Новости мира

В анатомии ископаемого предка современных червей, жившего в эпоху Кембрийского взрыва (540 млн. лет назад) и названного за свой причудливый внешний вид Hallucigenia («порождение бредней»), разобрались ученые  Кембриджского университета (Великобритания), Королевского музея Онтарио и университета Торонто (Канада).

Отпечатки Hallucigenia были впервые обнаружены в сланцевых горных породах Национального парка Йохо в Западной Канаде еще в 1970-х гг., однако до сих пор ученые не могли разобраться в причудливой анатомии этого древнего существа. Теперь же это удалось сделать, проанализировав новые находки с помощью мощного электронного микроскопа.

Шарообразное пятно на одном из концов тела, которое до сих пор многие считали головой, оказалось пузырем газов, видимо, возникших при разложении умершего животного в грязи на дне моря. Маленькая плоская голова, как выяснилось, располагалась с другого края, и имела два простых глазка и рот, окруженный кольцом иглообразных зубов. Зубы обнаружились также и в глотке Hallucigenia.

То, что ранее считалось конечностями, оказалось рядом парных острых игл на спине причудливого существа. Очевидно, они служили для защиты от хищников. Из нижней части тела (имевшего, кстати, длину от 1 до 5 см) росли семь ножек, заканчивающихся маленькими клешнями. Наконец, на шее Hallucigenia помещалось три пары щупалец, видимо, участвовавших в захвате пищи.

Разобравшись с анатомией необычного существа, ученые смогли и определить его место на эволюционном древе. Оказалось, что оно является прямым предком современных бархатных червей, или онихофор (Onychophora). Однако анализ строения тела Hallucigenia говорит о том, что схожим образом выглядели общие предки всего современного надтипа линяющие (Ecdysozoa), к которым относится множество животных, от плоских червей до моллюсков и членистоногих (насекомых, паукообразных и ракообразных). Это открытие имеет важное теоретическое значение.

«Ранняя эволюционная история этой большой группы животных очень мало изучена. Хотя мы знали, что всех их объединяет способность к линьке, мы были не в состоянии выделить ключевые анатомические черты, присущие их общим предкам», — сказал доктор Мартин Смит (Martin Smith) из Кембриджа, один из ведущих авторов исследования.

Теперь же ясно, делает вывод журнал Nature, что эти черты были гораздо более разнообразными, чем считалось до сих пор. Многие линяющие животные утратили часть из них в процессе эволюции, что видно по современным представителям этого надтипа.

Найден участок в мозгу попугаев, который обеспечивает уникальную способность повторять сотни уникальных звуков, в том числе и слова человека. Это открытие, сделанное  нейробиологом Эриком Джарвисом (Erich Jarvis) из университета Дьюка в Дархаме (США), не только проясняет природу говорящих птиц, но и может объяснить, как новые участки мозга появляются в ходе эволюции.

Можно сказать, что попугаи, певчие птицы и колибри говорят на разных «языках». Несмотря на это, все они могут подхватывать и «разучивать» новые звуковые комбинации благодаря присутствию в их мозге особой зоны — группы взаимосвязанных нейронов, которые ответственны за пение и обучение. Но точные границы этой области были нечеткими: одни исследователи определяли ее чуть больше, другие чуть меньше, в зависимости от того, какие критерии они использовали. Кроме того, было сложно понять различия в границах «песенного ядра» попугаев и певчих птиц.

Нейробиолог Эрик Джарвис (Erich Jarvis) из университета Дьюка в Дархаме (США) исследовал активность гена PVALB у попугаев, который прежде был обнаружен у певчих птиц. Анатомическое исследование мозга умерших птиц показало, что этот ген влияет на развитие двух различных областей, которые доктор Джарвис и посчитал «песенной зоной» птиц. Иногда ген активировал развитие зоны центральной сферической части мозга. В других случаях он был активен только во внешней оболочке клеток, окружающих это ядро.

Как считает доктор Джарвис, способность подражать окружающим звукам развилась у попугаев в ходе эволюции. Скорей всего, в дикой природе она помогает им общаться друг с другом в период спаривания, преодолевать опасности, защищать территорию и находить друг друга. Исследователь полагает, что какое-то время «песенная зона» попугаев и певчих птиц эволюционировала одинаково, а затем первые начали развивать и новые функции.

Если эта гипотеза верна, пишет Science, то дальнейшие исследования оболочки «песенной зоны» мозга попугаев даст ключ к пониманию развития сложных участков мозга у животных и людей.

Модель кардиостимулятора, у которого нет ни проводов, ни электродов, ни батареек и который работает в буквальном смысле на свету, предложили Уди Нусинович (Udi Nussinovitch) и Лиор Гепстейн (Lior Gepstein) из Израильского технологического института Технион. По сути, никакого стимулятора в виде внешнего устройства тут вообще нет – исследователи ввели в клетки сердца оптогенетическую модификацию, что и позволило управлять сердечными сокращениями.

Realistic and anatomic correct rendering of a human heart — Image by © viaframe/Corbis

Общий смысл оптогенетических методов в том, что в клетку внедряется ген светочувствительного белка – такой белок, встроившись в клеточную мембрану, в ответ на световой импульс открывает в мембране ионные каналы. А как мы знаем, именно перераспределение ионов с обеих сторон мембраны и создаёт электрохимический импульс.

Но ведь и сердечный ритм зависит от электрохимических импульсов (напомним, что, хотя в сердце и есть волокна вегетативной нервной системы, некоторые особенные клетки миокарда могут сами генерировать ритмические сигналы, формируя так называемую проводящую систему сердца). И ничто не мешает внедрить оптогенетический механизм в сердце.

Исследователи так и сделали: с помощью специального «одомашненного» вируса они внедрили в желудочки сердца крыс водорослевый светочувствительный белок ChR2 (channelrhodopsin-2), реагирующий на синий свет. В статье в Nature Biotechnology авторы пишут, что они могли настраивать частоту сердечных сокращений животных с помощью синих вспышек. Вирус позволяет доставить белок в самые разные участки сердечной мышцы, поэтому контролировать сердце можно с большей эффективностью, ведь на внешний сигнал здесь отзываются сразу много клеток из разных мест.

Чтобы «включить» оптобелок, не нужно никаких электродов: синий свет снаружи, хотя и довольно плохо проникает сквозь живые ткани, всё же может дойти до сердца. Но – только если речь идёт о крысе. У мало-мальски крупного животного, не говоря уже о человеке, сердце лежит глубже, так что здесь нужно подумать о том, световая волна какой длины сможет до него добраться и, соответственно, какой понадобится светочувствительный белок. Здесь могли бы подойти красные и инфракрасные области спектра, и, если дело дойдёт до экспериментов с приматами, именно такие волны и будут использовать.

Первый в мире полноцветный гибкий тонкопленочный отражающий дисплей разработала команда ученых под руководством профессора Дебашиш Чанда (Debashis Chanda) из Университета Центральной Флориды (США). Новинка может использоваться для изготовления одежды, меняющей цвет, камуфляжа-хамелеона, декоративных покрытий или портативной электроники. Особенностью нового дисплея является отсутствие светоизлучающих элементов, то есть он использует только отраженный свет.

«Все искусственные дисплеи, LCD, LED, CRT, являются жесткими, хрупкими и громоздкими, поскольку требуют встроенные источники света, фильтры, стеклянные панели, — рассказывает  Дебашиш Чанда. — Но посмотрите на осьминога: его гибкая кожа меняет цвет безо всяких излучающих элементов».

Новый дисплей имеет тонкий жидкокристаллический слой, который размещается над металлической наноструктурой, похожей по форме на коробку для куриных яиц. Наноструктура отражает или поглощает свет с определенными длинами волн. Параметрами отражения можно управлять с помощью электрического напряжения, приложенного к жидкокристаллическому слою. Таким образом, взаимодействие между молекулами жидких кристаллов и плазмонными волнами на металлической наноструктурированной поверхности позволяют создать полноцветный дисплей. Специалисты отмечают, что до сих пор схожие дисплеи могли воспроизводить лишь ограниченную цветовую палитру.

Новый дисплей имеет толщину всего нескольких микрон. Для сравнения: человеческий волос имеет толщину 100 микрон. Благодаря невероятно маленькой толщине, дисплей можно использовать в самых разных гибких материалах: от пластмассы, до синтетических тканей. При этом дисплей наносится на поверхности простым и недорогим методом наноимпринтинга а, с помощью которого можно обрабатывать предметы большой площади.

Новый тип дисплея открывает уникальные возможности для создателей портативной электроники и одежды, пишет CNews.ru. Низкое энергопотребление и гибкость позволят превратить в дисплей рубашку, крышку стола или кузов автомобиля.

Не секрет, что в наше время половое созревание у детей наступает раньше, чем сто лет назад. Возраст первой менструации у девочек теперь составляет 12 лет, в то время как еще в XIX веке она наступала в 15−16 лет.

Ученые называют множество причин акселерации: это и химикаты, влияющие на гормональный фон, и жирная калорийная пища, и увеличение числа разводов и семейных ссор. Последствия раннего пубертата могут быть печальными — он повышает риск развития «женского» и «мужского» рака, а также сердечных заболеваний. Но мало кто знает, что задержка полового созревания тоже опасна. По мнению ученых из университета Вайоминга (США), ее может вызывать повышенное употребление соли.

Они провели эксперимент на детенышах крысы, разделив их на две группы. Одни питались как обычно, а других посадили на диету, при которой содержание соли в пище превышало рекомендованную норму в три-четыре раза. В результате у крыс, евших пересоленные продукты, половое созревание наступило значительно позже, чем у зверьков из первой группы. Исследователи считают, что эти данные можно экстраполировать на людей.

Задержка пубертата чревата депрессиями и стрессом, проблема с поведением и сниженной фертильностью, приходят к выводу авторы статьи в National Geographic. А фастфуд, которым увлекаются многие подростки, содержит ударные дозы соли. Новое исследование должно стать предупреждением для детей, а главное, их родителей — ведь именно они прививают пищевые привычки.

Недосып приводит к нарушениям преобразования кратковременной памяти в долговременную и способствует развитию болезни Альцгеймера. Это выяснили ученые Калифорнийского университета в Беркли (США).

Они провели серию экспериментов на 26 пожилых людях, поручив им запоминать определенные слова. После восьмичасового сна на следующее утро их просили повторить слова, фиксируя с помощью магнитно-резонансной томографии активность гиппокампа, отвечающего за кратковременное хранение воспоминаний, а также префронтальной коры, ответственной за долговременное хранение.

Используя аналог флуоресцентной краски, который является единственным способом визуализации скоплений амилоидных белков в мозгу человека, ученые выяснили, что у тех, кто демонстрировал более глубокий сон и лучшее запоминание, в префронтальной коре головного мозга содержалось минимум бета-амилоидов.

У испытуемых, которые хуже запоминали слова и спали не столь глубоко, бета-амилоидов в коре оказалось существенно выше нормы. Таким образом ученые сделали вывод, что между плохим сном и накоплением бета-амилоидов существует определенная связь.

Очевидно, пишет popmech.ru, высокая концентрация бета-амилоидов в префронтальной коре мешает вступлению мозга в фазу глубокого сна, что способствует дальнейшему накоплению бета-амилоидов. Кроме того, бета-амилоиды препятствуют переносу кратковременных воспоминаний из гиппокампа в долговременную память префронтальной коры.

Кофе, чай и другие напитки с содержанием кофеина снижают уровень стресса, но природа такой реакции организма долгое время оставалась непонятна. Чтобы выяснить это, ученые Коимбрского университета (Португалия) провели эксперимент на мышах, в ходе которого одна группа животных получала кофеин, а другая обходилась без него.

Обе группы мышей в течение трех недель подвергались внезапным стрессам, под действием которых животные прекращали набирать вес, а в головном мозге снижалась пластичность синаптических связей, которая является основным механизмом формирования памяти и обучения. В гиппокампе наблюдалась повышенная концентрация рецепторов аденозина А2А, но при этом мыши, получавшие кофеин, не испытывали этих симптомов и спокойно набирали вес также, как животные, не подвергавшиеся стрессу. На основе результатов испытаний ученые сделали вывод, что кофеин обладает антистрессовым воздействием.

Рецептор аденозина А2А участвует в регуляции целого ряда биологических процессов, включая потребление кислорода сердечной мышцей. Эти белки негативно влияют на гиперактивные иммунные клетки, уменьшая вероятность воспаления в местах иммунного ответа.

Затем для части мышей кофеин заменили селективным антагонистом рецепторов аденозина KW6002 и удалили у них ген, отвечающий за формирование рецепторов аденозина А2А. В результате обе группы мышей также оказались невосприимчивы к стрессу.

Таким образом, делает вывод popmech.ru, лучшим способом нейтрализации стресса исследователи считают блокаду рецепторов с помощью антагонистов вроде KW6002, которые схожи по механизму действия с кофеином. Теперь ученые планируют изучить механизм воздействия кофеина на людей.

Разработкой летающего мотоцикла («ховербайка») по заказу Министерства обороны США займутся две инженерные компании ― британская Malloy Aeronautics и американская SURVICE. Англичане ранее уже построили действующую модель будущего летающего мотоцикла, в масштабе 1:3, и провели ее первые успешные испытания с «пилотом»−манекеном.

Фактически, «ховербайк» представляет собой мини-квадрокоптер. Его рама состоит из карбона с пористым материалом в середине, для облегчения веса. По проекту, полномасштабный летающий мотоцикл должен будет, кроме всего прочего, иметь автопилот, с помощью которого он сможет летать по заданному маршруту и возвращаться обратно.

По словам Гранта Стэплтона (Grant Stapleton) директора по продажам Malloy Aeronautics, разработка его компании имеет массу преимуществ по сравнению с обычными вертолетами: «Во-первых, это безопасность. С закрытыми винтами, можно не опасаться, врезавшись в человека или предмет, нанести ему ущерб. Более того, после такого столкновения можно снова будет поднять этот летающий аппарат в воздух. Второе преимущество — цена: покупка летающего мотоцикла и его эксплуатация обойдется гораздо дешевле».

Марк Буткьевиц (Mark Butkiewicz) из SURVICE, компании, которая давно сотрудничает с американскими военными, объяснят причины, по которым разработкой заинтересовалось Минобороны США: «Летающий мотоцикл может выполнять разнообразные задачи. Например, транспортировать войска через труднопроходимую местность, осуществлять перевозки и снабжение войск, как в пилотируемом, так и в автоматическом режиме. Он также способен служить в качестве разведывательного аппарата».

«Ховерборд», пишет scientificrussia.ru, также сможет доставлять гражданские грузы и участвовать в спасательных операциях. Что касается перспектив его использования в качестве личного транспорта, то о них его создатели пока не говорят.

Мозжечок не только контролирует наши движения, но также играет большую роль в выполнении высших когнитивных функций – вплоть до творческих. К таким выводам пришли ученые Стэнфордского университета (США).

Close up view of the human brain and blood supply. — Image by © Science Picture Company/Science Picture Co./Corbis

Согласно недавним исследованиям, мозжечок помогает планировать сложное поведение, организовывать последовательность действий, а также участвует в речевой деятельности. По большому счёту, здесь нет ничего необычного, ведь, с одной стороны, сложные манипуляции руками предполагают, что мы планируем свои действия, с другой стороны, та же речь требует тщательного контроля движений мышц рта и языка. Некоторые полагают даже, что развитие интеллекта у приматов, по-видимому, зависело не только от коры полушарий, но и от мозжечка, который в эволюции человекообразных обезьян рос быстрее остального мозга.

С этой теорией вполне согласуется новая работа, вышедшая недавно в Scientific Reports, в которой группа исследователей из Стэнфорда говорит о творческих способностях нашего «маленького мозга». В своих экспериментах Алле Райс (Allan Reiss) и его коллеги использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), которая позволяет увидеть активность мозга, соответствующую выполнению той или иной задачи. Однако тут сразу же возникает вопрос – как авторы работы определяли, что имеют дело именно с творческой активностью мозга?

Здесь им помогла игра, в которой игроки объясняют друг другу какое-нибудь слово с помощью рисунка. Например, слово «левитация» можно изобразить в виде человечка, парящего над землёй в условной «позе лотоса», можно нарисовать фокусника, который заставляет парить своего помощника, можно заставить левитировать предметы и т. д.

Три десятка мужчин и женщин, находясь в аппарате для фМРТ, рисовали таким образом несколько картинок; на каждое слово давалось по 30 секунд – достаточно, чтобы поймать изображение мозга в «приступе креатива» и чтобы не дать человеку заскучать. Чтобы было с чем сравнивать творческую активность, участников эксперимента просили абсолютно нетворчески изобразить обычную зигзагообразную линию.

«Креативность» рисунков оценивали отдельно, причём по нескольким параметрам: насколько картинка соответствует предложенному слову, насколько она проработана, насколько оригинальна, много ли элементов в неё входит и т. д. У самих участников эксперимента потом спрашивали, какое слово вызвало у них наибольшее затруднение. Оказалось, что трудные слова стимулировали активность левой области префронтальной коры, про которую известно, что она выполняет функции когнитивного контроля, и влияет, среди прочего, на внимание и умение оценивать сложность задачи. Однако уровень творчества, если можно так сказать, в картинках оказывался тем выше, чем слабее работала контролирующая левая префронтальная кора. И одновременно «творческость» рисунков соответствовала активности мозжечка: чем активней он работал, тем оригинальнее, проработаннее и т. д. становились рисунки. Конечно, повышенную творческую активность удалось поймать и в других участках мозга, но в случае с мозжечком это было удивительнее всего.

Авторы работы полагают, пишет nkj.ru, что структуры коры занимаются тем, что делают самый первый анализ новой задачи; то есть, грубо говоря, от них зависит осознание задачи в общем виде. Затем в дело вступает мозжечок, который генерирует разные новые типы поведения, подходящие к новым условиям. Спихнув творческий процесс на мозжечок, кора тем временем может заняться анализом очередной порции данных.

Ежемесячная пятидневная диета, аналогичная посту, улучшает здоровье людей, снижает риск инфарктов и инсультов, приводит к омоложению. К такому выводу пришли ученые Университета Южной Калифорнии (США). Сейчас они завершили очередной этап клинических испытаний диеты на 80 добровольцах-людях.

Постом принято называть как строгую диету, то есть отказ от некоторых продуктов, так и полный отказ от еды, голодание. Люди очень не любят поститься, потому что психологически это состояние сложно выдержать, хотя и доказано, что низкокалорийная диета улучшает состояние при многих заболеваниях. Так, геронтолог Вальтер Лонго (Valter Longo) с коллегами показали, что пост смягчает побочные эффекты химиотерапии у больных онкологией, такие как усталость, слабость. А его опыты на животных показали, что пост оказывает влияние на организм схожее с низкокалорийной диетой.

Теперь профессор Лонго провел новое исследование с целью изучить, как влияет на организм короткий пост — длительностью 4 дня. Для этого он дважды в месяц сажал на низкокалорийную и низкопротеиновую диету мышей среднего возраста. В дни, свободные от поста, грызунам разрешили есть, сколько влезет.

Мыши, участвовавшие в эксперименте Лонго, прожили в среднем на три месяца дольше собратьев, которые не постились, а также проявили важные признаки улучшения здоровья. Во время эксперимента сахар в крови сидящих на диете грызунов снизился на 40%, а количество инсулина было на 90% ниже, чем обычно. Мыши похудели, а вероятность заболеть раком у них снизилась на 45%. Кроме того, постившиеся животные сохранили многие умственные способности в старости. Возможно, они производили больше новых нейронов в гиппокампусе — области мозга, отвечающей за память, предполагают авторы работы.

Самое же важное открытие, сделанное группой Лонго, состоит в том, что организм мышей, участвовавших в опытах, лучше регенерировал. У животных быстрее восстанавливалась печень, баланс некоторых типов клеток крови соответствовал тому, что бывает в более молодом возрасте. Количество некоторых типов стволовых клеток тоже увеличилось.

Группа Лонго повторила эксперимент на людях. В опытах участвовали 19 человек, которых раз месяц заставили поститься пять дней подряд. Во время поста подопытные потребляли 725-1090 калорий в сутки. Для сравнения: низкокалорийная диета предполагает 1200 калорий в сутки. Еще 19 человек участвовали в контрольной группе и не постились.

Потребовалось три цикла поста и обычного питания, сообщает журнал Cell Metabolism, чтобы у людей проявились признаки улучшения здоровья: снижение глюкозы в крови, убавление кишечного жира, снижение уровня белков, отвечающих за риск сердечно-сосудистых заболеваний. Ученые также отметили небольшое повышение числа стволовых клеток в крови, что свидетельствует об улучшении процессов регенерации организма. Основываясь на совокупности этих фактов, ученые утверждают, что короткий, но строгий пост ведет к омоложению.