Новости науки

[Scyther]

Ученые расшифровали геном ячменя
http://naked-science.ru/article/sci/uchenye-rasshifrovali-genom-yachmenya


Международная группа ученых завершила полную сборку генома ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare L.).

Ячмень — один из древнейших культурных злаков (Poaceae), возделывание которого ассоциируется с началом развития сельского хозяйства около 10 тысяч лет назад. Сейчас зерно растения широко используется в кормовых и продовольственных целях, например при производстве круп и алкоголя. При этом его геном изучен недостаточно. Исследования ячменя стали возможны с 2012 года, когда ученые получили черновую версию сборки генома, однако до сих пор его финиширование не проводилось. Полную сборку ограничивали высокое содержание геномных повторов (последовательностей с неясной локализацией) и низкая частота мейотической рекомбинации, с которой связана эволюция организма. Таким образом, мишени для селекции растения долгое время оставались неизвестны.

В новой работе коллаборация 77 авторов из США, Австралии, Италии, Великобритании и других стран описала итоги первого финиширования генома растения из трибы пшеницевых (Triticeae), в частности ячменя сорта Morex. На первом этапе с помощью методов секвенирования нового поколения (техник секвенирования спаренных концов Illumina и Mate Pair) генетики собрали 87 075 искусственных бактериальных хромосом (BAC), в которые вставили короткие цепочки ДНК ячменя. Затем фрагменты BAC объединили в длинные последовательности (скаффолды), что увеличило число спаренных оснований с 79 тысяч пар до 1,9 миллиона. После прочтения методом Hi-C скаффолды выравнивались, формируя полную последовательность генома растения.

Анализ показал, что итоговая последовательность состоит из 6347 скаффолдов, или 4,54 миллиарда спаренных оснований, и включает в себя 83 105 возможных локусов, в том числе некодирующие РНК (19 908 длинных некодирующих РНК), микроРНК (792 локуса), гены, кодирующие белки, и псевдогены. После дополнительной фильтрации авторы выделили 39 734 гена с высокой достоверностью результатов и 41 949 генов с низкой достоверностью, объясняющих 98 процентов генома Hordeum vulgare. Оценка его трехмерной организации также позволила выявить повышенную частоту контактов между локусами, расположенными на расстоянии 200 миллионов спаренных оснований, и выраженную антидиагональную структуру матрицы этих контактов.

В сочетании с данными флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) это указывает на то, что интерфазные хромосомы ячменя на этапе митоза имеют так называемую Rabl-ориентацию: прицентромерный гетерохроматин и центромеры хромосом в этом случае группируются в одной зоне ядра с плечами, параллельными друг другу, тогда как их свободные концы сцеплены в противоположной зоне ядра. Rabl-ориентация интерфазных хромосом наблюдается у животных и растений с быстро делящимися соматическими клетками. По словам авторов, финиширование сборки может помочь в выведении улучшенных сортов ячменя, например с повышенным генетическим разнообразием, и изучении других культур, таких как рис, кукуруза и овес. Кроме того, полученные данные облегчат дальнейшие исследования генома растений.

[Scyther]

Ученые ТПУ разработали устройство для эффективной очистки воды в экстремальных и походных условиях
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-tpu-razrabotali-ustrojstvo-dlya-effektivnoj-ochistki-vody-v-ekstremalnyh-i-pohodnyh-usloviyah

Ученые Томского политехнического университета разработали устройство для высокоэффективной очистки воды в экстремальных и походных условиях. Устройство представляет собой небольшую трубочку, которая способна за час превращать около 3-5 литров воды любого качества в питьевую, сообщает пресс-служба ТПУ.

 Трубочка наполнена несколькими слоями сорбентов, разработанных в ТПУ. Сами сорбенты производятся из песка, кораллов, строительных отходов и других дешевых материалов. Благодаря специальной обработке и правильному сочетанию сорбентов с разными свойствами, ученым удалось добиться высокой эффективности такой фильтрации.

«Многие материалы, которые сейчас используются в фильтрах, давно известны. Например, активированный уголь — его применяли еще в Первую мировую войну. Вопрос в том, насколько эффективно существующие материалы очищают воду — различные независимые исследования показывают, что лишь на 20-30%, иногда больше. Но в таком случае причем здесь понятие эффективной очистки воды? Мы создаем новые материалы с использованием нанотехнологий. Благодаря этому наши сорбенты сочетают сразу несколько способов очистки: ионный обмен, механическая и химическая адсорбция, каталитический эффект, электрокинетическая очистка от бактерий, вирусов и химических загрязнителей.

Каждый сорбент нацелен на очистку от определенных видов загрязнений. Таким образом, сочетая разные сорбенты, нам удалось получить очень мощное действие в небольшом фильтре», — рассказывает инженер лаборатории №12 Института физики высоких технологий Дмитрий Мартемьянов.

По словам ученых, в каждом небольшом фильтре-трубочке содержится порядка восьми слоев разных сорбентов. Такие трубочки способны очистить воду от тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, железа и других), пестицидов, нефтепродуктов, солей, бактерий, вирусов и паразитов.

Каждая трубочка имеет длину около 20 сантиметров и массу порядка 300 граммов. За счет этого ее удобно взять с собой в поход. Также ученые разработали небольшие фильтры-бочонки, которые можно применять для индивидуальной очистки воды в домах. Свои разработки политехники представили на межрегиональной выставке «Архитектура. Градостроительство. Транспорт и дорожное хозяйство. Экология. Системы жизнеобеспечения региона и города». Разработкой уже заинтересовались сотрудники МЧС.

«Наша система может широко применяться во время весеннего паводка. Во время подтопления с полей смываются пестициды, также в воду попадают болезнетворные бактерии и вирусы. С помощью наших разработок такую воду можно быстро очищать и превращать в полностью пригодную для питья», — говорит Дмитрий Мартемьянов. 

[Scyther]

В Тайвани придумали передвижной завод по переработке мусора на солнечных панелях
http://greenevolution.ru/2017/04/27/v-tajvani-pridumali-peredvizhnoj-zavod-po-pererabotke-musora-na-solnechnyx-panelyax/

Мобильная установка Trashpresso способна превращать обычный уличный мусор в архитектурную плитку.

Тайваньская архитектурная студия Miniwiz разработала экологически безопасное и практичное решение проблемы переработки отходов для изолированных общин. Компания разработала мини-завод по переработке отходов в архитектурную плитку, работающий на солнечной энергии.

Все производство плитки помещается в 12-метровый «разворачиваемый» контейнер, который можно транспортировать грузовиком. Он способен утилизировать пластиковые и тканевые отходы.

В процессе утилизации мусор «вымывается, измельчается, расплавляется и формуется» в архитектурную плитку, а вода, необходимая для очистки мусора, повторно используется в процессе.

Мини-завод может каждые 10 минут выдавать по 10 м² архитектурной плитки. Каждая плитка содержит эквивалент пяти пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ). По словам представителей Miniwiz, получаемый продукт можно использовать для внутренних или наружных отделочных работ, «а также продавать в качестве сырья для последующих процессов вторичной переработки (апсайклинг)».

Этим летом Trashpresso примет участие в съемках документального сериала Джеки Чана «Зеленые герои» для канала National Geographic. Мобильный завод будет развернут в труднодоступном Тибетском нагорье, в регионе NianBao Yuze, где скопилось много мусора, оставляемого туристами. Отсюда Trashpresso отправится в другие отдаленные районы Китая — пляжи, озера, водохранилища и реки — где нет возможности перерабатывать накопившиеся отходы, сообщает  hightech.fm

[Scyther]

Сибирские ученые предлагают технику для строительства
http://www.sbras.info/news/sibirskie-uchenye-predlagayut-tekhniku-dlya-stroitelstva

На международном форуме «Городские технологии» директор Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Головин презентовал гидравлические молоты и агрегат для глубокого трамбования грунта, которые могут использоваться для городского строительства.

 С помощью гидромолотов  решаются задачи разрушения асфальтобетонных покрытий дорог,  громоздкого железобетонного строительного мусора, рыхления мерзлого и уплотнения насыпного грунта. Агрегат для глубоко трамбования грунта позволит уплотнить слабые грунты для возведения на них высотных зданий, прокладки дорожного полотна, подготовки взлетно-посадочных полос аэропортов. 

 «Приведенная стоимость строительства при применении агрегата может быть снижена на 20—30 %, а затраты нулевого цикла уменьшены в 1,5 —2 раза», — отметил Сергей Головин.
 
Гидравлический молот имеет следующие модификации: М1, М2, М3, М20, М100, и М200. Если говорить о М100, то его энергия удара составляет 100 килоджоулей (такой же обладает груз весом 10 тонн, поднятый на один метр).
 
Агрегат для глубокого трамбования создан на основе молота М-100: на оси закрепляется  коническая оболочка диаметром 0,5—0,9 м и высотой 3 м с размещенным внутри нее гидравлическим устройством. Под действием ударов молота оболочка погружается в грунт, образуя котлован, после засыпки грунтом и повторения операции создается уплотненное тело. 
 
При расположении котлованов на расстоянии 1,5—2 м друг от друга во взаимно перпендикулярных направлениях, образуется подушка уплотненного грунта, толщиной до 5 м пригодная для возведения многоэтажных зданий на фундаменте малого заложения, вместо свайного фундамента.
 
«Создатели гидромолотов и агрегатов глубокого трамбования — сотрудники Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН — заведующий отделом конструкторского обеспечения научной работы Пётр Фадеев и ведущий конструктор института Владимир Фадеев», — пояснил Сергей Головин
 
На зарубежном и российском рынке прямых  аналогов  агрегату для глубокого трамбования грунта нет. Как сообщил Сергей Головин, при выходе на серию стоимость самого агрегата составит 11—15 млн,  стоимость базовой машины (трактора крана или экскаватора), на которую будет крепиться конусовидная насадка —10 млн. Полный возврат инвестированных средств по оценкам Сергея Головина возможен через 3 года после старта проекта или ранее.
 
В Новосибирске уже было возведено более 10 домов на грунте, подготовленном опытным агрегатом для глубокого трамбования, сделанным в 1990-е годы в Институте гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. Проведенный мониторинг показал, что эти здания не имеют дефектов и эксплуатируются нормально.
 

[Scyther]

Ученые нашли источник Кровавого водопада Антарктиды
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nashli-istochnik-krovavogo

Радиозондирование позволило проследить путь, который проделывает глубоко подо льдом Антарктиды красно-бурая вода Кровавого водопада, вплоть до самого истока – изолированного подледного озера.

Впервые красно-бурые воды Кровавого водопада, падающего с края ледника Тейлора на востоке Антарктиды, исследователи увидели в начале ХХ в. Тогда они связали этот страшноватый цвет с деятельностью красных водорослей. Однако впоследствии выяснилось, что «кровавым» водопад делают оксиды железа, которые образуются при быстром окислении микрочастиц металла в воде. Здешняя вода вообще отличается высокой соленостью – считается, что она выходит из расположенного несколькими километрами выше озера.

Озеро изолировано 400-метровым льдом уже миллионы лет, а соленость его воды в разы больше, чем в Мировом океане. Удивительные микробы научились жить в этом экстремальном месте, в отсутствие солнечного света и кислорода. В образцах, забранных из Кровавого водопада, ученые обнаружили уникальные виды Thiomicrospira, Desulfocapsa и других бактерий. Они научились использовать сульфаты и железо, которыми насыщена вода озера, для усвоения углерода из неорганических соединений. Считается даже, что если в подледном океане спутника Юпитера Европы и есть жизнь, то она может быть похожа на подобные экосистемы.

До сих пор представление о связи Кровавого водопада с озером основывалось на косвенных данных. Однако теперь американским гляциологам удалось проследить весь путь воды подо льдом. Об этом они пишут в статье, опубликованной журналом Journal of Glaciology. С помощью радиоэхозондирования ученые обследовали близлежащие области ледника Тейлора. Насыщенная железом вода заметно выделялась на радарных изображениях на фоне пресного льда.

Ученые обнаружили сеть трещин, через которые соленая влага под большим давлением впрыскивается из озера в толщу ледника, после чего проследили весь ее путь до водопада. По их словам, вода частично замерзает, что приводит к выделению тепла и небольшому подогреву оставшейся влаги. Стоит учесть и повышенную соленость – вместе эти факторы позволяют потоку не замерзать и течь сквозь вечно холодный ледник. По словам ученых, благодаря этому его можно назвать самым холодным ледником, стабильно содержащим жидкую воду.

[Scyther]

«Квантовый» алмаз впервые отследил ток в графене
https://naked-science.ru/article/sci/kvantovyy-almaz-vpervye-otsledil-tok-v

Исследователи из Мельбурнского университета разработали первый метод, который позволяет запечатлеть движение электронов в графене.

Перспективные электронные устройства, которые сейчас разрабатываются на основе сверхтонких материалов, например графена, чрезвычайно чувствительны к дефектам и трещинам, искажающим течение электрического тока. Понимание того, как ток ведется себя в подобных материалах, важно для проектирования надежного и устойчивого оборудования. Однако существующие технологии оценки тока, как правило, рассчитаны лишь на построение общей картины, не позволяя рассмотреть подробности этих процессов на отдельно взятых участках.

В новой работе сотрудники Школы физики и Центра нейроинженерии Мельбурнского университета описали метод, предполагающий более точные измерения тока. Подход основан на использовании азото-замещенной вакансии (NV-центра), которая образуется в кристаллической решетке алмаза в результате удаления одного атома углерода. Возникшая вакансия связывается с соседним атомом азота и задействует его валентные связи. При этом свойства такого дефекта сопоставимы со свойствами атома: их электроны также специфически восприимчивы к разным воздействиям, в том числе с помощью света и электромагнитного поля.


Схема экспериментальной установки

Установка, которая позволила авторам запечатлеть электрический ток в графене, имела следующую структуру. На первом этапе на алмазную подложку с азото-замещенными вакансиями, удаленными на 20 нанометров от поверхности, нанесли металлические контакты и слой графена, после чего подложку установили на микроволновой резонатор. Затем на графен подавался ток, и электроны в NV-центрах, восприимчивые к электромагнитному полю, возбуждались с помощью микроволн и лазерного излучения (зеленого цвета). Под действием создаваемого в графене поля в азото-замещенных вакансиях возникала фотолюминесценция красного цвета, которая фиксировалась посредством камер.

Таким образом, на основании интенсивности фотолюминесценции, исследователям удалось сформировать динамическую картину течения тока в графене в режиме реального времени. Полученные изображения позволили установить значимую корреляцию между дефектами и плотностью электрического тока. По словам авторов, предложенный метод рассчитан на регистрацию токов силой от одного микроампера, тогда как разрешение итогового изображения ограничено лишь дифракционным пределом. Подход также можно распространить на другие материалы, что может помочь при разработке перспективной микроэлектроники и, в частности, квантовых компьютеров.

Статья опубликована в журнале Science Advances.

В конце 2016 года специалисты Гарвардского университета представили самый миниатюрный в мире радиоприемник, работающий схожим образом. Азот-замещенные вакансии в алмазе также возбуждали с помощью лазера, однако в этом случае считывалась интенсивность не электрического тока, но радиоволн.

[Scyther]

Предложена технология строительства на Марсе кирпичных домов из местных материалов
http://www.mk.ru/science/2017/04/28/predlozhena-tekhnologiya-stroitelstva-na-marse-kirpichnykh-domov-iz-mestnykh-materialov.html

Ее разработали американские специалисты

Для того, чтобы построить жилища на Марсе, строителям первых колоний на нём могут не потребоваться строительные материалы с Земли. Как заявили ученые, представляющие Калифорнийский университет в Сан-Диего, марсианский грунт отлично подойдет для производства кирпичей.

По словам специалистов, для того, чтобы получить весьма качественные кирпичи на Марсе, необходимо всего лишь положить достаточное количество почвы в созданную для этого форму, а затем увеличить её плотность механическим воздействием, по силе не превосходящим удар кузнечным молотом. В лабораторных условиях из почвы, подобной марсианской, учёным удалось получить блоки, внешне напоминающие каменные, а по прочности превосходящие железобетонные, сообщает Daily Mail.

По словам специалистов, ранее различными их коллегами уже предлагались различные планы марсианского строительства из местных стройматериалов, однако они были значительно сложнее и часто подразумевали использования ядерных «печей» и другого подобного оборудования.

[Scyther]

Радиофизики ТГУ усовершенствовали сенсоры для Большого адронного коллайдера
https://scientificrussia.ru/articles/radiofiziki-tgu-usovershenstvovali-sensory-dlya-bolshogo-adronnogo-kollajdera

Студенты-радиофизики Томского государственного университета оптимизируют технологию производства сенсоров рентгеновского излучения на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, которые используются при работе Большого адронного коллайдера в CERN. Этот проект стал лучшим на всероссийском конкурсе научно-технического творчества молодежи НТТМ-2017 в номинации «Новые материалы и химические технологии», сообщает пресс-служба ТГУ.

 В команду студентов вошли Лейла Шаймерденова, Иван Щербаков и Ирина Колесникова. Они работают под руководством профессора ТГУ Олега Толбанова в лаборатории функциональной электроники. Технология компенсации арсенида галлия хромом – это уникальная разработка ТГУ.

«Мощности источников рентгеновского излучения растут, поэтому ужесточаются и требования к эффективности регистрации и стойкости детекторов, а также способности работать при высокой интенсивности ионизирующего излучения. Поэтому важно разрабатывать сенсоры, соответствующие таким потребностям, – говорит Лейла Шаймерденова».

Сегодня в основном создаются детекторы ионизирующего излучения на основе кремния и теллурида кадмия. Однако кремний не способен работать при больших интенсивностях излучения, а сенсоры на основе теллурида кадмия менее эффективные и более дорогие.

«Наши сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, регистрируют каждый квант в отдельности и распределяют информацию по энергии и координатам, – говорит Лейла. – Поэтому можно получить цветное изображение объектов различной плотности. К примеру, в медицине это изображение костей, мягких тканей и кровеносных сосудов».

Студенты оптимизируют процесс создания сенсоров, для этого они провели ряд экспериментов по определению основных параметров: эффективности сбора заряда, удельного электрического сопротивления, уровня темнового тока, распределения напряженности электрического поля. В результате удалось определить параметры для оптимизации технологии.

Сенсоры на основе арсенида галлия можно применять в медицине, системах досмотра грузов в аэропортах, вокзалах, на транспортных магистралях, а также в исследованиях в области физики высоких энергий. На данный момент проводятся эксперименты по воссозданию «большого взрыва» (проект ATLAS), способствующего образованию Вселенной. Регистрация данного явления осуществляется при помощи томских детекторов на основе арсенида галлия, компенсированного хромом.

[Scyther]

Ученые изобрели новую технологию переработки одежды
http://greenevolution.ru/2017/04/28/uchenye-izobreli-novuyu-texnologiyu-pererabotki-odezhdy/

Ученые из Университета Аалто (Финляндия) разработали технологию переработки низкокачественной одежды из хлопкополиэфирных тканей.

Об этом сообщает Проект +1. В современных тканях хлопок и другие волокна часто смешиваются с полиэстером. В связи с этим такие ткани достаточно сложно перерабатывать или использовать повторно.

Чтобы осуществить переработку дешевых тканей, химики создали вещество, которое позволяет расщеплять находящуюся в ткани целлюлозу, отделять полиэстер и получать из целлюлозы искусственное волокно, подобное лиоцеллу.

Благодаря этой технологии старую одежду можно использовать повторно, а также создавать из нее материалы более высокого качества, чем те, из которых она была изначально изготовлена. Кроме того, новые ткани более безопасны для окружающей среды.

- Мы хотим не только перерабатывать одежду, но и производить текстильные изделия лучшего качества, так как переработанные волокна превосходят натуральные, — цитирует Проект профессора Университета Аалто Херберта Сиксту.

Сейчас ученые продолжает работать над тем, чтобы найти метод повторного использования красителей из выброшенной одежды.

[Scyther]

Представлено доказательство зарождения жизни без участия Бога
https://naked-science.ru/article/sci/predstavleno-dokazatelstvo

Ученые экспериментальным путем подтвердили тезис о возможном возникновении жизни без участия Бога. Они описали механизм роста и деления протоклеток.

В разные времена появлялись различные гипотезы о возникновении жизни. До сих пор креационизм, провозглашающий ведущую роль Бога в сотворении человека и всего, что его окружает, пользуется огромной популярностью. Такая версия, впрочем, считается ненаучной. Есть теория, что жизнь существовала всегда, но она противоречит выводам астрономов и палеонтологов. Куда выше шансы на правоту у сторонников существования «первичного бульона». Однако и в этом случае у ученых нет единого понимания механизмов зарождения жизни.

Заполнить пробелы помогло исследование специалистов из Германии и США. Ученые рассмотрели то, как небольшие капельки образовали химические реакционные центры и привели в конечном итоге к формированию жизни в том виде, в котором мы ее понимаем.

Новое исследование помогло выяснить то, как капли ведут себя в системах, поддерживающихся с помощью внешнего источника энергии состоянии, далеком от термодинамического равновесия. В этом случае можно наблюдать рост капель за счет добавления капельного материала, который вырабатывается за счет химических реакций.

Ученые выяснили, что рост капли, который происходит вследствие воздействия химических процессов, ведет к нестабильности ее формы и вызывает деление на две меньшие капельки. Химически активные капли демонстрируют циклы деления и роста, напоминающие пролиферацию, – разрастание ткани организма путем размножения клеток делением. Такое разделение активных капель, по мнению авторов исследования, можно рассматривать в качестве модели для пребиотических протоклеток, где химические реакции в капле играют роль пребиотического метаболизма. С выводами ученых можно ознакомиться в журнале Nature Physics, а краткий обзор доступен в Quanta Magazine.



Ранее, напомним, другая группа исследователей связала зарождение жизни с появлением глины. Ученые рассмотрели, как глинистый минерал образовывается в горячей воде

[Scyther]

Плазменный генератор научили гибкости
https://naked-science.ru/article/hi-tech/plazmennyy-generator-nauchili

Различные формы, конструкция и принцип работы устройства

Американские ученые разработали технологию изготовления гибких масштабируемых плазменных генераторов.

Плазма — ионизированный (содержащий свободные электроны) газ с чрезвычайно высокой электропроводностью. Известно, что в этом агрегатном состоянии вещество способно влиять на химию поверхности: так, генераторы низкотемпературной (менее миллиона кельвинов) газоразрядной плазмы могут стимулировать регенерацию тканей и уничтожать патогены. Поскольку «холодная» плазма не оставляет следов, подобные устройства рассматриваются в качестве безопасной альтернативы современным дезинфицирующим средствам. Однако существующие прототипы плазменных генераторов, как правило, основаны на жестких элементах, что ограничивает их применение в промышленности и медицине.

В новой работе специалисты из Ратгерского университета и Флоридского университета описали технологию изготовления гибкого генератора плазмы. Устройство построено по схеме диэлектрического барьера (DBD) и состоит из двух электродов, между которыми расположен диэлектрик — целлюлозное волокно. Материалом для электродов служит металлизированная бумага: на каждый слой толщиной 150 микрометров авторы с помощью лазерной гравировки нанесли сотовую структуру, которая уменьшила рабочую поверхность и позволила генерировать плазму вдоль края сетки. Затем на внешних сотах разместили токопроводящие чернила и подключили их к функциональному генератору.

Предложенная конструкция обеспечила тонкую настройку устройства. Так, благодаря пористой поверхности бумаги прототип позволил одновременно генерировать два типа плазмы — поверхностную и объемную, при этом, в зависимости от мощности и силы подаваемого тока, расход электроэнергии не превысил 20 ватт. Путем экспериментов со входным сигналом ученым также удалось манипулировать видимым свечением и уровнем ультрафиолетового излучения на устройстве. Генератор сохранял работоспособность при деформации в виде цилиндра, и в то же время продуцировал большой объем озона (13 миллионных долей) и имел сравнительно высокую температуру поверхности — порядка 60 градусов Цельсия.

Испытания in vitro на пекарских дрожжах Saccharomyces cerevisiae и кишечной палочке (Escherichia coli) показали, что уже спустя 10–30 секунд обработки (на расстоянии 10 миллиметров) колонии бактерий сократились на 91,85–99,9 процента, и были полностью уничтожены при непосредственном воздействии плазмы. Чтобы продемонстрировать потенциал масштабирования, ученые изготовили генераторы размерами до 400x276 миллиметров (в 20 раз больше оригинальных) и построили на их основе тачпады и конструкции типа киригами. Несмотря на то, что объем плазмы в этом случае снизился, результаты работы могут лечь в основу перспективной самоочищающейся одежды и гибкой электроники.

Подробности исследования представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Помимо медицинских приложений плазма рассматривается как возможная основа оружия. Ранее американские ученые предположили, что источником энергии для световых мечей, которые использовали персонажи «Звездных войн», может выступать высокотемпературная плазма.

[Scyther]

Средний мозг исключили из эволюции позвоночных
https://naked-science.ru/article/sci/sredniy-mozg-isklyuchili-iz-evolyucii

Международная группа ученых разработала новую модель эволюции мозга, согласно которой мозг позвоночных образовался из двух, а не трех структур.

Сравнение плана строения (Bauplan) нервной системы живых организмов важно для понимания эволюции мозга. Согласно преобладающей, сегментно-топологической, модели (prosomeric model), уже на этапе нервной пластинки центральная нервная система (ЦНС) позвоночных развивается в передне-заднем направлении, и ее Bauplan содержит передний, средний, задний и спинной мозг. После сворачивания пластинки в трубку (нейруляции) эти зоны подразделяются на нейромеры — участки, обособленные стяжками, — каждый из которых состоит из четырех сплошных регионов: верхней, крыловидной, базальной и нижней пластинки. Эта и последующая дифференциация нервной системы регулируется специальными веществами — морфогенами, которые кодируются гомеозисными генами. Число нейромеров и их генетическая основа аналогичны у всех групп хордовых, что указывает на эволюционную консервативность Bauplan.


Bauplan ЦНС позвоночных согласно сегментно-топологической модели на этапах нервной пластинки (A, C) и нервной трубки (B, D). На рисунке A представлены сегменты, соответствующие переднему (SP, D), среднему (MB), ромбовидному — включает задний и продолговатый (Rh) — и спиннму мозгу

Несмотря на то, что сегментно-топологическая модель позволяет проводить анатомические параллели между позвоночными, проследить эволюцию нервной системы до беспозвоночных с ее помощью затруднительно. Из-за специфических модальностей последних сопоставление обычно проводится только по экспрессии генов, что сильно ограничивает интерпретацию данных. Поэтому для такого сравнительного анализа часто используются ланцетники (Branchiostoma) — примитивные морские животные подтипа бесчерепные (Acrania). До XIX века ланцетники рассматривались в качестве связующего звена между позвоночными и беспозвоночными, поскольку, в отличие от последних, обладают нервной трубкой, но, в отличие от первых, не имеют обособленных головного и спинного мозга. Сейчас Branchiostoma отнесены к низшим хордовым, занимая промежуточное положение между оболочниками (Urochordata) и позвоночными.

До сих пор гомеозисные гены на примере ланцетников изучались изолированно и для нескольких стадий эмбрионального развития. В новой работе сотрудники Барселонского университета и других учреждений рассмотрели роль 48 хорошо известных гомеозисных генов в развитии нервной трубки флоридского ланцетника (Branchiostoma floridae) только на стадии средней нейрулы. Прямое топологическое сравнение механизмов нейруляции позволило авторам выделить в «переднем мозге» ланцетников участок, высоко гомологичный основным областям, связанным с эволюцией мозга, — таламусу, претектуму и среднему мозгу. Зона получила название диэнцефало-мезенцефалического зачатка (Diencephalo-Mesencephalic primordium, DiMes) и оказалась доменом экспрессии факторов транскрипции Pax4/6, связанных с развитием нервных тканей. По мнению ученых, она могла послужить отправной точкой для возникновения сложного переднего мозга.




Топологическое сравнение механизмов нейруляции нервной трубки бесчерепных (B, B') и позвоночных (B''): области DiMes соответствует дифференцированный передний мозг

Предполагается, что эволюция мозга произошла благодаря трем вторичным организаторам — ANR, ZLI, IsO — специфическим участкам нервной системы, которые регулируют качественные особенности нейроэпителия и регионализацию среднего, переднего и заднего мозга. С развитием претектума, таламуса и среднего мозга, в частности, ассоциируются IsO и ZLI, которые, согласно построенной авторами карте генетических маркеров, отсутствуют у ланцетников. Таким образом, вопреки сегментно-топологической модели, Bauplan B. floridae предполагает только передне-заднюю ось, но не средний мозг (он был объединен с передним), и общий предок позвоночных, вероятно, также его не имел. Вместе с тем новая модель позволяет проводить прямые топологические сравнения нервной трубки низших хордовых с мозгом высших животных, поскольку подтверждает наличие у ланцетников ряда идентичных структур (прехордальной пластинки, перегородок).

[Scyther]

Ученые из Новосибирска создали образцы кристаллов, которые расширят возможности лазеров
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-iz-novosibirska-sozdali-obraztsy-kristallov-kotorye-rasshiryat-vozmozhnosti-lazerov

Ученые Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН создали образцы кристаллов с улучшенными свойствами, которые могут  применяться для изготовления твердотельных лазеров  современных спектрометров и гамма-детекторов, сообщает РИА Новости. Спектрометры  различного вида используются для выяснения состава веществ – жидкостей, газов. Область  применения зависит  от длины волны используемого лазерного луча. В нашем случае речь идет об инфракрасных лазерах,  которые используются, например, для анализа загрязненности воздуха, определения вредных примесей в нем. 

 Кристалл в твердотельном лазере – это его рабочее тело, именно там генерируется лазерный пучок, луч. В инфракрасном лазере он невидим человеческому глазу. На основе таких лазеров создаются спектральные газоанализаторы воздуха, которые "распознают" газовые примеси по тому, как частицы газа колеблются: у молекул разных газов  своя частота колебаний, отличная от других – свой спектр.

Принцип работы лазерного спектрометра достаточно прост. Прибор  пропускает через себя воздух. Лазерный  луч проходя внутри спектрометра проходит через поток воздуха и "видит" молекулы примесей (примерно так, как мы видим пылинки в луче проектора в кинозале). Каждая молекула "поглощает" свою частоту и на детектор лазерный луч приходит уже измененным, немного другого цвета. По характеру этого  изменения, то есть потому, какая часть спектра поглощена, мы можем понять, частица какого именно газа колеблется.

Если в кинозале дымно, пылинки будут менее заметны, так как белые частицы дыма полностью поглощают видимый свет проектора. Аналогичным образом при использовании  традиционных лазерных кристаллов с длиной волны до 5 микрон (такое излучение генерируют традиционные кислородосодержащие лазерные кристаллы), излучение в большой степени поглощается водяным паром, содержание которого в воздухе в сотни раз больше других газов. Колебания молекул других газов становятся менее отчетливыми, качество измерения снижается. 

Частицы водяного пара поглощают не все колебания. Если увеличить длину волны лазера, то уровень поглощения снизится, и частицы примесей проявятся более четко и точность измерений возрастет. Созданные в лаборатории роста кристаллов ИГМ СО РАН кристаллы позволяют получить излучение с длиной волны до десяти микрон, которая уже не поглощается водяным паром.

Созданные кристаллы могут найти применение в производстве промышленных и бытовых спектрометров, повысить их точность. Как пояснила РИА Новости научный сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Александра Тарасова, преимущество разработанных кристаллов заключается в том, что они работают при комнатной температуре, негигроскопичны (т.е. не впитывают влагу из воздуха). Поэтому они могут использоваться для создания компактных  переносных анализаторов воздуха для использования в промышленности и быту.

Разработанная технология позволяет также производить кристаллы повышенной плотности, которые  начинают светиться при поглощении ионизирующего излучения. Это свойство позволяет создавать на их основе детекторы гамма-излучения.   

 Созданные учеными материалы уже запатентованы, а исследования с ними ведутся как в России, так и заграницей: в Италии, Японии и США.

[Scyther]

Иркутские ученые создают комплекс для полного анализа геномов обитателей озер и рек
http://www.sbras.info/articles/overview/irkutskie-uchenye-sozdayut-kompleks-dlya-polnogo-analiza-genomov-obitatelei-ozer-i
Результаты проекта позволят на новом уровне выявлять и моделировать изменения в сообществах микроорганизмов.

 Лимнологический институт и Институт динамики систем и теории управления Сибирского отделения РАН начали совместный проект по изучению геномов обитателей пресноводных экосистем — бактерий, водорослей, архей. Как рассказал ТАСС научный сотрудник ИДСТУ СО РАН Алексей Шигаров, результаты проекта позволят на новом уровне выявлять и моделировать изменения в сообществах микроорганизмов.
 
«Мы планируем объединить методы массового секвенирования и технологии обработки больших данных, чтобы получить представление о том, как меняются пресноводные экосистемы при изменении факторов окружающей среды. Результаты проекта могут быть применены для полной характеристики сообществ микроскопических организмов из разных мест обитания и для моделирования изменений в этих сообществах», — сказал Шигаров.
 
По словам сотрудницы ЛИН СО РАН доктора биологических наук Елены Лихошвай, в рамках проекта будут максимально полно изучаться такие микроскопические организмы, как водоросли, бактерии, археи, и учитываться все факторы водной среды, влияющие на сообщества — температура, кислотность. Сейчас ученые располагают образцами из озер Байкал и Лабынкыр (Якутия).
 
«За рубежом начаты и успешно развиваются крупные проекты по мировому океану — перевод биологии в «цифру»: это и секвенирование нового поколения, и большие данные, и датчики непрерывного мониторинга, и облачные технологии, и спутниковые съемки. Нам удалось объединить знания, усилия и инфраструктуру для того, чтобы работать над проектом в экологии пресноводных экосистем на современном уровне и не отстать от стремительно развивающейся науки. Наш проект можно сравнить вот с чем: человек наблюдает через замочную скважину за окружающим миром, но вдруг массовое секвенирование распахивает дверь, и наблюдателя накрывает огромным потоком информации», — отметила Лихошвай.
 
Совместная работа институтов, рассчитанная на 4 года, финансируется Иркутским научным центром в рамках программы интеграционных проектов.

[Scyther]

В Китае построили устрашающего боевого робота, похожего на гигантскую обезьяну
http://www.mk.ru/science/2017/05/02/v-kitae-postroili-ustrashayushhego-boevogo-robota-pokhozhego-na-gigantskuyu-obezyanu.html

Планируется, что он будет участвовать в битвах роботов

На проходящем в Пекине технологическом фестивале китайские специалисты представили прототип пилотируемого боевого робота, получившего название Monkey King, или «Король обезьян». Пока что специалисты не раскрывают всех технических характеристик своего детища, однако допускают, что в перспективе оно будет участвовать в поединках со своими «собратьями» из других стран.

Представленный китайцами гигантский боевой робот управляется человеком. Он может как стоять на четырёх конечностях, так и подниматься на две задние, а в передние брать некоторое подобие посоха. Также «Король обезьян» способен поворачивать голову в различных направлениях. При этом не сообщается, требуется ли ему для работы отдельный источник питания. Своей разработке инженеры посвятили короткий видеоролик.

Создатели предполагают, что Monkey King может стать одним из будущих противников разрабатываемого в США человекоподобного робота MegaBot Mk.III. До сих пор главным потенциальным противником «Мегабота» считается японский робот Kuratas — как предполагается, их дуэль состоится уже в ближайшем августе, причём она будет включать в себя рукопашную схватку.

Королём (или царём) обезьян назвали китайского литературного персонажа по имени Сунь Укун, известного, в первую очередь, по роману «Путешествие на Запад» У Чэнъэня. Он представляет собой один из наиболее популярных в культуре Восточной Азии образов трикстера — умного, но не имеющего чувства ответственности существа, нарушающего общепринятые правила скорее ради процесса, чем из злого умысла. Некоторые исследователи считают, что образ Сунь Укуна основан на индийском боге-обезьяне Ханумане.

Стоит отметить, что на сегодняшний день боевые человекоподобные роботы предназначены исключительно для развлечения людей — эффективные способы использовать их в «настоящих» сражениях пока что существуют лишь в фантастических фильмах и анимационных картинах.