Виктор Лахно из Института прикладной математики РАН показал, что частицы, называемые ТИ-биполяронами, могут быть сверхпроводимыми при температурах выше нуля по Цельсию. Теперь перед учеными стоит задача применить теорию на практике.

Классическая теория сверхпроводимости (она же теория БКШ) допускала возможность этого явления только при температурах, лишь на несколько градусов превышающих абсолютный ноль. Однако уже сегодня получены сверхпроводники, работающие при температуре в -70 градусов по Цельсию. Для комфортной и вдумчивой работы с подобными материалами физикам необходимы теоретические основы, которые бы согласовывались с реальным поведением сверхпроводников.

Наиболее перспективной теорией для объяснения сверхпроводимости является биполяронная. Согласно ей, сверхпроводимость объясняется переходами идеального трехмерного бозе-конденсата (агрегатного состояния вещества, основу которого составляют бозоны) трансляционно-инвариантных биполяронов. Ученый Виктор Лахно из Института прикладной математики добавил в эту теорию "недостающее звено", доказав, что бозе-конденсат может образоваться из квантового бозе-газа; последний, в свою очередь, состоит из тех самых ТИ-биполяронов.

Биполярон - это частица, состоящая из двух электронов проводимости, которые движутся в кристалле и связаны между собой благодаря сильному взаимодействию со средой. Виктору Лахно удалось теоретически доказать, что биполярон может представлять собой плоскую волну в кристаллической решетке, и что ТИ-биполяроны могут образовывать устойчивый бозе-конденсат даже при комнатной температуре.

Работа ученого, опубликованная в Advances in Condensed Matter Physics, открывает новые перспективы в создании комнатных сверхпроводников. Стало ясно, что для перехода в состояние сверхпроводимости не надо делать спаренными все электроны материала. Достаточно лишь нарастить до определенного уровня концентрацию ТИ-биполяронов.

Соответствующие изменения в конструкцию ряда спортивных комплексов уже внесены - это позволит значительно увеличить их готовность к нормальной эксплуатации.

Ученые из Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН разработали сценарии штатного и аварийного выхода людей со стадионов чемпионата мира по футболу - 2018 и объектов зимней Универсиады - 2019. Оказалось, что за счет объемно-планировочных, технических и организационных решений можно обеспечить плавную и эффективную эвакуацию болельщиков в чрезвычайных ситуациях. Исследователи отмечают, что компьютерное моделирование оптимальных решений по пешеходным маршрутам лучше всего применять еще на стадии проектирования объектов. Выполненные расчеты уже помогли проверить действующие инструкции штатного и аварийного выхода людей со спортивных объектов ЧМ-2018 и Универсиады.

В своей работе специалисты использовали компьютерные модели и алгоритмы анализа поведения людей в различных ситуациях. Чтобы смоделировать пешеходные потоки, сначала создавалась трехмерная модель здания. Для каждого стадиона рассматривалось несколько сценариев - от штатного до критического, требующего экстренной эвакуации. Расчетами определялось, какое время потребуется для выхода или эвакуации людей при различной загрузке объекта и разных вариантах чрезвычайных ситуаций, вычислялись и оптимальные маршруты движения для групп, которые находятся в разных точках здания.

Накануне XXIX Всемирной зимней универсиады 2019 года красноярские ученые выполнили анализ пешеходных потоков в спортивном комплексе "Радуга" и Дворце спорта имени Ивана Ярыгина. Анализ показал необходимость внесения изменений в проект комплекса "Радуга": вместо одной лестницы к чаше стадиона следует установить две. Соответствующее решение уже принято. Кроме того, вычисления ученых продемонстрировали, что избежать скопления людей на этом объекте можно при поэтапном выходе зрителей.

Сходная ситуация оказалась не только во вновь построенной "Радуге", но и в давно эксплуатируемом Дворце спорта. На время Универсиады будет создан внешний охраняемый периметр, которого никогда не было на объекте. Он ограничит движение зрителей. Во избежание столпотворения исследователями было предложено сделать два выхода вместо заявленного организаторами одного. Однако даже в этом случае пропускная способность периметра будет меньше, чем у самого стадиона. Чтобы компенсировать это, была предложена схема поэтапного выхода зрителей с трибун по секторам. По мнению ученых, чтобы снизить опасность скопления людей, необходимо провести обучение и отрепетировать поэтапный выход с персоналом и добровольцами. Только такая схема обеспечит безопасное и комфортное перемещение людей по территории объекта во время чемпионата.

Ранее красноярские ученые выполнили моделирование пешеходных потоков по зданиям и прилегающим территориям стадионов "Зенит", "Спартак", "Казань Арена" и "Фишт", принимавших Кубок конфедерации ФИФА. Полученную информацию организаторы чемпионата мира по футболу - 2018 применили на стадии проектирования стадионов или чтобы избежать столпотворений на уже имеющихся объектах.

Предложенный ими метод идентификации сортов мяса показал, что состав 90 процентов мясной продукции на российском рынке отличается от заявленного производителями.

Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино, Московская область) разработали недорогой и эффективный способ выявить наличие в образце продукта мяса пяти животных, традиционно употребляемых в пищу в России, и четырех животных, которых россияне обычно не едят. С его помощью можно определять, совпадает ли реальный состав продукта с указанным производителем, и выявлять фальсификат.

Метод основан на различении одного из митохондриальных генов. Последовательность нуклеотидов в гене митохондриальной ДНК, кодирующего одну из субъединиц АТФазы (восьмую), послужила для определения вида животного, чье мясо находится в образце пищевой продукции.

Чтобы узнать последовательность нуклеотидов в гене, необходимо провести полимеразную цепную реакцию (ПЦР). В ходе нее различные участки молекулы ДНК образца соединяются с подходящими по составу короткими "затравками" - праймерами, состоящими из нескольких нуклеотидов. Праймеры подбираются для каждого случая отдельно, и последовательности нуклеотидов в них точно известны.

Пущинские биологи провели ПЦР с десятью праймерами, каждый из которых соответствовал небольшой последовательности нуклеотидов, характерной только для гена восьмой субъединицы АТФазы конкретного вида животного. Пять праймеров подходили митохондриальной ДНК животных, традиционно употребляемых в пищу в России: коровы, овцы, свиньи, курицы и индейки. Оставшиеся пять были способны соединиться с геном восьмой субъединицы АТФазы четырех зверей, которых жители нашей страны не едят: мыши, крысы, кошки, собаки, а также человека.

Авторы методики уже получили на нее патент. Также они проверили несколько образцов мясной продукции, имеющихся на российском рынке, и обнаружили, что в 90 процентах их присутствуют сорта мяса, не обозначенные в графе "состав" на упаковке. Тем интереснее узнать, какие результаты покажет более масштабный анализ. Особенное беспокойство вызывают халяльные и кошерные продукты, так как верующие мусульмане и иудеи считают их "чистыми", однако все равно остается возможность нежелательного случайного употребления запрещенного мяса, например свиного.

По меньшей мере три вида бактерий типа Firmicutes освоили новое необычное место обитания - жаркое, богатое углекислым газом и водородом "подземелье".

Сотрудники Федерального исследовательского центра "Фундаментальные основы биотехнологии" и Томского государственного университета установили, что близкие к поверхности слои залежей древесного угля и битуминозного вещества в одном из открытых карьеров на Алтае населяют несколько видов бактерий, устойчивых к высокой температуре. Они получают энергию из углекислого газа и водорода, образующихся при спонтанных взрывах бурого угля.

Исследователи провели анализ фрагментов верхних 10 см почвы и битуминозного вещества, взятого в пяти разных точках одного из открытых карьеров для добычи бурого угля на Алтае 9 августа 2015 года. В этой смеси 16S рРНК, которую получили из почвы и битуминозного вещества карьера, обнаружились следы нескольких видов бактерий. Больше всего по количеству среди них было рРНК микроорганизмов трех видов: Candidatus Carbobacillus altaicus AL32, Brockia lithotrophica AL31 и Hydrogenibacillus schlegelii AL33. Все они относятся к типу фирмикуты (Firmicutes). В него же входят многие обитатели кишечника человека, а также патогенные бактерии, такие как золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), возбудитель столбняка (Clostridium tetani), сибирской язвы (Bacillus anthracis) и многие другие.

Все три обнаруженных вида способны получать энергию, окисляя молекулярный водород H2. Источник этого газа в карьерах - спонтанные подземные взрывы угля, когда углерод, из которого он состоит, бурно реагирует с водяным паром. B. lithotrophica AL31 и H. schlegelii AL33 - хемоавтотрофы. Они могут подобно растениям превращать углекислый газ, который тоже образуется при реакциях бурого угля, в органические соединения, только им для этого не нужен солнечный свет. Ca. Carbobacillus altaicus AL32 относится к гетеротрофам, то есть получает органические вещества в готовом виде и сам не в состоянии их производить. Ca. Carbobacillus altaicus AL32 и H. schlegelii AL33 нуждаются в кислороде для своей жизнедеятельности, а B. lithotrophica AL31 обходится без этого газа.

Главная общая черта живущих в верхних слоях почвы открытых буроугольных карьеров бактерий - устойчивость к очень высоким температурам, таким, при которых подавляющее большинство организмов буквально свариваются заживо. Ранее было известно, что они населяют геотермальные источники. Авторы работы предполагают, что эти бактерии оказались вблизи фумаролов среди угля и битума благодаря своим крайне устойчивым к внешним воздействиям спорам, способным распространяться на большие расстояния. Скорее всего, экосистема микроорганизмов, живущих за счет продуктов взрывов угля, еще весьма молода, и вероятно, что в будущем к трем преобладающим в ней фирмикутам добавятся и другие виды бактерий.

Специалисты НИТУ "Московский институт стали и сплавов" вместе с коллегами из Дагестанского госуниверситета провели первое в России сканирование древнего подземного сооружения методом мюонной радиографии. Ученые намерены выяснить, для чего на самом деле было построено помещение в крепости Нарын-кала в Дербенте, которое сейчас называют христианским храмом начала IV века.

Метод мюонной радиографии можно сравнить с рентгеном. Он также позволяет просвечивать и сканировать крупные природные и промышленные объекты. Мюонные датчики ученые установили на глубине 10 метров внутри изучаемого подземного помещения. После двух месяцев исследования их сняли, и сейчас ученые занимаются анализом полученных данных. Позднее датчики планируется поставить на более длительное время в другом месте - это позволит охватить большую площадь и получить более точную картинку. По итогам исследований эксперты намерены создать 3D-модель 12-метрового подземного сооружения, которая поможет понять его назначение.

Методику мюонной радиографии используют также для изучения пирамид в Египте, разведки золотоносных месторождений в Канаде и исследования структуры ледника в Швейцарии.

Оказалось, что новая теория, объясняющая природу сверхпроводимости, дает надежду на достижение устойчивого нулевого сопротивления уже при комнатной температуре.

Физик Виктор Лахно из Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН предложил объяснение сверхпроводимости трансляционно-инвариантной теорией биполяронов. С ее помощью он обозначил возможные пути решения проблемы сверхпроводимости при комнатной температуре.

В настоящее время работа над получением новых сверхпроводников, способных работать при температурах заметно выше абсолютного нуля, идет по всему миру. Однако по сути она ведется эмпирически - устраивающей всех физиков теории, как сверхпроводимость вообще возможна при высоких температурах, пока не существует.

Биполяронная гипотеза исходит из того, что сверхпроводимость объясняется переходами идеального трехмерного бозе-конденсата трансляционно-инвариантных биполяронов (TИ-биполяронов). Конденсат Бозе - Эйнштейна - это пятое агрегатное состояние материи, предсказанное Эйнштейном в 1925 году и реализованное в эксперименте в 1995-м. Ученые использовали газ из атомов рубидия, охлажденный до практически абсолютного нуля. При таком охлаждении все частицы в бозе-конденсате движутся согласованно - формируют одну квантово-механическую волну и ведут себя как одна гигантская частица. Все они одновременно находятся в одном и том же месте, и каждая из них в то же самое время "размазана" по всей области пространства. Ранее Виктор Лахно математически доказал, что бозе-конденсат может быть образован из квантового бозе-газа, который, в свою очередь, состоит из трансляционно-инвариантных биполяронов.Полярон - это квазичастица из электрона и возмущения, которое он производит, пролетая сквозь кристаллическую решетку вещества. Такие возмущения называют фононами. Соответственно, биполярон - это два полярона, связанных между собой межфононным взаимодействием. Виктору Лахно удалось показать, что биполярон может обладать свойством трансляционной инвариантности, то есть представлять собой плоскую волну, бегущую в кристаллической решетке.

Плоская бегущая волна может сохранять стабильность даже в условиях, при которых обычные волны со временем затухают. Ученый теоретически доказал, что трансляционно-инвариантные биполяроны могут создавать устойчивый бозе-конденсат даже при комнатной температуре. Это значит, что сверхпроводимость при этих температурах также вполне возможна.

В своих расчетах он исходил из тех же начальных положений, что и классическая теория БКШ. Однако при этом он рассматривал электрон-фононное взаимодействие в сверхпроводнике не как чисто электронное - с исключением фононных переменных, а скорее как фононное, исключив из расчетов переменные, касающиеся взаимодействия электронов, и оставив лишь те, что касались взаимодействия фононов.

В случае линейного закона дисперсии (как в классической теории БКШ) фононы представляют собой квантованные звуковые волны, поэтому можно сказать, что в ТИ-биполяронной теории причиной сверхпроводимости являются заряженные звуковые волны, которые и образуют бозе-эйнштейновский конденсат. Однако в случае материалов, становящихся сверхпроводниками при комнатной температуре, согласно теории Лахно, мы имеем дело не со звуковыми, а с оптическими фононами: поскольку эти материалы являются ионными кристаллами, то возникающие в них при движении электронов колебания могут иметь оптическую природу.

В результате теория описывает заряженный бозе-газ из связанных с парами электронов оптических фононов, представляющих собой трансляционно-инвариантные (ТИ) биполяроны, а не просто пары электронов, как в классической БКШ-теории. Качественное отличие новой теории от других состоит в том, что в ТИ-биполяронном, то есть в спаренном состоянии, которое и обеспечивает сверхпроводимость, даже при равной нулю температуре находится лишь небольшая доля всех электронов сверхпроводника, а не все электроны сразу. Это соответствует результатам, полученным в экспериментахв 2016 году, и открывает совершенно новые перспективы в создании комнатных сверхпроводников. Так как для перехода в состояние сверхпроводимости не надо делать спаренными все электроны материала, а нужно лишь повысить концентрацию ТИ-биполяронов в нем до определенного уровня.

На границе юрского и мелового периодов на территории, занимаемой сейчас нашей страной, существовали морские ящеры как с коническими, так и с трехгранными зубами.

Сотрудник Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН и Геологического института РАН Николай Зверьков совместно с коллегами из Польши, Бельгии и Великобритании описал зубы различных плиозаврид, обитавших на территории нынешних Поволжья и Восточной Сибири в конце юрского и начале мелового периодов. Сравнительный анализ формы этих зубов показал, что незадолго до своего вымирания плиозавриды были весьма разнообразны. А те их формы, которые, как считалось ранее, никогда не проживали вместе, сосуществовали на планете около 25 миллионов лет.

Плиозавриды существовали с ранней юры (около 200 миллионов лет назад, геттангский ярус) по начало позднего мела (89,3 миллиона лет назад, туронский ярус). Семейство включало в себя несколько ветвей, представителей которых отличала форма зубов. У одних зубы были трехгранные, у других - конические. Считается, что до мелового периода существовали только рептилии с трехгранными зубами, а те, у кого они были конической формы, появились уже в мелу.

Авторы новой работы обнаружили опровержения этой точке зрения. В бассейне восточно-сибирской реки Хета они нашли останки плиозаврид возрастом около 150 миллионов лет, что соответствует волжскому (титонскому) ярусу, то есть концу юрского периода. Другую находку палеонтологи сделали в бассейне Волги. Обнаруженные там останки плиозаврид предположительно имели возраст 140 миллионов лет, следовательно, он жил в самом начале мелового периода (берриасский и валанжинский ярусы). То есть в обоих случаях ученые имели дело с рептилиями, существовавшими на границе юрского и мелового периодов.

Палеонтологи детально изучили форму и строение зубов восточно-сибирских и волжских плиозаврид. Они обнаружили, что среди них встречались зубы и конической, и трехгранной формы. Это противоречит устоявшейся точке зрения, что на границе юры и мела разнообразие плиозаврид было низким. Напротив, судя по форме зубов, получается, что данное семейство рептилий в этот период достигло максимального разнообразия. И по крайней мере 25 миллионов лет, примерно со 150 до 125 миллионов лет назад, плиозавриды с трехгранными зубами жили на планете вместе со своими собратьями с коническими зубами. А 125 миллионов лет назад, в середине раннего мела (барремский ярус), "трехгранные" морские рептилии вымерли и остались только "конические".

Периодически измеряя концентрацию магния, железа и некоторых других элементов в сыворотке крови, можно будет следить за воспалительными процессами в нервной ткани.

Группа исследователей из Ярославского государственного университета, Российского университета дружбы народов, Научного центра психического здоровья РАМН и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова установила, как концентрация различных микроэлементов в сыворотке крови людей с расстройствами аутистического спектра (РАС) связана с интенсивностью воспалений в их головном мозге.

В исследовании приняли участие 78 детей (средний возраст 5,5 года) с различными расстройствами аутистического спектра. У них однократно брали кровь. Из нее удаляли клетки, а также белок фибриноген, чтобы она не сворачивалась. Получалась сыворотка крови. В ней методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой определяли содержание жизненно необходимых микроэлементов.

Параллельно с содержанием микроэлементов кровь проверяли на уровень в ней различных веществ-маркеров нейровоспаления - антител к фактору роста нервов и к основному белку миелина. Высокий уровень этих двух типов антител свидетельствует о том, что организм агрессивно реагирует на изолирующие оболочки длинных отростков нервных клеток (их еще называют миелиновыми) и на белок, помогающий таким отросткам и несущим их клеткам увеличиваться.

Ученые обнаружили, что у детей с высоким содержанием маркеров нейровоспаления в сыворотке уровень магния ниже нормы, а концентрация ионов марганца, наоборот, на 16-28 процентов выше, чем должна быть. Это согласуется с более ранними работами, авторы которых показали, что соединения магния способны защитить от воспалительных реакций. А высокое содержание в сыворотке жизненно необходимых железа, хрома, а также токсичных кадмия и никеля связано с повышенной концентрацией антител к фактору роста нервов и основному белку миелина. Такая закономерность выявлена впервые.

Материал, использованный для срубного захоронения, помог установить, где и когда существовала загадочная культура древности.

Ученые из Института геологии и минералогии Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из США и Швейцарии установили точный возраст и происхождение деревьев из захоронений кочевников пазырыкской культуры. Новые данные прояснили прежде довольно загадочную историю данной культуры.

Материалом для работы ученых послужила коллекция, включающая 300 образцов древесины, происходящих из 40 курганов в шестнадцати могильниках пазырыкской культуры. На исследуемых территориях среднегодовые температуры очень низкие - местами вечная мерзлота, что способствует хорошей сохранности органики. К тому же большая часть срубов была выполнена из древесины лиственницы, прочной и стойкой к гниению.

Авторы новой работы по кольцам бревен сперва датировали стволы деревьев друг относительно друга, сопоставляя кривые ежегодной изменчивости ширины колец. Так они выстроили относительную хронологию, которую затем дополнили абсолютным датированием радиоуглеродным методом. Последнее, для максимальной точности, было сделано сразу в трех лабораториях - в России, США и Швейцарии, причем анализировалось соотношение углерода-12 и углерода-13 одного и того же куска древесины из захоронений. Результаты позволили точно датировать пазырыкские курганы Южного и Юго-Восточного Алтая периодом от последней трети IV до первой четверти III века до нашей эры.

Затем к исследованию были привлечены специалисты-дендрохронологи из Сибирского федерального университета, которые под руководством доктора исторических наук Владимира Станиславовича Мыглана построили 2367-летнюю древесно-кольцевую шкалу. Материалом для ее создания послужила древесина лиственницы, найденная в высокогорьях на границе Алтая и Тувы. Из-за постоянных холодных температур умершие там деревья сохраняются очень долго, их остатки веками лежат на склонах. Там можно найти деревья, погибшие 500, 1000, 2000 лет назад. Эта шкала, по району сборов названная "Монгун-Тайга", имеет абсолютную календарную привязку к современному времени и включает период от современности до 359 года до нашей эры. В итоге точность датировки еще чуть-чуть поднялась - от 325 года до нашей эры (когда Александр Македонский вторгся в Азию) до 275 года до нашей эры.

Это, по сути, переворачивает представления о культуре пазырыкцев. Ранее предполагалось, что в некоторых могильниках делали захоронения на протяжении 300 лет, то есть культура существовала довольно долго. Новые данные показывают, что отпущенный ей срок был всего полвека, после чего она исчезла, не оставив никаких следов.

В новый проект тесно интегрированы российские ученые.

В конце апреля 2018 года в международном научном центре KEK (Цукуба, Япония) произошло первое столкновение электронов и позитронов в суперколлайдере SuperKEKB. В точке столкновения их пучков установлен детектор Belle-II, самая большая подсистема которого создана при участии исследователей из Физического института РАН. Он впервые за время своего существования зарегистрировал процесс аннигиляции материи и антиматерии, в результате которой образовались новые частицы, в том числе содержащие пары b-анти-b кварков.

Новый детектор Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB был спроектирован и построен международной коллабораций, включающей более 750 ученых из 25 стран. По сравнению с предыдущим новый Belle-II обладает значительными преимуществами и позволяет детектировать и реконструировать события с существенно большей частотой за счет рекордной светимости коллайдера SuperKEKB, превышающей светимость коллайдера KEKB в 40 раз. 

Ключевой задачей суперколлайдера SuperKEKB совместно с детектором Belle-II будет поиск так называемой Новой физики - такой, что лежит за пределами Стандартной модели и за пределами того, что известно физикам сегодня. Коллайдер будет делать это с помощью измерения редких распадов элементарных частиц, содержащих прелестные и очарованные кварки, а также с помощью исследования распадов тау-лептонов. К основным задачам эксперимента Belle-II относятся поиск новых, до сих пор неизвестных частиц, образующихся при таких распадах, и причин доминирования материи над антиматерией, наблюдаемый в нашей Вселенной.

В марте 2018 года KEK начал новый этап запуска асимметричного электронно-позитронного коллайдера SuperKEKB с новой, чрезвычайно сложной системой сверхпроводящих фокусирующих магнитов и с детектором Belle-II, установленным в точке взаимодействия пучков частиц, разгоняемых коллайдером. Впервые пучок электронов с энергией 7 гигаэлектронвольт был успешно запущен и сохранен в высокоэнергетическом кольце 21 марта, а пучок позитронов с энергией 4 гигаэлектронвольта в низкоэнергетическом кольце суперколлайдера - 31 марта 2018 года. С тех пор особо тонкая настройка сталкивающихся пучков ускорителя в точке взаимодействия детектора Belle-II продолжалась в течение нескольких недель.

В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРН (Женева, Швейцария), являющегося ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB спроектирован для достижения рекордной светимости. Сегодня SuperKEKB является мировым лидером по светимости, достигаемой на ускорителях.

А также показали неожиданную связь клеток нейроглии с кровеносными сосудами.

Ученый из Казанского федерального университета совместно с финскими и британскими коллегами обнаружил спонтанные волнообразные изменения уровня кислорода в крови крыс под наркозом. Как выяснилось, их интенсивность зависит от активности различных типов рецепторов адреналина, а появляются они благодаря деятельности нейроглии (вспомогательных клеток нервной ткани), а не из-за электрических сигналов нейронов. Исследователи считают, что по найденным ими "волнам" уровня насыщения крови кислородом можно будет выявлять некоторые особенности работы питающих мозг сосудов.

Авторы исследования ввели 24 самцам крыс линии Спрег-Доули в общий наркоз препарат медетомидин и исследовали посредством BOLD-фМРТ, как меняется уровень потребления кислорода в различных отделах головного мозга этих животных во время стимуляции их правой передней лапки. До и после процедуры у животных брали образец крови, чтобы измерить в нем уровень кислорода, углекислого газа, самого медетомидина и некоторых других веществ. Параллельно с BOLD-фМРТ велись записи ЭЭГ и частоты дыхательных движений.

Функциональная магнитно-резонансная томография показала, что под действием медетомидина у самцов крыс спонтанно возникают волнообразные колебания насыщенности крови кислородом в районе коры больших полушарий, таламусов и гиппокампов. Каждая такая волна длится несколько минут. Колебания не зависят от показаний электрической активности этих областей мозга, зарегистрированных с помощью ЭЭГ. На основании этого исследователи предположили, что найденные ими волны - результат взаимодействия кровеносных сосудов мозга и клеток нейроглии. Нейроглия, как правило, не подает электрических сигналов, поэтому ее активность невозможно отследить по ЭЭГ.

Медетомидин, использованный для наркоза в описанных опытах, способен заблокировать один из типов рецепторов адреналина и норадреналина (альфа-1). Поэтому авторы предположили, что обнаруженные ими волны содержания кислорода в сосудах мозга зависят от этих нейромедиаторов. Поэтому некоторым крысам в следующей серии экспериментов вводили блокатор другого типа рецепторов к адреналину и норадреналину (альфа-2) - празозин. В его присутствии характерных волн действительно не было.

Авторы сделали вывод, что волны, которые они обнаружили с помощью BOLD-фМРТ, возникают из-за дисбаланса работы рецепторов альфа-1 и альфа-2 к адреналину и норадреналину. По всей видимости, это влияет на состояние сосудов, питающих гиппокампы, таламусы и кору больших полушарий. Учитывая, что нарушение работы мозговых сосудов играет роль в развитии инсульта, различных нарушений интеллекта у взрослых и развития нервной системы у детей, изучение "кислородных волн", вызванных медетомидином, поможет понять механизмы этих патологий.

Полученные с космического аппарата новые данные позволят точнее отслеживать активность и угрозы со стороны дальневосточных вулканов нашей страны.

Институт космических исследований РАН включил в систему мониторинга вулканов Камчатки и Курил данные с геостационарного спутника Himawari-8. Благодаря этому космическому аппарату ученым удалось наблюдать редкий случай одновременного извержения сразу трех вулканов так называемой Северной группы на Камчатке.

С 1993 года, чтобы уменьшить опасность от извержений для авиаперелетов и населения, начался ежедневный мониторинг вулканов. Его ведет Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT). В помощь ей в 2011 году была создана система мониторинга активности вулканов Камчатки и Курил VolSatView, которая, в том числе, использует и спутниковые данные. Уже в 2014 году она в тестовом режиме начала функционировать на службе KVERT.

До недавних пор информация в систему поступала со спутников российских серий "Метеор-М", "Ресурс-П", "Канопус-В" и зарубежных NOAA, Landsat, Sentinel, а также аппаратов Terra, Aqua, NPP, EO-1. Однако многие из них пролетают над Камчаткой и Курилами за относительно короткое время. Поэтому начиная с 2016 года к ним добавился геостационарный японский спутник Himawari-8.

Спутник поможет исследовать быстропротекающие вулканические процессы. Он оснащен шестнадцатью каналами получения данных, с помощью которых может обеспечить ученых изображениями высокого разрешения в видимом, ближнем и тепловом инфракрасном диапазонах. Космический аппарат позволяет осуществлять до 144 сеансов наблюдения в сутки.

Специально для работы с данными Himawari-8 в системе созданы новые инструменты, дающие возможность строить анимированные изображения, иллюстрировать динамику извержений и анализировать временные ряды наблюдений. Благодаря этому можно проводить оперативный анализ информации с задержкой не более 30 минут с момента регистрации того или иного события спутником.

Спутниковый мониторинг вулканов Камчатки обеспечит вулканологов данными о термальных аномалиях (они часто предшествуют извержениям) и шлейфах пепла. Все это позволит оперативно информировать население и региональные компании об опасных ситуациях, связанных с извержениями.

Сотрудники кафедры биофизики Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского определили, как электрические сигналы растений, вызванные их повреждениями, влияют на световую фазу фотосинтеза. Оказалось, что они снижают активность белка, обеспечивающего оптимальную кислотность для реакций световой фазы, из-за чего ее эффективность падает. Изучение механизмов, по которым это происходит, даст новые идеи, как повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Ученые вызывали стресс в тканях гороха, подвергая листья на верхушках стеблей воздействию открытого огня. К верхнему листу каждого растения на 2−3 секунды подносили источник пламени. К расположенным ниже листьям на специальный проводящий гель крепили электроды. Они регистрировали изменения электрического потенциала поверхности листьев. Другие датчики определяли флуоресценцию хлорофиллов - показатель того, насколько интенсивно молекулы этих пигментов захватывают кванты света. В отдельных экспериментах, проведенных в темноте, ученые также установили, как листья гороха, расположенные ниже опаленных огнем, поглощают углекислый газ, необходимый для реакций второй, темновой, фазы фотосинтеза. Из предыдущих опытов было известно, что повреждение растений снижает интенсивность поглощения CO2, а значит, и производства из него органических веществ.

Опыты показали, что воздействие пламенем на верхний лист гороха вызывает изменение электрического потенциала на поверхности листьев. Оно распространяется по побегу сверху вниз. По мере прохождения через растение волны изменения этого потенциала воздействовали на молекулы хлорофилла. В результате они начинали поглощать больше света. Однако при этом количество энергии, рассеивающейся и не идущей на поддержание световой фазы фотосинтеза, тоже росло. Таким образом, общая интенсивность фотосинтеза не увеличивалась. После повреждения гороха поглощение CO2 его листьями в темноте падало, как и в проведенных другими учеными экспериментах.

Авторы работы предполагают, что механизм этих сдвигов в физиологии поврежденных растений таков. Электрический потенциал в любом живом организме обеспечивается присутствием в клетках заряженных частиц - ионов. Он равен нулю, если сумма зарядов положительных ионов (катионов) равна сумме зарядов отрицательных (анионов). Если анионов больше, то и электрический потенциал на поверхности объекта (целого листа или отдельной клетки) имеет знак "минус". То же, но с обратным знаком, верно и для катионов. Соответственно, при изменении электрического потенциала на поверхности листьев меняется и баланс анионов и катионов в них.

Биофизики из Нижнего Новгорода предложили механизм, по которому острый стресс для растения снижает эффективность фотосинтеза даже в тех его частях, которые сами не были повреждены. Такая защитная реакция позволяет организму тратить меньше энергии на довольно затратный процесс образования органических веществ на основе углекислого газа, а следовательно, дольше выживать в неблагоприятных условиях. С другой стороны, с помощью новых данных можно попытаться установить, какие воздействия способны поднять эффективность фотосинтеза, а значит, и урожайность. Это, несомненно, будет полезно для сельского хозяйства.

Спорная находка маленького куска кремня с насечками оказалась предметом серьезной научной дискуссии. Антропологи увидели на нем преднамеренно нанесенные символические метки.

Международная группа ученых проанализировала предмет, ранее обнаруженный в пещере Киик-Коба в Крыму. Согласно их выводам, небольшой кусок кремня несет на себе осознанно сделанные насечки с символическим значением. В слое, где сделана находка, есть следы присутствия неандертальцев. Таким образом вновь обнаруженный артефакт может свидетельствовать о наличии у них представлений о символах.

Находка, о которой идет речь - небольшой кусок кремня с мягкой меловой "рубашкой" с одной стороны. Артефакт невелик, порядка 3,5 сантиметров в длину и не несет на себе следов использования в быту. На нем есть 12 следов от насечек, но, как и всегда с подобными следами на палеолитических находках, долгое время оставалось спорным, были ли сделаны эти насечки преднамеренно, или же это случайные следы от орудий, которыми был сделан отщеп.

Авторы новой работы изучили под микроскопом дюжину насечек и обнаружили, что все они были сделаны заостренным каменным предметом, а не образовались в ходе износа. Предмет оставлял характерные V-образные следы - чуть глубже у начала насечек и чуть менее глубокие у их окончания. Начало насечек ближе к верхней части камня, конец - ближе к нижней. Все это исключает случайный характер их появления.

Исследователи полагают, что все это свидетельствует о намеренном нанесении каких-то символов методом гравировки. Камень найден в слое IV и датируется периодом 35 486−37 026 лет назад. В том же слое ранее были найдены следы неандертальского захоронения. Следов присутствия человека современного типа в Крыму в ту пору еще не было.

Добавка соединений данного металла к пище снижает смертность в этой группе населения, а призывы меньше пить не оказывают заметного эффекта на поведение таких людей.

Сотрудники Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова совместно с коллегами из США провели клиническое испытание влияния глюконата цинка на смертность и общее состояние здоровья ВИЧ-инфицированных жителей Санкт-Петербурга, страдающих алкоголизмом. Исследование, длившееся полтора года, показало, что добавка цинка к рациону снижает скорость размножения ВИЧ в клетках иммунной системы инфицированных и концентрацию веществ - маркеров распространения бактерий по организму. Поскольку меры по борьбе с алкоголизмом в России имеют весьма ограниченный успех, прием глюконата цинка может стать средством улучшения состояния ВИЧ-положительных людей с зависимостью от спиртного.

Добровольцев случайным образом разделили на две равные группы. Члены одной ежедневно в течение 18 месяцев принимали капсулы с глюконатом цинка (15 мг для мужчин и 12 мг для женщин). Представители второй группы с аналогичной частотой и длительностью принимали не отличимые на вид плацебо. Во все капсулы добавили рибофлавин, изменяющий цвет мочи на 24 часа после его приема. Это было нужно, чтобы убедиться в том, что человек действительно принимал выданный ему препарат перед тем как прийти на обследование. Их следовало проходить каждому испытуемому в конце 6-го, 12-го и 18-го месяцев приема капсул. Дополнительные визиты в клинику тоже не возбранялись: за каждый такой платили 500 рублей. За основные обследования участникам платили по 1250 рублей.

Во время основных приемов у пациентов отмечали содержание в крови биомаркеров микробной транслокации (распространения бактерий и их токсинов в кровь и лимфатические узлы, ведущее к системным воспалительным реакциям), вирусную нагрузку и иммунный статус (количество РНК вируса иммунодефицита и число CD4-лимфоцитов в крови). Все эти параметры позволили оценить состояние иммунной системы участников эксперимента. Также врачи оценивали риск сердечно-сосудистых заболеваний (по концентрации "плохого холестерина" в крови) и смерти от прочих факторов.

У пациентов из группы, которой давали капсулы с глюконатом цинка, вирусная нагрузка была более стабильной, чем у тех, кому "прописали" плацебо. Уровень веществ - маркеров микробной транслокации у них в крови тоже стал ниже, как и концентрация "плохого холестерина". Эти закономерности наблюдались при условии, если пациент регулярно принимал выданные ему препараты цинка.

Таким образом, глюконат цинка может стать дешевым и достаточно эффективным средством улучшения состояния страдающих алкоголизмом ВИЧ-положительных людей. К сожалению, ни авторы исследования, ни российские врачи в целом не надеются существенно снизить долю постоянно употребляющих спиртное пациентов, инфицированных вирусом иммунодефицита. Все имеющиеся меры борьбы с алкоголизмом у этой категории граждан имеют крайне ограниченную эффективность. Поэтому проще поддерживать состояние ВИЧ-положительных и зависимых от спиртного людей с помощью соединений цинка, то есть проводить в некоторой степени паллиативную терапию.

Ученые из России, Франции и Германии нашли способ заставить ЖК-экраны меньше искажать цвета. Для этого они предложили новый метод ориентации жидких кристаллов в пространстве.

Если посмотреть на ЖК-экран не прямо, а под углом, то можно увидеть, что он искажает цвета. Жидкие кристаллы, которые находятся в пикселях экрана, меняют яркость света, проходящего через них, и таким образом создают картинку, сориентированы жестко в одном направлении, а значит, и свет идет всегда в одну сторону. Ученые предложили изменить строение молекулы вещества, которое используют в кристаллах ЖК-экранов, чтобы избавиться от подобного искажения цветов.

Для проверки выдвинутой гипотезы использовались полимеры из семейства поли(диалкилсилоксанов), которые проявляют свойства ЖК-кристаллов. Эти вещества состоят из двух симметричных углеводородных цепей, соединенных с атомом кремния. Исследователи нанесли молекулы вещества на тефлоновую поверхность, покрытую бороздками. Ламели полимера в этой ситуации расположились на тефлоне в одном направлении, поперек бороздок. После этого к полимеру добавляли метильные группы (CH3), увеличивая длину цепей молекул. Оказалось, что при добавлении одной группы ламели поворачивались на 90° относительно бороздок. При добавлении еще одной метильной группы ничего не происходит, а при добавлении третьей ламели возвращаются к исходному положению.

Следов этих хищных зверей не нашли во время зимних учетов численности различных видов животных в Кенозерском национальном парке.

Сотрудники Кенозерского национального парка (Архангельская область) подвели итоги зимних маршрутных учетов численности животных, обитающих на его территории. Несмотря на аномально позднее наступление весны и лета в прошлом году, численность большинства видов зверей и птиц осталась на уровне нормы. Судя по следам, количество волков, рысей и их добычи даже увеличилось, а вот численность куньих, а именно хорьков и росомах, к сожалению, снизилась.

Подсчет примерного числа животных различных видов проводился в Кенозерском национальном парке в январе и феврале. Проанализировав данные, полученные в результате зимних маршрутных учетов, сотрудники национального парка пришли к нескольким интересным выводам. Главнейший из них заключается в том, что общее количество животных зимой 2018-го заметно не снизилось, несмотря на то что в предшествующем 2017 году и весна, и лето задержались примерно на месяц. А значит, был велик риск, что животным не хватит пищи до наступления тепла.

Численность некоторых видов: лис, волков, зайцев, куниц, рысей - даже выросла. Количество волков и лис по сравнению с прошлогодними зимними маршрутными учетами выросло вдвое. Поднялось оно и по отношению к средним значениям за период с 1993 года. Но вот следы росомах стали встречаться реже, а следов хорьков зимой 2018-го вообще не удалось обнаружить. По сравнению с прошлым годом белок стало больше, но до такой численности, которой они достигли в 2015 году, еще далеко. Падение количества белок с 2015-го объясняют низкой урожайностью шишек.

Что касается крупных птиц (рябчиков, глухарей, куропаток, тетеревов), то их в национальном парке стало в 2−4 раза меньше по сравнению со средними значениями предыдущих десятилетий. Однако, если сравнивать нынешнюю численность этих куриных с показателями зимы 2017-го, получается, что ситуация улучшается: количество птиц за год выросло.

По расчетам исследователей, радиоактивный изотоп кобальта 60Co выделяет достаточно энергии, чтобы пробивать себе километр пути в глубь земной коры за год.

Сотрудники Института проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН) предложили решение проблемы захоронения радиоактивных отходов. По их мнению, отходам можно придавать форму небольшой сферы, наружные слои которой будут состоять из радиоактивного кобальта-60. Тепло, испускаемое этим изотопом, будет достаточно для того, чтобы нагревать горные породы до такой степени, что кобальт буквально проплавит себе дорогу в глубь земли.

Российские специалисты в области безопасности атомной энергетики предложили использовать свойства радиоактивных изотопов для их самозахоронения в горных породах.

По словам авторов статьи, описанный ими способ захоронения сферических капсул со кобальтом-60 на поверхности и трансурановыми элементами внутри может оказаться более безопасным в сравнении с захоронением РАО в специально построенных подземных лабораториях. С его помощью можно глубже и надежнее запечатать источники радиоактивности, которых с каждым годом становится все больше. Тем не менее, они признаются, что исследования в этой области пока носят сугубо теоретический характер. Кроме того, существует ряд проблем, связанных с коррозионной устойчивостью описываемых в статье радиоактивных сфер. Необходимо, чтобы кобальт был физически отделен от изотопов трансурановых элементов, а высокая температура в капсуле теоретически может разрушить преграду между ними. Также не вполне понятно, как будет осуществляться транспортировка капсул к месту захоронения и каким образом проводить контроль их погружения в горные породы.

Это показал полногеномный поиск ассоциаций среди представителей 16 народностей Африки и Евразии.

Сотрудники нескольких исследовательских институтов Новосибирска и Москвы нашли связь между полиморфизмами ряда генов, отвечающих за характер суточной активности человека (хронотип), и широтой, на которой он живет. Больше всего таких полиморфизмов обнаружили в некодирующих участках ДНК, для которых связь с предпочтением режима дня уже была показана ранее, а также в последовательностях, доставшихся евразийцам от неандертальцев.

Недавние исследования показали, что и в Северном, и в Южном полушариях распределение "сов" и "жаворонков" неравномерно: тех, кому проще рано ложиться и рано вставать, больше в низких широтах, в то время как доля людей, склонных к вечерней активности, повышается по мере приближения к полюсам. Российские биологи предположили, что это следствие отбора по хронотипам, который в разных широтах имел противоположную направленность.

Для проверки своей гипотезы они использовали данные проекта "1000 геномов", проанализировав ДНК пяти африканских и 11 евразийских популяций, между которыми никогда не было обмена генами. Особое внимание исследователи обращали на гены, чьи белки регулируют суточные ритмы, и гены, определяющие цвет кожи: у северных народов он в среднем заметно светлее.

Анализ 34 наборов точечных вариаций состава ДНК у евразийцев и африканцев подтвердил зависимость встречаемости некоторых из них от широты. Особенно сильной она была в случае некодирующих участков ДНК, расположенных рядом с так называемыми генами суточных ритмов. Немалая доля этих вариаций у евразийцев располагалась в участках генома, приобретенных в результате скрещиваний предков современных людей с неандертальцами. Соответственно, у народностей Африки аналогичных точечных изменений состава ДНК не обнаружили.

Таким образом, весьма вероятно, что склонность к повышенной вечерней активности вместе со множеством других признаков подвергалась положительному отбору по мере расселения людей из Африки на север и их встречам с неандертальцами. То есть древние мигранты-"совы" в умеренном климате размножались лучше, чем "жаворонки". Однако в качестве "побочного эффекта" среди них также широко распространились диабет и рассеянный склероз.

Пластмассы в массы: сегодня этот дешёвый, лёгкий и "долгоживущий" материал используют всюду. Правда, хрупкие полимерные изделия, как правило, долго живут не в домах людей, а на мусорных свалках. И сегодня экологи всерьёз заявляют о глобальной угрозе, вызванной чрезмерным использованием пластика. Одно неприятное открытие следует за другим. Не так давно авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали об очередном: огромное количество микропластикаобнаружили в арктических льдах.

Куда же девается пластик, из которого сегодня делают пакеты, бутылки, стаканчики и стулья? Его поедают. Сегодня микроскопические частицы полимерных изделий находят внутри огромного числа организмов. Те же рыбы подсели на него как на фастфуд. И если, пролистывая этот материал, кто-то из наших читателей всё ещё сомневается, что пластик уже в его пищевой цепи, то в этой статье их ждёт разочарование.

Значит ли это, что в скором времени каждый человек превратится в пластикового "киборга"? Химики из Университета Колорадо обнадёживают: мир стал на один шаг ближе к созданию безотходного и устойчивого материала, который однажды сможет конкурировать с пластмассами. Учёные из США разработали полимер, обладающий всеми "удобными" характеристиками, которые мы так ценим в пластике. При этом его можно легко разрушить, а затем переработать.

Для начала напомним, что полимеры - это широкий класс материалов, в составе которых присутствуют длинные цепи химически связанных повторяющихся молекулярных единиц - мономеров. Синтетические (не природные) полимеры включают пластик, волокна, различные покрытия и многие другие коммерческие продукты.

Новый полимер разработан для такого же универсального использования, что и пластик: он лёгкий, термостойкий, прочный и долговечный. Разница лишь в том, что его перерабатывать гораздо легче, чем те вещества, которые входят в состав обыкновенной пластмассы. Напомним, что для разрушения этих цепей мономеров часто требуются токсичные химикаты или трудоёмкие процессы.

Специалисты отмечают, новый материал достаточно лёгок в производстве. Его мономеры можно полимеризовать (то есть соединить в цепи) при комнатной температуре в течение нескольких минут с небольшим количеством катализатора и без использования растворителей.

Но самое важное преимущество - его можно легко перерабатывать. Он достаточно легко разрушается до мономерного состояния благодаря мягкой реакции с использованием катализатора. Затем его можно повторно полимеризовать без предварительной очистки.

Разработка нового материала основана на предыдущей работе учёных, которые намеривались создать перерабатываемый полимер. Новая версия произведена по улучшенному "рецепту".

Например, более ранняя версия полимера была достаточно мягкой, обладала низкой термостойкостью и молекулярной массой. Полимер с худшими свойствами также должен был производиться в чрезвычайно холодных условиях. Все эти проблемы, как сообщается, были устранены в новой работе.

Исследователи надеются, что новый полимер и процессы его переработки смогут в один прекрасный день помочь сократить количество мусора, который попадает на свалки на земле, а затем отправляется в путешествие по океану.

Пока же группа учёных Университета Колорадо планирует изучить другие способы синтеза этого вида материала и способы расширения перерабатывающей инфраструктуры.

"Полимеры могут быть химически переработаны и повторно использованы бесконечное число раз. Мы мечтаем увидеть химическую технологию переработки полимера, которая была бы реализована на рынке", - говорит ведущий автор исследования Юджин Чэнь (Eugene Chen).

Описание нового полимера представлено в научном издании Science.

Ранее мы рассказывали о создании "масляного" полимер, который очистит планету от загрязнений, содержащих ртуть.

Две группы соединений, впервые обнаруженные в морских звездах вида Choriaster granulatus, снижают содержание активных форм кислорода в активированных клетках иммунной системы мышей.

Сотрудники Тихоокеанского института биоорганической химии получили спиртовой экстракт морской звезды Choriaster granulatus и проанализировали его состав. В нем обнаружили две группы ранее не известных веществ из класса стероидов - гранулатозиды D и гранулатозиды E. Эксперименты с клетками мышей показали, что эти стероиды влияют на активность макрофагов - клеток иммунной системы, поглощающих бактерии и другие мелкие чужеродные объекты. Таким образом, найденные гранулатозиды имеют свойства иммуномодуляторов.

Морских звезд отловили во время 34-го рейса научно-исследовательского судна "Академик Опарин" в Южно-Китайском море. Животных измельчили и через получившуюся массу дважды пропустили этиловый спирт, который затем отфильтровали. Так получили спиртовой экстракт веществ, содержащихся в теле Choriaster granulatus. Затем спирт выпарили, а остаток растворили в воде. Состав этого раствора определили с помощью нескольких сеансов хроматографии и ядерно-магнитного резонанса.

В вытяжке из Choriaster granulatus выявили уже известные группы стероидных соединений - гранулатозиды A, B и C. Они представляют собой молекулы, в основе которых лежит несколько соединенных между собой циклов из атомов углерода. Помимо них, исследователи обнаружили еще и похожие по структуре группы веществ, которые ранее не встречались. Их назвали гранулатозидами D и E. Действие найденных веществ на живые организмы проверили, используя клетки селезенки и макрофаги брюшной полости мышей.

К взвеси клеток селезенки добавляли растворы гранулатозидов D и E в различных концентрациях - и через некоторое времени определяли, сильно ли снизилась интенсивность обмена веществ у них по сравнению с начальной, и насколько она выше, чем при добавлении к такой же взвеси вещества, гарантированно убивающего подобные клетки.

А в макрофагах брюшной полости мышей определяли содержание активных форм кислорода (АФК) с помощью флуоресцентных красителей: интенсивность их свечения зависела от концентрации АФК. Часть макрофагов активировали, подействовав на них токсичным веществом из оболочек кишечных палочек Escherichia coli. К питательной среде, в которой находились макрофаги, добавляли растворы гранулатозидов D и E в концентрации 0,1 микромоль/л. Стоит отметить, что такая доза этих веществ в экспериментах с клетками селезенки не наносила последним вреда.

Эксперименты продемонстрировали, что только некоторые из обнаруженных веществ снижают жизнеспособность клеток селезенки мышей. А по крайней мере три гранулатозида D и E на 20 процентов снижают содержание активных форм кислорода в макрофагах, на которые подействовали токсином кишечной палочки. Аналогичного эффекта на неактивированные макрофаги гранулатозиды не оказывали. Поскольку концентрация АФК - один из показателей активности клетки, можно сделать вывод, что гранулатозиды D и E обладают свойствами иммуномодуляторов, притом в дозах, не наносящих вред макрофагам.

Технология может быть использована для уничтожения комаров-преносчиков малярии или других вредных насекомых, но эксперты ООН говорят, что опасения по поводу возможного военного применения и неожиданных последствий подкрепляют аргументы в пользу ее запрета.

Артур Неслен

Новейшие способы редактирования генома могут быть использованы для изменения соотношения полов у комаров, чтобы тем самым уничтожить малярийные популяции. Фотография: Philippe Huguen/AFP/Getty Images

Американское военное агентство инвестирует 100 миллионов долларов в технологию генетического уничтожения, которая может уничтожить малярийных комаров, грызунов-паразитов или других особей, показывает электронная переписка, опубликованная в соответствии с правилами свободного доступа к информации.

Эти документы показывают, что скрытное Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США (Darpa) стало крупнейшим спонсором исследования "генного драйва", что повысит напряженность перед встречей экспертного комитета ООН в Монреале, начиная с понедельника.

Конвенция ООН о биологическом разнообразии (КБР) дискутирует по поводу того, стоит ли ввести мораторий на генетические исследования в следующем году, и несколько южных стран опасаются возможного военного применения.

Дипломаты ООН подтвердили, что новая публикация электронной переписки ухудшит "дурную репутацию" генных драйвов в некоторых кругах. "У многих стран [будет] обеспокоенность, если источником этой технологии будет Darpa, американское военное научное агентство", - сказал один дипломат.

Использование технологий генетического уничтожения в качестве биологического оружия вызывает кошмары, но известные исследования сконцентрированы полностью на борьбе с вредителями и их уничтожении.

Такие новейшие средства генной инженерии как Crispr-Cas9 работают посредством использования синтетической рибонуклеиновой кислоты (РНК), чтобы вклиниваться в цепи ДНК и затем вставлять, изменять или удалять интересующие характеристики. Эти средства могут, например, изменить соотношение полов у комаров, чтобы фактически уничтожить малярийные популяции.

Однако некоторые эксперты ООН обеспокоены непреднамеренными последствиями. Один сказал "Гардиан": "Вы, возможно, сможете избавиться от вирусов или всей популяции комаров, но это может иметь также последующие экологические последствия для видов, которые от них зависят".

"Моим главным беспокойством", - добавил он, - "является то, что мы сделаем что-то необратимое с окружающей средой, несмотря на наши благие намерения, прежде чем мы полностью осознаем то, как сработает эта технология".

Джим Томас, содиректор группы ETC, которая получила электронную переписку, заявил, что влияние американских военных, которое они обнаружили, усилит аргументы в пользу запрета.

"Характер двойного назначения изменения и уничтожения целых популяций является такой же угрозой миру и пищевой безопасности, как и угроза экосистемам", - сказал он. "Милитаризация финансирования генного драйва может даже противоречить Конвенции о запрещении военного или любого иного враждебного использования технологий воздействия на природную среду".

Тодд Куикен, работавший с программой GBIRd, получающей 6,4 миллионов долларов от Darpa, сказал, что центральная роль американской армии в финансировании генной инженерии означает, что "исследователи, зависящие от грантов для своих исследований, могут переориентировать их проекты, чтобы они отвечали узким целям этих военных агентств".

В период с 2008 по 2014 год правительство США потратило около 820 миллионов долларов на синтетическую биологию. С 2012 года большая часть этих денег поступила от Darpa и других военных агентств, говорит Куикен.

В электронном письме с сообщением об организованной армией США конференции в июне биолог правительства США отметил, что управляющая программой биотехнологий Darpa Рене Вегрзинхад сказала, что "на проекты защищенных генов [приходилось] 65 миллионов долларов, но затем, после упоминания всей остальной поддержки, это стало 100 миллионами долларов".

Представитель Darpa сказал, что эта цифра является "вольной, условной оценкой", которая включает исследователей на этой встрече, которые финансировались агентством Darpa в рамках связанной с этим деятельности.

"Darpa не является и не должно являться единственным спонсором исследований в области редактирования генома, но для Министерства обороны крайне важно защитить своих военнослужащих и сохранить военную готовность", - сказал он.

Агентство Darpa считает, что стремительное сокращение стоимости средств редактирования генома создает больше возможностей для враждебных или неконтролируемых структур экспериментировать с этой технологией.

"Это соединение низкой стоимости и высокого уровня доступности означает, что применения для редактирования генома - как положительные, так и отрицательные - могут появиться у людей или государств за пределами традиционных научных кругов и международных норм", - сказал чиновник. "На Darpa возложено обязательство проводить эти исследования и разрабатывать технологии, которые могут защитить от случайного и намеренного неправильного применения".

У истоков исследований генного драйва стоял профессор лондонского Имперского колледжа Андреа Крисанти, который подтвердил, что агентство Darpa привлекло его по контракту на 2,5 миллиона долларов для определения и блокирования таких драйвов.

Опасения, что такие исследования могут быть направлены на разработку биологического оружия, являются "полной выдумкой", сказал он. "Эта технология никоим образом не может быть использована для каких-либо военных целей. Общий интерес в том, чтобы разработать системы для ограничения побочных эффектов генных драйвов. Нас никогда не просили рассмотреть возможность любого применения не ради устранения эпидемий".

Интерес к этой технологии в американских военных агентствах сильно вырос после того, как секретный доклад элитной группы военных ученых "Джейсон" в прошлом году "привлек значительное внимание среди различных агентств правительства США", согласно электронному письму Джеральда Джойса, который являлся сопредседателем исследовательской группы "Джейсон" в июне.

Второй доклад "Джейсон" был заказан в 2017 году для анализа "потенциальных угроз от этой технологии, находящейся в руках противника, технических препятствий, которые нужно преодолеть для разработки технологии генного драйва и использования ее „в природе", написал Джойс.

Этот доклад не был опубликован, но „был широко распространен в американском разведывательном и более широком сообществе национальной безопасности", говорилось в его электронном письме.

Перевод

Ученые из Санкт-Петербурга создали лекарство, принудительно заставляющее раковые клетки начать чинить свою ДНК и самоуничтожаться при фатальном повреждении генома, говорится в статьях, опубликованных в журналах Chirality и Bioorganic Medicinal Chemistry Letters.

"Мы завершили эксперименты с новым классом активаторов белка р53. Активность созданных нами соединений заметно выше, чем у наиболее сильных препаратов, развиваемых в передовых научных центах США и Европы. Лекарства на их базе могут стать новым шагом на пути к созданию эффективных и безопасных средств для химиотерапии", - заявил Александр Гарабаджиу, профессор Санкт-Петербургского государственного технологического института, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

Значительная часть раковых опухолей в организме человека и других животных возникает из-за поломки в гене p53. Он отвечает за синтез белка, который следит за целостностью генетической информации и включает механизм самоуничтожения - апоптоз - при серьезных поломках. Поэтому культуры клеток с поврежденным геном p53 крайне сложно уничтожить из-за отсутствия "программы самоуничтожения" в их геноме.

В некоторых случаях раковые клетки обладают полноценной версией "стража генома", однако она не работает из-за повышенной активности другого белка, MDM2. Он нейтрализует молекулы p53 в здоровых клетках и мешает им запускать процесс восстановления ДНК или самоуничтожения в то время, когда это не требуется.

За последние годы, как рассказывают Гарабаджиу и его коллеги, отечественные и зарубежные ученые активно пытаются создать или найти в природе молекулу, которая бы нейтрализовала MDM2 и помогала клетке активнее бороться с мелкими мутациями и более крупными поломками в ДНК. Большинство из них обладает серьезными побочными эффектами и низкой эффективностью.

Российские молекулярные биологи и химики смогли решить эту проблему - они изучили структуру MDM2 и нашли в нем несколько слабых мест. Используя эти знания, они поменяли структуру нескольких молекул ароматических углеводородов, которые могут соединяться с этим белком и нейтрализовать его.

Получив несколько новых версий подобных "активаторов" систем починки ДНК, ученые проверили их работу на культурах клеток, извлеченных из злокачественных опухолей в прямой кишке и в костях человека. Эти эксперименты показали, что соединения, созданные российскими исследователями, гораздо успешнее блокировали MDM2 и включали p53, чем их "конкуренты", убивая около 40% раковых клеток.

Успешное завершение этих опытов, как считают ученые, открывает дорогу для проведения клинических испытаний и последующего применения подобных молекул в медицинской практике.

Физики из Университета ИТМО впервые в мире разработали управляемый источник света на основе наноалмаза. Эксперименты показали, что алмазная оболочка вдвое усиливает интенсивность его излучения и позволяет управлять им без дополнительных нано- и микроструктур. Этого удалось добиться с помощью искусственно созданных дефектов в алмазной кристаллической решетке. Полученные результаты важны для разработки квантовых компьютеров и оптических сетей будущего.

Исследователи обнаружили, что излучение наноалмазных антенн можно усилить при определенном положении NV-центра и соответствующем размере наночастицы. За счет этого время затухания люминесценции (испускания фотонов) частицы сокращается, а интенсивность оптического сигнала увеличивается, отчего считывать информацию становится гораздо проще. В ходе экспериментов время затухания люминесценции таких частиц удалось сократить вдвое, примерно во столько же подняв интенсивность оптического сигнала.

Все это позволило значительно улучшить параметры наноалмазных антенн без внедрения каких-либо дополнительных резонаторов - просто манипулируя положением вакансии и размером частиц. Это очень хороший результат, поскольку, как правило, чтобы добиться такого, нужно создать сложную систему резонаторов.

Вероятно, это не предел того, чего можно добиться. Время затухания люминесценции и скорость начала излучения удалось изменить в два раза на объектах с несколькими NV-центрами (азотными вакансиями). Но исследователи также разработали теоретическую модель поведения источников одиночных фотонов в алмазной оболочке. И расчеты показали, что скорость излучения для них увеличится в несколько десятков раз.

В настоящий момент получение одиночного фотона с одного NV-центра в подобной наноантенне довольно сложная задача. В перспективе разработанная исследователями концепция варьирования положения азотных вакансий и размеров наночастиц позволит эффективно управлять излучением источников одиночных фотонов. Это очень важно для создания квантовых компьютеров и оптических коммуникационных сетей будущего.

К такому выводу пришли российские нейробиологи, выполнив эксперименты на крысах.

Сотрудники Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Федерального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского и Московского научно-исследовательского института психиатрии выяснили, что кратковременное влияние слабых непредсказуемых стрессоров на социальных животных (в данном случае грызунов), отделенных от своих соседей, вызывает у них не только депрессивные состояния, но и воспаление нервной ткани головного мозга. Это объясняет, почему у находящихся в условиях хронического стресса млекопитающих (к числу которых относятся и люди) чаще наблюдаются воспалительные процессы.

В эксперименте, длившемся восемь недель, использовали 17 взрослых самцов крыс. Эти грызуны предпочитают находиться в компании себе подобных и в лабораториях обычно содержатся по несколько особей в каждой клетке. Поскольку одиночное проживание оказывает на них стрессовое воздействие, животных на протяжении всего опыта держали в индивидуальных клетках. Также на них действовали непредсказуемыми и неконтролируемыми, хотя и слабыми, стрессорами. В случайные моменты времени у грызунов забирали корм либо поилку (на такой срок, чтобы они начали испытывать голод или жажду, но не доводя до проблем со здоровьем), наклоняли один из углов клетки так, что в ней становилось неудобно перемещаться и спать, подсаживали животное в тесное помещение к нескольким незнакомым особям и т.д. Крыса не могла предугадать, что с ней произойдет дальше и когда неприятное воздействие закончится.

После 56 дней в условиях постоянного непредсказуемого стресса у животных выявляли признаки депрессии с помощью теста на ангедонию. В нормальном состоянии грызуны, люди и другие млекопитающие при возможности получить удовольствие (гедонистическое переживание) без негативных последствий для себя склонны такую возможность реализовать. Безразличие к удовольствиям, оно же ангедония, - один из симптомов депрессии. У крыс наличие ангедонии выявляют по тому, предпочитают ли они подслащенную воду обычной. После проверки на ангедонию животных умертвили и сделали срезы тканей головного мозга. В них ученые измерили активность генов, кодирующих "вещества воспаления" - интерлейкины.

Ангедонию обнаружили у всех 17 исследованных крыс. Кроме того, в различных областях их мозга активность генов интерлейкинов IL-1α, IL-1β, IL-6 значимо отличалась от таковой у контрольной группы животных, не подвергавшихся постоянному непредсказуемому стрессу и не проявляющих признаков депрессии. Гены интерлейкинов IL-1α и IL-1β были более активны в коре больших полушарий, гиппокампе и стволе головного мозга. А ген интерлейкина IL-6 в стволе мозга, напротив, проявлял пониженную по сравнению с нормой активность.

По мнению исследователей, наиболее важное для состояния животного изменение в данном случае - повышение активности гена IL-1β и, как следствие, выработки кодируемого им белка. Интерлейкин IL-1β поддерживает и усиливает воспалительные реакции. Получается, что длительный непредсказуемый стресс провоцирует у животных не только симптомы депрессивных состояний, но и избыточную активацию иммунитета в головном мозге. Учитывая, что воспаление в нервной ткани связано с рядом неврологических заболеваний, можно предположить, что постоянные стрессы и депрессия увеличивают вероятность проблем с нервной системой вплоть до слабоумия из-за того, что запускают в мозге воспалительные процессы.

Нейральные стволовые клетки делятся так, что их число не только не растет, а, наоборот, постепенно сокращается.

Ученые из МФТИ, совместно с коллегами из Университета Стоуни-Брук (США) и Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (США) выяснили, как делятся в гиппокампе взрослых мышей стволовые клетки, дающие начало нейронам. В отличие от стволовых клеток многих других типов, они не способны поддерживать свою постоянную численность, поэтому с возрастом их у грызунов становится все меньше и меньше, а следовательно, ослабевает и способность гиппокампа производить новые нейроны. Учитывая, что образование нервных клеток в гиппокампе половозрелых грызунов идет намного интенсивнее, чем у половозрелых приматов, вероятность, что человеческий мозг способен хоть сколько-нибудь заметно обновляться, весьма мала.

До сих пор не было точно установлено, какой тип деления преобладает у нейральных стволовых клеток. Учитывая, что данные о взрослом нейрогенезе даже для одного вида животных часто противоречивы, авторы статьи в Scientific Reports предположили, что среди нейральных стволовых клеток преобладает асимметричное деление: одна дочерняя клетка становится предшественником нейрона, а другая "остается" стволовой.

Проверили это предположение следующим образом. В срезы гиппокампа головного мозга мышей возрастом семь месяцев (пожилые грызуны) ввели вещество, способное встраиваться в делящуюся ДНК, - нуклеотид бромдезоксиуридин (BrdU), флуоресцирующий (светящийся) при определенных условиях. А к гену белка, который образуется только в нейральных стволовых клетках, добавили последовательность, кодирующую зеленый флуоресцентный белок (GFP). Благодаря этим манипуляциям нейральные стволовые клетки стало довольно легко выявить на срезах: их тела и длинные отростки (по одному у каждой) светились оранжевым (благодаря BrdU), а ядра - зеленым (за счет GFP). В то время как клетки-предшественницы нейронов оставались "невидимыми".

При симметричном делении две дочерние стволовые клетки должны находиться рядом. Однако могло быть и так, что "соседствующие" нейральные стволовые клетки являлись потомками двух разных "матерей", размножившихся асимметричным способом. В таком случае их "сестер" - предшественниц нейронов - просто не было видно на срезах.

Чтобы выяснить, имеют ли расположенные парами светящиеся нейральные стволовые клетки общую "мать" (симметричное происхождение), ученые использовали методы статистики. Они сравнивали количество теоретически возможных пар клеток, не приходящихся друг другу родственниками, с реально наблюдаемым. Если число последних превосходило математически предсказанное, то, значит, часть нейральных стволовых клеток образовалась в результате симметричных делений.

Результаты анализа показали, что симметричное деление служит причиной появления всего 10 процентов нейральных стволовых клеток. Из этого следует, что в 90 процентах случаев нейральные стволовые клетки дают начало предшественникам нейронов и не повышают свою численность, а в лучшем случае поддерживают ее. Но если учесть, что часть клеток неизбежно гибнет, то получается, что с возрастом количество нейральных стволовых клеток неуклонно снижается.

Таким образом, по всей видимости, усилить обновление нейронов у взрослых млекопитающих невозможно. И даже если удастся заставить нейральные стволовые клетки делиться чаще, их не станет больше. Напротив, их количество станет падать быстрее, чем это происходит в норме. Однако не стоит забывать, что у различных видов млекопитающих механизмы нейрогенеза могут не совпадать, о чем "Чердак" уже подробно писал. Поэтому вопрос об искусственной стимуляции нейрогенеза и восстановлении нервной системы "своими силами" пока остается открытым.

В нуклеиновых кислотах РНК-содержащих вирусов образуется так много мутаций, что они накладываются друг на друга и поэтому надолго не задерживаются в геноме.

Сотрудники Института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова и Первого МГМУ имени И.М. Сеченова проанализировали результаты множества научных работ, посвященных жизнеспособности РНК-содержащих вирусов. Благодаря этому они выяснили, что такие вирусы способны переносить появление масштабных неблагоприятных мутаций за счет высокой скорости изменения собственной РНК. По сути, одни мутации в ней быстро компенсируют или даже "исправляют" другие. 

В качестве объекта исследования ученые выбрали пикорнавирусы. Это мелкие вирусы, поражающие млекопитающих, в том числе людей. Представители группы пикорнавирусов вызывают полиомиелит, гепатит А, ящур, гастроэнтериты, ринит и другие заболевания.

Российские вирусологи проанализировали последовательности нуклеотидов в РНК различных представителей этой группы и их изменение во времени. В ходе исследования выяснилось, что РНК пикорнавирусов в пределах одной популяции весьма неоднородны по составу. Это предсказуемо, так как чем быстрее появляются новые мутации, тем больше различий наблюдается между молекулами РНК, произошедших от одной молекулы-предка. В среднем жизнеспособность таких разнородных популяций низка из-за большого количества "поломок" в РНК вирусов. Тем не менее неблагоприятные мутации не задерживаются в популяциях надолго. Несущие их вирусные частицы реже копируют свою РНК и чаще гибнут. А если гибели не происходит, новые мутации могут компенсировать действие старых. Также возможна "починка" измененного участка за счет соответствующих ферментов. За счет гибели вирусных частиц с критическими мутациями, "ремонта" мутаций РНК и компенсирующих их изменений геномы пикорнавирусов одновременно разнообразны и устойчивы.

Парадоксально, но даже уменьшающие жизнеспособность мутации при резкой смене условий внешней среды могут дать своим обладателям заметные преимущества. Поэтому часто мутирующие пикорнавирусы в целом более приспособлены к "катаклизмам" наподобие действия антивирусных препаратов или антител, чем организмы, геном которых изменяется не так быстро и сильно.

Международная группа исследователей при участии российских ученых провела радиоуглеродную датировку Большого Шигирского идола, хранящегося в Свердловском краеведческом музее Екатеринбурга и изначально имевшего высоту более пяти метров. Датировка показала, что он был создал 11 600 лет назад - раньше, чем любая другая скульптура крупных размеров, известная людям. Идол был изготовлен за тысячи лет до того, как пресноводное озеро на месте Черного моря соединилось с бассейном Атлантического океана и стало соленым. Предшествующие датировки идола недооценивали его древность. Ранее научных работников, изучавших возраст артефакта, замминистра культуры России пытался привлечь к ответственности в суде по статье 243 УК РФ.

Большой Шигирский идол был найден на уральских торфяниках в XIX веке. Владелец земли граф Алексей Александровича Стенбок-Фермора передал идола Уральскому обществу любителей естествознания (ныне - Свердловский краеведческий музей) и на тот момент высота резной скульптуры составляла 5,3 метра. Однако в последовавших за революцией беспорядках нижняя его часть оказалась утрачена при неизвестных обстоятельствах, и сейчас он имеет лишь 3,4 метра в высоту. Идол, кроме головы с четко различимыми чертами лица, имеет еще семь "личин" - областей на теле, где изображено то или иное животное или объект.

Вопрос о его датировке всегда стоял довольно остро. Он не похож на другие известные идолы и не соотнесен ни с одной известной археологической культурой. Поэтому его датировали то железным, то бронзовым веком, то неолитом. Сомнения в его возрасте привели к нескольким радиоуглеродным датировкам, которые показали необычайно древние даты - до 9 000 лет назад.

В новой работе использовались наиболее современные средства радиоуглеродного датирования. С их помощью археологи получили возраст в 11 600 лет - глубокий мезолит (средний каменный век). Таким образом, Большой Шигирский идол оказался древнейшей крупной скульптурой, известной человечеству. Старше его только маленькие носимые фигурки эпохи палеолита размером в несколько сантиметров. Возраст идола указывает на развитые религиозные представления еще до перехода человечества к земледелию и скотоводству.

Идол настолько стар, что был сделан почти за четыре тысячи лет до возникновения Черного моря. Согласно ряду обоснованных множеством геологических и археологических находок теорий, до событий, произошедших в промежутке между 7 500−8 000 лет назад, Черное море было пресноводным озером. А затем перешеек, отделявший его от Средиземного моря, был преодолен титаническим объемом соленой воды, которая затопила прибрежную территорию и превратила озеро в море. В течение почти года количество изливавшейся в виде колоссального водопада морской воды в 200 раз превышало суточный объем Ниагары. В мифологии древних греков это событие было отображено как "Дарданов потоп", также исследователи связывают его и с описание ветхозаветного Всмирного потопа, по географическим признакам также произошедшего в районе современного Черного моря.

В 2014 году замминистра культуры России Григорий Пирумов написал в полицию Свердловской области заявление, в котором он обвинил исследователей (не авторов новой работы, а одну из первых групп, занимавшихся радиоуглеродной датировкой) в том, что они при анализе повредили идола, изготовленного из сибирской лиственницы. Лишь в 2016 году дело было закрыто в связи с тем, что эксперты не нашли на идоле следов соответствующих повреждений.

В их мозге повышена активность сетей нейронных связей, отвечающих за мысли о самом себе и близких.

Сотрудники Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАМН с помощью методов электроэнцефалографии (ЭЭГ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) выявили, что у больных клинической депрессией в покое сеть пассивного режима работы головного мозга более активна, чем у испытуемых без этого диагноза. Работа этой сети приводит к появлению мыслей о самом себе и ближайшем окружении. Получается, что мозг человека в депрессии как бы зацикливается на нем самом.

Ученые сравнили активность сети пассивного режима работы головного мозга у 41 больного клинической депрессией и их 23 здоровых ровесников. Сравнение проводили двумя методами - ЭЭГ и фМРТ. Электроэнцефалография "различает" совсем небольшие быстрые колебания электрической активности нейронов, но только в поверхностных слоях мозга, так как сигналы считываются с кожи головы. Функциональная магнитно-резонансная томография "следит" за изменением кровенаполнения различных частей мозга, которое происходит гораздо медленнее, чем сменяют друг друга всплески электроактивности нервных клеток. фМРТ не способна выявить тонкие флуктуации работы нейронов, зато дает информацию о задействованных конкретных областях головного мозга, расположенных глубоко под корой больших полушарий.

Оба метода показали, что у больных клинической депрессией в покое DMN более активна. То есть, когда они ничем не заняты, их мозг, тем не менее, постоянно обрабатывает информацию. По данным предыдущих исследований, это в основном сведения о самом человеке, о том, что с ним происходит, и о том, что его окружает. А сила связей в пределах сети активного режима работы головного мозга у пациентов с клинической депрессией ослабевает. Меж тем именно эта сеть отвечает за обработку информации, связанной с внешним миром, и составление выводов на ее основе.

Получается, что при клинической депрессии человек в состоянии покоя хуже способен оперировать информацией о внешнем мире, так как думает в первую очередь о себе и ближайших связанных с ним объектах. Если эти результаты подтвердятся, появится надежда, что облегчить состояние больных депрессией можно с помощью методов когнитивно-поведенческой терапии. Фактически речь идет о выработке полезных условных рефлексов, в данном случае таких, которые перенаправляют внимание пациента на внешний мир.

Введение вещества, запускающего образование амилоидных бляшек, приводит к таким же последствиям для мозга, как и болезнь Альцгеймера.

Исследователи из России совместно с коллегами с Украины, из Швеции и Великобритании представили результаты работы, в ходе которой они вводили мышам интраназально (через нос) белок S100A9, привлекающий к месту воспаления лимфоциты. Делалось это для того, чтобы спровоцировать реакции воспаления в головном мозге и оценить, какую роль они играют в развитии болезни Альцгеймера. Эксперименты показали, что после интраназального введения S100A9 в мозге мышей образуются скопления бета-амилоида. Таким образом, новый метод позволяет сравнительно легко изучать изменения в центральной нервной системе, аналогичные тем, что возникают на ранних стадиях нейродегенеративных заболеваний (деменции, болезнь Альцгеймера).

Чтобы выяснить, какой эффект на головной мозг оказывает белок S100A9, связывающий воспаление нервной ткани и образование скоплений бета-амилоида, его ввели через нос пожилым (возраст около года) лабораторным мышам. Дело в том, что чувствительные к запахам клетки внутри носа передают информацию непосредственно в мозг, без "переключений" по пути. Таким образом, обонятельная система представляет собой кратчайший путь к головному мозгу. При этом ученые использовали белок двух форм - "обычный" и имеющий свойства амилоида. После процедуры нейрофизиологи оценивали способность подопытных мышей запоминать информацию, а также состояние тканей их головного мозга, включая изменения их биохимического состава по сравнению контрольными срезами обычных престарелых грызунов.

Анализ показал, что введенный интраназально белок S100A9 в любой из двух форм запускает в нервных клетках мышей стрессовые реакции. Особенно сильно это проявляется в лобных долях больших полушарий, гиппокампе и мозжечке - структурах, отвечающих за планирование действий, запоминание пространственной информации и движения соответственно. В них повышается концентрация самого S100A9, каспазы-3 (фермента из группы белков, управляющих гибелью клеток), белка Bax и некоторых других веществ, и начинается образование скоплений бета-амилоида. При этом когнитивные способности животных пропорционально снижались по сравнению с контрольной группой особей. Важно отметить, что амилоидная форма S100A9 приводила к гораздо более сильным нарушениям пространственного обучения и биохимии мозга, чем "обычная".

Такие эффекты исследуемого белка очень похожи на то, что происходит на ранних стадиях болезни Альцгеймера и некоторых других деменций. Поэтому авторы работы считают, что предложенная ими процедура интраназального введения S100A9 подходит для изучения состояния головного мозга при воспалительных реакциях и спровоцированном ими образовании бляшек бета-амилоида.