Разные разности

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!

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.

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.

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)

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы, конечно, знаете петунию — растение с крупными цветками разного цвета. Ею любят украшать в городах газоны, балконы и подвесные клумбы. А что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».

Давно известно, что некоторые живые существа светятся в темноте. Эта живая биолюминесценция встречается у медуз, рыб, светлячков и у некоторых грибов. Грибы — это хорошо, потому что молекулярные метаболические процессы биолюминесцентных грибов физиологически аналогичны растениям. А значит, гены первых можно перенести в геном вторых.

Исследователи так и поступили — перенесли в растения пять грибковых генов, которые отвечают за свечение. Точнее, гены управляют синтезом определенного фермента, который помогает кофейной кислоте, а она есть в растениях и грибах, превращаться в люциферин. Он-то и светится.

Была надежда, что такие трансгенные растения будут светиться. И они действительно начали светиться кислотно-зеленым цветом, но очень-очень слабо. Хотелось большего.

И вот тут-то и появилась российская биотехнологическая компания «Планта». Она и обеспечила прорыв в деле светящихся растений. Лаборатории компании находятся в Москве и Пущине. Здесь занимаются геномным редактированием и синтетической биологией, а результаты публикуют в ведущих мировых научных журналах, включая Nature, Nature Biotechnology и PNAS.

Исследовательская группа компании во главе с Ксенией Палкиной взялась за поиски собственного гена растений, который мог бы способствовать люминесценции. Ведь если в растениях есть кофейная кислота, то, вероятно, есть и ферменты, которые помогут ей превратиться в люциферин. И такой ген, а также множество ферментов исследователи обнаружили у 12 совершенно разных растений.

Тогда технологию генетической модификации петунии несколько изменили — сделали ее гибридной. Теперь в ее геном ввели не пять, а три грибковых гена, ответственных за биолюминесценцию, а также один растительный ген, который нашли исследователи из «Планты». И схема сработала — цветы растения начинали ярко светиться (Science Advances).

В компании «Планта» сконструировали и вырастили светящиеся хризантемы, светящийся табак и другие виды светящихся растений. А вообще за время работы, а это всего семь лет, «Планта» создала более 4 тысяч линий растений с измененным геномом.

А что же петунии? Американская компания Light Bio воспользовалась российской технологией и создала петунии, которые светятся так же ярко, как лунный свет. Они должны были появиться в продаже в США в конце весны. Ожидается, что в будущем появятся и другие виды растений с еще большей яркостью, потому что спрос на них велик.

См. также:
Огоньки под ногами (2014 №9)
Флуоресцентные репортеры и их репортажи (2014 №9)
Просто добавь люциферазы (2020 №7)

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Попалась мне научная статья про кукурузу. И пока читала ее, все время улыбалась, потому что невольно вспоминала гениальный бессмертный фильм Элема Климова 1964 года «Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен». Помните, в нем фигурирует «царица полей» кукуруза? Это такая сатирические реплика на известную кукурузную кампанию — попытку массового внедрения кукурузы в сельском хозяйстве Советского Союза в 1950–1960-х годах по инициативе первого секретаря ЦК КПСС Никиты Хрущёва.

Однако сатира сатирой, но у кукурузы как кормовой культуры действительно есть масса достоинств. И вот недавно ученые обнаружили еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.

Есть такая мировая проблема — отравление грунтовых вод мышьяком. Недавно ученые составили первую в мире карту грунтовых вод, отравленных этим ядом. Оказывается, что зоны с высокой природной концентрацией мышьяка в грунтовых водах есть на всех континентах.

Где-то эта проблема стоит острее — например, в южных регионах Канады, Калифорнии, севера Аргентины, Намибии и Казахстана, а также во многих регионах Китая и Монголии. А где-то она минимальна и малозаметна, как, например, в России и странах Европы.

Однако грунтовые воды с повышенной концентрацией мышьяка встречаются во всех государствах мира. И в общей сложности под угрозой хронического отравления мышьяком сейчас находится до 220 млн жителей Земли.

Но если загрязнены грунтовые воды, то мышьяк неизбежно оказывается в почвах и влияет на жизнь ее обитателей. Например, в таких почвах гибнут дождевые черви. Да и растения себя плохо чувствуют, что неизбежно сказывается на их урожайности. А она, разумеется, падает. У зерновых и сахарной свеклы — на треть, у бобовых и картофеля — почти вдвое.

Дело в том, что мышьяк по химическим свойствам близок к фосфору — оба элемента находятся в одной группе в таблице Менделеева. Фосфор — желанный гость для растений, для него все двери открыты, потому что это важное питательное вещество. Для его всасывания у растения предусмотрены специальные транспортные каналы в корнях. Этими же каналами пользуется и мышьяк, прикидываясь фосфором. Такой троянский конь. В результате все больше и больше яда попадает в пищевую цепь. А это уже опасность для животных и человека.

И вот тут на авансцену выходит кукуруза, «царица полей». Недавно ученые выяснили, что она вырабатывает вещества под названием «бензоксазиноиды». Они мешают кукурузе всасывать мышьяк из почвы. Более того, попадая в почву, эти вещества обездвиживают мышьяк и не дают ему пролезать в растения.

Разумеется, эта гипотеза была доказана с помощью прямых научных экспериментов. Ученые выращивали кукурузу на почвах с высоким содержанием мышьяка и без него. Причем это были два вида кукурузы — обычная и генетически модифицированная, которая из-за генетического дефекта не могла вырабатывать спасительные бензоксазиноиды.

Результат был однозначным. На почве, содержащей мышьяк, лучше росла кукуруза, продуцирующая бензоксазиноиды. Она же накапливала значительно меньше мышьяка в своей биомассе, чем кукуруза, не выделяющая противоядие. Когда же исследователи добавляли эти вещества в почву, содержащую мышьяк, мутантные растения также были защищены от токсичности мышьяка (PNAS).

Похоже, бензоксазиноиды связывают мышьяк по рукам и ногам и не дают ему всасываться через корень. Какие химические процессы стоят за этим — еще предстоит выяснить. Вероятнее всего, эти вещества образуют громоздкие комплексы с мышьяком, не влезающие ни в какие каналы растений.

Тут вывод напрашивается сам собой. На тех почвах, которые по воле природы загрязнены мышьяком, надо выращивать сорта растений, выделяющие больше бензоксазиноидов. Причем их можно получить с помощью селекции или генетической модификации. Ну и, конечно, кукурузу надо привлекать к восстановление почв, техногенно загрязненных мышьяком. Если где и должны найти применение кукурузные таланты, так это точно в фиторемедиации почв.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все мы знаем, что музыка воздействует на человека. А если ею умело пользоваться — то и помогает нам. Платон предлагал использовать музыку для лечения тревожности. Аристотель считал музыку инструментом для избавления от нестабильного эмоционального состояния. Музыка меняет пульс, выравнивает дыхание и давление.

Знаете, как быстро перезагрузить мозг и дать ему возможность отдохнуть? Лучший способ — это просто закрыть глаза, то есть отключить зрительную стимуляцию, которая дает максимальную нагрузку на мозг, и с закрытыми глазами послушать классическую музыку в течение 15–20 минут.

Когда человек закрывает глаза, в мозге возникают альфа-ритмы электрической активности с частотой от 8 до 13 герц. Если при этом мы еще слушаем классическую музыку, то альфа-ритмы становятся более выраженными, их амплитуда возрастает еще больше, что и регистрируют нейрофизиологи в затылочной и теменной областях мозга человека с помощью приборов. Именно альфа-ритмы связаны с состояние покоя и расслабленности.

Ученые давно исследуют воздействие музыки на мозг человека. И многое уже известно. Например, произведения, исполняемые на фортепиано, гармонизируют психику и стимулируют синтез дофамина, что благотворно сказывается на эндокринной и иммунной системе. Звуки органа взбадривают когнитивные процессы. Скрипка, виолончель, гитара, арфа, то есть струнные инструменты, благотворны для работы сердечно-сосудистой системы. А вальсы мы любим потому, что своим размером три четверти они близки сердцебиению людей и поэтому способствуют физиологической гармонии.

Классическая музыка благотворно влияет на сон. На эту тему выполнен не один эксперимент с участием добровольцев, которые испытывали сложности с засыпанием. Один из экспериментов выглядел так. На протяжении трех недель добровольцы слушали на ночь спокойную классическую музыку и в результате избавились от бессонницы, в отличие от тех, кто продолжил вести обычный образ жизни.

Одна из причин такого благотворного влияния — ритмичность классики, соответствующая частотам мозга в фазе глубокого сна. Она порождает тета-волны, которые появляются, когда мозг из расслабленного бодрствования переходит в сонливость. Электрические колебания в головном мозге становятся более медленными и ритмичными. Большинство людей засыпают, как только в головном мозге появляется заметное количество тета-волн.

А вообще человек засыпает лучше, если в мелодию входят элементы, похожие на белый шум, например — шум дождя, моря, травы и деревьев на ветру. Тоже ведь музыка своего рода. Здесь тета-волны не замедлят появиться. Согласитесь, под шум дождя особенно хорошо спится.

Прочитала в одной из научных статей, что «согласно исследованиям, от бессонницы хорошо помогают пьесы Чайковского, Грига и Сибелиуса, снятию усталости способствует прослушивание “Скрипичного концерта” и “Венгерских танцев” Брамса, уменьшат тревожность “Симфония № 6” Бетховена, “Аве Мария” Шуберта или “Ноктюрн соль-минор” Шопена.

Снять головную боль помогут “Фиделио” Бетховена, полонез Огинского и “Венгерская рапсодия” Листа. Регулярное прослушивание произведений из цикла “Времена года” Вивальди улучшает память, а музыка Моцарта активизирует мозговую деятельность и способствуют быстрому усваиванию информации».

Короче говоря, разная музыка может по-разному влиять на наш мозг — возбуждать, успокаивать, вдохновлять, смягчать, утешать и убаюкивать. У каждого из нас свой опыт в этом вопросе. Что касается меня, то «Венгерская рапсодия» Листа всегда поднимает мне настроение и настраивает на работу, а вокализ Рахманинова, к примеру, я не могу слушать без слез.

Исследователи полагают, что классическая музыка сильнее воздействует на человека, нежели эстрадная, поскольку затрагивает глубинные, архетипические структуры нашего бессознательного, вызывает медитативные состояния.

Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Отличное лекарство от стресса, причем без таблеток. Ведь мы слушаем музыку, чтобы поднять настроение, для радости. А радость крайне полезна для здоровья и отношений.

Не удивительно, что в 2003 году в России Минздрав признал музыкотерапию официальным методом лечения.

Но здесь возникает вопрос. Если слушать живую музыку в филармонии и ту же самую, только записанную на диске, — влияние на мозг будет одинаковым? Этот вопрос ученые тоже не обошли вниманием. Швейцарские исследователи в Цюрихе провели эксперимент, в котором приняли участие 27 добровольцев (PNAS).

Пианисты играли им отрывки из разных музыкальных произведений, либо та же музыка звучала из магнитофона. О том, что происходило в мозге испытуемых, исследователи судили с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Они измеряли активность в миндалине мозга, которая считается центром обработки эмоций.

Оказалось, что у всех участников эксперимента активность миндалины и множества других нейронных сетей для обработки эмоций была значительно выше, когда они слушали живую фортепианную музыку. А вот реакция миндалины на «консервированную музыку» была значительно менее активна и менее выражена, менее эмоциональна.

Впрочем, любой, кто хоть раз побывал на концерте, знает, что благодаря взаимодействию исполнителя и публики живая музыка обычно гораздо более эмоциональна, чем музыка, записанная на пленку.

В марте ходила на концерт Дениса Мацуева в концертном зале «Зарядье» в Москве. Сказать, что я была впечатлена — это ничего не сказать. Я была потрясена совершенством исполнения сложнейшего Прокофьева. Сколько времени прошло с тех пор, а я помню концерт в деталях. А вот классические произведения, которые за прошедшее время прослушала в плеере, я не вспоминаю.

Вот почему в индустрии развлечений сохраняются концерты, которые непосредственно, в лоб, влияют на эмоциональную жизнь аудитории. Вот почему мы ходим в консерватории, филармонии и музыкальные театры. Прослушивание пианиста, органиста или скрипача вживую волнует нас эмоционально больше, чем прослушивание его музыки с магнитофона.

А для меломанов и музыкантов, то есть слушателей подготовленных, динамическое взаимодействие на концерте — это эмоциональное переживание, которое невозможно заменить музыкальными записями.

Живая музыка со своими спонтанными вариациями резонирует с мозгом и стимулирует его сильнее и устойчивее, чем консервированная музыка, то есть музыка в записи.

А вот что по этому поводу думал знаменитый советский педагог-практик Василий Александрович Сухомлинский: «Как гимнастика выпрямляет тело, так музыка выпрямляет душу человека». Так, может, душа человека живет в мозге? Впрочем, этот интереснейший вопрос не для научно-популярного журнала, ибо душа — не научная категория.

…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи (Scientific Reports)…

…мужчины и женщины, делающие ставки на спорт, чаще подвержены пьянству и запоям (JAMA Network Open)…

…прозрачное покрытие для окон толщиной 1,2 микрона из чередующихся слоев кремнезема, оксида алюминия и титана пропускает свет, но поглощает тепло и снижает температуру в помещении на 5,4–7,2°С (Cell Reports Physical Science)…

…впервые удалось вырастить одностенные углеродные нанотрубки с использованием в качестве катализатора наночастиц высокоэнтропийного сплава пяти или более металлов в равном атомном соотношении (Chemical Physics Letters)…

…17% глобальных выбросов парникового газа сульфурилфторида (в 4000–5000 раз более сильного, чем СО₂), который применяют для борьбы с термитами и муравьями, приходятся на США (Communications Earth & Environment)…

…дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% вирусов, передаваемых воздушно-капельным путем (Scientific Reports)…

…недавно разработанный пластик из растительного сырья под воздействием солнечного света и морской воды выделяет в девять раз меньше микропластика, чем обычный пластик (Ecotoxicology and Environmental Safety)…

…разработан метод, который использует магнитометр смартфона для совершенно другой цели — для измерения с высокой точностью концентрации глюкозы, маркера диабета, в домашних условиях (Nature Communications)…

…бактерии Oscillibacter в кишечнике человека поглощают и метаболизируют холестерин из окружающей среды, понижая уровень холестерина в организме (Cell)…

…создано стекло, излучающее ультрафиолетовые лучи, на котором в подводной среде биопленка практически не нарастает (Biofilm)…

…выживаемость сердечных пациентов после операция шунтирования, живущих в более зеленых районах, значительно выше, чем у тех, чья среда обитания лишена зелени (Epidemiology)…

…согласно моделированию Австралийского национального университета, в Австралии вскоре могут произойти мегазасухи, которые продлятся более 20 лет (Hydrology and Earth System Sciences)…

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 асы 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.

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.