Шпігельманом сподіваються, що незабаром їхнє відкриття дасть змогу розробити методику регенерації клітин серцевого м'яза людини з лікувальною і профілактичною метою.

 

Маніпуляції з геном C/EBP-beta призвели до того, що кардіоміоцити стали розмножуватися так само активно, як у мишей, які плавали по дві години на день. Очевидно, цей ген і є той тригер, який реагує на фізичні вправи й дає зелене світло молекулярному шляху, що активує розмноження кардіоміоцитів.

 

Серця, трохи збільшені порівняно з нормою, виявилися дивовижно стійкими до стресу, який імітував у ході експерименту порок серця та високий кров'яний тиск. Показано, що процес доброякісного зростання серцевого м'яза складається з молекулярних подій, у корені відмінних від патологічної гіпертрофії.

 

Варто зауважити, що наука тільки нещодавно виявила у кардіоміоцитів дорослого організму здатність до активного ділення.

 

Результати дослідження опубліковано в журналі Cell.

[grek 0]

Свет в мозгу: Нейро-оптоволокно

 

Целый ряд работ показывает странную способность нейронов испускать, поглощать – и проводить фотоны. Какую же роль играет эта способность в работе нашего мозга? Не являются ли они источником того, что каждый из нас привык называть кратким словом – «я»?

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

В последние годы растет число свидетельств тому, что фотоны играют важную роль в некоторых базовых процессах функционирования клетки. Обычно эти исследования проводят, изолировав живую ткань от внешних источников излучения, и наблюдая за происходящим. Они и показывают: подавляющее большинство клеток, если не все, излучают фотоны.

 

Высказываются гипотезы о том, что фотоны эти клетки могут использовать для коммуникаций. На этот счет имеются вполне достоверные свидетельства – по крайней мере, для некоторых бактерий, клеток растений и почек животных. Показано подобное и для нейронов головного мозга крыс. В начале 2010 г. было показано, что у тех же крыс спинномозговые нейроны способны проводить свет, как оптоволокно. Возникает закономерный вопрос: не используют ли нервные клетки свет, как еще один способ коммуникаций, помимо обычных импульсов? Может, это просто побочный продукт? Тот факт, что нейроны испускают фотоны, еще не означает, что они способны их «получать» и обрабатывать.

 

И вот недавно иранские ученые во главе с Вахидом Салари (Vahid Salari) высказали крайне интересную гипотезу о том, какую роль играют фотоны в работе мозга. Они начинают с замечания о том, что вообще множество нейронов содержат биомолекулы, несущие светочувствительные компоненты – скажем, порфириновые, пиридиновые, флавиновые кольца, ароматические аминокислоты. Основные «энергостанции» клетки, митохондрии, содержат несколько эффективно поглощающих фотоны липидных хромофоров. Фотоны способны поглощать и другие клеточные структуры – мембраны, жидкости и так далее, иначе клетки были б совершенно прозрачны. С учетом этого, ученые замечают, что было бы странным, если б фотоны НЕ оказывали никакого влияния на жизнь клетки.

 

По мнению ученых, в клетке может существовать механизм улавливания и передачи фотонов в нужные ее участки. «Оптоволокном» в этом случае выступает система белков-микротрубочек, формирующих внутренний «скелет» клетки, который обеспечивает не только динамику ее формы, но и создает «транспортные магистрали», вдоль которых по необходимости перемещаются различные органеллы клетки.

 

Фотоны, попавшие в такую микротрубочку нейрона в одной ее части, могут передаваться дальше, неся с собой определенный сигнал и позволяя нейрону координировать свою активность с нейронами в других частях мозга. По крайней мере, такая система работала бы эффективнее, чем обычная для электронов передача мембранной разницы потенциалов – та передает сигнал недостаточно быстро для подобной задачи. А между тем синхронизация активности нейронов в удаленных частях мозга действительно существует, и объяснить ее иначе пока не удается.

 

К слову, иранские ученые – далеко не первые, кто предположил некую особую роль, которую могут играть микротрубочки в работе мозга. Еще 15 лет назад знаменитый Роджер Пенроуз (Roger Penrose) высказал довольно спорное мнение о том, что сознание есть продукт квантовомеханических процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

 

По его мнению (гипотеза называется «квантовое сознание»), явления классической физики неспособны породить всю сложность человеческого мышления, и в нем обязательно должны играть значительную роль квантовомеханические процессы и явления. И в качестве поля, на котором эти процессы развиваются, Пенроуз как раз назвал микротрубочки нервных клеток. Отсюда легко сделать следующий шаг и решить, что именно квантовомеханическое поведение фотонов в микротрубочках – источник нашего сознания. Но мы, пожалуй, остережемся от таких неполитичных заявлений.

popmech.ru

[grek 0]

Редкое соседство: Млечный Путь с попутчиками

 

Млечный Путь и его ближайшее окружение представляют собой крайне необычную для Вселенной структуру.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Всем известно, что наш Млечный Путь является довольно крупной спиральной галактикой, которую сопровождают две галактики помельче – Большое и Малое Магеллановы Облака. Эти галактики-«спутницы» еще и заметно моложе нашей. Возможно даже, что они родились в тесном соседстве друг с другом – но не с Млечным Путем, и на самом деле просто «пролетают мимо».

 

И вот, крупный канадский астрофизик Сидни Ван Дер Берг (Sidney van den Bergh) в своей недавней статье заметил, что такая ситуация, к который мы, вроде бы, давно привыкли, на самом деле, не является чем-то обычным во Вселенной. Подавляющее большинство других галактик, подобных Млечному Пути – скажем, Туманность Андромеды – не имеют вообще никаких «младших компаньонок», тем более сразу двух.

 

Да и кроме того, наши галактики-«спутницы» не совсем обычны и сами по себе. Большое Магелланово Облако отличается яркостью – с ней может сравниться буквально пара таких же слабо структурированных галактик из всех известных нам. Она подходит к верхней возможной границе светимости для подобных объектов.

 

По замечанию Ван Дер Берга, исследования недавних лет показали, насколько на самом деле редко окружение, какое имеет Млечный Путь. Такие масштабные работы, как Sloan Digital Sky Survey, позволили рассмотреть более 22 тыс. галактик, близких по свойствам к нашей. Около 81% из них не имеет ни одной галактики-«спутницы», размерами сопоставимой с Магеллановыми Облаками. 11% имеет одну, и лишь 3,5% – две, как у нас. Это делает Млечный Путь действительно редким событием – по словам ученого, «почти что чудом».

 

Это довольно интересное наблюдение в контексте выросшего из взглядов Коперника и распространенного сегодня убеждения в том, что мы живем «на обычной планете, в обычной галактике, в самой обычной части Вселенной». Это приходится пересмотреть. Ведь мы все больше убеждаемся, что наше место обитания хотя и вряд ли уникально, но довольно необычно. Слишком уж много удивительных «совпадений» потребовалось, чтобы мы могли вглядываться в звезды и мучить себя этими вопросами.

popmech.ru

[grek 0]

С надеждой на встречу: Шансы растут

 

Ряд открытий 2010-го года все более убеждают, что мы не одни во Вселенной.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Только за последние пару месяцев прошли сообщения о том, что звезд во Вселенной может оказаться примерно втрое больше, чем считалось до сих пор. А также – о находке удивительной бактерии, использующей в своих биохимических процессах мышьяк, а не фосфор, как все остальные. Чуть ранее была обнаружена первая планета, не считая нашей, условия на которой позволяют существовать жизни. И хотя все это довольно свежие работы, сама сенсационность которых вынуждает с осторожностью относиться к их результатам и ждать новых подтверждений, Карл Пильчер (Carl Pilcher), глава Института астробиологии NASA (NAI), заявляет: «Свидетельства становятся все весомее. Думаю, сегодня мы можем сказать – жизнь вне Земли просто должна быть».

 

Еще одна причина не слишком обольщаться состоит в том, что жизнь в любом случае появляется в форме микроскопических организмов, и требуются миллиарды лет эволюции, чтобы появилось нечто достаточно «серьезное». Так что даже если мы и найдем следы инопланетной жизни, скорее всего, это будут не все понимающие «зеленые человечки», а какая-нибудь непритязательная плесень».

 

Конечно, существует пресловутое уравнение Дрейка, позволяющее оценить наши шансы на контакт с разумной инопланетной цивилизацией. Правда, оно включает ряд параметров, цифры для которых приходится брать, что называется, «с потолка», но если свести всё к важнейшему вопросу, то таким будет число мест (планет), где жизнь способна появиться и развиваться; или, если подойти к этому с другой стороны – способность самой жизни зарождаться и существовать в различных условиях.

 

И два недавних открытия, с которых мы начали рассказ, серьезно повышают этот фактор. Если звезд в несколько раз больше – то больше и планет, больше и тех, условия на которых подходят для жизни. Если организмы могут, в принципе, использовать другие, помимо привычных нам, химических элементов – то больше и шансов на то, что жизнь способна развиваться в широком диапазоне условий. Известный астроном проекта SETI Сет Шостак (Seth Shostak) – тот самый, который обещал к 2025 г. найти радиосигналы внеземной цивилизации, заметил по этому поводу: «Всё указывает на наличие жизни в других местах Вселенной».

 

В самом деле, еще недавно и проект SETI, и вообще все, так или иначе связанное с поиском внеземного разума, серьезными учеными полагалось чем-то почти неприличным. Сегодня это отношение в корне изменилось. Теперь существование жизни вне нашей планеты не полагается чем-то из разряда чудес, вера в которые лежит за пределами научной парадигмы. Теперь это явление можно рассматривать, как вполне вероятное. И вероятность эта с увеличением наших знаний о далеких планетах – и о жизни как таковой – все растет. Как говорит астробиолог Крис МакКей (Chris McKay), «существуют вполне реальные свидетельства в пользу того, что мнение о существовании внеземной жизни – не такая уж и глупость».

 

В самом деле, ранее считалось, что жизнь возможна лишь на планетах, очень похожих на нашу, вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Это вынуждало отбрасывать из расчета львиную долю звезд во Вселенной – прежде всего, красных карликов, мельче и тусклее нашей Солнца, которые составляют почти 90% всех звезд. Однако три года назад ведущие эксперты, обсудив имеющиеся данные, пришли к общему мнению о том, что жизнь вполне возможна и на планетах у красных карликов, если те будут располагаться ближе к звезде, вращаться медленней и достаточно прогреваться. При этом условия здесь, конечно, будут далеки от Земных – но в принципе ничто не мешает жизни появиться и тут. Это сразу добавило в расчеты миллиарды потенциально обитаемых миров.

 

Затем стоит еще раз вспомнить недавний расчет астрономов, по которому звезд во Вселенной втрое больше, чем полагалось до сих пор – а именно, 300 секстиллионов. При том, что считается, что около половины звезд имеют возле себя планеты массой от 2 до 10 масс Земли («сверхземли», в принципе также подходящие для жизни), шансы действительно кажутся немалыми. Если только ответить на вопрос – сколько из этих планет находятся в «обитаемой зоне» своей звезды – т.е. на таком расстоянии от нее, где температура не слишком велика, но и не чересчур мала. Тот факт, что прошлой весной была найдена сверхземля как раз в этой области, внушает оптимизм и по этому вопросу.

 

Остается посмотреть на проблему с другой стороны – насколько гибка жизнь вообще, насколько велика ее способность адаптироваться к разным условиям? И здесь все, кажется, работает на руку сторонникам существования внеземных ее форм. За последние десяток-другой лет живые организмы были обнаружены в таких местах Земли, которые считались невозможными для заселения в принципе: в чрезвычайно кислой среде, в кипятке серных источников, в толще антарктического льда… И, конечно, недавняя находка бактерии, способной не только выживать в присутствии токсичного мышьяка, но и использовать его вместо фосфора в своей жизнедеятельности. Последнее открытие в самом деле эпохально (если, конечно, его результаты подтвердятся). Ведь до сих пор даже в школьных учебниках приводился список из шести элементов, совершенно необходимых для жизни (водород, углерод, кислород, азот, сера, фосфор) – но оказалось, даже это базовое описание придется переписывать.

 

Впрочем, если говорить о научной парадигме всерьез, то здесь царствует доказательство. А с доказательствами у Шостака, МакКея и их единомышленников пока не все складывается. Ни «зеленых человечков», ни хотя бы микробов на других небесных телах пока обнаружить не удается. Придется подождать.

popmech.ru

[grek 0]

Белковое расстройство: Кто в ответе за всё

 

Из нейронов головного мозга изолирован набор белков, нарушения в работе которого приводит к огромному числу болезней. Это «слабое место» может быть ответственно за более чем сотню известных медикам и психиатрам расстройств.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Мозг, пожалуй, можно без преувеличения назвать самым сложным органом нашего тела. Многие миллионы его нервных клеток образуют миллиарды синаптических связей, посредством которых обмениваются сигналами. Каждый синапс включает сложную «белковую машину» на соответствующем конце нейрона, названную «постсинаптическим уплотнением» (ПСУ) – сюда входят рецепторы химических стимулов-нейромедиаторов, белки цитоскелета, адгезивные белки, связывающие клетку с окружающим пространством, и так далее.

 

Под руководством профессора Сета Гранта (Seth Grant) исследователям впервые удалось выделить белковый комплекс ПСУ из больных, проходивших операцию на головном мозге, описать их состав и некоторые свойства. В общей сложности в ПСУ человека обнаруживается 1461 (!) белков, каждый из которых кодируется собственным геном. Более того, «обнаружилось, что более 130-ти известных расстройств связаны с белками ПСУ, - говорит Грант, - В этот список стоит включить болезни Альцгеймера и Паркинсона, другие нейродегенеративные расстройства, различные формы эпилепсии и нарушения развития – такие, как аутизм. По нашим данным, ПСУ синапсов нашего мозга – центральный элемент, который затрагивает огромное число таких заболеваний».

 

Каждый седьмой белок из комплекса ПСУ вовлечен в то или иное из клинических расстройств, и из них более половины – настоящие «рецидивисты», участвующие в развитии более чем одного из них. Так что благодаря работе группы Гранта ученые получили бесценную возможность раскрыть самые базовые механизмы ряда самых сложных нарушений – а значит, и научиться их лечить.

 

Чтобы приблизить эти важные достижения, ученые даже составили своего рода «молекулярную карту», схему расположения и взаимодействия белков в синапсе, и связи различных нарушений с соответствующими болезнями, а все полученные данные выложили в свободный доступ на сайте G2Cdb.

popmech.ru

[AleSandrO 3]

Помаранчеві фрукти корисні для серцево-судинної системи

 

У помаранчевих фруктах і овочах містяться особливі антиоксиданти, корисні для серцево-судинної системи, вважають дослідники США.

 

Коли людина їсть, кількість вільних радикалів - молекул, що викликають запальні реакції, - у неї в крові підвищується. Якщо це відбувається протягом довгого часу, зростає ризик розвитку серцево-судинних захворювань.

 

Але якщо після основної їжі з'їсти помаранчевий фрукт, то завдяки антиоксидантам, що містяться в ньому, організм на декілька годин отримує захист від вільних радикалів, відзначають вчені.

 

Дослідники виділили декілька комбінацій антиоксидантів, які найкраще працювали разом: це з'єднання гесперидину і нарингенина, що містяться в апельсинах і апельсиновому соку, а також в багатьох інших помаранчевих овочах і фруктах.

[AleSandrO 3]

Акули не розрізняють кольори

 

Австралійські дослідники виявили ознаки того, що акули не розрізняють кольори. Вивчивши очі 17 різних видів цих тварин, вчені встановили, що в їх сітківці є лише один тип "колбочок". Так називаються зорові клітини, чутливі до кольору.

 

Людське око містить три типи колбочок, що реагують відповідно на синє, зелене і червоне світло. Це дозволяє більшості людей розрізняти по-різному забарвлені предмети.

 

Своє дослідження акулячого зору Натан Скотт Харт і його колеги з Університету Західної Австралії та Університету Квінсленда публікують в журналі Naturwissenschaften.

 

Доктор Харт говорить, що їх відкриття допоможе запобігати нападам акул на людей, а також створити риболовецькі снасті, в які потраплятимуть менше акул.

 

"Наше дослідження показує, що акулам для виявлення об'єктів, що цікавлять їх, важливіше чітко бачити їх на загальному фоні, ніж визначати їх колір, - пояснив він. - Знаючи це, ми зможемо розробити таке покриття купальних костюмів і дощок для серфінгу, яке зробить їх гірше помітними для акул, а значить, менш привабливими".

[grek 0]

Химия и жизнь: Ищем живых во Вселенной

 

Обнаружить инопланетную жизнь может быть особенно трудно, если в своих фундаментальных основах она окажется непохожей на нашу. Кто знает – она может не зависеть от ДНК или даже не использовать белки. Но какой бы она ни была, жизнь будет неминуемо менять химический баланс окружающей среды, и это выдаст ее с головой.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

На нашу родную Землю жизнь оказала просто колоссальное воздействие – достаточно вспомнить, что весь кислород атмосферы и океана, огромные его количества в составе каменистых пород являются продуктом ранней жизнедеятельности. Если где-то еще, хотя бы в пределах Солнечной системы, имеется жизнь, в этом месте, по логике, также должны наблюдаться аномально высокие, нехарактерные для безжизненных тел, количества элементов, ключевых для этой формы жизни.

 

К примеру, на Земле ключевыми можно назвать аминокислоты, молекулы средних размеров. Идентифицировать инопланетные эквиваленты таких соединений, по мнению известного астробиолога Криса МакКея (Chris McKay), это единственный способ обнаружить инопланетную жизнь. Под его началом исследователи ведут поиски следов жизни на самых разных телах Солнечной системы – Энцеладе, Титане – и даже пытаются уберечь ее от потенциальной опасности со стороны земных организмов. Впрочем, вернемся к новому подходу, который предложил МакКей.

 

Чтобы проверить его идею, ученые из США под руководством Кристофа Адами (Christoph Adami) проанализировали результаты 30-ти исследований аминокислот абиотического («неживого») происхождения, включая их присутствие в метеоритах, синтез в лаборатории и т.п. Эти данные они сравнили с результатами, получаенными в 125-ти анализах аминокислот из земной почвы, воды и океанского дна.

 

Как и стоило ожидать, в абиотических образцах превалировали простейшие аминокислоты глицин и аланин. Зато в биотических было заметно повышенное содержание более сложных представителей этого химического семейства, участвующих в метаболизме. Сходные особенности проявили и карбоновые кислоты, на базе которых происходит синтез аминокислот. Если в абиотических образцах они почти полностью состояли из коротких молекул, с цепочками длиной не более 6-ти атомов углерода, то биологические образцы содержали цепи и в 30 атомов.

 

Исследователи пошли еще дальше – и в еще более интригующую область. Дело в том, что с 1993 г. Адами с коллегами ведут работу над системой Avida, представляющей оригинальную компьютерную модель эволюции: каждый виртуальный организм-«авидианин» борется за процессорное время. Каждый авидианен способен на действия, согласно набору из 29-ти простейших инструкций – в данном случае их можно сравнить с набором из 20-ти аминокислот в настоящих живых организмах. В начале цикла работы Avida имеется случайный набор инструкций, «содержание» их в системе примерно одинаково. Но после того, как «авидиан» подвергли давлению отбора, определенные инструкции, способствовавшие борьбе за процессорное время, стали встречаться намного чаще. Какие именно – зависело от условий отбора. Таким образом, моделирование показало, что «химические отпечатки» действительно могут проявляться, как результат эволюции и жизнедеятельности.

 

Крис МакКей делает вывод о том, что появление этих следов – универсальный принцип любой жизни. По крайней мере – жизни химической, как наша. Ведь, в конце концов, никто ведь не сможет однозначно утверждать, что на просторах Вселенной нам не встретятся какие-нибудь размножающиеся плазменные штопоры.

 

popmech.ru

[grek 0]

Найдена альтернатива кремнию, лучшая чем графен

 

С помощью нового материала, исследованного в Швейцарии и получившего название молибденит, могут быть созданы еще более миниатюрные и энергоэффективные электронные чипы. 30 января ученые из лаборатории наноразмерной электроники и структур политехнической школы в Лозанне (EFPL) опубликовали в журнале Nature Nanotechnology исследование, показывающее, что этот материал имеет явные преимущества по сравнению с традиционными кремнием и графеном при использовании его в электронике.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

http://city.brovary.net/portal/uploads/1295776926/gallery_3994_1488_7820.jpg

Открытие, сделанное в EFPL, может сыграть важную роль в области электроники, что позволит создавать более энергоэффективные транзисторы гораздо меньшего размера, чем сейчас. Исследование показало, что молибденит (или MoS2) – это очень эффективный полупроводник. Этот минерал, который существует в изобилии в природе, часто используется как элемент стальных сплавов или в качестве добавки в смазочных материалах. Но до сих пор не был исследован для применения в электронике.

 

«Это двумерный материал, очень тонкий и простой в использовании применительно к области нанотехнологий. Он обладает реальным потенциалом в области изготовления очень маленьких транзисторов, светодиодов (LED) и солнечных батарей», — рассказал профессор EFPL Андрас Кис, который не без помощи коллег по лаборатории проделал большую работу и осуществил это исследование. Он сравнивает преимущества молибденита с кремнием, который в настоящее время является основным компонентом, используемым в производстве электронных и компьютерных чипов, и графеном, открытым в 2004 году двумя физиками Университета Манчестера – Андре Геймом и Константином Новоселовым, за что были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010 году.

 

Одним из преимуществ молибденита является то, что он мене объемный чем кремний, который является трехмерным материалом. В листе молибденита толщиной 0,65 нанометра электроны могут перемещаться так же легко, как в листе кремния двухнанометровой толщины», объясняет Кис. «В то же время сейчас невозможно изготовить лист кремния толщиной с монослой молибденита».

Еще одно преимущество нового материала – возможность изготавливать транзисторы, которые потребляют в 100 000 раз меньше энергии в режиме ожидания, чем традиционные кремниевые транзисторы. Наличие в молибдените «запрещенной зоны» (gap) шириной 1,8 эВ делает его практически идеальным полупроводником.

 

Зонная теория в физике твердого тела – это квантомеханическая теория движения электронов в различных материалах. В полупроводниках, пространства, свободные от электронов, называются «запрещенными зонами». Если эта зона не является слишком маленькой или слишком большой, некоторые электроны могут перейти через нее. Таким образом, возможен более высокий уровень контроля за электрическим поведением материала.

 

Существование «запрещенной зоны» в молибдените дает ему преимущество перед графеном. Этот «полуметалл», рассматриваемый в настоящее время многими учеными как материал будущего, не имеет таких зон, и их очень трудно воспроизвести искусственным образом.

 

habrahabr.ru

[AleSandrO 3]

Розшифровано геном тварини з рекордно великим числом генів

 

Інтернаціональна група біологів розшифрувала геном мікроскопічного членистоногого Daphnia pulex.

 

Дафнії пощастило стати першим ракоподібним із секвенованим геномом. Складена послідовність невелика (всього 200 млн пар основ), проте містить рекордну велику кількість генів - не менше 30907. У людини, нагадаємо, на три мільярди пар основ припадає "всього" біля 23 тис. генів, що кодують білки.

 

Причиною непропорційного збільшення числа генів дослідники називають інтенсивну дуплікацію. "За нашими оцінками, швидкість дуплікації утричі перевищує показники у інших безхребетних і на 30% перевершує значення, характерне для людини", - відзначає керівник робіт Джон Колборн (John Colbourne) з Індіанського університету в Блумінгтоні. Розмір генома ракоподібного підтримується на невисокому рівні за рахунок скорочення довжини інтронів - ділянок ДНК, які вважаються частиною генів, але не містять інформації про послідовність амінокислот протеїну.

 

При уважному розгляді послідовності було встановлено, що третина всіх генів D.pulex не має відомих аналогів. При цьому дафнія випереджає інших безхребетних із секвенованими геномами за числом генів, що містяться в послідовності, аналогічних людським.

 

Остання обставина дозволяє сподіватися на те, що дафнія набагато частіше буде використовуватися в якості модельного організму. Ракоподібні прекрасно підходять для вивчення реакції водної екосистеми на різного роду забруднюючі речовини, а тепер у фахівців з'являється можливість оцінити вплив забрудників на здоров'я людини.

[grek 0]

ОФФТОП :: Помечено автором как несоответствующее данной теме

При публикации статьи обязательно оставляем копирайт в правом нижнем углу записи.

[grek 0]

Большой мир: Измеряя Вселенную

 

Вселенная может оказаться намного больше, чем ее видимая часть – по некоторым данным, примерно в 250 раз.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Легко заметить, что когда мы вглядываемся в звездное небо, даже с самой мощной аппаратурой, мы способны обозреть ее лишь на таком расстоянии, которое свет способен преодолеть с момента появления Вселенной. Иначе говоря, примерно на 14 млрд. световых лет. На самом деле, все несколько сложнее. Поскольку Вселенная расширяется, и скорость этого расширения все нарастает, самые дальние из видимых нам объектов расположены намного дальше этой границы.

 

К примеру, фотонам древнейшего реликтового излучения понадобится уже 45 млрд. лет, чтобы добраться до нас из той области, где они находятся сейчас. Получается, что в поперечнике видимая Вселенная достигает уже примерно 90 млрд. световых лет. Это огромная цифра, но мир наверняка еще намного больше – вопрос лишь в том, насколько. Интересный анализ этого вопроса представили недавно оксфордские ученые во главе с Михраном Варданяном (Mihran Vardanyan).

 

Конечно, никаких непосредственных измерений реального размера Вселенной провести невозможно, но космологи выстраивают различные модели и смотрят, насколько сделанные на их основе выводы согласуются с известной картиной мира. Различные расчеты исходят из разного набора факторов и по-разному оценивают неизвестные пока величины – такие, как форма и кривизна Вселенной.

 

По разным мнениям, Вселенная может быть плоской, иметь открытую структуру или закрытую. В первых двух случаях размеры ее бесконечны в полном смысле этого слова. Но если она закрыта – скажем, имеет форму сферы или тора – то вопрос о ее конечных размерах вполне уместен.

 

За последние годы предложено немало довольно остроумных решений этого вопроса. Например, найти как можно более далекий объект известного размера и сравнить с его видимыми размерами: если он окажется крупнее, Вселенная имеет закрытую структуру, если меньше – открытую, если ровно нужную – то она плоская. Поразительно, но нам известны подходящие на эту роль объекты.

 

Речь о барионных акустических осцилляциях, существование которых еще в 1960-х предсказал академик Сахаров. Они представляют собой акустические колебания, возникавшие в первичной плазме, когда Вселенной было около сотни тысяч лет от роду, и следы их можно выявить в флуктуациях температуры реликтового излучения. Еще одним «стандартом» для этой цели может выступить светимость сверхновых типа Ia в самых удаленных галактиках. Однако когда ученые проводят расчеты с использованием акустических осцилляций или сверхновых, им никак не удается согласовать полученные результаты. Разные работы приводят к разным формам Вселенной и разной ее кривизне.

 

Лишь теперь Михран Варданян с коллегами предложили способ «усреднить» результаты с помощью довольно изощренных математических подходов. Главное – вместо того, чтобы подбирать хитрую модель, максимально подходящую под имеющиеся данные, ученые подошли к проблеме с другой стороны: исходя из накопленных данных, какова вероятность верности имеющейся модели?

 

Разъяснить ситуацию можно на примере эволюции представлений о строении Солнечной системы. Сначала торжествовала геоцентрическая модель, в которой все объекты вращаются вокруг Земли. Однако по мере накопления все более точных данных их все труднее было согласовать с этими взглядами. Появились крайне изощренные подходы, включая эпициклы. Теперь мы знаем, что эти решения были неверны – но, возможно, в такие же точно излишние «дебри» залезают и космологи, пытаясь построить модель структуры Вселенной, но не видя чего-то главного в ней.

 

Применив новый подход к различным космологическим моделям, Варданян и его коллеги пришли к ряду довольно строгих ограничений, накладываемых на размеры и кривизну Вселенной. Намного более строгих, нежели при альтернативных подходах. По их данным, кривизна должна быть либо нулевой (плоская Вселенная), либо очень близка к нулю, причем тогда в поперечнике ее размеры должны составлять минимум 250 сфер Хаббла - то есть, размеров видимой Вселенной.

 

popmech.ru

[grek 0]

Свежая вода: Из нанотрубки

 

Вода, заполняющая полость углеродной нанотрубки, переходит в качественно иное состояние уже при комнатной температуре.

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Вода – это чудо. При всем пафосе подобного утверждения, его нельзя назвать столь уж большим преувеличением. Вода – ключевой элемент жизни на Земле. Свойства ее удивительны на фоне большинства аналогичных соединений. Достаточно вспомнить такую мелочь, что в твердой форме льда она имеет меньшую плотность, чем в жидко. Это, кстати, позволяет водоемам замерзать с поверхности, оставляя сложным организмам возможность выжить всю зиму под ледяной коркой. Большинство необычных свойств воды связаны со способностью ее молекул образовывать водородные связи, соединяя молекулы в жидкости слабыми, но многочисленными взаимодействиями.

 

Ну а на днях обнаружилось, что вода – еще более странное соединение, чем можно было подумать. Джордж Рейтер (George Reiter) и его команда показали, что в особых случаях она может переходить в удивительную форму «квантовой воды».

 

Чтобы разобраться с тем, что это за форма, напомним, что водородная связь образуется между кислородом одной молекулы воды и водородами двух соседних. Электроны, «оттянутые» кислородом у своих атомов водорода, частично притягиваются и водородами соседних молекул. Они могут с некоторой свободой перемещаться между участниками такого взаимодействия. А если найти способ выстроить длинные цепочки связанных водородной связью молекул воды, электроны смогут даже перемещаться по ним на заметные расстояния. Какие же свойства приобретет такая вода?

 

Пытаясь выяснить это, Рейтер с коллегами заполнили водой крохотное полое пространство внутри углеродной нанотрубки и исследовали ее характеристики, бомбардируя интенсивным пучком нейтронов. Параметры отраженных частиц позволили ученым охарактеризовать поведение протонов в молекулах воды внутри нанотрубок. Оказалось, что даже при той же комнатной температуры поведение это разительно отличается от привычного для воды. «Различия так велики, - говорят авторы работы, - что мы вправе говорить о том, что заключенная в нанотрубках вода переходит в качественно иное “квантовое” состояние», - пишут авторы. Они намерены продолжить исследование свойств воды в этой форме.

 

Случай с заполненными водой нанотрубками не столь оторван от реальности, как может показаться. На самом деле, они служат отличной моделью того, как все обстоит в ряде живых систем – например, в ионных каналах клеточных мембран. Уже давно показано, что поток, проходящий сквозь эти каналы, на несколько порядков больше, чем позволяет теория – возможно, виной тому именно необычное состояние воды, до сих пор неизвестное.

 

Рейтер поясняет, что такое состояние должно появляться только в том случае, когда воду окружают нейтральные, не несущие зарядов молекулы – такие, как углерод нанотрубок. Именно то, что большинство экспериментальных установок, в которых ранее проводились подобные измерения, имеют стенки из заряженных молекул, до сих пор «квантовое» состояние воды ни разу не обнаруживалось.

 

popmech.ru

[AleSandrO 3]

Поведінка людини розумної в давнину не відрізнялася від сучасної

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Професор Джон Ши з Університету Стоні-Брук (США) спробував спростувати міф про те, що древні люди значно відрізнялися від нас з вами.

 

Ідея про те, що еволюція людини слідує прогресивній траєкторії, - найбільш глибоко укорінене припущення про розвиток Homo sapiens. Те, чим людина займається до цього дня (складні технології виготовлення знарядь праці, використання вогню, мистецтво), з'явилося у верхньому палеоліті (45-12 тис. років тому). До цього періоду вчені і відносять час виникнення сучасної людини, протиставляючи його більш архаїчним представникам виду Homo sapiens, що жив 200-100 тис. років тому. Археологи розходяться в думках відносно причин, термінів, темпів і характеристик верхньопалеолітичної революції, але згодні з тим, що поведінкою ранні Homo sapiens значно відрізнялися від сучасних людей.

 

"Археологи цілком невірно підходили до питання про поведінку древньої людини, - відзначає Джон Ши. - Вони шукали свідоцтва "поведінкової сучасності", тоді як треба було зосередитися на доказах "поведінкової мінливості", тобто на показнику, який дозволяє кількісно виміряти поведінку будь-якої живої істоти".

 

Древні люди, за його словами, і насправді не займалися тими речами, які властиві нам сьогоднішнім: не ганялися за товарами, які важко знайти, не користувалися складними технологіями. Проте сучасною здатністю до поведінкової мінливості вони володіли повною мірою.

 

Джон Ши засновує свої висновки на порівнянні кам'яних знарядь зі Східної Африки, виготовлених 250-6 тис. років тому і що є свого роду безперервним літописом досягнення Homo sapiens. Вчений не зміг виявити жодного свідоцтва на користь верхньопалеолітичної революції. Замість цього спостерігається широка мінливість стратегій виготовлення кам'яних інструментів, що не може одночасно означати поведінкову революцію. Всі зміни, які зазнавала технологія виробництва знарядь праці, з'ясовні з точки зору поведінкової екології, а також співвідношенням витрат і результатів застосування різних виробничих стратегій.

 

www.osvita.org.ua

Змінено 20 лютого, 2011 користувачем AleSandrO

[AleSandrO 3]

Іран заявив про створення двох суперкомп'ютерів

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Іран приєднався до клубу країн, здатних створювати суперкомп'ютери. Сьогодні в Тегерані відбулася презентація двох перших суперкомп'ютерів, створених вченими столичного університету Амір Кабір та ісфаханського Технологічного університету.

 

У церемонії взяв участь президент Ісламської Республіки Махмуд Ахмаді Нежад, який заявив, що "Іран повинен перетворитися для решти світу на джерело наукових знань".

 

Таким чином, як повідомляє місцеве телебачення, Іран увійшов до числа 10 країн, здатних створювати суперкомп'ютери.

 

Роботи над проектом почалися в Ірані два роки тому, в його реалізації брали участь два десятки фахівців. За даними інформаційного агентства IRNA, продемонстрований сьогодні широкій публіці суперкомп'ютер університету Амір Кабір "здатний виконувати до 32 трлн операцій на секунду".

 

www.osvita.org.ua

[AleSandrO 3]

Мед допомагає покращувати пам'ять

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

Дослідники з Нової Зеландії стверджують, що мед здатний знімати почуття тривожного стану і покращувати пам'ять.

 

Вчені провели експеримент, в якому випробували ефективність меду на лабораторних щурах.

 

Виявилось, що гризуни, які сиділи на медовій дієті, виявляли високу активність і кмітливість, їх просторова пам'ять була вища, ніж у щурів, що вживали сахарозу або знаходилися на дієті без цукру.

 

З точки зору медицини, мед - це легкозасвоювані вуглеводи і біологічно важливі речовини..

 

www.osvita.org.ua

[AleSandrO 3]

Половина продуктів у всьому світі містить ГМО

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

У світі велика частина виращених сої, зернових та бавовняних культур належить до генетично модифікованої продукції. Таким чином, в результаті майже половина продуктів, вирощених за останні 15 років, штучні.

 

Виробники зі свого боку заявляють, що всі вирощені з лабораторного насіння рослини, безпечні для людини.

 

Слід зазначити, що лише в січні 2011 року було штучно створено три нові види зернових культур, і мало не розпочате масове виведення лосося.

 

Зараз багато виробників продукції з вмістом генетично модифікованих організмів (ГМО) наполягають на відміні "особливого" маркування, що наноситься на їх товарні упаковки, оскільки не бачать різниці між своїм насінням і вирощеним природним чином.

 

"Біотехнологія йде вперед, не можна відмовлятися від можливостей прогресу, - відзначив Том Вілсак, міністр сільського господарства США. - Для виробництва потрібної кількості палива, етанолу, необхідний ГМО-цукровий буряк, а щоб нагодувати мільйони жителів країни ми вирощуємо ГМО-зерно, сою і кукурудзу, але ми повинні запобігти появі неякісного генетично модифікованого насіння".

 

Тим часом, на думку активістів руху проти ГМО, "втручання в природні процеси ніколи не приносило людству добра".

 

www.osvita.org.ua

[AleSandrO 3]

Серотонін впливає на розвиток аутизму

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

 

Серотонін є нейромедіатором, передавачем позитивних імпульсів до центральної нервової системи людини. Цей гормон дає відчуття благополуччя і щастя. Але може впливати і на те, чи розвинеться аутизм у дитини, приблизно в 30% випадків захворювання.

 

Вчені спеціально провели ряд досліджень на мишах, хворих на аутизм. Експерти довели, що препарат Буспірон, який використовується при тривожному і панічному розладі у людей, покращує поведінку мишей і прискорює їх соціальну адаптацію.

 

Нагадаємо, Буспірон схвалений американським Управлінням з контролю за продуктами і ліками для використання як заспокійливий і антидепресивний засіб у дорослих. Експерти мають намір прослідити, яким чином препарат впливає на утворення гормону серотоніна, і надалі вивчити вплив гормону на організм, щоб побачити динаміку поведінки людини.

 

"Дане дослідження дозволить нам розробити особливу дієту, багату амінокислотою - триптофаном. У свою чергу, триптофан є основою для біохімічного утворення серотоніна. Можливо, ми зможемо використовувати отримані дані для лікування людей, що страждають на аутизм", - відзначила Джорджіанна Гульд, фахівець Центру медицини в Сан-Антоніо (США).

 

www.osvita.org.ua

[AleSandrO 3]

Денний сон корисний для серця

 

 

» Нажмите, чтобы показать спойлер - нажмите опять, чтобы скрыть... «

 

Денний сон може позитивно впливати на здоров'ї серця і судин, вважають Ріен Бріндл і Сара Конклін з Коледжу Аллегейні (Пенсільванія, США).

 

Вони перевірили, як денний сон впливає на відновлення серцево-судинної системи після стресс-теста в лабораторних умовах. 85 здорових студентів університету було поділено на дві групи: членам однієї надавалася 60-хвилинна перерва протягом дня, коли вони могли поспати, а друга такої можливості не мала. Випробовувані заповнили анкети, щоб вчені могли оцінити якість сну, і виконали завдання на серцево-судинну реактивність. Впродовж всього експерименту через рівні проміжки часу учасникам заміряли кров'яний тиск і частоту пульсу.

 

У випробовуваних, що спали вдень хоча б 45 хвилин, кров'яний тиск після психологічного стресу був нижчий, ніж у тих, що не спали. З'ясувалося також, що денний сон чинить зміцнюючу та захисну дію на організм.

 

Словом, наука настійно рекомендує робити перерви на денний сон, особливо тим, у кого підвищений ризик серцево-судинних захворювань, а також людям, які сплять вночі недостатньо.

 

Дуже тривалий робочий день, позмінна робота, посилення тривожності і звичка допізна засиджуватися перед телевізором або комп'ютером - все це погано відбивається на нічному сні і чинить довготривалий негативний вплив на здоров'ї (наприклад, збільшується вірогідність розвитку гіпертонії і появи серцево-судинних проблем у цілому). Середня тривалість нічного сну у сучасної людини майже на дві години менша, ніж була 50 років тому.

 

www.osvita.org.ua