Разные разности

Желтки против пожелтения
Л.Н. Стрельникова
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да Винчи добавлял в краску яичные желтки. Но зачем такая гибридная краска?
pic_2024_06_37.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

В чем величие Леонардо да Винчи, Сандро Боттичелли, Яна Вермеера и Харменса Рембрандта? Не только в том, что они создали потрясающие шедевры изобразительного искусства, радующие нас по сей день. Они еще и обеспечили работой десятки миллионов искусствоведов, реставраторов и экскурсоводов, дав им надежный кусок хлеба на всю жизнь.

Это стало возможным благодаря потрясающей сохранности полотен того же Леонардо да Винчи и Боттичелли. За прошедшие 500 лет удивительным образом краски сохранили свою яркость, а красочный слой не испортила желтизна, обычно проявляющаяся со временем. Реставрация, скажете вы? Нет, технология.

Немецкие исследователи из Технологического института Карлсруэ вместе с итальянскими коллегами раскрыли секрет художников эпохи Возрождения.

Труд их был совсем не легок. Красок в тюбиках тогда еще не было, поэтому художникам, точнее их подмастерьям, приходилось перетирать в пыль минералы, чтобы получить пигменты, а затем тщательно размешивать их в льняном масле до образования устойчивой суспензии.

Однако крошечные пробы красочного слоя, взятые с картин перечисленных художников, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да Винчи добавлял в краску яичные желтки. Но зачем такая гибридная краска? Просто дань темпере?

Химики решили смоделировать процесс приготовления красок эпохи Возрождения. Известно, что свойства многокомпонентных смесей зависят не только от количества и соотношения ингредиентов, но и от порядка их смешивания. Повара и кулинары отлично это знают.

Исследователи взяли для будущих суспензий льняное масло, желтки, а в качестве пигментов — свинцовые белила (основной карбонат меди) и ультрамариновый синий (лазурит), потому что точно знали, что Леонардо и Боттичелли использовали именно эти пигменты и это масло.

Затем химики приготовили две смеси. В первом случае они смешали пигменты с маслом, аккуратно растерли, а затем добавили желтки. Во втором — сначала пигменты тщательно растерли с желтками и дали застыть. Кода смесь затвердела, ее растолкли, растерли и добавили масло. В обоих случая получилась краска, практически одинаковая по виду. Но разница была, причем заметная.

Масляные краски № 2 были чуть более жидкими, более подвижными и легко наносились на основу, хорошо растекались на ней. А краски № 1 были более жесткими, более твердыми, если можно так сказать. Кстати, Леонардо, как и его современники в Италии, писал на деревянных досочках из тополя.

Кроме того, краски, приготовленные по второй технологии, образовывали меньше складок и трещин при высыхании, они были более устойчивы к воздействию влаги и совершенно не желтели. И конечно, они дольше сохли, что особенно ценил Леонардо да Винчи, который был перфекционистом, очень требовательным к своим произведениям, поэтому писал их долго (Nature Communications).

Так что порядок смешивания компонентов масляных красок имел значение. Секрет Леонардо, Боттичелли, Вермеера и Рембрандта раскрыт. Но какой тут механизм? Исследователи видят причину «в антиоксидантном действии полного обволакивания пигментов белком».

Но это довольно странная гипотеза, на мой взгляд. Защищать от окисления пигменты, которые представляют собой оксиды металлов, довольно бессмысленно. Если что и окисляется в красках, то это органика. Да и белка в желтках мало, всего около 16%. Зато жирных кислот почти вдвое больше. Что происходит в смеси № 2 на самом деле, предлагаю подумать вам самим. Интересная задачка.

А вот что очевидно, так это польза от выполненного исследования. Полученное знание теперь можно применять при реставрации шедевров эпохи Возрождения красками, которые использовали сами художники.

Споры против полиуретана
Л.Н. Стрельникова
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаются неактивными и нечувствительными долгое время, пока не встретятся с почвой и не проснутся.
pic_2024_06_36.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Кто изобрел полимеры? Термин «полимеры» придумал знаменитый шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус без малого 200 лет назад. Но не стоит думать, что сами полимеры изобрели химики. Нет, конечно. Полимеры придумала природа.

Целлюлоза древесины, крахмал в картошке и кукурузе, белки в живых организмах, наконец главная молекула жизни ДНК — это все природные полимеры с длинными молекулами-цепочками из повторяющихся звеньев. Другое дело, что люди научились делать полимеры, которых нет в природе — с особыми свойствами и удивительной стойкостью.

Эту стойкость на заре химизации в прошлом веке высоко ценили пользователи. А сегодня долгоживучесть полимеров обернулась серьезной проблемой для окружающей среды. Возрастающее давление этих материалов на природу становится все более заметным. Очевидно, что проблема требует решения. И решать ее должны те, кто создает и производит полимеры, то есть химики. Вот химики и стараются.

Разработкой биоразлагаемых материалов из термополиуретанов, из которых делают ковры, сиденья в автомобиле и много чего еще, занялись исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Из прежних исследований они уже знали, что в природе обитают специфические почвенные штаммы бактерии Bacillus subtilis, которые могут пожирать термополиуретан. Но для этого охотник и жертва должны встретиться в природе, а это событие маловероятно.

Вот и пришла в голову ученым идея соединить их заранее, чтобы в нужный момент они не искали друг друга. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаются неактивными и нечувствительными долгое время, пока не встретятся с почвой и не проснутся.

Однако здесь есть еще одна проблема. Технология изготовления материалов из термополиуретана предусматривает нагрев до 135°С. Но споры «нормальных» бактерий B. subtilis могут выдерживать температуру только до 100°. Пришлось специально выращивать штамм бактерий, устойчивый к нагреванию. Для этого исследователи применили технику под названием «Адаптивная лабораторная эволюция».

Споры бактерий сначала подвергали нагреву до температуры, которая была чуть больше их нормального предела. Часть бактерий погибала, а выживших подогревали до еще более высокой температуры. Так, шаг за шагом, ученые получили нужный термостойкий штамм.

Теперь споры Bacillus subtilis смешивали с сырьем из термополиуретана, а затем при 135°С сплавляли в массу. Прочностные и эластичные свойства полиуретана при добавлении спор нисколько не пострадали. Тест-полоски из этой массы поместили в сосуды со стерильным донным материалом и хранили при температуре 37° и относительной влажности около 50%.

Питательные вещества компостного материала в сочетании с влагой заставили микробы в полиуретане выйти из своего спорового состояния, и они начали разрушать пластик. Всего за пять месяцев пластиковые полоски разложились на 90% (Nature Communications). Важно, что для разложения нового материала не понадобились никакие дополнительные микробы из окружающей среды.

Наверное, решение имеет право на существование. Лишь бы споры бактерий в полиуретане не проснулись раньше времени и не активировались, чтобы кресло в такси не начало расползаться под вами.

Бактериофаги против дезодорантов
Л.Н. Стрельникова
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное решение — использовать вирус, поражающий именно S. hominis. И подобрали кандидата на эту роль.
pic_2024_06_35.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Запах пота — неизбежное зло, которое сопровождает нас по жизни. Возможно, кому-то покажется удивительным, но сама биологическая жидкость под названием «пот» ничем не пахнет. Запах пота — это результат работы кожных бактерий, которые с удовольствием начинают перерабатывать белки и жиры, содержащиеся в поте. В результате работы «челюстями» бактерии выделяют неприятно пахнущие вещества.

Смесь этих ароматов и есть наш индивидуальный запах тела, который может быть слишком резким и неприятным. Обычно мы глушим его разного рода дезодорантами, которые либо блокируют образование пота, либо подавляют рост бактерий. Но, как правило, эти средства избавляют нас от проблемы на короткое время, а то и вовсе не справляются с сильным резким запахом. Тут без научного подхода не обойтись.

Исследовательская группа из Столичного университета Осаки задалась вопросом, а какие именно бактерии ответственны за производство резкого запаха под нашими подмышками? Дерматологи собрали образцы пота под мышками у 20 мужчин, пометили несколько проб с особо сильным и резким запахом, а затем проанализировали бактериальный состав пота во всех образцах.

Исследователи нашли бактерии, количество которых возрастало в пробах с более сильным запахом, — это вид Staphylococcus hominis. Они выделяют вонючие жирные кислоты, которые также обнаружили во всех образцах пота. Итак, метагеномный анализ кожной флоры с помощью суперкомпьютера в Токийском университете позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота.

И что делать с этим знанием? Можно ли избавиться от Staphylococcus hominis, не убивая другие кожные бактерии? Японские исследователи предложили логичное решение — использовать вирус, поражающий именно эти бактерии. И подобрали кандидата на эту роль — бактериофага, который целенаправленно уничтожает только Staphylococcus hominis. Делает он это с помощью фермента эндолизина, который разрушает клеточные стенки бактерий, и они дохнут.

Это было предположение. Чтобы его проверить, ученые искусственно создали этот фермент и добавляли его к разным культурам различных кожных бактерий. Оказалось, что действительно этот эндолизин наносит вред исключительно Staphylococcus hominis (Journal of Investigative Dermatology).

Как видим, не за горами фаговая терапия от запаха подмышек. И это совсем не пустяк — невыносимо резкий запах пота партнера нередко приводит к разводам. Так что освободим дорогу бактериофагам к нашим подмышкам!

Липучка против трипсов
Л.Н. Стрельникова
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стратегия и приглянулась голландским исследователям, которые искали управу на трипсов.
pic_2024_06_34-2.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Наверняка вы знаете, что такое липучка от мух. Вроде бы какой-то несерьезный копеечный пустяк. Но нет. Этот пустяк на удивление — долгожитель, ему почти 115 лет. Значит, пользователи его оценили и полюбили.

Липучку для мух изобрел немецкий кондитер Теодор Кайзер в 1910 году. Нисколько не удивляет, что изобрел именно кондитер. Наверняка он много раз наблюдал, как мухи прилипали к сладкому сиропу, разлитому на столе, не могли улететь и дохли прямо на месте.

Теодор Кайзер начал производить липучку для мух под торговой маркой Aeroplan. Но тут возмутились производители самолетов, поэтому название пришлось заменить на Aeroxon.

Липучку для мух производят и покупают до сих пор, хотя изобретено и производится множество разных репеллентов. Но сердцу милее безопасная для человека и не вонючая липучка под потолком, пусть и не особо эстетичная.

Вопрос безопасности актуален и в сельском хозяйстве, где борьба с вредными насекомыми, уничтожающими посевы, идет полным ходом. Арсенал синтетических инсектицидов фосфорорганической природы представлен богатым перечнем контактных и системных ядов (тиофос, метафос, карбофос, хлорофос, октаметил, метилсистокс, рогор и др.).

Все эти продукты интеллектуального труда, конечно, убивают паразитов на полях. Но они опасны и для пчел, и для людей, да и для растений, поскольку могут обжигать листья. Не говоря уже о том, что многие вредители со временем привыкают к ядам и становятся устойчивыми к ним.

Химики ищут им замену, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. На самом деле, растения используют несколько стратегий. Например — тонкие волоски трихомы, которые покрывают стебель и листочки. В зависимости от структуры они могут либо отпугивать хищников, как чучело на ветру, либо выбрасывать опасные для вредителей вещества. Именно так поступает крапива, чьи жгучие волоски при соприкосновении выделяют муравьиную кислоту.

Другие растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стратегия хороша еще и тем, что насекомое дохнет на месте и не может распространять вирусы растений. Именно этим активно занимаются мелкие и противные трипсы (Frankliniella occidentalis) размером около 1,5 миллиметра. Они сосут сок растений, повреждая при этом ткани растений и передавая вирусные заболевания.

Эта стратегия приглянулась исследователям из Вагенингенского университета и научно-исследовательского центра в Нидерландах, которые искали управу именно на трипсов. Стратегия хороша еще и тем, что насекомое не может выработать устойчивость к такой смертельной ловушке, поскольку она физическая, а не химическая.

Тут, правда, надо было предусмотреть два важных обстоятельства. Первое — в эту липкую ловушку не должны попадать насекомые-опылители, пчелы и шмели, а также хищники вредителей. А значит, клеевой слой должен лежать не сплошным полотном, а островками размером не более нескольких миллиметров. Вторая — клей должен быть биоразлагаемым, чтобы в природе от него не оставалось и следа, а значит, он должен быть природного происхождения.

Химики экспериментировали с разными растительными маслами и остановили свой выбор на масле рисовых зародышей. На его основе создали липкий состав. Его охлаждали, измельчали, чтобы получить частицы нужного размера, и смешивали с водой. Полученной смесью опрыскивали хризантемы в поле и наблюдали, как трипсы навечно приклеивались к капелькам липкой засады (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Преимущество этой смеси заключается в том, что ее можно распылять привычными инструментами — будь то цветочный опрыскиватель для комнатных растений или сельскохозяйственная техника, с помощью которой распыляют химические пестициды.

Этанол против гриппа
Л.Н. Стрельникова
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи усматривают в этом прорыв в профилактике и лечении инфекционных заболеваний и предотвращении пандемий.
pic_2024_06_34-1.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Сначала я подумала, что это шутка — ученые ведь тоже шутят. Стала проверять. Да нет — и Окинавский институт науки и технологий (OIST) существует, и в журнале The Journal of Infectious Diseases есть публикация, которая меня изумила. Называется она «Вдыхание паров этанола в низких концентрациях может вывести из строя вирус гриппа А у мышей без вредных побочных эффектов».

Профессор Цумору Синтаке, который возглавляет отдел квантово-волновой микроскопии в OIST, предложил идею использовать пары этанола для лечения инфекций дыхательных путей. Ведь если этанолом дезинфицируют поверхности тела, то почему бы ему не работать и внутри.

Идею проверили. Мышей инфицировали гриппом А, потом создали условия, при которых они вдыхали пары этанола, и смотрели, что происходит с вирусом. Оказалось, что вирус инактивировался уже через десять минут после вдыхания.

Дальнейшие количественные эксперименты показали, что для вируса, накапливающегося в слизистой дыхательных путей, опасен этанол в 20%-ной концентрации. Эта концентрация не токсична для клеток легких — ученые убедились в этом в экспериментах in vitro. При повышенной температуре тела 20%-ный этанол может не только за одну минуту инактивировать вирус гриппа А вне клеток, но и остановить репликацию вируса внутри этих клеток. Статья опубликована в The Journal of Infectious Diseases в конце прошлого года.

Теперь исследователи изучают влияние этанола на вирусы птичьего гриппа и ковида. Они полагают, что у ингаляции парами этанола большое будущее, что это новая терапия респираторных инфекционных заболеваний. Но предупреждают, что не следует пытаться самостоятельно использовать этанол в качестве терапии. Эффективность и безопасность этого нового метода лечения для людей и других млекопитающих еще не исследована и не доказана. Пока речь идет только о мышах.

По поводу приоритета японских ученых готова поспорить. Во время пандемии ковида в России в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола, которая завершалась, кажется, принятием лекарства внутрь. Автор методики предлагал ее всем желающим бескорыстно и бесплатно, от широты душевной.

Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи усматривают в этом прорыв в профилактике и лечении инфекционных заболеваний и предотвращении пандемий.

Более того, уже в марте этого года в журнале Frontiers in Medicine опубликована статья австралийских исследователей, в которой описаны результаты клинического исследования фазы I, оценивающего безопасность, переносимость и фармакокинетику ингаляционного этанола у людей в качестве потенциального средства лечения инфекций дыхательных путей. Видимо, в этом этаноле что-то все-таки есть. Волшебное вещество!

Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C…
…пластырь с микроиглами против алопеции, который помещают на кожу головы, выделяет лечебные вещества, регулирующие местный иммунитет, и останавливает аутоиммунную реакцию, тем самым помогая волосам расти заново…
…разработан новый процесс, который преобразует CO2 в муравьиную кислоту; пилотная установка мощностью 100 кг в сутки будет запущена к 2025 году…

…ограничения компаний, занимающихся онлайн-играми, недавно введенные китайским правительством, уже отобрали у сидячего образа жизни школьников более чем три четверти часа (International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity)…

…умный шейный браслет из эластичного дышащего текстиля с 47 компонентами, которые могут работать на одной зарядке более 18 часов, позволяет пользователям контролировать потребление пищи (PNAS Nexus)…

…создан новый для природы фермент с борной кислотой в активном центре, который предназначен для промышленного биокатализа (Nature)…

…традиционное представление о том, что клубника минимально зависит от этилена в развитии плодов, неверно — этилен ускоряет созревание клубники (Fruit Research)…

…риск прогрессирования рака предстательной железы у мужчин, употребляющих преимущественно растительную пищу, на 47% меньше по сравнению с теми, кто потребляет больше продуктов животного происхождения (JAMA Network Open)…

…в странах, где переводят часы, переход на летнее время вреден для здоровья граждан, поскольку увеличивает потребление переработанных закусок и уменьшает количество походов в спортзал (Journal of Marketing)…

…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C (PLoS ONE)…

…пластырь с микроиглами против аутоиммунного облысения (алопеции), который помещают на кожу головы, выделяет лечебные вещества, регулирующие местный иммунитет, и останавливает аутоиммунную реакцию, тем самым помогая волосам расти заново (Advanced Materials)…

…физики добились значительного прогресса в понимании кинетического магнетизма, используя ультрахолодные атомы, связанные в искусственной решетке, созданной лазером (Nature)…

…сферические наночастицы серебра более токсичны, чем треугольные или кубические, для водных обитателей — бактерий, водорослей, дафний и рыбок Данио (Nanomaterials)…

…разработан новый процесс, который преобразует CO2 в муравьиную кислоту; пилотная установка мощностью 100 кг в сутки будет запущена к 2025 году (Joule)…

…с 1900 по 1914 год химическая промышленность в России увеличилась почти вчетверо (при среднем увеличении всей промышленности в 2–2,5 раза); чистый доход составлял около 2 млрд руб. в год («Вопросы истории естествознания и техники»)…

Маскировка, подсказанная цикадой
Л.Н. Стрельникова
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом и выяснили, что они действительно отражают на 80-94% меньше света.
pic_2024_05_35.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Наверняка вы знаете, кто такая цикада, и слышали, как она стрекочет в жаркий день. Стрекочет самец, да так громко, что воздух аж гудит. Слышно стрекот хорошо, а вот само насекомое не сразу и найдешь. А между тем оно сидит на стволе дерева или кустарника на самом виду, прямо перед глазами. Почему не видим? Из-за маскировки. И дело здесь не только в покровительственной окраске.

Оказывается, все тело цикады покрывают микроскопические зерна. Это полые сферические брохосомы диаметром от 300 до 700 нм с ячеистой внешней стенкой. Очертание брохосомы приближается к геометрии футбольного мяча или молекулы фуллерена: на ее поверхности чередуются отверстия в форме пяти- и шестиугольников размером от 100 до 280 нм. Эта вполне ажурная конструкция сделана из нескольких видов белков и липидов. А производят брохосомы сами цикады.

Кстати, впервые брохосомы обнаружили у кузнечиков и рассмотрели их в электронный микроскоп в 1952 году. Благодаря тому, что размеры брохосом соизмеримы с длинами волн солнечного спектра, эти ажурные структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться на местности.

Исследователи из Университета штата Пенсильвания решили в этом убедиться. Используя 3D-принтер, они создали искусственные аналоги брохосом — синтетические решетчатые сферы с отверстиями. Затем в ход пошли спектрометры, чтобы оценить отражательную способность наносфер в различных экспериментах. Эксперимент показал, что они действительно отражают на 80-94% меньше света.

Впервые исследователи наблюдали, как в природе свет контролируется с помощью полых частиц. Таким образом цикады маскируются, чтобы спрятаться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет, например птиц и рептилий (PNAS).

Вот вам еще один природный патент, который, несомненно, можно использовать в мирных целях — для разработки новых светопоглощающих материалов и покрытий, для разработки солнечных систем и солнцезащитных кремов. Светоотражающим слоем брохосом также можно было бы покрывать таблетки, чтобы защитить их от разложения под действием света.

Материаловеды, природа неисчерпаема!

Химия небес
Л.Н. Стрельникова
Есть вещества, которые играют заметную роль в нашей жизни. Например — этиловый спирт. И, похоже, значение этилового спирта мы все же недооценивали. Как выяснили астрофизики, сфера его влияния — не только Земля, но и вся Вселенная.
pic_2024_05_34.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Есть вещества, которые играют заметную роль в нашей жизни. Например — этиловый спирт. У этого органического соединения, которое помогло и помогает сколотить не одно состояние, много поклонников и фанатов по всему миру. Но, похоже, значение этилового спирта мы все же недооценивали. Как выяснили астрофизики, сфера его влияния — не только Земля, но и вся Вселенная.

Вообще, астрохимики давно наблюдают в пылевых облаках, рождающих звезды и планеты, важные молекулы — воду и сложные органические соединения, состоящие как минимум из шести атомов, по крайней мере один из которых углерод. Так что предшественники биологически активных соединений и строительного материала для живой клетки широко распространены в космосе. До сих пор их находили только в газовой фазе.

Однако температура в открытом космосе достигает минус 270°С. Тут любая органика превратится в лед. Так каково происхождение сложных органических молекул в космосе? Они образуются в газовой фазе или в молекулах льда? Это, кстати, один из старейших вопросов астрохимии.

Чтобы разобраться в нём, ученые из Лейденского университета в Нидерландах воспользовались космическим телескопом НАСА имени Джеймса Уэбба. Его инфракрасное зрение безупречно и позволяет рассмотреть каждый компонент в холодных темных молекулярных облаках, где оптические телескопы не работают.

Джеймс Уэбб рассмотрел ледяные частицы космической пыли, окружающей две протозвезды: массивную IRAS 23385 и более легкую IRAS 2A. И на поверхности этих частиц, а также внутри, в толще льда, впервые нашел этиловый спирт и ацетальдегид в твердой форме. И вот что интересно. Соотношение ацетальдегида и этилового спирта в твердой фазе (во льду) и в газовой фазе одинаково (Astronomy & Astrophysics).

Это наводит на мысль, что этанол образовался в результате твердофазной реакции на поверхности холодных пылевых зерен, например — за счет гидрирования ацетальдегида, благо водорода во Вселенной много. При этом происходит постоянное испарение (сублимация, если точнее) этилового спирта с поверхности космических льдинок. Так образуется газовая фаза космической органики. Но этот химизм — тема для отдельной статьи.

На самом деле авторы исследования отвечают на другой важнейший вопрос: как вода и органические молекулы, предшественники и строительные блоки жизни, попадают на планеты. Ведь это возможно, только если органические вещества находятся в твердом состоянии. Льдинки, насыщенные органикой, собираются в кометы и астериоиды и разносятся по Вселенной.

Ученые полагают, что в течение первых 500 миллионов лет истории Земли пребиотическая химия породила РНК, ДНК, жирные кислоты и белки. Но для создания этих строительных блоков живой клетки нужно было сырье. Его-то и доставляли на Землю кометы и астероиды. Однако до сих пор было возражение против того, что материал был слишком разбросан, чтобы обеспечить соответствующее количество вещества.

Теперь, кажется, разобрались, как это могло быть. Исследователи из Швейцарского федерального технологического института Цюриха предположили, что пыль от разбитых астероидов проливалась на Землю пыльным дождем (Nature Astronomy). Даже сегодня около 30 000 тонн частиц космической пыли ежегодно падает на Землю из космоса. А на заре формирования Земли пыльные дожди были частыми и обильными.

Пыль оседала на ледяных щитах, которые тогда покрывали Землю. Лед таял, вода вместе с пылью скапливалась в ямах, в естественных углублениях рельефа. И в этих ямах создавались области со значительной концентрацией пыли, которые также постоянно пополнялись. В этих так называемых криоконитовых дырах скапливалась космическая пыль. Ее частицы отдавали космическую органику, в том числе этанол. Так образовывался именно в этих ямах тот самый первичный бульон, в котором развивалась пребиотическая химия и зарождалась жизнь. Бульон, немного приправленный, как царская уха, алкоголем.

Предложенная гипотеза, несомненно, вызовет споры. Поэтому хорошо бы подтвердить ее экспериментом. Этим и планируют заняться швейцарские ученые. Они хотят в лабораторных сосудах воссоздать условия, которые могли существовать в доисторических плавильных ямах, а затем посмотреть, образуются ли биологически значимые молекулы.

Впрочем, в сокровищницу величайших химических экспериментов всех времен и народов занесен известный классический эксперимент Миллера — Юри, в котором моделировалась химическая эволюция на ранней Земле.

Этот эксперимент, который Стэнли Миллер и Гарольд Юри выполнили в 1953 году, должен был подтвердить или опровергнуть гипотезу Александра Опарина и Джона Холдейна.

Гипотеза гласила, что условия на примитивной Земле способствовали химическим реакциям, которые могли привести к синтезу органических молекул из неорганических. В эксперименте через смесь газов (Н2, CH4, CO, Н2O, NH3), соответствующую представлениям о составе атмосферы ранней Земли в то время, пропускали электрические разряды, которые имитировали удары молнии по Земле.

Первичный анализ показал наличие в конечной смеси пяти аминокислот. Однако более точный повторный эксперимент и анализ продуктов уже в XXI веке показал, что в этом эксперименте образуются 22 аминокислоты.

Посмотрим, что получится у швейцарских химиков. Но в любом случае их работа оживит дискуссию о происхождении жизни на Земле, которая, впрочем, не затихала.

Собаки все понимают?
Л.Н. Стрельникова
Понимание речи — это не чисто человеческий навык. Если у вас есть собака, то вы точно знаете, что это очень умное животное. И кажется, что она понимает, о чем говорят люди. А ведь так и есть.
pic_2024_05_33-2.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Если у вас есть собака, то вы точно знаете, что собака очень умное животное. И кажется, что она понимает, о чем говорят люди. А ведь так и есть. Исследовательская группа из Университета Этвеша Лорана в Будапеште провела эксперимент с участием 18 собак и их хозяев, чтобы понять, понимают ли собаки смысл слов или нет.

Собакам разместили электроды на голове, чтобы проследить, что происходит в их мозге. Владелец сначала произносил название игрушки, а потом показывал ее своей собаке. Например, он говорил «мяч» и показывал мяч. Слова активируют память. Если образ предмета сохранен в памяти собаки, то мозг вытащит его оттуда, и этот процесс зафиксирует ЭЭГ.

Но иногда объект и слово не совпадали, то есть хозяин намеренно лгал собаке. Говорил «мяч», а показывал веревку. При этом собак не просили делать что-то конкретное, они должны были просто смотреть на объект и обдумывать ситуацию.

Что же показал эксперимент? Оказалось, что нейронные паттерны, возникающие в мозге собаки в ответ на слово «мяч» и на демонстрацию этого предмета, совпадали. Если же показывали одно, а называли другое, то паттерны не совпадали, то есть собака понимала, что ее обманули и что предмет и предложенное название не совпадают (Current Biology).

Кстати, этому эксперименту предшествовал аналогичный, но с участием людей. И реакция мозга на предмет и его название у людей и собак совпали.

Похоже, понимание речи — это не чисто человеческий навык. Когда владелец говорит «мяч», у собаки, вероятно, тоже возникает в голове образ мяча. Значит, люди не единственное млекопитающее, которое понимает предметные слова.

Так что, дорогие друзья, ваша собака понимает больше, чем вы думаете. А вот почему собаки не всегда показывают нам, что понимают наши слова? Ответ на этот вопрос ученые предполагают поискать в последующих исследованиях.

Исполины против микропластика
Л.Н. Стрельникова
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
pic_2024_05_33-1.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Проблема вездесущего микропластика беспокоит многих. Вот почему в научной литературе велик поток статей об исследованиях в этой области. Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы. Эти красавцы-долгожители произрастают во многих странах мира. Япония — не исключение.

Японские исследователи задались вопросом: что находится на восковой поверхности листочков дубов Quercus serrata, произрастающих в лесопарках в Токио? Биологи взяли листочки и смыли с их поверхности восковой слой. Что, кстати, было совсем не простым делом. Тут в ход пошла не только вода, но еще и ультразвук и 10%-ный раствор щелочи.

Воск смыли, проанализировали его состав новейшими аналитическими методами и увидели, что воск содержит частицы микропластика — полиэтилена и полипропилена. Того самого микропластика, который вездесущ — он и в почве, и в воде, и в растениях, и в продуктах питания, и — конечно — в воздухе. И то, что он оседает на листьях деревьев, вполне логично. Гидрофобный воск как магнитом притягивает к себе гидрофобные частицы микропластика размером меньше 100 микрон.

Конечно, на первый взгляд может показаться, что на одном дубовом листочке налипается не так уж и много частиц. Но если пересчитать листочки всех дубов, произрастающих в Японии, то окажется, что эти дубовые леса, их кроны, ежегодно высасывают из воздуха около 420 триллионов частиц микропластика. В конце концов листья опадают, и микропластик оказывается в почве (Environmental Chemistry Letters).

Пока неизвестно, как адсорбция микропластика на листьях влияет на само растение. Ученые это выяснят, несомненно. А пока давайте скажем дубам большое спасибо, что работают фильтрами воздуха и освобождают его от микропластика. Наверное, такими же способностями обладают и другие деревья, чьи листочки покрыты слоем воска. Деревья заботятся о нас. Так что давайте будем платить им тем же.

См. также:
Нанопластик в дафнии (2024 №2)
Борьба с пластиком: сезон 3 (2023 №1)
Микропластик: угроза или нет? (2023 №5)
Микропластик тысячелетия (2023 №11)

1 2 3 4 5 >
Разные разности
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...