Соц. опрос населения различных стран и регионов мира на знание базовых фактов физики и биологии.
Подборка новостей науки за неделю: Лазер и молния. НекроПаук. Песни скатов и пещеры Луны
🕷 Самые интересные новости науки за прошедшую неделю. В этом ролике: Какие звуки производят скаты, вернёмся ли мы к жизни в пещерах, сколько времени нужно проводить за физнагрузками, где используется некроботика и как удалось направить молнию при помощи лазера?
Содержание ролика:
00:21 Скаты не немы
01:12 Найдено потенциальное место для лунной базы
03:11 Правильное количество физнагрузок
05:35 Некроботика в действии
07:31 Лазерно-управляемая молния
10:03 Лучшая новость предыдущего выпуска
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Скаты не немы
Рыбы в целом не такие молчаливые, как принято думать. Сотни видов рыб издают разные звуки. И их можно услышать в этом видео. Но вот скаты и акулы за таким занятием официально замечены не были. Но, как оказалось, и эти рыбы вполне себе говорливы. Как минимум скаты-хвостоколы умеют издавать резкие короткие щелчки. Впервые целых три записи дайверов попали в руки учёных. Похоже, что эти отгоняющие хищников и предупреждающие об опасности сородичей звуки производятся при помощи брызгалец, потому видно, как они сокращаются во время этого процесса.
Найдено потенциальное место для лунной базы
Человечество когда-нибудь начнёт осваивать Луну, хотим мы того или нет. Неважно, станет ли первым шагом на этом пути программа Артемида или Российская лунная программа. Когда-нибудь… Но Луна - это суровое место, помимо радиации она и температурно нестабильна. Ночью -173, днём +127. Да ещё и день с ночью по полмесяца длятся. Палатку не поставить, да и с лунной базой возникают вопросики. Но исследователи считают, что локации со стабильной и более того - комфортной - температурой на Луне есть. Они находятся в пещерах, кавернах Луны, о которых в принципе не знали до 2009 года, до снимков зонда SELENE.
Пещеры, скорее всего, имеют вулканическое происхождение. По крайней мере 16 из 200 обнаруженных. Представьте времена, когда по Луне текла лава. Её верхний слой застывал, благо условия позволяли, а внутренний поток продолжался. Такие лавовые трубки, кстати, они и на Земле встречаются, если над ними кое-где обрушивается потолок, и могут стать причиной возникновения пещер.
По изображениям видно, что по крайней мере в двух пещерах есть как бы козырьки, дающие тень. И как знать, возможно, туннели в этих пещерах простираются на километры. В любом случае непосредственно под козырьками, как показали данные орбитального зонда, ведущего температурные исследования, температура держится на уровне 17 градусов по Цельсию - постоянно, колеблясь всего на пару градусов между днём и ночь. Открытый пол пещеры не сильно отличается от поверхности Луны, но тень козырька - может быть достаточно комфортной.
Срочно надо снаряжать экспедицию астро-спелеологов и альпинистов. Единственное - им нужно быть предельно аккуратными. Реголит, который достаточно подвижен, с краев этих пещер может обрушиться от любого неосторожного движения. Но, если мы найдём способ его укрепить, как знать, может быть мы вернёмся к жизни в пещерах. Так-то нам не привыкать.
Правильное количество физнагрузок
Наконец стало понятно, что нужно делать, чтобы жить дольше. Ну или хотя бы не умереть раньше времени. Ответ прост, и скорее всего вы его знаете. Нужно заниматься спортом. Но сколько? Вообще, уже давно опубликованы рекомендации от ВОЗ о продолжительности физнагрузок для взрослых людей: это 150-300 минут в неделю, если тренировки умеренные, и 75-150 минут, если они интенсивные.
3 часа в неделю интенсивных тренировок. Ага. Но, может если тренить больше, то и результат будет лучше? Это и попробовали подсчитать учёные из США, Бразилии и Кореи. Южной.
30 лет длились наблюдения за 110 тысячами очень взрослых людей, средний возраст 66 лет, проживающих в Штатах. Почти все были белые, женщин около 60%. Эти люди регулярно рассказывали о своей физической активности, а также указывали на свои проблемы со здоровьем, всяких вредных привычках, болезнях - своих и родственников.
Потом на основании этих данных подвели итоги, использовав на всех этих очень разнородных значениях регрессию Кокса. И знаете, результат интересный. Если люди выполняли интенсивные упражнения от 75 до 150 минут в неделю, т.е. по рекомендациям ВОЗ, то риск умереть в целом у них снижался на 19%. А вот если они превышали рекомендаций в два раза, т.е. тренили 150-300 минут, то риски снижались уже на 22%. 3% разница. С умеренными нагрузками картина иная. Если уделять умеренным нагрузкам 150-300 минут в неделю, по рекомендациям, то риски умереть от всех причин падали на 21%. А если увеличить длительность в два раза, 300-600 минут в неделю, то риски преждевременной смерти падали до 28%. Примерно 7% разница. Получается, что по интенсивным нагрузкам увеличение продолжительности раза в 2 и более по отношению к рекомендованной ВОЗ немного снижает риски преждевременной смерти, а вот по умеренным - снижение рисков уже прямо ощутимое. При этом превышение рекомендаций в 4 и более раз не несло негативных последствий, по крайней мере сердечно-сосудистой системе. Хоть утренируйся. Но и дальнейшего снижения риска смертности не получишь. Пора смахнуть пыль с абонемента, тем более учёные говорят, что никогда не поздно.
Некроботика в действии
Этой новости позавидовал бы Чайна Мьевиль. Пауки могут послужить человечеству и после своей смерти. Манипуляторами. Вы же помните, что после своей смерти пауки как бы сжимаются в клубок с подтянутыми лапками?
В мягкой робототехнике периодически используются нетрадиционные материалы. Наряду со всякими эластомерами и гидрогелями учёные решили попробовать мёртвых пауков.
Дело в том, что в отличие от нас с вами, для того, чтобы подвигать конечностями, пауки используют не мышцы-антагонисты, сгибатели, разгибатели, а гидравлику.
Рядом с их головой есть резервуар, направляющий под давлением гемолимфу по сосудам к конечностям, чтобы их распрямить. При сбросе давления, и, разумеется, после смерти, ноги поджимаются. Идеально для захвата. В экспериментах с мёртвыми пауками-волками такие захваты показали, что могут поднимать до 130% своего веса, а часто и много больше, особенно, если паук был небольшим. Реализовали систему управления через иглу, воткнутую в гидравлическую систему паука и приклеенную суперклеем. Единственное, гидравлику превратили в пневматику, поскольку шприцом нагнетали воздух. Ноги паука реагировали практически мгновенно, и захват удерживал разные мелкие детали.
В лаборатории время жизни после смерти такого манипулятора где-то 1000 циклов. Затем тело портится. Но, деградация материала происходит в основном по причине пересыхания, так что это можно поправить, если покрыть паука полимерным составом.
Ещё на будущее учёные закинули себе задачу научиться управлять каждой ногой отдельно, как делает ещё живой паук. Ну и хватит уже называть это некромантией и аниматорством, уважаемые ролевики, это самая обычная некроботика.
Ведь использоваться это будет, скорее всего, в робототехнике - где-нибудь на заводах микроэлектроники. Хотя ладно, термин очень свежий, эти самые экспериментаторы его и придумали.
Лазерно-управляемая молния
Управлять молнией - это прям божественно.
Не зря лет 10 назад подобные эксперименты военных были на слуху, но в целом всё, что удалось получить физикам, была атмосферная двухметровая молния, вызванная килоджоулевыми лазерами. В 20м году молнию пытались направлять при помощи подогретых лазером частиц графена (148). Это получилось в лаборатории, а вот для естественных условий ученые рассчитывали обойтись и без графена - использовать имеющиеся в воздухе взвеси.
В общем, что-то пока не удавалось человеку разрядить грозовые облака в то место, которое ему нужно, не считая, конечно громоотводов, которые есть пассивная стационарная мера. Ну и никто не знает, чего там добились военные, хотя вроде бы с театров боевых действий про Перуна, Зевса и Тора никто не заявлял.
Тем не менее очередные эксперименты продолжались в Швейцарии над башней Сентис в течение полутора месяцев. Когда в радиусе трёх километров над ней собиралась гроза, учёные начинали светить в пространство над ней лазером. Смысл такой: сильный луч лазера в атмосфере начинает самофокусироваться и повышать свою интенсивность. За счёт этого воздух ионизируется. Свободные электроны в воздухе стараются луч рассеять, и возникает что-то вроде столкновения двух противоположных сил, результатом которого становится узкий плазменный канал.
Собственно такой канал и пытались получить в экспериментах ранее. Военные в том числе. Кстати, зеленый цвет лазера это всего лишь часть спектра, нужная для визуализации.
Сам лазер был на волне в 1030 нанометров, 1000 импульсов в секунду. Настройка сводилась к тому, чтобы инициировать канал прямо рядом с громоотводом на башне и распространить его на 30 метров вверх.
Надо сказать, что из 16 молний, ударивших за время эксперимента в громоотвод, 4 были вызваны лазером. Интересно, что все 4 инициированных молнии были положительными.
Хотя по статистике таких обычно всего 11%. Одну молнию сняли на видео, на котором видно, как она следует за лазерным лучом на расстояние в 50 метров, нисколько не ветвясь при этом. К тому же инициированные молнии оказались на четверть уже диких, они в 4 раза были беднее на рентгеновские вспышки, а вот ток и электромагнитное поле у них были обычными.
Успешность эксперимента, как посчитали учёные, объясняется тем, что у лазера была более высокая частота, чем ранее, что позволяет облегчить распространение разряда. Похоже, что лазерный целеуказ… в смысле громоотвод принципиально возможен. Молниеотвод, точнее. Сколько уже можно громоотвод, громоотвод…
Невидимая красота крыла бабочки
Фрагмент крыла бабочки
Тонкие структуры , размером менее 300 нм определяют изменение цвета крыла под различными углами наблюдения
До изобретения электронного микроскопа увидеть их было невозможно
Ответ на пост «Муравьиная фигурка»
Из комментариев к посту:
Хотел бы ответить)
Муравьи сильные потому что маленькие.
Сила зависит от площади сечения мышц и изменяются относительно размера в квадратичной зависимости. Объём и масса растут в кубической зависимости.
Грубо говоря, если человека ростом 2 метра пропорционально увеличить до высоты 4 метров, каждая из его сторон (оси X, Y, Z) увеличатся в 2 раза, объем и вес увеличится соответственно в 8 раз (2 в кубе). Сила вырастет только в 4 раза (2 в квадрате). Человек очень сильно ослабнет, не сможет прыгать, будет медленно двигаться.
Соответственно если уменьшить его до 1 метра, то его вес станет в 8 раз меньше, а сила только в 4 раза меньше. Сила резко увеличится, человек сможет прыгать выше своего роста даже если раньше не мог.
Муравьи, даже если увеличить их до размеров мыши, будут крайне слабы и практически беспомощны, не говоря и о больших размерах.
Похожая ситуация с питанием - чем меньше существо, тем больше калорий относительно своего веса оно должно потреблять.
Это называется "закон квадрата-куба", подробнее можно прочитать здесь:
Нанопокрытие на фасетке глаза мухи в электронном микроскопе
Размер зернышек=150 нм, ( ширина кадра=0.02 мм).
Это хороший легкодоступный объект для проверки качества электронных микроскопов
У разных видов насекомых характер структур индивидуален .
В оптическом микроскопе их увидеть принципиально невозможно
Птица
Клеточные торнадо
Учёные подсмотрели, как клетки создают наши органы: клетки человеческого организма закручиваются в вихри, подобные торнадо, в процессе создания различных форм тканей и органов.
Примеры выпячиваний, образованных мышечными клетками на адгезивных дисках. В основании виден диск, чуть больше диаметра выступа. На некоторых выступах видна вихревая организация. Искривленная форма других выступов также указывает на вращательные силы
Группа учёных из Женевского университета заставили мышечные клетки спонтанно воспроизводить простые формы в пробирке. Исследователи искали ответ на вопрос — как формируются разные формы наших органов и тканей.
Для этого биохимики объединили свои усилия с физиками, и попытались проверить гипотезу, что многоклеточная ткань способна к самомоделированию и принятию определенных конфигураций.
Для эксперимента взяли мышечные клетки человека, способные сокращаться. Когда клетки помещали на плоскую поверхность, они выстраивались в линии и образовывали структуры, похожие на «пшеничное поле, по которому прошёл ветер». В некоторых местах этого «поля» возникали внезапные изменения направления — так называемые «топологические дефекты». Это места, где физические силы, действующие на клетки, либо слабы, либо наоборот огромны.
Чтобы понять, как эти дефекты сказываются на формах ткани, учёные ограничили пространство клеток формой круга и обнаружили, что они быстро самоорганизовались и выстроились в одном направлении. Клетки начали быстро вращаться вместе, образуя упорядоченную спираль. При таком движении в центре круга остается только один топологический дефект.
Клеточные торнадо лепят наши органы
«Мы видим, что спираль, концентрирующая клеточные силы в своем центре, аккумулирует там новообразованные клетки путем клеточного деления. Таким образом, спираль будет постепенно превращаться в вихрь, создавая выпячивание ткани в середине диска. Он может достигать до полумиллиметра, что очень много для основания размером даже не в сотые доли миллиметра», — объясняет Карстен Крузе, профессор кафедры биохимии и теоретической физики Женевского университета.
Этот выступ поддерживается коллективными силами вращения клеток, похожими на настоящий маленький клеточный торнадо. Образование такого клеточного вихря представляет собой, по словам учёных, простой механизм спонтанного морфогенеза. Такие же деформации клеточного слоя и превращения его в выступ наблюдаются при развитии эмбриона.
В результатах исследования, учёные также подчеркивают, что именно топологические дефекты контролируют организацию клеток и определяют форму, которую они примут.
«Наше исследование показывает, что клетки не избегают законов физики, но, подвергаясь тем же ограничениям, что и все материалы, используют их, чтобы концентрировать свои силы и создавать формы, которые можно увидеть только в живых организмах», — добавляет Крузе.
Теперь учёные планируют продолжить исследования различных механизмов развития эмбрионов — на простых примерах эмбрионов и сравнить данные с полученными в пробирке.
Использованы материалы Phys.org
Домик с энергией
Занимательно
Еженедельный выпуск новостей науки: новое про хромосомы и генный драйв
Каждую неделю мы собираем самые интересные, на наш взгляд, новости из мира науки. И в этом выпуске: что мы не знали про хромосомы, почему некоторые люди постоянно щёлкают языком, каков текущий рекорд по управляемому термояду, зачем выпускать на волю диких комаров анофелесов и как враги наших врагов спасают пчёл.
Содержание ролика:
00:00 Лучшие новости науки на QWERTY
01:10 Поставлен новый рекорд удержания высокотемпературной плазмы
02:56 Ученые нашли способ контролировать генный драйв
05:33 Эхолокацию можно освоить
08:13 Масса хромосом оказалась неожиданно большой
09:43 Ученые адаптировали грибок для спасения пчёл
11:59 Лучшая новость предыдущего выпуска
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Поставлен новый рекорд удержания высокотемпературной плазмы
Китайцы на своем токамаке EAST обновили рекорд по времени удержания плазмы. Токамак это тороидальная камера с магнитными катушками, призванная зажечь термоядерное Солнца на Земле, т.е. удерживать раскаленную до сотен миллионов кельвинов плазму в магнитном поле так долго, чтобы энергии от термоядерного синтеза произвелось больше, чем было затрачено на разогрев и удержание плазмы. EAST работает с 2006 года, и это относительно небольшой реактор, большой радиус камеры, в которой происходит реакция, у него всего 1,7м. Он построен на полностью сверхпроводящей системе на ниобий-титановых проводниках, и уже успел поставить несколько рекордов в прошлом. Очередной рекорд заключается в следующем: плазму с температурой в центре плазменного шнура в 120 миллионов кельвинов удерживали в стабильном состоянии на протяжении 101 секунды, ток при этом был более 500 килоампер. А вот плазму с температурой 160 миллионов кельвинов держали 20 секунд. Для промышленного использования, этого, конечно, всё ещё мало. Параметры, при которых получен этот рекорд, т.е. методики контроля плазмы и устранений неустойчивостей, способы нагрева плазмы и использованные материалы, да и вообще вся работа EAST, весьма полезны для проекта ITER во Франции. Напомним, что ITER, при большом диаметре бублика в 19 метров, полной массой в 23 тысячи тонн, целится на 400 секунд плазмы в 150 миллионов кельвинов и 20 с лишним миллиардов евро.
Ученые нашли способ контролировать генный драйв
Одна из причин, по которой ученые массово не применяют технологии генного драйва - это хтонический ужас невозможности сделать CTRL-Z, отмену. Подумайте сами, какие могут быть последствия у замены конкретного набора генов в целой популяции животных в дикой природе? Да любые! В обычной ситуации, измененный при помощи CRISPR ген не распространяется по популяции по законам наследования, потому что существует всего 50% вероятность наследования. Но если ученые применяют метод генного драйва, изменяют ген таким образом, что вероятность наследования становится 100%, то измененный ген вскоре захватывает всю популяцию. Огромный соблазн, конечно, изменить сразу всю пшеницу, чтобы она приносила больше зерна или наградить всех комаров анофелесов геном, препятствующим переносу малярийного плазмодия, и спасать 2,7 млн жизней ежегодно. Для этого достаточно выпустить одного комара-носителя особой генной модификации, это называется мутагенная цепная реакция. Да так можно даже уничтожать целые виды. Но, если честно, поджилки трясутся от возможных последствий побегов лабораторных животных с такими генами или открывающихся возможностей для биотерроризма. В недавней работе ученые представили методику генного драйва со встроенным генетическим ограничителем, который устанавливает контроль над процессом. Статья описывает разработку механизма под названием SPECIES (Synthetic Postzygotic barriers Exploiting CRISPR-based Incompatibilities for Engineering Species) на примере мух дрозофил. Идея проста. В дикой природе если несколько особей окажутся территориально разделенными с основной популяцией, они понемногу могут эволюционировать в новый вид. Но их потомки, вернувшиеся восвояси и спаривающиеся с особями первоначального вида, скорее всего дадут нежизнеспособное потомство. Зовите это постзиготической репродуктивной изоляцией. SPECIES дрозофил создавали при помощи CRISPR как раз на основе этой идеи - спаривание с особями из дикой популяции даёт нежизнеспособное потомство. Т.е. SPECIES дрозофилы могут контролируемо распространяться, отвоёвывая себе пространство и заменяя часть дикой популяции, но в то же время никакого видообразования и распространения их генома в дикую популяцию не происходит. И, например, если такое проделать со SPECIES комарами анофелесами, то всегда есть возможность откатить назад процесс, ограничивая модифицированную пороговую популяцию и удерживая ее на уровне ниже 50%. Как? Да просто добавьте обычных диких комаров в природу в случае необходимости.
Эхолокацию можно освоить
Среди всех курсов и тренингов в этом мире есть один, который, я бы попробовал с удовольствием. Жаль, тренеров маловато.
Эхолокация у животных обычное явление, дельфины и летучие мыши не вызывают какого либо удивления. Чуть более необычно то, что некоторые люди способны на почти такие же достижения. Например Дэниел Киш не только может сказать, что перед ним сооружение с крышей или обнаружить столб, он может ездить на велосипеде, пощелкивая языком и создавая вокруг себя картину на основе отраженного от объектов звука. Картину мира ему создают вот такие щелчки. Да, Дэниел абсолютно слеп. И он не один такой, даже начинающие эхолокаторщики могут обнаружить стену на расстоянии метров в 30. И вот впервые ученые решили разобраться в том, как приобретается это умение. Они набрали добровольцев из числа слепых и зрячих, ранее не занимавшихся эхолокацией, и прогнали их через 10-недельную обучающую программу. Результаты обучения, а все были достаточно впечатляющими, не зависели от возраста или, как ни странно, от зрения или его отсутствия. Но среди слепых отмечалось значительное улучшение мобильности и 83% отметили улучшение качества жизни.
Кстати, ученые на полном серьезе заявили, что некоторые люди неспособны на эхолокацию, потому что считают щелканье на публике неприличным. Святые, конечно, люди.
У добровольцев получалось определять расстояние до близких объектов, их перемещение и размер. Они могли ориентироваться в пространстве. Это возможно благодаря тому, что человеческий мозг удивителен своей нейропластичностью и способностью адаптироваться под необычные обучающие стратегии. Для достижения результатов эхолокации ему приходится значительно меняться, чтобы перерабатывать информацию от органов чувств весьма несвойственным ему образом. В общем, похоже, этот метод вполне подходит для реабилитации пациентов со слепотой или намечающимся ухудшением зрения.
Если найдёте, где записаться в бэтмены, напишите, пожалуйста. Ночью ходить по квартире удобно будет.
Масса хромосом оказалась неожиданно большой
Впервые ученые измерили массу хромосом. Масса ДНК, содержащейся в хромосомах, определяется вполне легко - мы знаем количество пар нуклеотидных оснований, 4 раза по 3,5 миллиарда, и их массу еще с Проекта Геном человека. Но, как неожиданно выяснилось, масса 46 хромосом оказалась в 20 раз тяжелее ДНК. Вес хромосом - 242 пикограмма, а пикограмм это триллионная грамма. Можно подсчитать количество клеток в организме человека и сказать, какая часть нашего веса приходится на хромосомы, но, пожалуй, не в этой рубрике. Такая разница в массе между ДНК и хромосомами объясняется тем, что в хромосомах содержатся разнообразные белки, которые нужны и для чтения ДНК, и для регуляции процессов деления клетки, и для упаковки двухметровой цепочки в компактный объем. Но ученые ожидали, что масса все же будет гораздо меньше, а это значит, что в состав хромосом входят компоненты, о которых мы всё ещё не знаем и которые предстоит найти. Измерение проводили при помощи рентгеновской птихографии, как раз в прошлом ролике мы рассказывали об этом методе. Хромосомы находились в состоянии метафазы, т.е. перед тем, как разделиться.
В общем, ученые открыли потенциальное белое пятно в карте нашего организма. Дальнейшее изучение может найти что-то полезное для человеческого здоровья.
Ученые адаптировали грибок для спасения пчёл
Учёные уже пару десятилетий бьют тревогу - пчёлы вымирают. Виноваты тут люди, распыляющие пестициды неоникотиноиды, губительные для пчёл, и паразитические клещи варроа, обожающие тепло пчелиных ульев. Травить клещей особо не получается, потому что химикаты действуют и на пчёл, да и сами клещи умеют адаптироваться к ним.
Клин по идее можно было бы выбить клином, натравив на паразитов их собственных паразитов. Такие есть - это грибок метархизиум.
В видеоролике выше можно увидеть как он разбирается с тараканом. С клещём он тоже мог бы справиться, если бы не одно но. Он ненавидит тепло пчелиных ульев. Как оказалось, это не проблема. Нужно просто заставить грибок адаптироваться к 35 градусам. Для этого нужно дать грибку пероксид водорода, потому что он повышает вероятность изменений генома, это мутаген наряду с колхицином, большим зелёным мутагеном, нитратами и многими другими. А затем нужно постепенно повышать температуру окружающей среды и отбирать те клетки грибка, которые выжили. И так несколько раз. Хватило 7 итераций, чтобы поднять их выживаемость в тепле до 70%.
Вот только эти грибки стали очень плохо заражать клещей. Только 4% клещей погибли. Все труды насмарку… нет, ведь у нас уже есть алгоритм!
Нужно взять те грибки, которые убили этих клещей, и продолжать их терроризировать мутагенами, отбирая лучших из лучших в каждом раунде мутаций. В общем, таким образом смертоносность грибка для клещей подняли до 60%. В итоге эффективность этого метода сравнялась с эффективностью щавелевой кислоты - одного из биопестицидов.
Враг моего врага в конце концов. Грибок для моего клеща. Так что до состояния мира Интерстеллара мы доберёмся не из-за гибели пчёл, наверное, а из-за чего-то другого.