Новости науки

[Scyther]

Сибирский противоопухолевый препарат на основе вируса осповакцины прошел доклинические испытания
http://www.sbras.info/news/sibirskii-protivoopukholevyi-preparat-na-osnove-virusa-ospovaktsiny-proshel-doklinicheskie-ispy
Онколитический препарат, разработанный учеными из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор», прошел исследования in vitro и in vivo и готовится к началу клинических испытаний.
 
За основу средства был взят вирус осповакцины, который уже много лет используется для прививок. «Вместо двух жизненно важных генов вируса мы вставили гены, которые продуцируют интересующие нас белки, а именно: иммуностимулирующий белок и белок-убийцу, который уничтожает раковую клетку, — рассказал заместитель директора Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН кандидат биологических наук Владимир Александрович Рихтер. — При исследовании in vitro на культурах клеток мы обнаружили, что наш препарат хорошо подавляет широкий спектр опухолей. Наиболее эффективно он действует на раки молочной железы и раки мозга — глиомы».
 
В экспериментах in vivo, с использованием выращенных в виварии ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» модельных животных с привитыми человеческими опухолями, также было показано, что препарат успешно справляется с указанными опухолями. Причем в случаях с глиомой наблюдалось даже полное излечение от болезни. Кроме того, препарат продемонстрировал высокую эффективность при подавлении метастазов.
 
«Отличительной особенностью препарата является то, что через 12 дней после введения он удаляется системой защиты организма изо всех органов и тканей, оставаясь только в опухоли. В идеальной ситуации при введении его в организм он живет и размножается в опухоли, пока полностью ее не уничтожит, не распространяясь на другие органы и ткани, — отметил Владимир Рихтер. — В 2018 году мы закончили доклинические испытания этого препарата, и сейчас готовим документы для первой стадии клинических. Я надеюсь, что они начнутся уже осенью этого года».
 
Первая стадия клинических испытаний подразумевает подтверждение безопасности использования препарата на людях. Она проводится на пациентах, которым не помогли все официально зарегистрированные методы лечения. При этом имеются отдельные требования к функционированию их органов и тканей. «Я думаю, первый этап окажется успешным, поскольку за основу препарата взят вирус, который население не только нашей страны, но и практически всего мира успешно получало в качестве вакцины от оспы», — сказал ученый.
 
Вторая стадия клинических испытаний будет включать в себя изучение эффективности препарата на конкретных больных с конкретной патологией.

[Scyther]

Что такое Больцмановский мозг
https://naked-science.ru/article/nakedscience/chto-takoe-bolcmanovskiy-mozg

Гипотеза симуляции, голографический принцип и другие гипотезы о нереальности происходящего вокруг нас, пожалуй, берут начало от предположения, выдвинутого гениальным австрийским ученым XIX века — Людвигом Больцманом.

Какими бы занимательными и удивительными ни были эксперименты, проводимые в лаборатории, наибольший интерес вызывают мысленные эксперименты ученых. Больцмановский мозг — как раз один из таких мысленных экспериментов, связанный с сознанием, интеллектом, энтропией и вероятностью.

Парадокс энтропии
Мы живем в мире, который, по идее, не должен существовать. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия со временем должна повышаться. То есть все рано или поздно становится менее упорядоченным. Однако в некоторых областях Вселенной она может становиться более организованной в результате случайных флуктуаций, если одновременно другие ее области будут становиться все менее упорядоченными.

Мы живем в невероятно упорядоченной части Вселенной. Например, даже короткий отрезок молекулы ДНК устроен настолько аккуратно, что вероятность ее появления в результате «случайных флуктуаций» физического материала невообразимо мала. Но как вышло, что в одной клетке есть миллиарды базовых соединений, в сложных организмах — триллионы клеток, а на Земле — миллионы видов живых существ?

Антропный принцип
Все дело в так называемом антропном принципе, который многие считают крайней формой критерия отбора. Он гласит, что причина, по которой мы можем наблюдать нечто столь сложное, как человеческий мозг, состоит в том, что только нечто столь сложное, как человеческий мозг, и способно провести наблюдение.

Этот принцип используется и для объяснения того, почему универсальные физические постоянные, такие как сила гравитации, кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле. И звучит это объяснение примерно так: если бы эти постоянные были немного другими, жизнь не смогла бы существовать и мы не могли бы находиться здесь и сейчас, размышляя о том, почему физические постоянные кажутся тонко настроенными для существования жизни на Земле.

Выходит, во Вселенной есть чуть более упорядоченные области, но рядом нет никого, кто мог бы их заметить. Затем происходит флуктуация — и появляется настолько упорядоченная область Вселенной, что там рождается разумная жизнь, которая, в свою очередь, оглядывается и замечает, что живет в практически невозможно упорядоченном мире.

Можно вспомнить стандартную аналогию. Представьте себе, что сеть из миллиарда обезьян бесконечно колотит по печатным машинкам. Теперь вообразите, что какая-то из этих печатных машинок напечатала произведение Шекспира, которое обрело сознание. Что в итоге? После невероятно долгого времени появится «Гамлет», посмотрит вокруг и задумается, почему есть она — гениальная пьеса, — а все вокруг нее — непонятная абракадабра.

Больцмановский мозг
Однако не все так просто. Людвиг Больцман, австрийский физик-теоретик XIX века, которого нередко называют гением энтропии, предположил, что мозг и другие сложные упорядоченные объекты на Земле образовались в результате случайных флуктуаций вроде «Гамлета», о котором мы говорили выше. Но тогда почему мы видим миллиарды других сложных и упорядоченных объектов вокруг нас? Почему мы не сродни одинокому «Гамлету» в море бессмыслицы?

Больцман предполагал, что если случайные флуктуации могут создать мозг, подобный нашему, то в космосе должны летать мозги или одиноко сидеть на одном месте на необитаемых планетах во многих световых годах от нас. Это и есть Больцмановский мозг. Более того, эти мозги должны быть более заурядным явлением, чем все те толпища сложных упорядоченных объектов, которые мы можем видеть на Земле.

Так у нас появляется еще один парадокс. Если единственное условие для сознания — мозг, подобный тому, что у вас в голове, то как вы можете быть уверены, что вы сами не являетесь таким Больцмановским мозгом? Если бы вы испытывали случайное сознание, то скорее оказались бы один в глубинах космоса, нежели окруженный подобными сознаниями. Почему «Гамлет» должен оглянуться и обнаружить «Сон в летнюю ночь» слева от себя, «Бурю» — справа от себя, «Двенадцатую ночь» — перед собой, а «Ромео и Джульетту» — позади?

Простые ответы, похоже, требуют какого-то волшебства. Возможно, сознание не возникает естественным образом в мозге — вроде головного, — а требует метафизического вмешательства. Или же, возможно, мы не случайные флуктуации в термодинамическом бульоне и были помещены сюда разумным существом?

Программа «Ласка»
Конечно, ни один из вышеприведенных ответов нельзя назвать исчерпывающим. Основная идея состоит в том, что процесс естественного отбора способствует развитию сложных упорядоченных объектов, а не просто позволяет им случайно появляться. Как только на Земле возникла самореплицирующаяся молекула около 3,5 миллиарда лет назад, начался безостановочный процесс, который в итоге привел к крайней концентрации порядка, который мы видим вокруг себя.

Ричард Докинз проиллюстрировал это в своей книге «Слепой часовщик» при помощи программы «Ласка» (или «Хорек»). Программа начинается со строки случайно сгенерированной бессмыслицы. Затем она создает 100 копий строки с одинаковой вероятностью «мутации» каждой буквы в другую букву. Потом из 101 строки выживает только одна, наиболее похожая на фразу из «Гамлета» — «По-моему, оно смахивает на хорька» (Methinks it is like a weasel), — а другие 100 погибают. Следующее поколение создается из оставшейся строки таким же способом. По прошествии множества поколений выжившая строка будет все больше походить на цитату.

В книге «Слепой часовщик» на примере гипотетической программы «Ласка» показано, что для развития сложных систем нет необходимости вмешательства извне: эволюция, имея ограниченный набор данных, в итоге может произвести что-то упорядоченное и сложное. В реальной жизни происходит похожая ситуация. Объекты, более способные к саморепликации и менее подверженные разрушению, имеют возможность самовоспроизводиться, тогда как другие уничтожаются. По прошествии многих, многих, многих поколений объекты становились все более устойчивыми и реже уничтожались, прежде чем у них появлялась возможность к воспроизведению. Оказывается, интеллект — очень полезное свойство для объекта, который может выжить и самореплицироваться.

Итог
Если говорить кратко, то решение больцмановского парадокса заключается в том, что соорудить один мозг гораздо сложнее, чем создать Землю, наполненную этими мозгами. Случайные флуктуации, необходимые для запуска процесса естественного отбора, намного проще и менее точны, чем те, что потребуются для создания Больцмановского мозга в глубинах космоса.

Так что в следующий раз, когда вы почувствуете себя маленьким и ничтожным, вспомните, что вы намного сложнее, чем 4,5 миллиарда лет истории, которые привели к вашему рождению (и это если брать в расчет не возраст всей Вселенной, а одну лишь Землю).

[Scyther]

Конструкторы показали первый российский многоразовый космический беспилотник
https://hightech.fm/2019/02/04/self-drive-spaceship
Конструкторская компания ISON опубликовала изображение первого российского многоразового корабля, предназначенного для полетов на гиперзвуковых скоростях.

Планируется, что летный демонстратор в атмосферу будет выводить самолет-носитель. Собственная двигательная установка «Бриз-М» 14Д30 позволит аппарату продолжить полет в автономном режиме, а при необходимости вернуться на Землю.

Аппарат сможет подниматься на высоту до 160 км, а его максимальная скорость составит 7 Махов. Корабль сможет выводить на орбиту спутники или иные объекты и рассчитан минимум на 50 полетов.

Представитель ISON в разговоре с агентством пояснил, что беспилотник не будет использоваться для военных целей, а предназначен для «проведения экспериментов в интересах зарубежных заказчиков».

Юрий Бахвалов, гендиректор ISON:
В 2023-м планируется проведение пяти летных испытаний опытного образца с использованием самолета-носителя, которым будет М-55 «Геофизика».

Ранее сообщалось, что китайский государственный авиаконцерн CASIC завершил первый этап летных испытаний военного беспилотника Skyhawk с технологией малозаметности.

[Scyther]

Наночастицы оксида марганца оказались перспективными для тераностики глиобластомы
http://www.sbras.info/news/nanochastitsy-oksida-margantsa-okazalis-perspektivnymi-dlya-teranostiki-glioblastomy
Ученые центра коллективного пользования «SPF-виварий» ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» исследовали наночастицы оксида марганца на мышах с клетками глиобластомы мозга человека. Эти наночастицы показали свою эффективность в качестве диагностического маркера заболевания, а также оказались токсичными для опухолевых клеток.

«Когда мы ввели наночастицы оксида марганца в организм мыши, то увидели, что они способны накапливаться в опухоли, причем специфическим образом. С одной стороны, они могут собираться в той области головного мозга, где развивается глиобластома, а с другой — наши последние исследования показывают, что эти наночастицы являются токсическими для самих опухолевых клеток. И при радиотерапии мы видим эффекты гибели опухоли, ее уменьшения или замедления скорости роста, — сказал заведующий ЦКП «SPF-виварий» ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Евгений Леонидович Завьялов.

Наблюдения на магнитно-резонансном томографе показали: уже на ранних этапах развития заболевания опухолевые клетки лучше здоровых захватывают наночастицы оксида марганца. Оказалось, что они обладают также канцеролитическими свойствами, то есть приводят к разрушению клеток опухоли, причем не только глиобластомы, но и некоторых других. Например, карциномы прямой кишки, которая также является распространенным онкологическим заболеванием.

Исследование проводилось на мышах, в мозг которых помещены клетки глиобластомы головного мозга человека. Эта биологическая модель создана в SPF-виварии ФИЦ ИЦиГ СО РАН специально для изучения эффективности различных подходов к лечению глиобластомы. «Многие усилия нашего центра направлены на поиск решений терапии именно этого заболевания, поскольку глиобластома — очень агрессивная и мало поддающаяся лечению опухоль, которая почти всегда приводит к летальному исходу», — отметил Евгений Завьялов.

Сибирский противоопухолевый препарат на основе вируса осповакцины прошел доклинические испытания
http://www.sbras.info/news/sibirskii-protivoopukholevyi-preparat-na-osnove-virusa-ospovaktsiny-proshel-doklinicheskie-ispy
Онколитический препарат, разработанный учеными из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор», прошел исследования in vitro и in vivo и готовится к началу клинических испытаний.
 
За основу средства был взят вирус осповакцины, который уже много лет используется для прививок. «Вместо двух жизненно важных генов вируса мы вставили гены, которые продуцируют интересующие нас белки, а именно: иммуностимулирующий белок и белок-убийцу, который уничтожает раковую клетку, — рассказал заместитель директора Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН кандидат биологических наук Владимир Александрович Рихтер. — При исследовании in vitro на культурах клеток мы обнаружили, что наш препарат хорошо подавляет широкий спектр опухолей. Наиболее эффективно он действует на раки молочной железы и раки мозга — глиомы».
 
В экспериментах in vivo, с использованием выращенных в виварии ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» модельных животных с привитыми человеческими опухолями, также было показано, что препарат успешно справляется с указанными опухолями. Причем в случаях с глиомой наблюдалось даже полное излечение от болезни. Кроме того, препарат продемонстрировал высокую эффективность при подавлении метастазов.
 
«Отличительной особенностью препарата является то, что через 12 дней после введения он удаляется системой защиты организма изо всех органов и тканей, оставаясь только в опухоли. В идеальной ситуации при введении его в организм он живет и размножается в опухоли, пока полностью ее не уничтожит, не распространяясь на другие органы и ткани, — отметил Владимир Рихтер. — В 2018 году мы закончили доклинические испытания этого препарата, и сейчас готовим документы для первой стадии клинических. Я надеюсь, что они начнутся уже осенью этого года».
 
Первая стадия клинических испытаний подразумевает подтверждение безопасности использования препарата на людях. Она проводится на пациентах, которым не помогли все официально зарегистрированные методы лечения. При этом имеются отдельные требования к функционированию их органов и тканей. «Я думаю, первый этап окажется успешным, поскольку за основу препарата взят вирус, который население не только нашей страны, но и практически всего мира успешно получало в качестве вакцины от оспы», — сказал ученый.
 
Вторая стадия клинических испытаний будет включать в себя изучение эффективности препарата на конкретных больных с конкретной патологией.

[Scyther]

Депрессию связали с бактериями кишечной микрофлоры
https://naked-science.ru/article/medicine/depressiyu-svyazali-s-bakteriyami

Европейские медики обнаружили корреляцию между клинической депрессией и дефицитом определенных бактерий в составе микрофлоры кишечника.

Чем больше исследуется влияние кишечной микрофлоры на головной мозг, тем более сложным и глубоким оно оказывается. Недаром в последнее время оно даже получило громкое название «ось кишечник — мозг». Показано, что обитающие здесь бактерии способны положительно влиять на метаболизм «гормона хорошего настроения» — серотонина — или, наоборот, усиливать тревожность.

Новое исследование Йеруна Раса (Jeroen Raes) и его коллег из Лёвенского католического университета в Нидерландах раскрыло еще один аспект сложных взаимодействий микрофлоры и мозга. В статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology, ученые рассказывают о корреляции между симптомами депрессии и дефицитом обычных для нормальной микрофлоры бактерий.

Авторы использовали данные обследования более чем 1000 жителей стран Бенилюкса Flemish Gut Flora Project, сопоставив информацию о состоянии их микрофлоры и признаках депрессии. Обнаружилось, что микрофлора людей с клинически диагностированным депрессивным состоянием практически не содержит бактерий Coprococcus, Faecalibacterium и Dialister, зато отличается повышенной численностью Bacteroides, способных вызывать воспалительные процессы в кишечнике.

С помощью специальной методики Рас и его соавторы также исследовали возможности различных бактерий микрофлоры производить вещества, влияющие на работу центральной нервной системы. И действительно, некоторые из них оказались способны синтезировать 3,4-дигидрофенилуксусную кислоту (DOPAC), метаболит-предшественник нейромедиатора дофамина.

Впрочем, говорить о прямой причинно-следственной связи между состоянием кишечной микрофлоры и депрессией было бы преждевременно. Этот сложный вопрос требует куда более глубокого понимания механизмов, с помощью которых они воздействуют друг на друга в рамках нашего организма.

[Scyther]

В Китае отключат искусственный интеллект Zero Trust — он слишком успешно боролся с коррупцией чиновников в стране
https://hightech.fm/2019/02/04/zerotrust
Китайские власти отключат искусственный интеллект Zero Trust, пилотный проект, которой тестировался с 2012 года. За это время система поймала на коррупции более 9 тыс. чиновников, пишет South China Morning Post

Zero Trust могла выявить достаточно базовые нарушения закона — незаконную передачу права собственности, в том числе на землю, махинации с активами, несоответствие инфраструктуры заявке. Искусственный интеллект даже мог сверяться со спутниковыми снимками для того, чтобы понять, насколько чиновники выполняют свои обязательства в плане строительства инфраструктурных объектов, особенно находящихся на большом удалении от столиц.

По итогам тестового периода большинство округов Китая приняли решение отключить Zero Trust. Теперь он будет работать лишь в нескольких регионах страны.

Существенным минусом работы искусственного интеллекта было то, что он не мог объяснить весь процесс поиска коррупции. Из-за того, что в базах данных все очень быстро менялось, нейросеть могла только зафиксировать результат своего поиска, тогда как для того, чтобы посадить чиновника в тюрьму, необходимо точное подтверждение это преступления — показать всю цепочку данных. Однако пока дело доходило до суда, вся информация в базе данных менялась, не давая алгоритмам запомнить путь. Поэтому практически все пойманные искусственным интеллектом на коррупции чиновники остались работать на своих местах.

По данным на 2016 год, в Китае в органах государственной, региональной и муниципальной власти работали более 64 млн человек.

[Scyther]

При нагреве тундры на два градуса выбросы углекислого газа из почвы вырастут в два раза
http://www.sbras.info/news/pri-nagreve-tundry-na-dva-gradusa-vybrosy-uglekislogo-gaza-iz-pochvy-vyrastut-v-dva-raza

Установка «Биота» для исследования реакции почвы на изменение климата.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» исследовали реакцию арктической почвы на потепление. Выяснилось, что с ростом температуры почвы на два градуса скорость выделения углекислого газа увеличивается в два раза. Результаты исследования опубликованы в журнале «Доклады Академии наук. Геохимия».
 

Тундра зачастую разбита на ячейки, в центре каждой из которых находится заболоченный участок, а по краям — растительность. Такой ландшафт называется полигональным. Если разобраться в устройстве этих ячеек, то становится понятно, что они организованы достаточно сложно. Слой торфа и стоячей воды в середине подпирается снизу многолетней мерзлотой. Вдоль трещин в мерзлоте располагается растительность, которая и служит живой оградой для микроболот. Реакцию такой системы на изменение климата предсказать непросто. Особенно важно для ученых знать, как будут изменяться потоки парниковых газов при изменении температуры и влажности в Арктике. Ведь если потепление приведет к высвобождению всех запасов почвенного углерода, то климат станет еще более жарким.
 
Герметичная камера с контролируемыми условиями (слева) и система газоанализаторов (справа).Ученые ФИЦ КНЦ СО РАН создали специальные замкнутые камеры, в которых можно контролировать температуру и влажность образцов почвы и измерять, как они обмениваются парниковыми газами с окружающей средой. В лабораторных условиях исследователи смоделировали арктическое лето — 80 суток относительно теплой погоды, тот промежуток времени, когда в тундре возможны активное образование, разложение и переработка органического вещества. Для эксперимента использовали арктическую почву, доставленную из Якутии. Оказалось, что при повышении температуры образцов на два градуса, скорость выделения углекислого газа вырастает почти в два раза.
 
Ученым было важно посмотреть, как ведет себя участок мерзлоты в течение всего «лабораторного лета». При поддержании обычных для нынешнего времени температур почва выделяла достаточно много углекислого газа в начале сезона — условной весной. После этот поток резко снижался до нуля к концу лета. Совсем другая картина наблюдалась при росте температуры на два градуса. В начале сезона потоки углерода из обычной и более теплой почвы были сопоставимы. Однако для нагретой почвы скорость выделения практически не снижалась на протяжении всех 80 дней эксперимента. В результате с каждого квадратного метра площади более теплая почва будет выделять на 50 граммов больше углекислого газа, чем обычная.
 
«В нашем эксперименте нагрев арктической почвы на два градуса приводил к двукратному увеличению выделения ею углекислоты, если рассматривать полностью вегетационный сезон. Эти результаты важны для оценки потерь углерода мерзлотными экосистемами при прогнозировании последствий глобального потепления в высоких широтах», — пояснила один из авторов исследования, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н Сукачёва ФИЦ КНЦ СО РАН  кандидат биологических наук Светлана Юрьевна Евграфова.
 
Еще одним важным парниковым газом является метан. Обычно его потоки меньше, но вклад в потепление климата на каждую молекулу газа больший, чем у углекислого газа. Ученым не удалось зафиксировать достоверную разницу в выделениях метана между обычной и нагретой на два градуса почвой. Рост средних температур в Арктике, согласно различным сценариям, прогнозируется к концу XXI века, но при существующей продолжительности вегетационного периода потепление на два градуса, по всей видимости, не приведет к резкому выделению метана в полигональной тундре.
 
«Исследование способности образцов почв выделять парниковые газы — известный в науке подход к изучению связи различных экосистем с глобальным климатом. Однако мы в наших экспериментах используем, во-первых, цельные крупные фрагменты почвенной биоты, сохраняющие все свойства природной системы, а во-вторых, проводим наблюдения во время всего вегетационного периода, пусть и смоделированного в лаборатории. Такой подход, хоть и более затратный по времени и ресурсам, позволяет оценивать влияние внешних факторов на экосистему во всей совокупности», — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Юрий Валерьевич Бархатов.

[Scyther]

Ученые нашли новый и меньший редактор гена CRISPR, названный CasX
https://naked-science.ru/article/biology/uchenye-nashli-novyy-i-menshiy

За семь лет Cas9 зарекомендовал себя как главный редактор генов, используемый в экспериментах с растениями, животными и бактериями для быстрой и точной работы с ДНК, преобразования и открытия новых путей лечения болезней. Однако редактор CasX может составить ему серьезную конкуренцию.

Белок, обнаруженный два года назад учеными из Калифорнийского университета в Беркли Джиллом Банфилдом и Дженнифер Дудной у некоторых самых маленьких бактерий, был похож на Cas9, но он был еще меньше, что может стать большим преимуществом при доставке его в нужную клетку.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, CasX действительно представляет собой мощный и эффективный редактор генов как в бактериях, так и в клетках человека. Его структура похожа на Cas9 и его хорошо изученного «двоюродного брата» — Cas12, — а его отличия, по-видимому, обусловлены эволюцией в бактериях, независимо от других белков Cas. Как и Cas9, он может разрезать двухцепочечную ДНК, связываться с ДНК для регуляции генов и нацеливаться на специфические последовательности.

Кроме того, поскольку редактор был найден в бактериях, которых нет у людей (Бэнфилд извлек их из базы данных о микробах, обнаруженных в грунтовых водах и осадочных отложениях), иммунная система человека должна принять его легче, чем принимает Cas9. Вместе с тем некоторые врачи опасаются, что Cas9 может вызвать иммунную реакцию у пациентов, использующих CRISPR-терапию.

«Иммуногенность, возможности доставки и специфичность инструмента редактирования генома — все это жизненно важно, и на всех этих направлениях CasX демонстрирует отличные показатели. Кроме того, маленький размер CasX помогает четко продемонстрировать существование основного пути, который использует природа. Понимание этого пути и поможет нам лучше развивать и разрабатывать инструменты редактирования генома для наших целей», — утверждает соавтор исследования Бенджамин Оукс (Benjamin Oakes).

Ученые использовали крио-электронный микроскоп, чтобы сделать снимки белка CasX. Основываясь на уникальной молекулярной структуре и форме белка, исследователи пришли к выводу, что CasX эволюционировал независимо от Cas9, то есть у них нет общего предка.

По словам Дудны, профессора молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли, кульминация биохимических экспериментов, редактирования генома и структурных экспериментов в рамках этого исследования может служить ярким примером всесторонних усилий, предпринимаемых учеными. По ее словам, специалисты не просто ищут следующую пару молекулярных ножниц, а намерены создать «швейцарский армейский нож». В 2016 году группа исследователей при участии специалистов из Университета Кобе разработала технологию редактирования геномов на основе технологии CRISPR/Cas9, которая не предполагает расщепления ДНК. С результатами их работы можно ознакомиться в журнале Science.

[Scyther]

Первое изображение китайской межпланетной станции «Чанъэ-4» на Луне
https://scientificrussia.ru/articles/pervoe-izobrazhenie-kitajskoj-mezhplanetnoj-stantsii-chane-4-na-lune

Станцию сфотографировал Лунный орбитальный зонд NASA, искусственный спутник Луны, сообщается на сайте NASA. На снимке «Чанъэ-4» обозначена ярким белым пятном, на которое указывают стрелки.

3 января 2019 года китайская автоматическая межпланетная станция для изучения Луны «Чанъэ-4» благополучно приземлилась на обратной стороне Луны, на дно чаши кратера Фон Карман (диаметр – 186 километров). Четыре недели спустя – 30 января 2019 года – Лунный орбитальный зонд (LRO) NASA приблизился к кратеру с востока, чтобы сфотографировать посадочную площадку станции. Поскольку LRO находился в 330 километрах к востоку от места посадки, площадка небольшого модуля «Чанъэ-4» получилась на снимке миниатюрной: она занимает всего около двух пикселей изображений. Зато на заднем плане фотографии можно хорошо рассмотреть горный массив – западную стену кратера Фон Карман, которая возвышается на 3000 метров над дном чаши.

Посадочный аппарат «Чанъэ-4» несет на борту луноход «Юйту-2». С помощью этих аппаратов китайские исследователи надеются собрать и исследовать образцы лунного грунта, чтобы найти в районе кратера материалы, «выбитые» из верхних слоев мантии Луны. Это, в свою очередь, позволит больше узнать о геологической истории естественного спутника Земли.

[Scyther]

Ученые исследовали сапропели Новосибирской области
http://www.sbras.info/articles/science/uchenye-issledovali-sapropeli-novosibirskoi-oblasti

Верху: бурение на оз. Минзелинское. Внизу: образцы сапропеля из исследованных озер Новосибирской и Омской областей.
В Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева и Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН выяснили, почему в Новосибирской области не развивается перспективная сапропелевая отрасль. Ученые считают целесообразной переработку имеющихся сапропелей в углеводородные продукты, в частности добавки к тяжелым нефтям.

«Сапропели, или гнилой ил — это отложения остатков растений и животных (макрофитов, фито- и зоопланктона) на дне водоемов. Они являются ценным органическим сырьем и могут служить альтернативными углеводородам источниками органического сырья для разных отраслей — от сельского хозяйства до косметологии. По нашему убеждению, наиболее важным направлением является глубокая химическая переработка», — рассказал ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Сергей Константинович Кривоногов.
 
В реестре запасов Новосибирской области числится 100 сапропелевых озер (это около 90 млн тонн сапропелей). При этом эксплуатируется только одно небольшое месторождение — озеро Белое в 50 км к северу от Новосибирска. Сапропелевая отрасль вызывает у бизнеса интерес, однако не всякое озеро при его эксплуатации даст экономический эффект: необходимо тщательное изучение свойств отложений.
 
Сибирские ученые исследовали крупнейшие сапропелевые озера в Новосибирской и Омской областях: Минзелинское, Большие Тороки, а также разрабатываемые месторождения Белое и Пучай. С помощью радиоуглеродного датирования было установлено, что озера в этом регионе — относительно молодые: их возраст составляет 6—8 тысяч лет, в то время как активно разрабатываемые сапропелевые залежи в Европе образовались 12—15 тысяч лет назад.

 Кроме того, озера в Новосибирской области формировались не одновременно и в разных условиях (на тростниковых займищах, болотах, заросших озерах), с чем связан их неоднородный состав. Оказалось, что содержание основных компонентов отложений сильно варьирует: органическое вещество — 30—60 %, карбонаты — 20—50 %, терригенная (привнесенная с суши) минеральная часть — 10—50 %. Лучшими свойствами обладают озерные торфы и макрофитогенные сапропели: много органики, мало карбонатов и терригенного вещества. Худшими свойствами — отложения мелководных займищ, где много карбонатов. «Сапропелям НСО свойственна высокая карбонатность из-за широкого распространения в регионе лёссовидных пород, содержащих карбонат кальция, который мигрирует с грунтовыми водами. Это ограничивает их применение в качестве удобрений северными районами с кислой почвой», — отметил Сергей Кривоногов.
 
Так как легкогидролизуемые компоненты органического вещества в значительной части сапропелей Новосибирской области потеряны, ученые считают наиболее перспективным развивать переработку сапропелей в углеводородные и другие длинноцепочечные продукты. В ИК СО РАН уже проводится СВЧ-обработка сапропелей, полученный материал может служить добавкой к тяжелым нефтям, которые на сегодняшний день в России практически не перерабатываются, и улучшать их свойства.

[Scyther]

Разность температур воды может создать новые виды морских существ
https://naked-science.ru/article/biology/raznost-temperatur-vody-mozhet

Международная команда исследователей выяснила, что потоки разных температур влияют на морских обитателей на генетическом уровне, что приводит к развитию новых видов.

Согласно новому международному исследованию, температура теплой и прохладной воды вдоль протяженной береговой линии приводит к появлению новых видов морских рыб, не изолированных от других похожих видов, обитающих рядом. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society.

Полученные данные ставят под сомнение давнее убеждение в том, что новые виды морских животных могут развиваться только в изолированных средах, а также дают представление о ранних стадиях образования видов в море.

Исследование также предполагает, что потоки разных температур, влияющие на распределение морских животных, могут ускорить эволюцию новых видов.

Команда исследователей из Южной Африки и Австралии под руководством профессора Питера Теске из Университета Йоханнесбурга и профессора Лучиано Бехерегарая из Университета Флиндерса использовала информацию ДНК, чтобы испытать, как на региональные популяции прибрежных видов бычков влияют потоки разных температур.

Исследователи обнаружили, что, несмотря на схожесть региональных популяций бычков, их различия выражались только в генах, на которые влияла температура воды.

«Каждая региональная популяция бычков уже адаптировалась к своей предпочтительной термальной среде обитания, а мигранты, рассеивающиеся по слишком теплым или слишком холодным близлежащим регионам, будут преуспевать меньше уже освоившихся в них популяций», — объясняет профессор Теске.

В то же время другие гены пока не обнаруживают каких-либо различий. Тем не менее ученые считают, что со временем они догонят гены, уже подвергшиеся изменениям. Они отмечают, что позже новые виды изменятся и морфологически, тогда их можно будет различать, не прибегая к генетике.

Эти данные важны для управления видами, которым грозит истребление, и рыбными запасами по всему миру.

«Когда несколько молодых видов, уже не способных жить в среде обитания друг друга, воспринимаются как отдельные, это может привести к чрезмерной ловле локально адаптировавшихся запасов или истреблению редкого вида, ошибочно принятого за более распространенного соседа», — объясняет профессор Бехерегарай.

[Scyther]

Создана «электронная жидкость» при комнатной температуре
https://naked-science.ru/article/physics/sozdana-elektronnaya-zhidkost-pri

Ученые неожиданно для себя создали «электронно-дырочную» жидкость. Раньше это вещество удавалось получить только в условиях невероятно холодной среды.

В своих экспериментах доктор Натаниэль Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде и его соавторы соорудили ультратонкий «сэндвич» из графена с прослойкой из полупроводникового дителлурида молибдена. Итоговая структура была немного толще одной молекулы ДНК. Затем исследователи обстреливали материал сверхбыстрыми лазерными импульсами, измеряемыми в квадриллионных долях секунды. В итоге они получили так называемую электронную жидкость. Их работа описана в журнале Nature Photonics.

«Обычно с такими полупроводниками, как кремний, возбуждение лазером создает электроны и их положительно заряженные дырки, которые растворяются и разбегаются по материалу, что можно определить как газ», — говорит доктор Габор.

Однако команда зарегистрировала признаки конденсации в нечто эквивалентное жидкости. Такой жидкости присущи свойства, которыми обладают обычные жидкости вроде воды, кроме того, она состоит не из молекул, а из электронов и дырок внутри полупроводников.

«Мы увеличивали количество энергии, добавляемой в систему, но не видели ничего, а затем обнаружили образование, которое называем «аномальным кольцом фототока» в материале. Мы поняли, что это была жидкость, так как она росла, подобно капле, а не вела себя как газ, — объясняет Габор. — Однако больше всего удивило то, что это произошло при комнатной температуре. Ранее исследователи, создававшие такие электронно-дырочные жидкости, смогли сделать это только при температурах, которые были холоднее глубокого космоса. Электронные свойства таких капель позволили бы разрабатывать оптоэлектронные устройства, работающие с беспрецедентной производительностью в терагерцевой области диапазона».

Терагерцевые длины волн длиннее инфракрасных, но короче микроволновых, и в технологиях, использующих эти волны, была «терагерцевая пропасть». Терагерцевые волны можно использовать для обнаружения рака кожи и повреждений зубов, благодаря ограниченному проникновению в ткани и способности различать отличия в плотностях.

Подобным образом волны можно использовать для обнаружения дефектов в продуктах вроде таблеток, а также для обнаружения оружия, скрытого под одеждой. Также доктор Габор отметил, что электронно-дырочную жидкость можно использовать в передатчиках и приемниках в открытом космосе, а также квантовых компьютерах, которые при помощи этой технологии можно сделать меньше, чем на основе современных кремниевых микросхем.

[Scyther]

С днем российской науки!
https://scientificrussia.ru/articles/s-dnem-rossijskoj-nauki

Дорогие друзья и коллеги!

Сегодня, 8 февраля, традиционно отмечается День российской науки, приуроченный к дате основания Российской академии наук.

От всей души поздравляем вас с праздником!

Желаем всем, кто занимается наукой, захватывающего научного поиска и новых изобретений, всем, кто ею интересуется, – ярких открытий и радости познания, всем, кто о ней рассказывает, – вдохновения и творческой энергии!

[Scyther]

Ученые открыли новый тип магнита
https://naked-science.ru/article/physics/uchenye-otkryli-novyy-tip-magnita

Команда ученых из Нью-Йоркского университета обнаружила первый надежный пример магнита нового типа, который обещает повысить производительность технологий хранения данных.

Этот «синглетный» магнит отличается от обычных магнитов, в которых маленькие магнитные составляющие выравниваются друг с другом, создавая сильное магнитное поле. В отличие от этого, недавно открытый магнит на основе синглета имеет поля, которые появляются и исчезают, что приводит к нестабильной силе, но в то же время и к такому полю, которое потенциально обладает большей гибкостью, чем обычные магниты.

«Сейчас проводится много исследований по использованию магнитов и магнетизма для улучшения технологий хранения данных. Синглетные магниты должны иметь более быстрый переход между магнитной и немагнитной фазами, сократив количество усилий по переключению между немагнитным и сильно магнитным состояниями, что может быть полезным для энергопотребления и скорости компьютера», — объясняет Эндрю Рэй (Andrew Wray), доцент кафедры физики в Нью-Йоркском университете, который возглавлял исследовательскую группу. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Домен — макроскопическая область в магнитном кристалле, спины электронов в атомах которых повернуты в противоположную сторону спинам электронов в соседних доменах. Так, эти домены представляют собой единое целое, записывать информацию в спины электронов отдельных атомов невозможно, что и подталкивает исследователей к поиску иных, отличных от магнитных систем методов хранения информации.

В этом вопросе определенного успеха добилась группа исследователей из Нью-Йоркского университета. Экспериментируя с различными соединениями урана, висмута и сурьмы, ученые обнаружили, что они регулярно создавали связи с необычными магнитными и электрическими свойствами. Особенно физиков заинтересовал уран, так как его соединения известны своими сверхпроводящими свойствами. Используя рентгеновский спектроскоп, ученые выяснили, что комбинация сурьмы и урана проявляет необычные магнитные свойства, не обладая при этом доменами.

Идея о существовании подобного типа магнита восходит к 1960-м, когда впервые была высказана теория, которая резко контрастировала с тем, что давно было известно об обычных магнитах. Тогда специалисты заявили, что материал, в котором отсутствуют магнитные моменты, все еще может быть магнитом. Ученые отмечают, что это кажется невозможным, но тем не менее работает — из-за своего рода временного магнитного момента, называемого «спиновым экситоном», который может возникать, когда электроны сталкиваются друг с другом при правильных условиях.

«Один спиновый экситон имеет тенденцию исчезать в короткие сроки, но когда их много, теория предполагает, что они могут стабилизировать друг друга и катализировать появление еще большего количества спиновых экситонов в виде каскада», — объясняет Рэй.

В соответствии с этой идеей, электроны могут быть распределены внутри некоторых материалов таким образом, что их столкновения повлекут за собой создание особых зон, где спины частиц будут направлены только вверх или вниз. В отличие от классических доменов, каждый из электронов здесь независим, поэтому ученые подчеркивают крайнюю нестабильность такого магнита.

Используя рассеяние нейтронов, рентгеновское рассеяние и теоретическое моделирование, исследователи установили связь между поведением более надежного магнита USb2 и теоретическими характеристиками магнитов на синглетной основе. Ученые надеются, что их открытие поможет при повышении скорости работы магнитных носителей информации.

[Scyther]

Российские школьники представили новый способ переключения биолюминесценции рыб
https://hightech.fm/2019/02/08/fish-light


Команда школьников из Москвы, Казани, Санкт-Петербурга, Барнаула и Ижевска представила новый теоретический механизм биохимического переключения цвета свечения фотофоров у глубоководных рыб. Проект позволил им победить на школьном Межрегиональном химическом турнире

В рамках конкурса школьникам нужно было придумать биохимический процесс, позволяющий глубоководным рыбам переключать режим свечения между длинноволновым (красный свет) — он используется в тех случаях, когда необходимо увидеть пищу, и коротковолновым (зеленый и синий свет) — с его помощью рыбы привлекают еду.

Обычно источников света становятся бактерии, которые живут в специальных органах фотофорах у глубоководных рыб. Свет возникает благодаря окислению люциферина кислородом при участии люцифераз. Цвет свечения зависит только от того, как происходит процесс окисления люциферина.

Команда школьников-победителей «Бездна межрегионального угнетения» решила задачу благодаря дополнительному светофильтру, который начинает работать благодаря сигнальному каскаду в рыбе. Его можно разместить перед фотофором, где располагаются светящиеся бактерии — такие органы есть у рыб рода Malocosteus, поскольку они могут светиться двумя цветами — зеленым и синим.

Светофильтр должен содержать структурный фрагмент молекул гемоглобина и хлорофилла порфирин. Это вещество способно к люминесценции — к поглощению света одной длины и испусканию света другой, говорится в решении группы.

Замечание Scyther-a: О биолюминисценции см., например, следующую публикацию
Эволюция и свечение организмов
Ю.А. ЛАБАС, к.б.н., вед. научн. сотр., А.В. ГОРДЕЕВА, аспирант, Ин-т биохимии им. А.Н. Баха РАН

http://bio.1september.ru/article.php?ID=200304401
Внимание: В этой публикации имеется замеченная опечатка. Вместо
Атом кислорода, помимо основного, устойчивого триплетного состояния, может находиться в нескольких нестабильных, или возбужденных, состояниях. следует читать
Молекула кислорода, помимо основного, устойчивого триплетного состояния, может находиться в нескольких нестабильных, или возбужденных, состояниях.