Разные разности

Пишут, что...
…в акватории Курильских островов обнаружен новый вид голожаберного моллюска, которому дано имя Diaphoreolis zvezda благодаря особому рисунку из ярких белых точек на теле этих моллюсков, напоминающему созвездия…
…почти 40% всех известных видов земноводных во всем мире находятся под угрозой исчезновения, в первую очередь саламандры…
…в исследовании, включавшем более 2000 рентгенограмм грудной клетки, радиологи превзошли ИИ в точности диагностики трех распространенных заболеваний легких…

…к 2027 году мировое потребление электроэнергии, связанное с ИИ, может увеличиться на 85–134 ТВт⋅ч в год, что сопоставимо с годовым потреблением электроэнергии в таких странах, как Нидерланды, Аргентина и Швеция (Joule)…

…ингибитор протеинкиназы mTOR KU0063794, испытанный в качестве лекарства на пожилых мышах, продлевает жизнь и улучшает физическую активность животных (Cell)…

…обнаружены 120 участков генома, замены в которых приводят к изменению уровня глюкозы в крови (Nature Genetics)…

…в условиях глобального потепления детеныши летучих мышей вырастают больше среднего размера, потому что им приходится тратить меньше энергии на поддержание постоянной температуры своего тела (Current biology)…

…люди, несущие три так называемых неандертальских варианта в гене SCN9A, который задействован в сенсорных нейронах, более чувствительны к некоторым видам боли (Communications Biology)…

…почти 40% всех известных видов земноводных во всем мире находятся под угрозой исчезновения, в первую очередь саламандры (Nature)…

…в исследовании, включавшем более 2000 рентгенограмм грудной клетки, радиологи превзошли искусственный интеллект в точности диагностики трех распространенных заболеваний легких (Radiology)…

…только 4%–9% почвенных бактерий, включая род Streptomyces, продолжают расти даже в условиях засухи (Nature Communications)…

…исследователи создали из пептидов наноразмерные молекулярные структуры, нанозимы, которые способны улавливать CO2, выделяющийся в промышленных процессах (ACS Nano)…

…добавление небольшого количества движений, около 3000 шагов в день, может значительно снизить высокое кровяное давление у пожилых людей (Journal of Cardiovascular Development and Disease)…

…в акватории Курильских островов во время экспедиций «Восточный бастион — Курильская гряда» обнаружен новый вид голожаберного моллюска, которому дано имя Diaphoreolis zvezda благодаря особому рисунку из ярких белых точек на теле этих моллюсков, напоминающему созвездия (Canadian Journal of Zoology)…

…более 70% аллергенных растений на территории России встречается в Днепровско-Приволжском широколиственно-лесостепном биоме, в Вятско-Камских и Смоленско-Приволжских широколиственно-хвойных лесах («Аридные экосистемы»)…

…разработан белковый датчик Q-SHINE, который, аналогично самоконтролю уровня глюкозы в крови диабетиками, просто и быстро измеряет концентрацию глутамина в крови, которая  необходима для ранней диагностики диабета и деменции (Sensors and Actuators B: Chemical)…

…созданы отечественные модели, распознающие с точностью до 86% русскоязычные тексты, сгенерированные ИИ («Ломоносовские чтения–2023»)…

«Искусственный интеллект vs Человек». Мир будущего обсудили в Научном кафе
14 ноября состоялась очередная встреча в Научном кафе, которое полгода назад возобновило свою работу по инициативе Фонда Андрея Мельниченко. В мероприятии приняли участие журналисты и эксперты, которые обсудили проблемы и перспективы развития и применения ИИ.

14 ноября состоялась очередная встреча в Научном кафе, которое полгода назад возобновило свою работу по инициативе Фонда Андрея Мельниченко. В мероприятии приняли участие журналисты и эксперты, которые обсудили проблемы и перспективы развития и применения ИИ.

В ноябре прошлого года миру был представлен ChatGPT. Чат-боту, разработанному на базе современных технологий искусственного интеллекта, только год, однако он очень быстро развивается. Нейросети уже успешно справляются с написанием текстов, генерацией картинок, воссозданием голосов и другими задачами. Они, с одной стороны, облегчают жизнь человеку, а с другой — вызывают опасения и вопросы.

Что такое искусственный интеллект? Зачем он нужен, если есть интеллект человеческий? Какую пользу сегодня приносит искусственный интеллект? Может ли он навредить обществу? Подробные ответы на эти и многие другие вопросы журналистов дали гости Научного кафе. Модераторами дискуссии традиционно выступили Любовь Стрельникова, главный редактор журнала «Химия и жизнь», и Сергей Ивашко, пресс-секретарь химического факультета МГУ.

1. Модераторы Научного кафе.JPG
Любовь Стрельникова и Сергей Ивашко

Что сегодня вкладывают в значение термина «искусственный интеллект», объяснила д. т. н., профессор МГУ, ведущий научный сотрудник НИВЦ МГУ Наталья Лукашевич: «Некоторые определяют искусственный интеллект как систему, которая должна мыслить, как человек, а кто-то говорит, что система не должна быть подобна человеку в процессе вывода решений. Главное, чтобы она вела себя рационально, может, даже лучше человека». При этом активно обсуждаемые модели нейронных сетей, как ChatGPT (так называемые большие языковые модели), не являются самообучаемыми. «Они учатся предсказывать следующее слово по большим массивам текстовой информации, которые уже существуют в мире», — подчеркнула Наталья Лукашевич.

6. Наталья Лукашевич.JPG
Наталья Лукашевич

Характеризуя работу нейросетей, генерирующих тексты, заведующий лабораторией нейросетевых технологий МФТИ, генеральный директор компаний «Наносемантика» и «Нейросети Ашманова» Станислав Ашманов отметил, что нейросети пока не могут заменить людей творческой профессии, в том числе журналистов: «В основе работы журналиста или автора лежит мыслительный процесс, который заключается не просто в жонглировании словами, а в формировании сути и логики текста. Нейросети и основанные на них решения, которые мы создаем, позволяют человеку избавиться от рутины в профессиональной деятельности».

5. Станислав Ашманов.JPG
Станислав Ашманов

Однако разработчики нейросетей не останавливаются на достигнутом и постоянно думают о модернизации своих систем. «Создатели ChatGPT недавно заявили о том, что следующее поколение системы будет обладать сенсорным опытом, что позволит ей рассуждать разумно, опираясь не только на текстовую информацию», — рассказала участникам Научного кафе Наталья Ефремова, к.ф.-м.н., ассистент кафедры алгоритмических языков факультета ВМК МГУ.

3. Наталья Ефремова.JPG
Наталья Ефремова

Сергей Марков, управляющий директор, начальник Управления экспериментальных систем машинного обучения Дивизиона общих сервисов «Салют» Сбербанка, уверен: «Мы будем обязаны признать наличие у машины настоящего интеллекта в том случае, если путем многочисленных тестов не сможем отличить искусственный интеллект от естественного. Сегодня мы видим, что различные системы, использующие современные технологии искусственного интеллекта, довольно неплохо решают самые разные задачи: они могут поддерживать содержательный диалог, реферировать тексты, генерировать изображения, создавать музыкальные произведения, справляться с самыми разными прикладными задачами. Однако созданные учёными большие наборы тестов показывают, что с точки зрения универсальности своих интеллектуальных возможностей даже самые продвинутые генеративные нейросети не достигли пока среднего уровня человека».

4. Сергей Марков.JPG
Сергей Марков принял участие в Научном кафе удаленно

Рассуждая на тему субъектности искусственного интеллекта, к. филос. н., доцент, заведующий кафедрой философии образования философского факультета МГУ Елена Брызгалина отметила: «Пока ни с технической, ни с философской точки зрения не решен вопрос наделения искусственного интеллекта волей. До тех пор, пока искусственный интеллект не обладает волей и собственным целеполаганием, это инструменты в наших руках. Позиция Российской Федерации в отношении субъектности искусственного интеллекта абсолютно четкая — искусственный интеллект никогда не может быть рассмотрен как субъект, потому что если мы субъекты, значит, мы сами ставим цели, выбираем способы их достижения и — главное — несем ответственность».

2. Елена Брызгалина.JPG
Елена Брызгалина

Каким будет мир будущего, конечно, предсказать невозможно. Однако эксперты Научного кафе надеются, что он будет лучше и человеку в нем будет комфортнее, в том числе благодаря системам искусственного интеллекта.


Пресс-релиз предоставлен фондом Андрея Мельниченко

Непорочное зачатие
Л.Н. Стрельникова
Тайну партеногенеза разгадали благодаря обыкновенной плодовой мушке дрозофиле. Тайна, разумеется, хранится в игле, а игла — в яйце, а яйцо — в утке, а утка — в ларце и так далее. Игла в данном случае — это, конечно, ДНК.
pic_2023_10_26-2.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

У моей приятельницы была бабушка, Елена Григорьевна. Ее выдали замуж еще до революции, когда ей было лет четырнадцать. Все ее образование — это церковно-приходская школа.

Но Елена Григорьевна была глубоко верующим человеком. Она всю жизнь читала только две книги — Библию и «Пошехонскую старину» Салтыкова-Щедрина и всегда возила их с собой, когда приезжала в гости к детям. Зачитанная «Пошехонская старина» распадалась на отдельные листочки.

Но когда внучка предлагала почитать что-нибудь еще из Салтыкова-Щедрина — вон, собрание сочинений стоит, — бабушка всегда отвечала: «А зачем? Здесь, в «Пошехонской старине», все написано».

Елена Григорьевна соблюдала все посты, регулярно ходила в церковь на исповедь и причастие. И каждый раз на исповеди случался казус. Она каялась батюшке, что не понимает, что такое непорочное зачатие. Еще бы, с ее-то опытом — у Елены Григорьевны было пятеро детей! И батюшка каждый раз терпеливо ее наставлял: «Не надо понимать, надо просто верить».

Но наука, как мы понимаем, так не работает. Наука ничего не принимает на веру. Ей нужны наблюдения и результаты экспериментов, с помощью которых она проверяет свои гипотезы. Ей нужны доказательства.

Любое явление в материальном мире — это предмет для исследования учеными. Непорочное зачатие — не исключение. Правда, биологи пользуются более широким термином — партеногенез.

Партеногенез — это так называемое «однополое размножение», или «девственное размножение», когда женские яйцеклетки развиваются во взрослом организме без оплодотворения. То есть участие самца в процессе деторождения не требуется.

Да, партеногенез встречается в природе. Например — у тли, у пауков, раков, муравьев, термитов, пчел, гремучих змей. Не то чтобы партеногенез сильно распространен. И тем не менее.

Некоторые виды рыб, ящериц, змей, птиц, например — индейка и куры, — могут производить потомство без участия самцов. Но в целом этой способностью обладают несколько десятков видов позвоночных. Это мало — всего 0,1% всех позвоночных животных.

Обычно «непорочное зачатие» происходит, когда самка долгое время находилась в изоляции и у нее мало надежды найти партнера. Поэтому партеногенез часто наблюдают у животных, живущих в неволе.

В 2018 году в зоопарке в Коста-Рике 18-летняя самка крокодила выложила яйцо с полностью сформированным плодом. Она жила в неволе 16 лет, и никаких самцов по соседству не наблюдалось. Впрочем, ученые и прежде знали, что самки крокодилов, не дождавшись партнера, откладывают яйца, правда, пустые. А тут одно из яиц было с детенышем.

А вот полосатых акул ученые в партеногенезе не подозревали. И напрасно. Один из самых обсуждаемых в научной печати случаев партеногенеза произошел с акулой-зеброй Леони, живущей в Австралийском аквариуме. Эта особь не пересекалась с самцом уже три года. Не дождавшись партнера, она самостоятельно отложила яйца, из которых вылупились три жизнеспособных детеныша.

Несколькими годами ранее в зоопарке Луисвилля самка сетчатого питона по имени Тельма, которая никогда даже не видела питона-самца, отложила шесть яиц. Из них появились здоровые молодые змеи. Ученые тут же исследовали ДНК матери и детенышей и доказали, что Тельма — единственный родитель всех змеенышей.

Тайну «непорочного зачатия» разгадали благодаря обыкновенной плодовой мушке дрозофиле. Тайна, разумеется, хранится в игле, а игла — в яйце, а яйцо — в утке, а утка — в ларце и так далее. Игла в данном случае — это, конечно, ДНК, или геном животного, то есть совокупность всех его генов.

Ученые из Кембриджского университета взяли два вида дрозофил. Один вид всегда размножался обычным путем, с помощью самцов, а второй вид — только партеногенезом. И сопоставили их геномы. А надо сказать, что геном дрозофил невелик и изучен досконально. Что неудивительно — дрозофила работает модельным объектом в генетике уже больше ста лет.

Исследователи нашли гены, которые были включены или выключены, когда мухи размножались без отцов. Манипулируя генами у дрозофилы, которая размножалась обычным путем, то есть включая или отключая необходимые гены, они получили нужный результат — дрозофила приобрела способность к партеногенезу, чем никогда прежде не занималась.

Часть мушек изолировали от самцов. Как пишут исследователи, эти модифицированные мушки ждали партнеров 40 дней — половину своей жизни. Но не дождались, плюнули на них и стали производить потомство без их участия.

Вообще, в этом исследовании приняли участие более 220 000 девственных плодовых мушек, и оно продолжалось шесть лет. В ходе экспериментов только 1–2% самок мух, у которых исследователи активировали партеногенез, произвели потомство, и это происходило только тогда, когда поблизости не было самцов. А когда с партнерами проблем не было, самки спаривались и размножались обычным способом.

Потомство, появившееся в результате непорочного зачатия, было представлено исключительно особями женского пола. И что важно, способность к размножению партеногенезом передавалась будущим поколениям. То есть родившиеся таким непорочным путем самки могли размножаться и обычным способом, и партеногенезом — в зависимости от складывающихся условий (Current Biology).

Зачем природа придумала непорочное зачатие? В общем — понятно. Это способ выживания вида, которому грозит вымирание из-за сложных внешних условий. Скажем, если яшерица варан оказывается на необитаемом острове, она одна может создать популяцию посредством партеногенеза.

Видимо, как только внешняя среда начинает угрожать виду, тут-то и включается природный механизм партеногенеза. И это может стать большой проблемой для сельского хозяйства.

Кажется, что чем больше мы будем травить вредителей на полях и огородах, то есть угрожать уничтожением, тем вероятнее, что насекомые пустят в ход свое оружие — непорочное зачатие. Самки будут с помощью партеногенеза производить только самок, то есть удваивать способность к размножению.

Интересно, а в геноме человека есть спящие гены партеногенеза? В конце концов дрозофилы — это ведь наши давние эволюционные родственники. Я ни на что не намекаю — это просто вопрос.

Вулканы превращают травы в деревья
Л.Н. Стрельникова
Еще Чарльз Дарвин задавался вопросом, почему на вулканических островах столь велико разнообразие древесных растений? Почему привычные травы и цветы не покрывают землю красивым ковром, а стремятся вытянуться как можно выше, подражая деревьям? Ответ кроется в ключевом слове — вулкан.
pic_2023_10_26-1.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Я не бывала на Канарах. Но мои друзья, кто там отдыхал, показывали мне фотографии с гигантскими одревесневшими одуванчиками и чертополохом в рост человека. Почему они такие огромные? Почему трава превращается, в сущности, в дерево?

На самом деле еще Чарльз Дарвин задавался вопросом, почему на вулканических островах столь велико разнообразие древесных растений? Почему привычные травы и цветы не покрывают землю красивым ковром, а стремятся вытянуться как можно выше, подражая деревьям?

Ответ кроется в ключевом слове — вулкан. Да, вулкан — это страшная разрушительная сила. Но, с другой стороны, это еще и новые возможности для природы, которая удивительным образом трансформирует множество живых существ, обитающих на территориях вулканов. В том числе и на Канарских островах.

Здесь, на южной половине острова Пальма (La Palma), самом молодом вулканическом острове Канарского архипелага, в 2021 году проснулся один из многочисленных вулканов — Таджогайте. Извержение продолжалось три месяца. Его считают самым продолжительным и наиболее разрушительным на Пальме с момента начала регистрации извержений.

А через четыре месяца после окончания извержения к вулкану отправилась команда ученых из Байройтского университета в Германии. И их можно понять — каждый проснувшийся вулкан дает ученым уникальную возможность для биогеографических исследований.

Вулкан засыпал остров пеплом, ученые называют его пирокластическим материалом. Где-то он лежал тонким, едва заметным словом. А возле кратера вулкана толщина пепельного слоя доходила до 20 метров. Многие деревья засыпало почти по самую макушку.

Там, где слой пепла составлял от полуметра до метра, травы, стелящиеся по земле, под слоем пепла, не выжили и погибли. А вот древесные растения, обитающие только на Пальме, выжили и зацвели уже через четыре месяца после извержения. Например — одуванчик и чертополох, о которых я уже упомянула. На материке они принадлежат к травянистым растениям. В общем — мелочь пузатая. Но, оказавшись на вулканическом острове, эти растения преобразились. Тот же чертополох превратился в деревце, у которого огромные листья прикреплены к древесным стволам.

До сих пор ученые объясняли эту трансформацию конкуренцией за солнечный свет или адаптацией к засухе. Но теперь, благодаря немецким исследователям, мы знаем, что все дело в пепловых дождях, к которым растения приспосабливаются, устремляясь вверх и укрепляя свои несущие конструкции — ствол. Иначе во время вулканической катастрофы не выжить (npj Biodiversity).

Но так ли уж часты извержения вулканов, чтобы растения к ним приспосабливались? В масштабах человеческой жизни — не часты, конечно. А вот с позиций долгоживущих многолетних растений, скажем того же можжевельника цедрус на Тенерифе, которому явно больше 1200 лет, очень даже часты. Поэтому вопрос выживания для них после пеплового дождя весьма актуален.

Похоже, вулканизм как движущая сила эволюции на океанических островах был недооценен. И это довольно странно, потому что в природе все связано со всем, все причина и все следствие.

Нитрид бора
Л.Н. Стрельникова
У исследователей из Университета Райса появилась идея смешать две формы нитрида бора, мягкий и твердый, сделать из смеси нанокомпозит и посмотреть, что получится. Оказалось, что тепловые и оптические свойства смешанного материала сильно отличаются от среднего значения двух разновидностей нитрида бора. Композит из этих двух, казалось бы, противоположных материалов превзошел их по разным функциональным возможностям.
pic_2023_10_25.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Целое всегда есть нечто большее, чем простая сумма его частей. Этот основополагающий принцип холизма получил еще одну блестящую иллюстрацию. (Впрочем, этот принцип никто не подвергает сомнению.) Герой иллюстрации — нитрид бора.

Существуют разные по структуре формы нитрида бора, у которых, разумеется, разные свойства — как и у аллотропных модификаций углерода. Есть мягкий графит, идеальный для карандашей, а есть твердый алмаз — рабочая лошадка в индустрии режущего инструмента.

Точно так же и у нитрида бора. Есть двумерный (2D) гексагональный нитрид бора (h-BN) — настолько мягкий, что получил название «белого графита». Это дешевое и стабильное вещество, еще и очень легкое. Его широко используют в смазках, в покрытиях и в косметике.

А есть трехмерная (3D) кубическая форма нитрида бора (c-BN) — очень твердое вещество, по твердости наступающее алмазу на пятки. Что и неудивительно — кристаллическая структура у него такая же, как и у алмаза. Твердый, термически стабильный и химически инертный — просто идеальный материал для работы.

Обычно его используют для шлифовки подшипниковой и инструментальной стали, чугуна, суперсплавов, в некоторых керамических материалах. Здесь он вне конкуренции и легко обходит алмаз по теплостойкости: у алмаза она составляет приблизительно 800°С, а у кубического нитрида бора — до 1400°С.

У исследователей из Университета Райса появилась идея смешать две эти формы нитрида бора, мягкий и твердый, сделать из смеси нанокомпозит и посмотреть, что получится. Получилось интересно и неожиданно. Оказалось, что тепловые и оптические свойства смешанного материала сильно отличаются от среднего значения двух разновидностей нитрида бора. Композит из этих двух, казалось бы, противоположных материалов превзошел их по разным функциональным возможностям.

У композита оказалась низкая теплопроводность. Значит, он может служить теплоизоляционным материалом в электронных устройствах. Композит также более активно взаимодействует с фотонами. Это, видимо, связано с более упорядоченной структурой полученного материала. Оказалось, что группы атомов бора и азота в композите образуют более крупные зерна, когерентно расположенные в решетке.

А когда композит подвергли быстрому спеканию в искровой плазме, материал превратился в гексагональный нитрид бора. Причем он был более высокого качества, чем тот, который изначально использовали для приготовления нанокомпозита. Ученые полагают, что первую скрипку в этом процесс полного фазового превращения нанокомпозита в 2D h-BN играет кубический нитрид бора. Именно он управляет кинетикой зарождения и роста идеальных, улучшенных кристаллов (Nano Letters).

Биотопливо вредит климату
Л.Н. Стрельникова
Так ли уж углерод-нейтрально биотопливо? Так ли оно безвредно для окружающей среды? Немецкие ученые задались этим вопросом и пришли к очевидному выводу. Биотопливо в конечном итоге наносит климату больше вреда, чем пользы.
pic_2023_10_24.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Летишь, бывало, летом на самолете над Европой и видишь под крылом яркие желтые лоскуты на полях. Это рапс, выращивание которого финансирует Евросоюз. Понятно, что никакой нормальный фермер не откажется от выращивания сельхозкультуры, если на это дают деньги, да еще и сбыт гарантирован. А куда пойдет этот рапс? На биотопливо.

Европа носится с биотопливом как с писаной торбой. Концепция звучит многообещающе: крахмал, сахар и масло из таких культур, как кукуруза, злаки, свекла или сахарный тростник, превращаются в экологически чистое топливо. Растительные жиры перерабатываются в биодизель, а крахмалы и сахара — в этанол, который добавляют в бензин.

Европа уверена, что такое биотопливо гораздо лучше отвратительного бензина из ископаемых углеводородов, который сгорает и выделяет ужасный СО2 и тем самым разогревает климат. Но и биотопливо, сгорая, выделяет СО2. Правда, Европа говорит — это другое. Сколько биомасса связала углекислого газа, столько и образовалось при сгорании. Поэтому биотопливо углерод-нейтрально. Но это такой самогипноз, на мой взгляд.

Так ли уж углерод-нейтрально биотопливо? Так ли оно безвредно для окружающей среды? Немецкие ученые задались этим вопросом и пришли к очевидному, на мой взгляд, выводу. Биотопливо в конечном итоге наносит климату больше вреда, чем пользы.

Во-первых, эти энергетические культуры надо выращивать. Но где? Либо забирать поля, на которых выращивают культуры для пищевой промышленности, то есть создавать проблемы с продуктами питания. Либо вырубать леса и освобождать площадки для рапса и кукурузы.

Но вырубать леса — это в прямом смысле рубить сук, на котором сидит человечество. Леса поглощают углекислый газ, изымают его из атмосферы, то есть охлаждают планету. И здесь каждый воин, каждый штык на счету. Достаточно подсчитать, сколько углекислого газа поглотили бы вырубленные под рапс деревья, и вся углеродная нейтральность биотоплива летит к чертям.

Так что единственный выход — выращивать энергетические культуры на пустырях и плохих, заброшенных землях. И все это должно жестко регулироваться законодательно, чтобы никто не трогал леса.

Таким образом, биотопливо из возобновляемого сырья, которое казалось панацеей от энерго-климатических бед, стало чуть ли не самым плохим решением. Но я знаю пример идеального решения для биотоплива. Это решение разработали у нас в России. «Химия и жизнь», разумеется, рассказывала о нем. (Читайте подробную статью С.М. Комарова «Тулунский бутанол: топливо из леса» в №5 «Химии и жизни» за 2009 год.)

Лет 15 назад на Тулунском гидролизном заводе в 400 километрах от Иркутска Корпорация Биотехнологии запустила опытную установку по производству биобутанола из отходов древесины. Этот гидролизный завод в Тулуне построили еще в 1949 году и делали здесь гидролизный спирт из древесины. В общем — самогон из табуретки.

Помните у Высоцкого? «И если б водку гнать не из опилок, то что б нам было с пяти бутылок?»

В свое время нам об этом процессе рассказывали в школе на уроках химии. Суть простая. С помощью серной кислоты целлюлозу, а это полисахарид, расщепляют на сахара, а потом получившийся сладкий раствор сбраживают и отгоняют спирт.

Когда расплодились заводы по производству синтетического спирта, гидролизные закрыли. А тулунский завод умный директор законсервировал. И лет 15 назад в Тулун пришла Корпорация Биотехнологии и принесла новый биотехнологический процесс — получение биобутанола из отходов древесины. У завода появился шанс начать новую жизнь и войти в нее с новейшей суперсовременной отечественной биотехнологией.

Бутанол — тот же спирт, но в отличие от этанола у него не два, а четыре атома углерода, и воняет он так отвратительно, что в рот его не возьмешь. И это важно для безопасности его потребителей-автомобилистов — выпить этот спирт никто не сможет, поэтому он отправится прямиком в бензобак.

Сырье для нового процесса — это отходы переработки древесины. Из 20–30-метровой сосны вырезают из середки два шестиметровых бревна, а все остальное — вершки и корешки, пни, сучья, тонкие части ствола, то есть 60% дерева, — это отходы. Они-то и идут в переработку. И сырье, разумеется, практически под рукой — кругом ведь тайга, где идет заготовка деловой древесины и постоянно образуются отходы.

Грубо схема выглядит так. Древесину сильно измельчают, ультразвуком извлекают смолы и эфирные масла, еще раз измельчают, помещают в воду, добавляют грибные ферменты, которые расщепляют древесную целлюлозу на сахара, сахара переходят в раствор, а лигнин оседает на дно. А затем сладкий раствор сбраживают микроорганизмы по имени клостридии с образованием бутанола.

Кстати, клостридии, которые при сбраживании сахара синтезируют бутанол, впервые обнаружил Луи Пастер в 1861 году. И в начале ХХI века новый штамм этих микроорганизмов специально для производства бутанола сделали в ГосНИИсинтезбелке. В одном из тех никчемных, как говорили в 90-х, НИИ, который чудом уцелел в эпоху разгрома промышленности и отраслевой науки. Именно здесь создали первую в мире безотходную технологию и опытную установку для получения биобутанола.

Производство безотходное, потому что все, что получается, находит применение. Смола и эфирные масла обладают бактерицидными свойствами и приятно пахнут, поэтому их используют в освежителях воздуха и для других целей. Из лигнина, который вообще не гниет, делают строительные плиты.

Октановое число у бутанола почти как у бензина. Поэтому двигатель не надо переделывать, можно смешивать бутанол с бензином и заливать в бак. А вообще, у любого синтетического или гидролизного спирта есть большое преимущество перед бензином — они дают очень чистый выхлоп, потому что в спирте нет примесей.

К тому же биобутанол пахнет лучше, чем синтетический — немного елкой отдает. Кстати, та же история с европейским биодизелем, который делают из масличных культур. Говорят, он попахивает жареными пирожками.

Так что можно делать биотопливо из отходов переработки древесины и не отчуждать земли, и не вырубать леса для выращивания рапса и кукурузы. Впрочем, в Европе и лесов-то не осталось. И деревообработкой они не занимаются, разве что в Финляндии и Швеции.

Честно говоря, у нас в России бензина — залейся, биотопливо нам вряд ли нужно. Но бутанол сам по себе — прекрасный растворитель, который используют не только в большой промышленной химии, но и в фармацевтической промышленности. И получать растворитель из отходов переработки древесины, то есть из возобновляемого сырья, — это здорово.

Тогда, в 2008-м, аналогов этой технологии в мире не было. Проектом руководил замдиректора по науке ГосНИИсинтезбелка Евгений Рубенович Давидов. В производстве биобутанола зашито много необычных технических решений, предложенных этим институтом. Наши российские биотехнологи и инженеры вообще очень сильны. Не знаю, что сейчас происходит на заводе в Тулуне. Надо будет поинтересоваться. Но в любом случае приятно сознавать, что мы были первыми.

Собаки против коронавируса
Л.Н. Стрельникова
Собака мгновенно по запаху находит наркотики, взрывчатку и распознает опасные болезни — рак и диабет например. А теперь этот перечень болезней пополнился еще и ковидом.
pic_2023_10_23.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Собака — настоящий друг человека в самом широком смысле слова. Она не только защитит от врага, не только разделит с хозяином радость и горе. Но она может еще и предоставить жизненно важные сведения. Потому что собака — это живая ходячая тест-система, надежная и быстрая. Она мгновенно по запаху находит наркотики, взрывчатку и распознает опасные болезни — рак и диабет например. А теперь этот перечень болезней пополнился еще и ковидом.

Обученные собаки обнаруживают COVID-19 быстрее и точнее, чем обычные технологии, даже если коронавирус скрыт вирусами обычной простуды и гриппа. Это подтверждают 400 ученых из более чем 30 стран, которые провели 29 рецензируемых исследований, включая полевые и клинические эксперименты, и опубликовали результаты в академических научных журналах.

Все они в один голос утверждают, что обученные собаки-нюхачи более эффективны, чем тесты на антигены и ПЦР-тесты, определяющие коронавирус у пациента. Собаки не только быстрее и дружественнее пациенту. Они еще не загрязняют окружающую среду отработанными пластиковыми плашками от тестов и шприцами (The Journal of Osteopathic Medicine).

Волшебство скрыто в уникальных собачьих носах. В них спрятаны сотни миллионов обонятельных рецепторов по сравнению примерно с пятью-шестью миллионами у людей. А еще треть их мозга посвящена интерпретации запахов по сравнению со скудными 5% в человеческом мозге. Так что собаки действительно способны обнаруживать очень низкие концентрации запахов, связанных с ковидом.

Они могут обнаружить пахучее вещество, одна капля которого растворена в десяти олимпийских бассейнах. Вообще-то это примерно на три порядка лучше, чем с помощью научных приборов. Важно, что собаки выявляют ковид у предсимптомных и бессимптомных пациентов, с которыми обычные тесты не работают — для них вирусная нагрузка у пациента маловата. Более того, собаки могут различать ковид и его варианты в присутствии вирусов обычной простуды или гриппа.

Вообще, с запахами лучше всего работают бассет-хаунды, бигли и гончие собаки. Но оказалось, что и множество других собак независимо от породы и пола прекрасно работают тест-системой. Достаточно всего лишь нескольких недель тренировок.

И, кстати, заодно можно было бы решить проблему с собачьими приютами. Ведь их обитатели — это потенциальные диагносты, их просто надо обучить.

Похоже, золотым стандартом в диагностике становятся живые тест-системы на лапках — собаки-нюхачи. В очередной раз природа протягивает нам руку помощи. Не надо с ней соревноваться — надо просто принять этот дар с благодарностью. А меня мучает вопрос — чем пахнет ковид? Жаль, собаки не умеют разговаривать…

Мусороворот и Байкал
Л.Н. Стрельникова
Уже много лет вода Байкала находится в центре внимания экологов и гидрологов МГУ имени М.В. Ломоносова. Несколько лет назад они впервые определили, сколько же в нем микропластика, и продолжают следить за ситуацией.
pic_2023_10_22.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Давайте вспомним школьную географию и ответим на простой вопрос — сколько континентов на нашей благословенной Земле? Вы наверняка скажете — шесть: Евразия, Африка, Австралия, Антарктида, Северная Америка, Южная Америка.

Однако должна вас огорчить. Этот ответ был бы правильным 20 лет назад. Но за это время в океане стали образовываться и расти новые континенты, рукотворные, сложенные из пластикового мусора. Пластиковый мусор, в изобилии попадающий в океан каждую минуту, оказывается во власти океанических течений. В Мировом океане есть огромные круговороты, где течения ходят по кругу вокруг большой площади спокойной воды. Вот сюда-то они и сбрасывают принесенный пластик. Это место получило название «мусороворот».

Интересно, что наука океанология предсказала образование пластиковых островов еще в конце 80-х годов. Самый большой, Тихоокеанский мусороворот, который называют Восточный мусорный континент, или Pacific Trash Vortex, расположен в северной части Тихого океана.

Площадь мусорного континента составляет до 1,5 миллионов квадратных километров. Это всего лишь в пять раз меньше Австралии. Она все время меняется, потому что под действием соленой воды и солнечной радиации пластик распадается на мелкие частицы, превращаясь в невидимый микропластик. А с другой стороны, пластиковый мусор постоянно поступает в океан с континентов.

Тут ударно трудятся десять больших рек — азиатские Янцзы, Инд, Хуанхэ, Амур, Меконг, Ганг, Чжуцзян и Хайхэ, африканские Нигер и Нил. На их долю приходится 90% всего пластика, который реки выносят в океан. А вообще, пластик поступает в Мировой океан двумя путями: 20% сбрасывают с кораблей, паромов, яхт и 80% приносят реки.

Восточный мусорный континент — самый большой. Но есть еще четыре мусорных пятна, претендующих в будущем на роль континентов — в Южной части Тихого океана, в Северной Атлантике, в Южной Атлантике и в Индийском океане.

Впрочем, огромное количество рек, включая такие гиганты, как наша Волга, не выносят свои воды непосредственно в океан, а впадают в замкнутые внутренние водоемы — в моря и озера. А как в них обстоит дело с пластиком. Он вообще там есть?

Чтобы ответить на этот вопрос, итальянские ученые исследовали 38 озер в 23 странах. На каждом экспериментальном участке исследователи фильтровали в среднем 140 кубометров озерной воды и подсчитывали на фильтрах частицы микропластика размером от 0,25 до 5 миллиметров. Более мелкие, наночастицы, экспериментаторы не фиксировали.

И каков же результат? В каждом озере, каким бы девственным и изолированным от человека оно ни казалось, исследователи нашли микропластики. Озеро Лугано в Швейцарии, озеро Тахо в Калифорнии и озеро Маджоре в Италии загрязнены микропластиком даже больше, что мусоровороты в Тихом океане. Самый распространенный материал, из которого сделаны микропластические частицы, — это полиэстер, полипропилен и полиэтилен. Микроволокна из полиэстера — это то, что попадает в воду озера с купальников и плавок.

Больше всего микропластика накапливается в озерах, которые расположены в густонаселенных районах. Но страдают и большие по площади озера. В них вода задерживается относительно долго. Например, озеру Тахо требуется около 650 лет, чтобы полностью заменить воду за счет притока и стока. Микропластик задерживается там надолго.

Впрочем, какое нам дело до европейских и американских озер? У нас есть свои, причем роскошные и уникальные. Один Байкал чего стоит. Уже много лет вода Байкала находится в центре внимания экологов и гидрологов МГУ имени М.В. Ломоносова. Несколько лет назад они впервые определили, сколько же в нем микропластика, и продолжают следить за ситуацией.

В среднем количество частиц микропластика в поверхностных водах Байкала составляет 30 000 на квадратный километр. Это высокая степень загрязнения. Правда, она все равно не дотягивает до знаменитого озера Комо в Италии — там она в пять раза больше.

В Байкале это в основном частицы полиэтилена, полипропилена и полистирола. Они образуются, когда распадаются пакеты, канистры, бутылки из-под воды, пленка, одноразовая пластиковая посуда. Пластиковый мусор оставляют после себя туристы, которые перемещаются по Байкалу на судах и сбрасывают отходы прямо в воду, плюс несанкционированные свалки на берегу. Осенью Байкал штормит, и сильные ветра подхватывают с берега пластик и уносят в озеро.

Еще один источник пластика в Байкале — это дешевые китайские рыболовные сети. В прежние времена сети были крепкими, их делали вручную, и они служили долго. Теперь сети из полипропилена дешевые, одноразовые, чуть что — их бросают и покупают новые. Не жалко. Сети опускаются на дно. Мало того что в них рыба запутывается, так они еще постепенно разлагаются, образуя частицы микропластика.

И даже такая сущая, казалось бы, мелочь, как традиция повязывать разноцветные ленточки на ветки деревьев, растущих по берегу озера, вносит свой вклад. Ленточки срывает ветром, они попадают в воду и пополняют ряды микропластика, потому что сделаны из синтетических волокон.

Много микропластика в Байкал поставляет Селенга, крупнейшая река, впадающая в озеро. Больше половины русла реки расположены в Монголии, и мы не можем ее контролировать. Сооружений, очищающих бытовые стоки воды в озеро, тоже не то чтобы в достатке, да и те далеки от совершенства.

Так что Байкал не щадят ни туристы, ни местные жители, ни рыбаки, и это поразительно.

Посчитать точно, сколько микропластика попадает в океаны, сложно. По некоторым оценкам, около 17 млн тонн в год. По другим данным, около 1 млрд тонн пластика уже находится в океане, реках и озерах планеты, в том числе и в озере Байкал.

Полностью и тем более быстро очистить Байкал от скопившегося в нем пластика нельзя. Во-первых, большая часть уже утонула и захоронена на дне, мы его оттуда не вытащим. Это касается полимеров, которые тяжелее воды и быстро тонут, — АБС-пластики, ПВХ, полиуретан, акрил, нейлон, капрон, поликарбонат и даже ПЭТ, из которого изготавливаются пластиковые бутылки. Часть легкого пластика (полиэтилен, полистирол, полипропилен) распалась на кусочки и плавает в толще воды. Поди собери его. Поэтому необходимо создать условия, которые ограничат или полностью прекратят поступление нового пластика в Байкал.

Соответствующие законы разрабатывает Госдума. Но законы законами, а культура культурой. Каждый из нас может не усугублять ситуацию. Это совсем не сложно. Просто не оставляем на берегу пластиковые бутылки, одноразовую посуду и прочий мусор, все забираем с собой. Заодно захватываем мусор, который оставили другие несознательные туристы или аборигены. И тогда приток микропластика в Байкал можно будет остановить.

Вычитала, что водой Байкала можно поить все человечество в течение пяти тысяч лет. Да ладно! — сказала я себе. Не поверила, в общем. Взялась за подсчеты. И знаете — это правда! Действительно, около пяти тысяч лет Байкал может поить 8 миллиардов человек, если каждый выпивает в день по полтора литра воды. Представляете, каким фантастическим богатством обладает Россия? Пятая часть мировых запасов пресной воды — в одном нашем озере! Давайте вместе беречь этот уникальный водоем для нашего будущего.

Пишут, что...
…хроническое употребление закиси азота (веселящего газа) для быстрого получения кайфа может вызвать функциональный дефицит витамина B12 и, как следствие, долгосрочные неврологические нарушения…
…обнаружить и измерить темную энергию, возможно, удастся, изучая нашего ближайшего галактического соседа туманность Андромеды, которая находится на пути замедленного столкновения с Млечным Путем…
…внесение 10 тонн базальтовой пыли на гектар посевных площадей во всем мире может привести к поглощению до 217 гигатонн углекислого газа за 75 лет…

…во время космических путешествий в организме астронавтов разрушается на 54% больше эритроцитов, чем обычно на Земле, что приводит к так называемой космической анемии (Nature Communications)…

…дипинодиазафлуорены селективно экстрагируют палладий (88–100%), золото (42–96%) и рутений (8–19%) при однократной экстракции из кислых водных растворов (рН 1,2), содержащих сложные смеси металлов (Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах)…

…прием фруктозы может привести к увеличению веса, резистентности к инсулину, повышению кровяного давления и ожирению печени, а также множеству других проблем, связанных с обменом веществ (Philosophical Transactions)…

…самый быстрый период полураспада сообщений в соцсетях составляет 24 минуты у X (Twitter), за ним следует Facebook — 105 минут, Instagram — 20 часов, LinkedIn — 24 часа и YouTube — 8,8 дня (Proceedings of the National Academy of Sciences)…

…максимальная продолжительность жизни человека сейчас такая же, как и тысячелетия назад, просто шансов дожить до возраста долгожителя стало гораздо больше (Вестник Московского университета. Серия 16: Биология)…

…в течение следующих десяти лет Интернет и коммуникационные технологии будут потреблять почти треть мировой электроэнергии (Science Advances)…

…обнаружить и измерить темную энергию, возможно, удастся, изучая нашего ближайшего галактического соседа туманность Андромеды, которая находится на пути замедленного столкновения с Млечным Путем (The Astrophysical Journal Letters)…

…ипсилатеральная вакцинация от коронавируса, когда повторную вакцину вводят в ту же руку, вызывает более сильный иммунный ответ, чем контралатеральная, когда первичную и бустерную вакцины вводят в разные руки (EBioMedicine)…

…внесение 10 тонн базальтовой пыли на гектар посевных площадей во всем мире может привести к поглощению до 217 гигатонн углекислого газа за 75 лет (Earth’s Future)…

…риск развития деменции намного выше среди людей с проблемами зрения, включая тех, кто не может хорошо видеть, даже когда носит обычные очки или контактные линзы (JAMA Ophthalmology)…

…длина и масса тела у детей раннего и дошкольного возраста в Беларуси в 2021 г. по сравнению с их сверстниками в 1989-1997 гг. значительно выше, особенно у мальчиков (Вестник Московского университета. Серия 23: Антропология)…

…созданы органоиды из стволовых клеток, которые выделяют белки зубной эмали — самой твердой ткани в организме (Developmental Cell)… 

…получены соединения хрома, которые могут заменить редкие благородные металлы осмий и рутений в люминесцентных материалах и катализаторах: по сравнению с осмием количество хрома в земной коре примерно в 20 000 раз больше и он намного дешевле (Nature Chemistry)…

…хроническое употребление закиси азота (веселящего газа) для быстрого получения кайфа может вызвать функциональный дефицит витамина B12 и, как следствие, долгосрочные неврологические нарушения (Canadian Medical Association Journal)…

Гренландия может растаять
Л.Н. Стрельникова
Толщина ледяного панциря Гренландии составляет в среднем полтора километра. Объем ледника — почти 3 миллиона кубических километров. Если такая махина растает, то вода в Мировом океане поднимется на несколько метров. Но с чего бы Гренландии таять, спросите вы? Эти льды лежали миллионы лет и никуда не денутся. Увы, рассуждение ошибочно. Оказывается, около 400 000 лет назад толстый ледяной покров Гренландии исчез примерно на 16 000 лет.

pic_2023_09_31.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева
Жизнь всегда концентрируется и кипит на границах раздела фаз, скажем — суши и моря. Ведь здесь можно черпать разные ресурсы с обеих сторон. Вот почему береговые линии плотно застроены — городами и городками. Хотя Нью-Йорк со своими небоскребами, стоящими в двух шагах от большой воды, произвел на меня тяжелое впечатление. А если цунами? А если вода в Мировом океане повысится на метр-другой?

И то, и другое вполне возможно. Возьмем, к примеру Гренландию — остров, на 84% покрытый сплошным льдом. Толщина ее ледяного панциря составляет в среднем полтора километра, но местами достигает трех и более. Объем ледника — почти 3 миллиона кубических километров. Если такая махина растает, то вода в Мировом океане поднимется, как утверждают источники, на 7 метров. В общем — на несколько метров точно.

Но с чего бы Гренландии таять, спросите вы? Эти льды лежали миллионы лет и никуда не денутся. Увы, рассуждение ошибочно. Оказывается, около 400 000 лет назад толстый ледяной покров Гренландии исчез примерно на 16 000 лет. Это выяснила группа ученых из Университета Вермонта в Берлингтоне.

Они тщательно исследовали керн из льда и отложений, который добыли в 1966 году на военной базе армии США «Кэмп Сенчури». Тогда военные исследователи пробурили почти милю льда на северо-западе острова и увидели в вытащенном керне веточки, листики, мох и прочие свидетельства того, что когда-то в Гренландии колосилась зеленая жизнь.

Ученые использовали люминесцентные технологии, чтобы датировать материал. Они позволяют определить, как долго те или иные отложения находились на свету или в темноте, то есть под толщей льда. Кроме того, определенное соотношение изотопов бериллия и алюминия указывает на то, как долго материал подвергался воздействию космических лучей.

Так удалось выяснить, что на этом месте 400 000 лет назад была тундра и даже еловые леса. То есть большая часть ледяного покрова исчезла, когда стало тепло. А потом, через 16 тысяч лет, опять похолодало, и Гренландия вернула свой ледяной щит. И вот во время этого промежуточного тундрового периода средняя температура была лишь немного выше, чем сейчас.

Очевидно, что мы живем в эпоху глобального потепления. И, скорее всего, этот глобальный процесс закономерен, вызван планетарными причинами и периодически повторяется в жизни Земли. Но от этого человечеству не легче. Потепление, ураганы, засухи, наводнения…

Интересно, а у прибрежных городов есть планы А и Б на случай, когда ледники Гренландии начнут таять? Ведь если начнет таять Гренландия, то и Антарктический ледниковый покров подтянется. А это 13 миллионов квадратных километров отборного льда. Тут несколькими метрами дело может и не ограничиться.

< 1 2 3 4 5 >
Разные разности
Долгожители обязаны вирусам
Почему при прочих равных условиях одни доживают до ста лет, а другие — нет? Исследователи из Копенгагенского университета решили поискать ответ на этот вопрос в кишечнике долгожителей, а точнее — в том гигантском сообществе бактерий, которы...
Сердце требует движения
Огромное количество исследователей во всем мире изучает сердечно-сосудистые заболевания и пытается найти универсальное решение. И на самом деле все они сходятся в одном: универсальное решение есть, и это — движение.
Фантастический телескоп
Два года назад NASA запустило в космос уникальную инфракрасную обсерваторию, до сей поры невиданную — телескоп Джеймс Уэбб. Мы уже рассказывали об этом, но не грех и повторить, потому что это настоящее рукотворное чудо.
Петух в зеркале
Есть ли окно, которое позволит нам заглянуть в разум животного? Да, есть! Это — зеркало. Ученые используют специальные тесты с зеркалом, которые называются «зеркальное самоузнавание». Вообще-то есть сомнение в их универсальности и недавно появил...