«Химия и Жизнь», Март 2025

В прошлом году состоялись 78-е Менделеевские чтения, которые провел Менделеевский чтец, академик РАН Вадим Юрьевич Кукушкин. Свою лекцию он посвятил нековалентным взаимодействиям — особому типу химических связей, которые определяют важнейшие процессы в живой природе, от структуры белков до работы клеточных мембран. В этом номере Вадим Юрьевич рассказывает о нековалентных взаимодействиях читателям «Химии и жизни».

Долгий в пространственном смысле. Мы привыкли видеть на электронных микрофотографиях сферические частицы вируса гриппа, но вирусы гриппа А могут существовать в различных формах — вместо шариков диаметром около 100 нм образовывать нити микрометровой длины! И если ваш вирус выглядит именно так, то с высокой вероятностью ему у вас плохо. Можно предположить, что нитевидная форма — это какое-то приспособление к неблагоприятным условиям. Чтобы прояснить этот вопрос, исследователи из США разработали оптический метод анализа, который позволяет быстро оценить долю нитевидных вирионов в образце.

Печальный парадокс: во Вторую мировую войну химическое оружие не применяли. Но случаи поражения людей этим оружием были. Наиболее значительный их них произошел в декабре 1943 года при налете немецкой авиации на итальянский город-порт Бари, через который снабжались войска союзников в Италии. Когда началась бомбежка, у пирса стояло судно «Джон Харвей», загруженное бомбами с ипритом. В самом начале налета в него попал снаряд, и судно вместе с экипажем пошло ко дну. И хотя газовые бомбы были без взрывателей, многие из них треснули, и яд стал растекаться по порту. Большая его часть ушла в открытое море, но та, которая осталась, стала смертельной опасностью для людей, которые находились в воде.

Наступил 2025 год, последний год солнечного максимума 25-го цикла. Сам пик солнечной активности был в конце лета 2024 года, после чего число пятен на Солнце пошло на спад. Однако скорость этого процесса невелика и нет никаких гарантий, что к лету активность опять не пойдет вверх, а с ней и число, а также мощность магнитных бурь, способных влиять на самочувствие и поведение людей да и других живых существ тоже.

А.Л. Чижевский в каком-то смысле давний автор нашего журнала, а развитию его идей о солнечно-земных связях посвящено немало статей. В конце 1989 — начале 1990 года вышла большая серия материалов об этом замечательном мыслителе и его работе; в частности, в тех номерах был опубликован текст основополагающей статьи «Физические факторы исторического процесса». Сейчас книги Чижевского изданы большими тиражами, а мы обратимся к двум материалам из мартовского номера «Химии и жизни» за 1990 год. Благо, что авторы одного из них 35 лет тому назад намекали, что в марте 2025 года страну ждет событие, которое закроет предыдущий и откроет новый этап ее истории. Есть шанс проверить давнее пророчество.

Космос через солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, движения Луны и Земли непосредственно влияет на нас. Как он это делает?

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных сопоставлению научно-технических идей, высказанных когда-либо в научной фантастике, и современных их реализаций. В этом номере А. Речкин ищет первые литературные упоминания аэромобиля, многоразовых ракет-носителей и башен обслуживания, способных принимать эти многоразовые ракеты.

Искусственные нейронные сети возникли после того, как ученые создали устройства, имитирующие алгоритмы действия нервных клеток. Одно из них — это лазер, гибко реагирующий на управляющие команды. Ученые разработали лазерный градиентный нейрон, который ступенчато обрабатывает поступающие сигналы и которым можно управлять с помощью радиочастотных импульсов. Он создан на базе квантовых точек и работает в миллиард раз быстрее живой нервной клетки. Опыты показали, что искусственный нейрон всего за одну секунду позволяет обработать 34,7 миллиона рукописных цифровых изображений или на основе данных о 100 миллионах сердечных сокращений выявить аритмию с точностью до 98,4%.

Медицинские микро- и нанороботы разрабатывают с начала века. Их потенциал для диагностики, целевой доставки лекарств, неинвазивной хирургии и детоксикации огромен. Но пока это только потенциал, поскольку роботов сложно точно перемещать в биологических жидкостях. Ученые разработали крошечные микросферы из биосовместимого диакрилата полиэтиленгликоля и изготовили эти микроструктуры методом двухфотонной полимеризации. В своих оболочках микророботы несут лекарственные препараты и магнитные наночастицы, которые перемещает внешнее магнитное поле. Биологи успешно протестировали роботов на мышах с опухолями мочевого пузыря.

Создать искусственный интеллект непросто. Его обучение требует затрат энергии, времени и вычислительных ресурсов. Кража модели ИИ наносит владельцам значительный ущерб, который может быть несопоставим даже с усилиями на ее создание, особенно если потеряны конфиденциальные данные, коммерческие или государственные секреты. Возможность воровства обесценивает производство электронных чипов для ИИ, так как устанавливаемая на них модель становится уязвимой для атак. Третьи лица могут изучить ее и выявить слабые места. Исследователи проверили уязвимость тензорного процессора Google Edge TPU к извлечению работающей на нем модели ИИ…

Мир увлечен человекоподобными роботами, но наблюдать выражения их лиц человеку зачастую неприятно и тревожно. Группа японских исследователей создала новую технологию воспроизведения динамической мимики. Ученые применили давнюю и хорошо известную математикам идею Фурье о разложении любого сигнала на составляющие его волны. Волновые сигналы для «подкожных» электроприводов в разных зонах «лица» андроида непрерывно изменяют его форму. Ученые впервые представили математическую формулировку задачи и разработали способ автоматического синтеза сложных последовательностей команд. Метод позволяет избежать заметных скачков между мимическими выражениями.

Кошки тоже играют с людьми, их любимые игрушки в этом случае — кошачьи удочки, отчасти напоминающие добычу. Но предметы они тоже приносят. Еще в 1986 году специалисты Пенсильванского университета попросили посетителей ветеринарной клиники перечислить трюки, выполняемые их кошками. Оказалось, что 16,5% кошек приносят брошенные хозяином игрушки. С тех пор апортировку у кошек описывали неоднократно, тем не менее эта особенность кошачьего поведения изучена значительно хуже, чем у собак.

Вода обладает необычными свойствами, которые делают ее уникальным веществом и определяют ее особое поведение при различных температурах и давлениях. Известные модели пока не могут полностью воспроизвести такие свойства воды, как плохую сжимаемость и высокую теплоемкость. Одна из проблем, которую пытаются разрешить исследователи — это количественное описание фазового перехода между двумя жидкими формами воды при переохлаждении, то есть при понижении температуры ниже точки замерзания. Недавно испанские ученые разработали теоретическую квантовую модель, которая впервые количественно воспроизводит поведение жидкой воды практически при всех температурах и давлениях, встречающихся на нашей планете. В основе модели лежат анализ движения и взаимодействия молекул, при которых они обмениваются электронами.

Классическая линейная оптика вполне успешно объясняет привычные нам световые явления. В обычной ситуации лучи света проходят сквозь друг друга, никак не взаимодействуя между собой. Однако в определенных условиях лазерный луч может стать для другого непрозрачным объектом и отбрасывать тень. Группа исследователей из Брукхейвенской национальной лаборатории показала, как это может быть. Через кристалл рубина экспериментаторы пропускали луч мощного зеленого лазера. При его интенсивности выше пороговой рассеянное излучение синего лазера создавало тень в перпендикулярном направлении. Исследователи измерили контраст тени в зависимости от мощности зеленого лазера и построили теоретическую модель явления.

В органических ионно-электронных проводниках ток проводят оба типа его носителей. Эти проводники представляют собой смесь двух фаз и сочетают преимущества ионной сигнализации биологических систем и привычной нам электроники. Такие материалы интересны разработчикам мягкой робототехники, биосенсоров для умной медицины, устройств нейроморфных вычислений. Применение проводников со смешанной проводимостью пока ограничивает малая подвижность и медленный перенос их ионов. Группа исследователей из США нашла способ, как более чем на порядок ускорить движение ионов. В этом физикам помогла биология…

Размышляя о размножении пеликанов в неволе, нельзя не задаться вопросом, почему это явление столь редко. В самом деле, пеликанов содержат едва ли не все зоопарки, а успехов в их разведении добились единицы. Вот и в Московском зоопарке, где пеликаны живут почти полтора века, первый птенец кудрявого пеликана вылупился в 2012 году, а птенец розового — на год позднее. Кудрявый пеликан Матвей — наш первенец. Его выкормили и вырастили люди. И это обстоятельство отразилось на всей жизни птицы, в том числе и личной.

На далекой Амазонке, в ее дождевых тропических лесах растет здоровенная лиана ункария опушенная Uncaria tomentosa. На ее стеблях в основании листьев расположены крючковатые шипы, напоминающие когти, которыми лиана цепляется за деревья. Испанцы, увидев эти шипы, назвали растение Uña de Gato — кошачий коготь, под этим именем оно сейчас и известно. Прославилась ункария, конечно, не шипами. Коренные жители Центральной и Южной Америки более двух тысяч лет используют кору стебля и корня для лечения многих заболеваний. Кошачий коготь даже называют живительной лозой Перу. В соседней Бразилии к растению также относятся с должным уважением. Этот вид включен в Национальный список основных лекарственных средств Бразилии, а также в список лекарственных растений, опубликованный Всемирной организацией здравоохранения.

— Уверен, Димон?
— Абсолютно. Знаешь конезаводчика Васильева? Ну вот, это заказ от него.
Смотри, что в этой сказке говорится: «За тридевять земель, в тридесятом царстве, за огненной рекою живет Баба-яга, у нее есть такая кобылица, на которой она каждый день вокруг света облетает. Много и других славных кобылиц у Яги.
Я у нее три дня пастухом был, ни одной кобылицы не упустил, и за то Баба-яга дала мне жеребеночка…» Мы-то, ясное дело, пастухами не будем. Сколько надо, столько и возьмем лошадей. Переправим сюда на раз-два — хорошие деньги поднимем. Доверься мне!

«Ты — сладость сердца моего!» Поэты любят включать подобные строки в свои лирические произведения. И даже не подозревают, что этот текст может иметь не переносный, а прямой смыл. Потому что в сердце действительно есть рецепторы, чувствующие сладость.

Две дедовы картины висели в доме друг напротив друга: одна изображала яблони в цвету, вторая — корзину, полную яблок.
— Повсюду были колхозные сады, — поясняла баба Валя. — Дед всегда ходил туда.
Эх, я сердилась! На картошке колорад; Володе, отцу твоему, сандалии надо починить; дом ремонта требует. Работы полно: а он каждое утро рисовать уходит! Думала, разойдемся с ним. А сейчас смотрю — как бы мы жили, если б он не рисовал красоту эту? И чего я его пилила?
С другой стороны, как без картошки зимовать?..