Магнитная навигация муравьев
Л.Н. Стрельникова
Пустынные муравьи Cataglyphis — настоящие ассы навигации. В поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрела. И безошибочно приходят к входу в свой подземный домик. Как это у них получается?
pic_2024_04_37.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Многие животные умеют ориентироваться в пространстве, опираясь на шестое чувство — на восприятие магнитного поля Земли. Вот, например, пустынные муравьи Cataglyphis среди своих сородичей — настоящие ассы навигации.

Иногда в поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрела. И безошибочно приходят к входу в свой подземный домик, а это дырка в земле. Как это у них получается?

С этим разбирались специалисты Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (PNAS, 12 февраля 2024). И вот что они обнаружили. Во время так называемых учебных пробежек насекомые исследовали окружающую среду вокруг входа в гнездо и многократно вращались вокруг своей оси. При этом они делали перерывы, во время которых всегда точно ориентировались на положение входа в гнездо.

Так они калибровали свою навигационную систему, используя магнитное чутье. Только после такой калибровки можно покинуть подземное жилище и отправиться на поиски пищи. В противном случае муравей не найдет вход в свое гнездо.

А можно ли обнаружить нейронные следы этой системы в мозге муравья? Можно. Оказалось, что у муравьев были заметно увеличены синаптические связи в областях мозга, ответственных за способность ориентироваться. Это видно на снимках, сделанных с помощью конфокальной микроскопии тонких срезов мозга муравья.

Потом ученые с помощью мобильной катушки Гельмгольца, которая создавала область с почти однородным магнитным полем вокруг входа в жилище, сбивали с толку муравьев, и они теряли способность ориентироваться.

Похоже, магнитная информация имеет решающее значение для калибровки своей навигационной системы, которую муравьи сохраняют в долговременной памяти.

Примечательно то, что мозг насекомых, состоящий из сравнительно небольшого количества нейронов, способен к таким действиям. И это здорово, потому что позволяет исследователям изучать сложные процессы на относительно маленькой и простой нервной системе пустынных муравьев.

Микробы делают чай вкуснее
Л.Н. Стрельникова
Что влияет на количество теанина в чае? Этот вопрос исследовали китайские ученые. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая и выяснили, что все зависит от количества и активности азотфиксирущих бактерий, обитающих на корнях чайного куста.
pic_2024_04_36.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Что определяет вкус чая? Не сомневаюсь, что вы уверенно ответите на этот вопрос. Для идеальной чашки чая важны сорт чая и, несомненно, способ его приготовления. Но не только. Качество чая также зависит от того, как сушили свежие чайные листочки, как прошла их ферментация, как их хранили. Даже минеральный состав почвы, на которой растет чайный куст, может повлиять на его вкус.

Если же мы рассмотрим вкус чая с позиций биохимии, то узнаем, что ключевую роль в формировании хорошего вкуса играет небелковая аминокислота теанин. Ее открыли как компонент зеленого чая в 1949 году. Теанин и несет вкус зеленого чая. В листочках вкусных сортов теанина больше всего.

А что же влияет на количество волшебного теанина в чае? Этот вопрос исследовали ученые из Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства в Китае. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая.

Оказалось, что теанин синтезируется осенью в корнях чайного куста. А весной он перемещается из корней в листочки. Поэтому весенний чай особенно вкусен. Для синтеза теанина растению нужен азот. Азота в воздухе много, но усваивать его растения не умеют. Для этого природа придумала азотфиксирующие микроорганизмы, которые живут в почве на корнях растений.

Они связывают азот, превращают его в съедобный аммиак, аммиак поглощают корни чайного куста и начинают синтезировать азотсодержащие вещества, в том числе теанин. Так что на количество волшебного теанина в чае влияет количество и активность азотфиксирущих бактерий, обитающих на корнях чайного куста.

Из 17 исследованных сортов ученые выделили сорт чая, в котором больше всего теанина — и в корнях осенью, и в листочках весной. Это чай руги. Его перерабатывают в чай улун. На его корнях живет мощное сообщество азотфиксирующих микроорганизмов, которое активно поставляет аммиак корням. Поэтому теанина в руги очень много. Этот роскошный чай с характерным сладким ароматом, который сохраняется и после 7-го заваривания, начали культивировать еще во времена династии Цин.

Выбрали ученые и самый плохой с точки зрения теанина сорт чая — МХ. И оказалось, что сообщество микробов на его корнях очень слабенькое — плохо связывает азот и поставляет мало аммиака растению. А значит, в таком растении образуется мало теанина. И вкус у такого чая неважный.

Ну а следующий шаг ученых был предсказуем. Они создали синтетическое сообщество мощных азотфиксирующих микробов. А затем стали добавлять его к корням чайных кустов, которые вырабатывали мало теанина и отличались неинтересным вкусом.

И все менялось как по мановению волшебной палочки. Еще вчера невкусный чай сегодня, в сотрудничестве с новым микробным поселением на его корнях, превращался в очень даже приличный продукт, содержащий много теанина.

Теперь это синтетическое азотфиксирующее микробное сообщество можно использовать в качестве функциональных удобрений, чтобы улучшать качество чая, произрастающего на почвах, бедных азотом. Эти микробные удобрения смогут заменить огромное количество минеральных, которые надо завозить. Отличный результат! Ждем полевых испытаний.

Анатомия «Руанского собора»
Л.Н. Стрельникова
В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте прошла необычная выставка. Всего две картины Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». А рядом были представлены результаты физико-химического исследования этих двух картин. Выставка ярко демонстрировала союз науки и искусства.
pic_2024_04_35.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте очень коротко прошла необычная выставка. В центре небольшого полутемного зала были выставлены всего две удачно подсвеченные картины одного из основоположников импрессионизма Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». Кстати, обе — из собрания Музея изобразительных искусств.

А рядом — в витринах и на экране — были представлены результаты физико-химического исследования этих двух картин. Так что выставка ярко демонстрировала союз науки и искусства, без которого датировка, выяснение авторства и реставрация художественных произведений сегодня невозможны.

Да и сам импрессионизм, чего уж там, обязан своим появлением на свет именно науке и научно-техническому прогрессу. Все началось с появления фотографии в 1840 году. Тогда Клод Моне еще не родился, он появится на свет только через год. А тем временем фотография уже начала менять ход эволюции изобразительного искусства.

Теперь портреты, пейзажи, натюрморты, да и жанровые сцены стали хлебом фотографов и фоторепортеров, и художникам пришлось мучительно искать что-то новое, чтобы остаться в истории искусства. Импрессионисты в каком-то смысле стали подражать фотографии — пытаться фиксировать мгновение, которое они видят здесь и сейчас. А мгновение надо фиксировать быстро, иначе подует ветер, сместятся тени, и будет уже совсем не то. Значит, надо рисовать стремительно, то есть крупными энергичными мазками.

Тут очень кстати пришлась парочка изобретений середины XIX века. В 1841 году Джон Гофф Рэнд, американский художник, известный портретист, запатентовал прообраз современного тюбика для хранения краски. Поскольку он сам писал картины, то прекрасно знал все проблемы, связанные с этим процессом. Ведь тогда, до появления тюбика, художники тратили очень много времени на изготовление красок. Надо было смешивать пигмент и масло, все тщательно растирать до идеальной гомогенности и стараться побыстрее использовать, чтобы не засохло.

У художников началась новая жизнь. Теперь им стало легче писать на пленэре. Выдавил на палитру краску из тюбика (поначалу их делали из мягких металлов олова и свинца, потом — из алюминия и пластика), закрутил крышку и работай себе спокойно. Не говоря уже о том, что этот способ хранения был очень экономичным, потому что давал возможность полностью использовать краску из тюбика, почти до последней капельки. Подцепил ее плоской кистью и быстро размашистыми мазками покрыл заметную часть холста.

Экономия и скорость — это то, что и нужно было начинающим импрессионистам. Кстати, плоские кисти из щетины тоже появились в середине XIX века, вслед за тюбиком. Кисти со свиной щетиной позволяли работать намного быстрее. Получались картины с широкими резкими мазками, которые добавляли должной экспрессии.

Теперь можно было быстро написать все непостоянное и изменчивое — рябь на воде, солнечные блики, туман. И неважно, что краска лежит неплотно и местами просвечивает холст. Важно, что такая техника действительно передавала впечатление художника и позволяла рисовать быстро. А получающееся произведение совсем не походило на фотографию.

Тогда же появились и мобильные складные мольберты для пленэра — их называли французскими коробками. Они действительно, складываясь, превращались в коробку. К тому же там было предусмотрено место для красок, кистей и палитры. Закинул такой переносной мольберт на широком ремне за спину и можешь ехать куда угодно.

Но вернемся к выставке «Руанские соборы». Музей пригласил в свою исследовательскую команду научных сотрудников из Научно-реставрационного центра Грабаря и Музея современного искусства, где работают на новейшем аналитическом оборудовании. На Западе детальное научное исследование предметов изобразительного искусства — дело обычное и публичное, потому что результаты таких исследований западные музеи считают необходимым демонстрировать публике. Для нас выставка «Руанские соборы» — это едва ли не первый случай такой публичной презентации. Хотя кропотливая исследовательская работа в том же Научно-реставрационном центре Грабаря идет не один десяток лет.

Итак, что же выяснили исследователи, рассмотрев «Руанские соборы» Клода Моне с пристрастием? С помощью рентгена, микрорентгеновской флуоресценции, поляризационной микроскопии, ИК-Фурье-, рамановской и электронной спектроскопии, пиролитической газовой хроматографии в тандеме с масс-спектрометрией? Благодаря всей этой роскоши мы теперь знаем почти все о технике работы Клода Моне над «Руанскими соборами».

Он покупал стандартный холст, сам натягивал его на подрамник, грунтовал стандартной грунтовкой и начинал писать. Никакого предварительного рисунка на холсте он не делал. Моне работал с обычными красками, которые покупал в магазине. Он выдавливал их из тюбика на палитру и подцеплял плоской кистью из щетины, не разбавляя краски растворителем.

Исследование определило, с какими пигментами работал Клод Моне. Собственно, художник и не делал из этого секрета: «свинцовые белила (много свинцовых белил), желтый кадмий, киноварь, теплый краплак, синий кобальт, изумрудная зелень, вот и все…». В общем — обычное фундаментальное научное исследование, которое просто все разложило по полочкам и расставило по местам.

Тем не менее я нашла для себя нечто новое. Во-первых, при ближайшем рассмотрении даже глазу заметно, что красочный слой на картине «Руанские соборы в полдень» (именно в полдень, а не вечером) удивительно толстый. Он похож на пористый, выветрившийся известняк или туф, что, впрочем, одно и то же. Исследование подтвердило, что красочный слой в некоторых местах «Руанского собора в полдень» насчитывает до 20 слоев, в то время как «Руанский собор вечером» — не более трех – пяти.

А это значит, что «Руанские соборы» — не результат мгновенной фиксации игры света на стенах соборах. Судя по всему, эта фиксация давалась Клоду Моне нелегко. Художник изо дня в день возвращался к картине, дописывая ее и накладывая новые слои поверх написанных.

Именно поэтому Клод Моне работал с красками, где роль связующего играло маковое масло. Оно крайне медленно сохнет. И это давало возможность художнику дописывать, переписывать и улучшать свою работу на протяжении многих дней. К тому же полувысыхающее маковое масло реже желтеет и не привносит цветовых искажений в работу художника.

Ученые сопоставили результаты своего исследования и исследования британских коллег из галереи «Тэйт» в Лондоне. Ведь Клод Моне в серии «Руанские соборы» написал больше 30 картин. Выводы в целом совпали, хотя и были небольшие расхождения в трактовках. Просто британские специалисты склонны к более широким обобщениям. А представители русской исследовательской школы более въедливы. Это наша визитная карточка.

Остается только добавить, что для исследования состава красочного слоя и грунтовки понадобились крошечные крошки, снятые с этого самого слоя в разных местах. Никакого вреда детальное физико-химическое исследование картинам не причинило.

Ну что ж, поздравляю Музей изобразительных искусств, Научно-реставрационный центр Грабаря и Музей современного искусство с отлично выполненной работой. Надеюсь, что за этой первой выставкой, которая открыла публике тайны тонких научных исследований шедевров мирового искусства, последуют и другие.

А времена, когда искусствоведы датировали картину, просто рассматривая ее прищуренным глазом, канули в Лету. Сегодня наука дает возможность точно датировать произведения искусства и устанавливать принадлежность к той или иной авторской школе, хотя еще множество неразрешенных вопросов остается. Но по-другому в науке, как и в жизни, не бывает.

Пирожное как источник топлива
Л.Н. Стрельникова
На волне интереса к биотопливу появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дрожжи превращают в спирт. Именно так рассудили специалисты из научно-исследовательской и учебной винокурни Университета Хоэнхайма. И засучили рукава.
pic_2024_04_34.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Однажды, будучи в Париже, я заметила, что никто и никогда не спрашивает в булочных, свежий хлеб или нет. Оказалось, что это просто неприлично, потому что вся продукция в булочных — багеты, круассаны и пирожные — по определению свежая, ибо изготовлена ночью накануне дня продажи. Только ее могут продавать булочные.

И меня заинтересовал вопрос — а куда девается нераспроданная в течение дня продукция? Специально заходила в булочную перед закрытием, чтобы убедиться — остается ли. Остается!

Расследование показало, что ночью специальные машины с логотипом благотворительной программы объезжают булочные-кондитерские, забирают все остатки и отвозят в дома престарелых и разного рода приюты. Продукция-то на самом деле вполне свежая и вкусная, ее можно смело употреблять в течение 48 часов.

Забирают бесплатно и развозят бесплатно. И тем не менее все участники процесса счастливы, потому что булочным, к примеру, не приходится платить бешеные деньги за содержание и разгрузку мусорных контейнеров.

Вообще, пищевые отходы — это проблема для многих развитых стран. В Германии, к примеру, каждый год выбрасывают около 11 миллионов тонн пищевых продуктов, в том числе 600 тысяч тонн хлебобулочных изделий. Так оценивают специалисты перепроизводство немецких пекарен.

Правда, некоторые из этих старых хлебобулочных изделий обретают вторую жизнь, например, в качестве корма для животных. Тем не менее переработка хлеба требует больших затрат, поэтому многие «просроченные» кондитерские изделия по-прежнему попадают в мусорное ведро.

Но тут, на волне интереса к биотопливу, появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дрожжи превращают в спирт. Именно так рассудили специалисты из научно-исследовательской и учебной винокурни Университета Хоэнхайма. И засучили рукава.

И оказалось, что вовсе не белый хлеб с самым высоким содержанием крахмала дает наилучший результат. Более того, он дает наихудший результат, сильно уступая булочкам, щелочному тесту, ржаному хлебу и кремовым пирожным. А все дело в том, что в белом хлебе содержится мало белка. А он необходим для жизнедеятельности дрожжей.

И тогда ученые придумали добавлять к старой выпечке специальные бродильные соли, которые обеспечивают дрожжи азотом и фосфором. В результате время брожения сокращается, а выход биоэтанола увеличивается.

Если этот метод использовать в Германии повсеместно, то можно будет из старой выпечки производить 162 миллиона литров биоэтанола в год. Более того, по оценкам руководителей проекта, предприятия среднего размера могут получать около 5 миллионов евро дополнительных продаж в год за счет утилизации своей старой выпечки. Ведь на немецких заправочных станциях в топливе с маркировкой Super E10 содержится 10% биоэтанола, который получают из кукурузы, пшеницы и сахарного тростника.

Все отлично. Только почему биоэтанол из выпечки называется экологически чистым? Загадка.

Универсальное противоядие
Л.Н. Стрельникова
Ученые Исследовательского института Скриппса изучили нейротоксины, вырабатываемые многочисленными ядовитыми змеями и создали универсальное противоядие против ядов крайтов, тайпанов, кобр и мамбы.
pic_2024_04_33.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

России много с чем повезло. Например — со змеями. На нашей огромной территории обитает около 90 видов. Это всего лишь 2,25% от мирового змеиного разнообразия. Причем подавляющее большинство змей в России у нас не ядовиты, не агрессивны и не опасны.

Есть, правда, среди гадюк один опасный вид — гюрза. Она обитает в Дагестане. Очень агрессивна, очень ядовита и ее укусы смертельны. Остальные виды гадюк и щитомордников ядовиты, могут укусить, но их укусы не смертельны. Просто надо вовремя обратиться к врачу и принять необходимые меры.

Смертность от укусов змей, за исключением гюрзы, по итогам XX века, составила 0,3%. В большинстве случаев не от действия яда, а от неправильного самолечения. Достоверной статистики укусов змей нет, потому что не все обращаются к врачу.

Совсем другая ситуация в остальном мире. Он куда более опасный. В нем обитает около 4 тысяч видов змей. Из них 600 видов ядовиты, а 200 — смертельно опасны. Черные и зеленые мамбы, крайты, тайпаны, кобры… Этих ядовитых тварей мы и в глаза не видели.

Хотя — нет, неправда. Есть у нас опасная среднеазиатская кобра — самый ядовитый вид кобры в мире. Эту вспыльчивую змею, которая, впрочем, старается избегать людей, можно встретить только в приграничных районах с Восточной Азией.

Вычитала, что каждый год во всем мире более 100 тысяч человек умирают от отравления в результате укуса змеи, в основном в странах Африки и Азии. Больше всего людей умирает от змеиных укусов в Индии.

А как же противоядия? — спросите вы. Неужели их нет на Западе? Противоядия есть, но с ними связано множество проблем. В роли противоядия выступают антитела, которые получают из крови иммунизированных животных. Но в большинстве случаев такие лекарства действуют только против конкретного змеиного яда. Во-вторых, производство лекарства на животных — это дорого и не дает стабильного качества препарата. К тому же антитела животных могут вызывать побочные эффекты у людей.

Из этой ситуации есть только один выход — надо создать универсальное противоядие, которое будет действовать против всех змеиных ядов. Но как его сделать? Задавшись таким вопросом, ученые из Исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute) исследовали нейротоксины, вырабатываемые многочисленными ядовитыми змеями семейства элапиды — крайтами, кобрами и мамбами.

Яд каждой из них состоит из смеси различных белков, в том числе из группы так называемых длинноцепочечных α-нейротоксинов. Эти белки похожи молекулярной структурой. Она и стала отправной точкой для создания «универсального» противоядия.

В роли противоядия ученые рассматривали человеческие антитела. Их просто производить в промышленном масштабе, и они не чужеродны человеку. Ученые использовали библиотеку человеческих антител, которая содержит более 50 миллиардов объектов. Все их протестировали на взаимодействие с 16 змеиными нейротоксинами. Для этого пришлось создать специальную платформу для скрининга.

В результате кропотливой работы удалось найти одно антитело под названием 95Mat5, которое наиболее сильно взаимодействовало со всеми вариантами токсина.

Чтобы проверить это противоядие в действии, пришлось использовать лабораторных мышей. Им ввели смертельные дозы смеси всех токсинов, полученных от змей, и новое универсальное противоядие — найденное антитело. И оно успешно нейтрализовало нейротоксины. Так что ни одно животное не умерло и даже не проявило признаков паралича.

Оказалось, что универсальное антитело блокирует белки змеиного яда и не позволяет им связываться с рецептором, который, как известно, отвечает за паралич нервов. Происходит это потому, что антитело структурно очень похоже на рецептор, как сообщает команда. В общем — крошечный кусочек лего (Science Translational Medicine).

Итак, универсальное противоядие против крайтов, тайпанов, кобр и мамбы найдено. Но оно не работает против яда смертоносных гадюк, таких как гадюка Рассела, пилообразная гадюка и слоеная гадюка, обитающие в Индии, Пакистане и Африке. А это вторая по значимости группа ядовитых змей в мире. Впрочем, на их фоне наши неагрессивные российские гадюки со своими несмертельными укусами выглядят просто ангелами.

Поэтому теперь ученые занимаются подбором человеческих антител, блокирующих яды опасных гадюк. И в результате скоро появится по-настоящему универсальное противоядие, нейтрализующее яды всех ядовитых змей мира.

Быстрая мода против долгой жизни
Л.Н. Стрельникова
Быстрая мода сделала брендовую одежду доступной для всех. Она стоит дешево, зато и внешний вид теряет быстро, уже через несколько недель активной носки, и надо идти покупать новую. Но быстрая мода — это вредный бизнес, опасный для окружающей среды, а значит, и для нас с вами.
pic_2024_04_32.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Что такое быстрая мода? Это такая бизнес-модель, которую мы с вами сделали очень успешной. Суть ее в том, что она быстро производит дешевую одежду, которая соответствует тенденциям моды. А мы ее тут же покупаем, потому что модно и дешево.

Термин появился в начале девяностых для описания брэнда Zara, которая позже стремительно заняла доминирующее положение на рынке. Вслед за ней многие модные бренды типа Н&М научились так же быстро превращать эскизы одежды в готовый продукт за считанные недели.

Быстрая мода сделала брендовую одежду доступной для всех. Она стоит дешево, зато и внешний вид теряет быстро, уже через несколько недель активной носки, и надо идти покупать новую. Ведь никто не будет дорожить кофточкой, которая стоит как одно блюдо в Кофемании? К тому же вы получили ее и вовсе бесплатно, потому что откликнулись на акцию — «Купите две вещи и получите третью в подарок». Как только на ней появятся дефекты, она тут же отправится на помойку, а ее место займет новая, из новой коллекции, такая же дешевая.

Большинство из нас стало жертвой этой быстрой моды. Благодаря ей в современном мире появился термин «микро-сезон». Если 20 лет назад было два сезона — Весна/Лето и Осень/Зима — и соответственно две коллекции в год, то современная мода предлагает нам уже 52 микро-сезона в год — по числу недель. Поэтому теперь, чтобы быть в тренде, нужно обновлять гардероб каждую неделю.

Конечно, любой образованный человек понимает, что быстрая мода — это не безобидный бизнес. Я бы сказала — вредный бизнес, опасный для окружающей среды, а значит, и для нас с вами.

Во-первых, нарастающее производство одежды и обуви требует гигантских ресурсов. Достаточно сказать, что для производства пары джинсов расходуется 7,5 тысячи литров пресной воды. А мировая текстильная промышленность в целом использует 378 миллиардов литров пресной воды в год. Просто умопомрачительная цифра. Причем производство использует чистую пресную воду, а сбрасывает грязную.

Исследования показали, что источник большей части микропластика в воде — это одежда! Даже стирка одежды ежегодно выпускает в океан 500 тысяч тонн микроволокна, что эквивалентно 50 миллиардам пластиковых бутылок.

По данным Business Insider, на производство моды приходится 10% от общего объема глобальных выбросов углерода. Углеродный след одной футболки оценивается примерно в 15 кг. Даже все самолеты в мире не могут сравниться с такими масштабами загрязнения.

За последние два десятилетия производство одежды примерно удвоилось, в то время как население планеты увеличилось только на треть. Это означает, что люди покупают больше и чаще. Сегодня и потребители, и продавцы быстрой моды выбрасывают одежды больше, чем когда-либо. Причем на помойке все чаще оказываются непроданные новые товары. Надо же освобождать место для новых поступлений.

Считается, что каждую секунду в мире отправляется на свалку или сжигается объем текстиля, равный одному самосвалу. Лишь 1% материалов, произведенных для пошива одежды, перерабатывают во вторсырье. Даже некоторые компании, поддерживающие принципы устойчивого развития, сжигают невостребованную одежду на миллионы долларов.

Эта индустрия неустойчива — каждый год на свет появляется более 100 миллиардов новых предметов одежды из новых волокон, и планета не может этого выдержать.

И что со всем этим делать? Хорошее решение — магазины секонд-хэнд, которые дают вторую жизнь многим предметам. Они продолжают набирать популярность по мере того, как растет осведомленность людей о том, как производства текстиля загрязняют окружающую среду. Блошиные рынки, а также крупные модные сети уже предлагают поношенную одежду. С этим связан и успех приложения Avito.

Однако работа с подержанными вещами — дело не простое. Сортировать старую одежду на самом деле тяжело и требует много времени. Каждый предмет одежды надо взять в руки несколько раз, чтобы определить, из чего он сделан, в каком состоянии, каково качество и степень загрязнения. А на все рук не хватает, поэтому многие предметы одежды, которые все еще пригодны для использования, оказываются в мусоре.

Может ли наука здесь помочь? Конечно. На самом деле, работа по распознаванию и сортировке предметов — идеальная задача для искусственного интеллекта. И соответствующий алгоритм и связанная с ним технология не замедлили появиться. Это — текстильный сканер, который должен стать помощником в сортировке.

Сканер сначала фотографирует предметы одежды на черной конвейерной ленте. Затем с помощью искусственного интеллекта за считанные секунды анализирует, какой это продукт, подходит ли одежда для местного рынка секонд-хенд или ее следует переработать. Для этого сканер определяет не только тип одежды, брюки это, блузка или пальто, но и цвет одежды, степень ее изношенности, торговую марку и соответствует ли она текущей моде.

Сейчас ученые думают над тем, как научить текстильный сканер определять, из какого материала сделана одежда, чем и насколько она загрязнена. Для этого можно оснастить текстильный сканер спектрометрами.

Сейчас исследователи экспериментируют с комбинационной спектроскопией, которая может точно определять каждый тип ткани. Тканей, конечно, много разных. Но их все же конечное количество. И тогда можно будет сортировать одежду по типам волокон и направлять в переработку, чтобы из старого волокна получить новое.

А вот загрязнителей тканей может быть невероятно много. И здесь возникает проблема тех самых баз данных, на которых обучают текстильный сканер. Сложно создать библиотеку всех возможных загрязнителей на одежде, чтобы научиться их распознавать.

Решит ли это кардинально проблему? Уменьшит ли это давление на природу, которое оказывает быстрая мода? Поможет ли это развернуться устойчивой моде, которая должна заменить быструю моду? Нет, конечно. Здесь решения, на мой взгляд, лежат в области психологии.

На самом деле, весь модный бизнес в наших с вами руках. Его успех и процветание зависят от того, будем мы покупать или нет. «Я не настолько богат, чтобы покупать дешевые вещи», — говорил барон Ротшильд. И это высказывание сегодня актуально как никогда.

Пишут, что...
…космический телескоп Джеймс Уэбб, наблюдавший за окружающей средой двух молодых протозвезд, обнаружил на крошечных частичках ледяной пыли многочисленные сложные органические молекулы…
…газообразный водород из гидротермальных источников превращает природные железосодержащие минералы в металлическое железо на дне океана…
…в 2023 году концентрация CO2 в атмосфере продолжала расти по сравнению с предыдущим рекордным 2022 годом и теперь на 50% выше, чем доиндустриальный уровень…

…у литий-ионных аккумуляторов с фторацетонитрилом в качестве растворителя при –70°С ионная проводимость такая же, как и у обычных аккумуляторов при комнатной температуре, и примерно в 10 000 раз выше, чем у предыдущих электролитов при таких же низких температурах (Nature)…

…тело цикады покрывают наносферы собственного производства с особой геометрической структурой, которые отражают меньше света и делают их невидимыми для врагов (PNAS)…

…ультратонкие органические солнечные элементы толщиной 3 микрометра, гибкие и водонепроницаемые, которые можно прикреплять к одежде, сохраняют работоспособность после дождя или даже стирки (Nature Communications)…

…в 2021 году неврологические проблемы затронули около 3,4 млрд человек, что сделало заболевания головного мозга и нервной системы наиболее частой причиной болезней и инвалидности во всем мире (The Lancet Neurology)…

…космический телескоп Джеймс Уэбб, наблюдавший за окружающей средой двух молодых протозвезд, обнаружил на крошечных частичках ледяной пыли многочисленные сложные органические молекулы, включая этанол, уксусную кислоту и муравьиную кислоту (Astronomy & Astrophysics)…

…горизонтальная передача целых хромосом происходит между разными штаммами гриба рода Metarhizium, поражающими насекомых (PNAS)…

…астероидная пыль, несущая органические молекулы, могла накапливаться в ямах таяния льда на ранней Земле и привести в действие пребиотическую химию на заре эволюции жизни (Nature Astronomy)…

…при добыче нефти и природного газа в США в атмосферу попадает в три раза больше метана, чем считалось ранее (Nature)…

…газообразный водород из гидротермальных источников превращает природные железосодержащие минералы в металлическое железо на дне океана (PNAS)…

…диабет, загрязнение воздуха и алкоголь — вот три наиболее важных фактора, повышающих риск развития деменции (Nature Communications)…

…в 2023 году концентрация CO2 в атмосфере продолжала расти по сравнению с предыдущим рекордным 2022 годом и теперь на 50% выше, чем доиндустриальный уровень (World Meteorological Organization)…

…большие японские синицы, ухаживающие за птенцами, особым взмахом крыльев при входе в гнездо как бы говорят партнеру: «После тебя» (Current Biology)…

Раскрыт секрет синего цвета фруктов
Л.Н. Стрельникова
Давно известно, что черника и другие ягоды в действительности содержат только красные красители в мякоти и кожуре. Но тогда откуда берется такой красивый сине-голубой цвет черники и голубики? Ученые решили присмотреться к поверхности кожуры ягод черники, некоторых сортов винограда, а также голубых ягод можжевельника.
pic_2024_03_41.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы когда-нибудь видели бабочку Морфо? Это огромная бабочка. Ее крылья размером почти с ладонь сияют фантастическим насыщенным голубым или сапфировым цветом. Да еще и переливаются перламутром.

Какой удивительно красивый краситель! Первая мысль — выделить его из крылышек бабочек, определить структуру синего пигмента и попробовать повторить его синтез в колбе, чтобы потом перенести в промышленность. Но не тут-то было.

А все потому, что в случае с бабочкой Морфо мы имеем дело с так называемой структурной окраской, которой никакой пигмент не нужен. Его и нет в крылышках бабочки. Окраска образуется в результате игры солнечного света с наноструктурированной поверхностью чешуек на крылышках бабочки.

До недавних пор считали, что структурная окраска в большей степени характерна для животного мира — насекомых, рыб, земноводных, моллюсков, птиц. Да и зачем она растениям, если они могут легко, в отличие от большинства животных, синтезировать синие пигменты.

Но это не так. На самом деле, лишь очень немногие экзотические растения производят синие красители. Потому что, в отличие от других красителей, их образование требует больших затрат энергии. Давно известно, что черника и другие ягоды в действительности содержат только красные красители в мякоти и кожуре, поэтому их сок тоже красный. Но тогда откуда берется такой красивый сине-голубой цвет черники и голубики?

Ученые решили присмотреться к поверхности кожуры ягод черники, некоторых сортов винограда, а также голубых ягод можжевельника. Все они красивого цвета с белесым налетом, как будто запотевшие. Давно известно, что кожура этих ягод покрыта воском. Ученые полагали, что воск защищает ягоду от насекомых и отталкивает воду, чтобы ягоды не гнили. Но оказалось, что этим роль воска не ограничивается.

Ученые исследовали структуру воскового покрытия и пришли к выводу, что именно этот восковой слой со своими особыми наноразмерными кристаллическими структурами и обеспечивает ягодам структурную окраску. Здесь цвет — это тоже оптический эффект, как и на крыльях бабочки Морфо. Причем спектроскопический анализ показал, что структурированный восковой слой на поверхности ягод отражает не только синие, но и ультрафиолетовые длины волн.

Итак, цветовой эффект обусловлен особенностями тонких восковых слоев, которыми покрыты эти ягоды. Однако исследователи пошли дальше. Они смыли воск с поверхности ягод махонии — это декоративный орегонский ползучий виноград. Затем выделили воск из раствора. Он, кстати, по внешнему виду был похож на самый обыкновенный воск белесого цвета. Никакой синевы. Затем расплавили воск, нанесли его тонким слоем на темное стекло.

И все изменилось как по мановению волшебной палочки, когда воск застыл. Вместо белесой восковой заплатки на темном стекле теперь красовалась красивая голубая заплатка — точно такого же цвета, что ягода махонии. Впервые ученые повторили технологию природы, правда, с помощью ее воска.

Можно порассуждать о перспективах этого исследования. Мне, например, в голову приходит идея солнцезащитного крема, ведь этот структурированный тонкий слой воска отражает не только синие, но и ультрафиолетовые лучи. Крем в баночке будет белый, а вот его тонкий слой на теле станет голубым или синим.

Ну и что? Волосы же красят в розовый и зеленый цвет без всякой пользы? А тут можно немного пострадать, походить голубым, зато защита от ультрафиолета гарантирована. А главное, этот воск — чистейший природный продукт.

Природа по-прежнему остается неисчерпаемым кладом идей и инноваций. Взять их у нее — наша задача!

Почему у собак глаза темнее, чем у волков
Л.Н. Стрельникова
У большинства домашних собак глаза темно-коричневые. А вот если мы посмотрим на волков, то увидим другую картину — их глаза ярко-желтые. Куда же делся ярко-желтый волчий цвет? Этим вопросом задались японские ученые и решили докопаться до истины.
pic_2024_03_40.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы знаете, какого цвета глаза у собак? Присматривались? У меня было три собаки — чистокровная дворняжка, беспородная такса и беспородная овчарка, чьи отцы неизвестны. Но всех их объединяло одно — глубокий, почти черный цвет глаз с поволокой. И всех их я любила одинаково горячо.

А вот если мы посмотрим на волков, то увидим другую картину — у волков глаза ярко-желтые. Сравнение собак с волками вполне оправдано. Ученые полагают, что собака (Canis familiaris) произошла от серого волка (Canis lupus). И случилось это в позднем палеолите 15–10 тысяч лет назад. Это подтверждают археологические находки в Китае и Иране. Там рядом с жилищами людей встречаются останки собак, датируемые XIV веком до н. э. Кроме того, у собаки и волка сходная структура ДНК и одинаковое количество хромосом.

С тех давних времен много воды утекло, и собаки изменились, отдалились от волка. Здесь свое дело сделала эволюция, да еще и селекционеры руку приложили. По данным Международной кинологической федерации на 2023 год, в мире существует 356 пород. Каждая их них — собственность той или иной страны.

Свои породы есть, конечно, и у России. Скажем, прекрасная и бесстрашная среднеазиатская овчарка алабай. Или изящные, грациозные и аристократичные русские псовые борзые. Очень ранимые, кстати. Или русский черный терьер. Это одна из самых молодых пород. Ее еще называют собакой Сталина. Наверное, потому, что эту породу вывели в питомнике, получившем в 1949 году госзаказ на выведение служебно-сторожевой собаки, которая могла бы жить в любых климатических условиях. И вывели!

Есть и другие русские породы собак, очень разные, но у всех у них — темно-коричневые глаза. Куда же делся ярко-желтый волчий цвет? Этим вопросом задались японские ученые и решили докопаться до истины. Ученые сравнили цвет радужной оболочки глаз на фотографиях 22 волков и 81 собаки из 35 различных пород собак и убедились, что у домашних собак глаза почти черного цвета.

Затем в эксперимент вступили полторы сотни добровольцев. Им предложили посмотреть на портретные фотографии 12 разных пород собак. Причем это были подредактированные в фотошопе портреты. На части снимков собакам сильно осветлили глаза — сделали их желтыми, как у волков. А у другой части снимков глаза затемнили еще больше, чем они были на самом деле.

Затем испытуемые ответили на вопросы анкеты, что они думают о собаках с темными и желтыми глазами. Оказалось, что участники эксперимента воспринимали мордочки собак с более темными глазами как более дружелюбные, приветливые и незрелые. А вот мордочки с более светлыми глазами люди воспринимали как более умные, уверенные в себе и зрелые. В целом участники эксперимента были более склонны заботиться о темноглазых собаках, чем о светлоглазых.

Почему темные собачьи глаза кажутся нам добрее? Исследователи полагают, что все дело в контрасте между зрачком и радужкой. У собак с темными глазами этого контраста нет. Зрачок почти сливается с радужкой. В результате нам кажется, что у собаки очень большой расширенный зрачок. А кроме того, мы почти не видим, как зрачок расширяется или сужается.

При чем здесь зрачок, спросите вы? Дело в том, что расширенный зрачок указывает на радость, поэтому эту радостную собаку мы воспринимаем как привлекательную, дружелюбную и заслуживающую доверия. Кроме того, такая собака кажется нам моложе. Ведь у младенцев зрачки больше, чем у пожилых людей. С другой стороны, в черных глазах собаки мы не видим, когда сужается зрачок, то есть мы не видим признаков гнева и угрозы.

Так или иначе, но большинство людей инстинктивно предпочитают собак с более темным цветом глаз. Темные глаза делают мордашку собаки безобидной, слабой, детской. Поэтому нам хочется такую собачку приласкать, позаботиться о ней, потискать ее. Мы сильнее привязываемся к ней, и она получает преимущество в выживании.

В общем, проделки эволюции. Когда именно в ходе одомашнивания у собаки потемнели глаза, покажут дальнейшие исследования. Но вот эти рассуждения о большом зрачке и беззащитности очень точны. Специально посмотрела на фотографии хаски, у которой светло-голубые глаза и отчетливо виден маленький зрачок. Кстати, породу сибирской хаски вывели эскимосы и чукчи на Крайнем Севере. Им нужны были выносливые ездовые собаки, поэтому они скрещивали диких волков и аборигенных собак и получали выносливых ездовых хаски, которые без труда преодолевали большие расстояния на заснеженной территории.

Так вот, посмотрела на фото этих прекрасных собак и поняла, что это умные, уверенные в себе, зрелые собаки. Никакой беспомощности и слабости. Никакого приглашения позаботиться о ней. И даже легкая дрожь пробирает от этого маленького зрачка — кто знает, что у нее на уме. Хотя хаски — чудесные собаки-трудяги, которые умеют дружить и любят приключения. Однако предпочтение мы отдаем собакам с темными глазами, и теперь мы знаем почему.

Память обезьян похожа на человеческую
Л.Н. Стрельникова
Наука постоянно добывает все новые и новые факты, подтверждающие сходство людей и обезьян и намекающие на то, что, как минимум, общий предок у человека и обезьяны был. И речь идет не о внешнем сходстве, а о более тонких вещах — о работе мозга.
pic_2024_03_39.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Наука постоянно добывает все новые и новые факты, подтверждающие сходство людей и обезьян и намекающие на то, что, как минимум, общий предок у человека и обезьяны был. И речь идет не о внешнем сходстве, временами пугающем, а о более тонких вещах — о работе мозга.

Давно известно, что обезьяны узнают сотрудников зоопарка и исследователей, которые часто посещают животных, чтобы изучать их психологию. Ученые из Университета Джона Хопкинса, исследующие когнитивные способности животных, решили выяснить в эксперименте, есть ли у обезьян устойчивая память на своих друзей и знакомых. Иными словами — помнят ли обезьяны своих друзей-соплеменников или врагов-соплеменников и как долго сохраняется эта память.

Объектами исследования стали шимпанзе и бонобо в Эдинбургском зоопарке в Шотландии, зоопарке Планкендал в Бельгии и заповеднике Кумамото в Японии. Сначала исследователи собрали фотографии обезьян, которые когда-то жили в зоопарке и общались с обезьянами, участвующими в эксперименте. На фотографиях были запечатлены обезьяны, с которыми общение прекратилось как минимум девять месяцев назад, а как максимум — 26 лет.

Затем пришла очередь эксперимента, в котором участвовало 26 обезьян. Ученые предложили им сок, и пока они наслаждались вкусным напитком, им показывали на экране одновременно две фотографии. На одной была обезьяна, которую они когда-то знали, на другой — совершенно незнакомая особь. Пока участницы экспериментами рассматривали фотографии, специальное устройство отслеживало движение их глаз.

Оказалось, что обезьяны значительно дольше рассматривали фото своих прошлых знакомых, с кем они проводили время в одной группе, но давно уже расстались по разным причинам — кто-то умер, кого-то перевезли в другой зоопарк и т. п. Фотография неизвестной обезьяны их не интересовала.

Однако еще дольше они рассматривали фото своих бывших друзей, а не просто знакомых по группе, с которыми их разлучили на десятилетия. В некоторых случаях обезьяны даже прекращали пить и замирали перед экраном, как загипнотизированные, когда на нем появлялась фотография их давнего закадычного друга.

Рекорд в области воспоминаний установила бонобо Луиза. Ей показали фотографии ее сестры Лоретты и племянника Эрина, которых она не видела 26 лет. И тем не менее их фото она рассматривала дольше всего. Причем этот результат воспроизвелся во всех восьми экспериментах, в которых участвовала Луиза.

Результаты показывают, что социальная память обезьян может сохраняться более 26 лет, то есть большую часть их средней продолжительности жизни (40–60 лет), и может быть сравнима с человеческой памятью, которая начинает снижаться через 15 лет, но может сохраняться и до 48 лет после разлуки.

Так ученые продемонстрировали миру самую долгую социальную память, когда-либо зарегистрированную у животных (PNAS). Вероятно, этот вид памяти уже присутствовал у наших общих эволюционных предков, которые жили предположительно от 6 до 9 миллионов лет назад.

В любом случае шимпанзе и бонобо обладают когнитивными механизмами, очень похожими на наши собственные. Короче говоря, много общего у нас с шимпанзе, как бы это кому-то не нравилось.


1 2 3 4 5 >

Разные разности
Магнитная навигация муравьев
Пустынные муравьи Cataglyphis — настоящие ассы навигации. В поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрел...
Микробы делают чай вкуснее
Что влияет на количество теанина в чае? Этот вопрос исследовали китайские ученые. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая и выяснили, что все зависит от количества и активности азотфиксирущих бактерий, обитающих на к...
Анатомия «Руанского собора»
В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте прошла необычная выставка. Всего две картины Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». А рядом были представлены результаты физико-хими...
Пирожное как источник топлива
На волне интереса к биотопливу появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дро...