Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #65

Напряжем наши тестикулы мозги для прочтения новостей:

• Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили.
• Москву и Санкт-Петербург соединили квантовой линией связи.
• Человеческий мозг больше похож на тестикулы, чем на любой другой орган.
• Ядро Земли может быть кривым.
• Новая форма кремния позволит создать электронику нового поколения.
• Исследование показало, что люди могут научиться эхолокации всего за 10 недель.

Новости одной строкой

• 10 июня почти все жители России смогут увидеть кольцеобразное солнечное затмение, которое продлится около трех минут.
• Веганская диета детей в возрасте от пяти до десяти лет, приводит к тому, что они в среднем на три сантиметра ниже, чем те, кто ест мясо.
• Тайваньская компания TSMC объявила о том, что она готова начать производство 4-нанометровых процессоров уже в 2021 году, а 3-нанометровый техпроцесс будет готов уже в следующем году, тогда же компания сможет начать тестовый запуск, а спустя полгода – массовое производство.
• Пентагон отказался от рельсотрона спустя 16 лет разработки и прекратил финансирование проекта.
• Частная российская компания "Успешные ракеты" испытает сверхлёгкую ракету на больших высотах.
• В городе Северск Томской области началась заливка фундамента для строительства первого в мире энергоблока нового поколения БРЕСТ-ОД-300. Толкование аббревиатуры БРЕСТ двойное: первая часть – это название реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, а вторая – одновременное обозначение концепции "быстрого" реактора, который обладает свойством естественной безопасности.

Научная среда

Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили

Российские биологи выделили из многолетней мерзлоты возрастом около двадцати четырех тысяч лет живых бделлоидных коловраток. Судя по всему, все это время крошечные беспозвоночные находились в состоянии анабиоза и вернулись к активной жизни лишь после того, как ученые растопили окружавший их лед. Коловраткам даже удалось успешно размножиться партеногенетическим путем. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, бделлоидные коловратки известны своей выносливостью, однако ранее никто не предполагал, что они могут переживать настолько долгие периоды заморозки.

Команда специалистов во главе со Станиславом Малявиным (Stas Malavin) из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН пополнила список существ, способных вернуться к жизни после долгого пребывания в мерзлоте. Ученые исследовали керны никогда не оттаивавшей мерзлоты, собранные в среднем течении реки Алазея на северо-востоке Якутии. Растопив образцы слоев возрастом от 23960 до 24485 лет, Малявин и его коллеги обнаружили в них живых бделлоидных коловраток (Bdelloidea) – беспозвоночных, которые напоминают крошечных червей длиной менее миллиметра. Судя по всему, они много лет провели в состоянии анабиоза и пробудились лишь после того, как ученые расплавили окружавший их лед.

Эксперимент показал, что выделенные из мерзлоты коловратки переживают заморозку примерно так же хорошо, как и ныне живущие. Более того, исследователям не удалось обнаружить свидетельств, что арктические виды этих беспозвоночных лучше приспособлены к заморозке, чем тропические. Впрочем, пока неясно, как именно устроен механизм устойчивости коловраток к холоду – а также как долго они могут провести в таком состоянии, не теряя жизнеспособности.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Москву и Санкт-Петербург соединили квантовой линией связи

В России запущена 700-километровая линия квантовой защищенной связи, соединившая Москву и Санкт-Петербург, говорится в сообщении на сайте правительства РФ. Линия, созданная РЖД при участии петербургского университета ИТМО, содержит 19 доверенных узлов, информация в ней кодируется в фазовых состояниях фотонов, а скорость передачи ключа составляет около 300 бит в секунду. Квантовая связь востребована банками и государственными организациями, в России собственные пилотные сети на базе разработок Российского квантового центра создавали "Газпромбанк" и "Сбербанк".

На новой квантовой линии между Москвой и Петербургом 19 доверенных узлов, сообщила N + 1 представитель ИТМО. Три из них находятся в Санкт-Петербурге, три – в Москве и 13 узлов – на железнодорожных станциях от Тосно до Крюково. По словам директора центра квантового интернета ИТМО Сергея Хоружникова, одиночные фотоны не излучаются непосредственно, они возникают на боковых частотах в результате фазовой модуляции классических импульсов инфракрасного лазера с длиной волны 1550 нанометров. Данные кодируются в фазовых состояниях фотонов, а для передачи используется собственный протокол ИТМО, основанный на самом первом протоколе квантовой связи BB84.

Квантовая линия Москва – Санкт-Петербург рассматривается только как пилотный участок. Дорожная карта развития квантовых технологий в России предполагает, что к 2024 году в стране будет уже семь тысяч километров квантовых сетей.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Как мозг контролирует желудок: новое открытие

То, что наш желудочно-кишечный тракт связан с мозгом, известно достаточно давно. Кишечник и мозг взаимодействуют друг с другом, чтобы адаптировать уровень сытости и сахара в крови во время потребления пищи. Известно, что блуждающий нерв является важным связующим звеном между этими двумя органами. Исследователи из Института метаболизма Макса Планка в Кельне, Кластера передовых исследований старения CECAD Кельнского университета и Университетской больницы Кельна более внимательно присмотрелись к различным типам нервных клеток в «центре управления» блуждающим нервом (так называемый сплетениевидный или узловатый, или нижний ганглий блуждающего нерва, nodose ganglion, NG) и обнаружили нечто очень удивительное: хотя эти нервные клетки расположены в одном и том же центре управления, они иннервируют разные области кишечника, а также по-разному контролируют насыщение и уровень сахара в крови. Открытие, которое может сыграть важную роль в разработке будущих терапевтических стратегий против ожирения и диабета.

Когда мы потребляем пищу, информация о проглоченной пище передается из желудочно-кишечного тракта в мозг, чтобы во-первых, дать сигнал о насыщении и прекратить есть, а во-вторых, контролировать уровень глюкозы в крови. Блуждающий нерв, который вьется почти через все тело от головного мозга до желудочно-кишечного тракта (отсюда и название), играет существенную роль в этой коммуникации. В центре контроля блуждающего нерва, так называемого узлового ганглия, расположены различные нервные клетки, некоторые из которых иннервируют желудок, а другие иннервируют кишечник.

Чтобы исследовать функцию нервных клеток в узловом ганглии, мы разработали хемогенетический подход, который позволил нам визуализировать различные нервные клетки и манипулировать их активностью у мышей. Это позволило нам проанализировать, какие нервные клетки иннервируют какой орган, указывая на то, на какие сигналы они реагируют в кишечнике.

Открытие различных функций этих двух типов нервных клеток может сыграть решающую роль в разработке новых терапевтических стратегий против ожирения и диабета.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Океанские акулы подверглись массовому вымиранию 19 миллионов лет назад

Палеонтологические данные подробно рассказывают об истории прибрежных, относительно мелководных морских местообитаний. Ископаемая летопись открыто-океанических экосистем, напротив, скудна и труднодоступна. Но все же она существует и ее можно изучать по кернам, добытым в ходе глубоководного бурения. Используя новый метод оценки разнообразия акул по сохраняющимся в донных осадках плакоидным чешуям (кожным зубчикам), американские палеонтологи показали, что 19 миллионов лет назад (в раннем миоцене) акулы открытого океана подверглись массовому вымиранию, после которого так и не смогли восстановить былую численность и разнообразие.

Вымирание было быстрым по геологическим меркам (возможно, заняло не более 100 тысяч лет) и привело к сокращению разнообразия океанических акул на 70%, а численности – более чем на 90%. Причины вымирания не ясны. Имеющиеся данные не позволяют связать его ни с климатическими изменениями, ни с конкурентным вытеснением со стороны ныне господствующих групп крупных океанских хищников, чья дивергенция началась на 2–5 миллионов лет позже.

В общей сложности из кернов удалось извлечь 1263 акульих чешуйки: 798 из южного керна и 465 из северного. Керны хорошо изучены, поэтому возраст каждой пробы и каждого зубчика определяется вполне надежно. Все найденные зубчики Сиберт и Рубин разделили на 85 морфологических типов, которые, в свою очередь, объединяются в три группы: линейные (с продольными желобками и ребрами, рис. 1, слева), геометрические (сложной угловатой формы, рис. 1, справа) и гладкие. Чтобы понять, как морфология зубчиков соотносится с классификацией самих акул, авторы проанализировали опубликованные данные по чешуе 152 современных видов. Выяснилось, что у большинства видов акул присутствуют зубчики только одного или двух морфотипов, а большинство видов зубчиков встречаются только у одного или двух акульих семейств. Не по всякому кожному зубчику акулу можно определить до вида, но морфологическое разнообразие зубчиков, тем не менее, неплохо отражает таксономическое разнообразие акул в выборке.

На рис. ниже: Распределение акульих чешуй (кожных зубчиков) в пробах разного возраста. По вертикальной оси – время в миллионах лет назад.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Человеческий мозг больше похож на тестикулы, чем на любой другой орган

Как показало новое исследование, человеческий мозг имеет поразительное количество генов и белков, общих с мужскими тестикулами. В целом мозг больше похож на яички, чем на любой другой орган в организме.

Чтобы выяснить больше подробностей об этой связи, исследователи сравнили протеомы 33 различных типов тканей, включая мозг, яички, сердце, яичники, печень, простату, шейку матки и почки. Их результаты, опубликованные в журнале Royal Society Open Biology, показали, что мозг состоит из 14 315 различных белков, в то время как яички состоят из 15 687, причем оба органа имеют невероятное количество общих 13 442 белка.

Масштабный анализ экспрессии 33 689 генов в 15 тканях человека показал, что человеческий мозг и семенники имеют наибольшее сходство в экспрессии генов.

Ученые все еще не знают, почему совершенно два разных органа настолько сильно похожи друг на друга. Одна из теорий связана с процессом видообразования. Согласно этой теории, как и животные, разделенные миллионами лет эволюции и эволюционировавшие на гигантских расстояниях друг от друга, могут развить одни и те же черты, так же могут разные группы тканей в человеческом теле.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Астрономы зафиксировали самый яркий гамма-всплеск на сегодняшний день

Наблюдения при помощи системы H.E.S.S. позволили зафиксировать самое энергичное излучение от астрономического события и самое длинное послесвечение гамма-всплеска (GRB) на сегодняшний день.

Излучение делится на две отчетливые фазы: начальная хаотическая быстрая фаза, длящаяся десятки секунд, за которой следует длительная, плавно затухающая фаза послесвечения. Но обычно даже эта фаза длится не более дня. В новой работе исследователи сообщают о событии GRB 190829A, которое они зафиксировали в конце августа 2019 года. Тогда ученые смогли наблюдать послесвечение в гамма- и рентгеновском диапазоне три дня.

Современные теории предполагают, что обе составляющие излучения должны генерироваться в результате различных процессов: рентгеновская составляющая возникает при отклонении в сильных магнитных полях сверхбыстрых электронов. Казалось очень маловероятным, что даже самые мощные события во Вселенной могут ускорить электроны настолько, чтобы при их движении могли возникнуть гамма-лучи настолько высокой энергии.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ядро Земли может быть кривым

Когда сейсмические волны проходят по планете планеты, то кажется, что они распространяются на 3% быстрее при движении с севера на юг и обратно, чем с востока на запад. Когда-то у нашей планеты не было твердого ядра. Недра Земли состояли из расплавленного материала, и длился этот период миллиарды лет. Затем жидкое железо в центре начало охлаждаться и затвердевать.

Создавая модели волн, исследователи пришли к интересному предположению: ядро Земли растет неравномерно. "Самая простая модель казалась немного необычной – внутреннее ядро асимметрично, – говорит сейсмолог Дэниел Фрост из Калифорнийского университета в Беркли. – Западная сторона выглядит иначе, чем восточная, вплоть до центра, а не только в верхней части внутреннего ядра планеты, как предполагают некоторые. Единственное объяснение этому – одна сторона растет быстрее, чем другая".

Самое простое объяснение, которое они нашли, заключалось в том, что кристаллическое ядро Земли растет быстрее всего на экваторе и, в частности, под Восточным полушарием. "Это соответствует темпам роста, который на 40% медленнее на полюсах и на 130% интенсивнее на экваторе, – заключают авторы исследования. – Темпы роста на экваторе колеблются между восточным и западным полушариями от 100% до 160%".

Полную версию материала читайте по ссылке.

"Самоизлечивающееся" покрытие с защитой от радиации появится в России

Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) анонсировали создание защитного нанопокрытия, которое способно эффективно противостоять радиации и при этом самостоятельно ликвидировать повреждения, нанесённые покрытию заряженными частицами и нейтронами.

Радиационные дефекты в материалах – либо вакансии, то есть выбитые из кристаллической решётки атомы, либо дополнительные атомы, "застрявшие" в ней. Оба типа повреждений могут накапливаться, приводя к негодности изделий. После длительного облучения нашего покрытия пучком протонов концентрация дефектов или остаётся неизменной, или уменьшается за счёт стока дефектов к границам слоев, где они взаимоликвидируются.

С помощью магнетронного напыления формируется защитное покрытие из пяти слоёв циркония и ниобия толщиной около 100 нм. Заявлено, что новая разработка должна быть востребована в атомной промышленности, а также в космической отрасли, где необходима эффективная защита электроники от космической радиации.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новая форма кремния позволит создать электронику нового поколения

Ученые разработали смогли синтезировать новую кристаллическую форму кремния с гексагональной структурой. Материал потенциально может быть использован для создания устройств следующего поколения для электроники и энергетики.

Как и все элементы, кремний может существовать в виде различных аллотропных модификаций, отличающихся внутренней структурой. Точно так же как углерод может быть в виде графита или алмаза, кремний тоже может быть аморфным или кристаллическим. В электронных устройствах, включая компьютеры и солнечные батареи, кремний используется в одной из своих кристаллических модификаций. Однако, эта форма кремния на самом деле не является самой эффективной для использования в устройствах следующего поколения, таких как высокопроизводительные транзисторы и фотоэлектрические преобразователи.

В новой работе ученые сообщают о новой революционной форме кремния, состоящую из серии одномерных каналов. За основу химики взяли кремниевый материал, каждая ячейка которого содержит 24 атома, поэтому в виде химической формулы его можно обозначить как Si24. В результате многостадийного синтеза исследователи смогли получить из исходного материала так называемый 4H-кремний, названный так из-за его четырех повторяющихся слоев в гексагональной структуре.

Гексагональные формы кремния были синтезированы ранее, но только в результате осаждения тонких пленок или в виде нанокристаллов, которые сосуществуют с неупорядоченным материалом. Новый путь синтеза 4Н-кремния из Si24 позволил получить первые высококачественные объемные кристаллы, которые станут основой для будущих исследований.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Исследование показало, что люди могут научиться эхолокации всего за 10 недель

Многие годы некоторые незрячие люди использовали эхолокацию, издавая резкий щелкающий звук языком и прислушиваясь к его отражению, чтобы ориентироваться в пространстве. Теперь новое исследование показало, что люди способны научиться эхолокации на основе издаваемых звуков независимо от возраста и способности видеть. И на это потребуется всего десять недель.

Для эксперимента исследователи набрали 14 зрячих и 12 незрячих добровольцев. Участникам было от 21 до 79 лет, и никто из них ранее не использовал эхолокацию. В течение десяти недель люди проходили 20 интенсивных тренировок длительностью от двух до трех часов.

После десяти недель учебных занятий участники проходили различные испытания, такие как способность распознавать относительное расположение и размер близлежащих объектов или возможность перемещаться в естественной среде, не используя зрения, а только щелчки языком.

Ученые обнаружили, что за десять недель все добровольцы научились основам эхолокации. На это не влиял ни возраст, ни зрение. Некоторые участники даже выполняли определенные задачи не хуже, чем опытные «эхолокаторы», в то время как некоторые зрячие справлялись лучше, чем некоторые незрячие.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=1cK9eyidmzU https://www.youtube.com/watch?v=qZQ0oI6YkcE https://www.youtube.com/watch?v=K7IhzSGt7Fk

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• Токамак EAST установил новый мировой рекорд по времени удержания плазмы.
• Черная дыра галактики M87: новые штрихи к портрету.
• Новое предметное стекло увеличило разрешение микроскопа в 5 раз.
• Вечерние физические нагрузки лучше утренних влияют на метаболизм.
• Нейросеть проследит за эмоциями подмосковных школьников.
• Физики подслушали "разговор" двух атомов.

Источник