Новости мира

Когда вы худеете, ваш жир преобразуется в энергию или тепло? Так было принято считать. А вот ученые из университета Южного Уэльса (Великобритания) доказали, что жир превращается в диоксид углерода (углекислый газ) и загрязняет воздух. Причем углекислоты, которая, как известно, относится к газам, вызывающим парниковый эффект на планете, выделяется довольно много.

Авторы показывают, что для того чтобы потерять 10 кг жира, требуется 29 килограммов кислорода, взамен организм произведет 28 кг углекислого газа и 11 кг воды. Именно поэтому люди худеют благодаря физическим нагрузкам, например, в тренажерном зале или бегая в парке.

Ведущий  автор исследования Рубен Мирман в статье, опубликованной в журнале «British Medical Journal», рассказал, что к исследованию его подтолкнул личный опыт: «Я потерял 15 килограммов в 2013 году и просто захотел знать, куда они ушли».

При ранних родах гиппокамп — область мозга, отвечающая, среди прочего, за  формирование новых воспоминаний, у недоношенных детей меньше, чем у рожденных в положенные сроки. Это вызывает нарушения в определенных подпроцессах памяти. Например, такому человеку труднее вспомнить, куда он положил ключи или вспомнить обстоятельства случая, которому он был свидетелем.

Ученые Саарского университета и сотрудники Саарского госпиталя, обнаружившие это явление, работали с группой из 33 детей от 8 до 10 лет, из которых 18 были рождены раньше срока (на 26-33 неделе) и 15 в положенное время (на 39–42 неделе). Исследователи использовали магнитно-резонансную визуализацию, чтобы измерить размер гиппокампа. После чего дети проходили тест, в процессе которого им демонстрировали различные изображения. По ходу теста к старым картинкам добавлялись новые, и детям предлагалось ответить, какие картинки новые, а какие старые. В процессе их мозговая активность измерялась с помощью электроэнцефалограммы, позволяя оценить процесс воспроизведения и узнавания.

Показатель на ЭЭГ, связанный с процессом воспроизведения, был пониженным у детей, рожденных раньше. При этом на способность отличать старые картинки от новых это никак не повлияло. Поскольку эта способность связана с процессом узнавания, действующего независимо от гиппокампа, его показатель на ЭЭГ оставался неизменным.

А вот показатель процесса воспроизведения взаимосвязан со временем рождения: чем раньше ребенок был рожден, тем сильнее это сказывалось на процессе воспроизведения. «Изменения системы памяти столь невелики, что их легко не заметить, ведь память кажется функционирующей нормально. Но эти недостатки могут проявиться в ситуациях, когда восстановление контекста становится ключевым», — сказал Керстин Х. Кипп, ведущий исследователь проекта.

Не смотря на сниженные показатели ЭЭГ, отмечается в статье, опубликованной в журнале «Child Development», дети, рожденные раньше срока, не демонстрировали снижения общей активности памяти. Исследователи полагают, что это связано с тем, что мозг у этих детей компенсирует ослабленную способность воспроизводить контекстную информацию за счет общего функционирования памяти.

Умственные способности человека достигают максимума примерно к двадцати годам, после чего начинается плавный спад. Это утверждение считалось неоспоримым. Однако в действительности, как выяснили психологи из Массачусетского технологического института (США), динамика когнитивных (познавательных) функций выглядит намного сложнее – в том смысле, что для разных способностей есть свои возрастные пики, так что некоторые из них достигают полного расцвета в 40 лет и позже.

Ontario, Canada — Canada, Ontario, Glen Morris, Elderly woman doing crossword — Image by © WIN-Images/Corbis

На самом деле, уверенность в том, что юные мозги вообще все делают лучше, подкрепляется многими научными работами, в которых «сырьем» для когнитивных экспериментов были студенты университетов. Что до людей, которые бы уже вышли из студенческого возраста, но еще не стали стариками, то их заполучить в лабораторию гораздо труднее – все-таки у обычного взрослого человека есть много других забот, кроме как быть материалом для экспериментов.

Однако этот методологический перекос помогла устранить всемирная сеть. Лора Жермин и ее коллеги выложили на два интернет-сайта когнитивные тесты, которые можно было пройти буквально за несколько минут. В результате за несколько лет удалось собрать данные о 3 миллионах людей, самого разного возраста. Обработка информации вылилась в несколько неожиданные результаты: например, в 2011 году исследователи опубликовали статью, в которой доказывали, что способность распознавать лица достигает пика не в 20 лет, а в 30 и немного позже. Так же обстоят дела и с кратковременной зрительной памятью.

Сначала психологи подумали, что, возможно, что-то не в порядке с их собственным сетевым методом сбора сведений о когнитивных способностях. Они обратились к данным, полученным десятилетия назад в рамках большого проекта по измерению умственных способностей, особенность которого была в том, что здесь можно было отследить три десятка разных составляющих, от умения складывать головоломки до устного счета. К ним Лора Жермин и ее коллеги применили свой метод, который позволял оценить уровень каждой из способностей в том или ином возрасте. И снова оказалось, что никакого единого пика в районе 20 лет нет, напротив, разные когнитивные умения достигают максимума в разное время жизни.

Полученные результаты психологи перепроверили на более обширной выборке интернет-пользователей: 50 000 человек прошли несколько тестов, которые должны были определить четыре когнитивных параметра. Выяснилось, что скорость обработки информации растет до 18-19 лет и потом сразу же начинает снижаться. Кратковременная память усиливается до 25 лет и остается в одном и том же состоянии примерно до 35 лет. А вот умение оценивать эмоциональное состояние других людей – что, в общем, тоже можно считать высшей когнитивной способностью – достигает пика в 40-50 лет. Самый любопытный результат оказался связан со «словарным параметром», который показывает, насколько у человека обширная память. В более ранних работах максимум здесь приходился на вторую половину пятого десятка, однако новые данные показали, что он находится еще позже, на 70-летнем рубеже – то есть современный человек накапливает информацию чуть ли не до конца жизни. Возможно, это связано с тем, говорится в статье, подготовленной учеными из Массачусета для журнала «Psychological Science», что сейчас люди дольше и лучше учатся, им приходится больше читать, и  пожилые люди сейчас могут вести более насыщенную жизнь, в том числе, интеллектуально насыщенную.

Однако не стоит забывать, что на наши умственные способности влияют социально-экономические условия. Иными словами, полученные результаты теперь необходимо подкрепить социологическими исследованиями, в которых учитывался бы уровень образования, место работы и прочие важные параметры. С другой стороны, хорошо бы узнать и биологические основы такой смены когнитивных пиков – очевидно, что здесь не обходится без генетических факторов, от которых пластичность мозга также сильно зависит.

Стоит также заметить, что это не первая работа, в которой влияние возраста на высшую нервную деятельность представляется не таким уж однозначно плохим. Например, в 2011 году в журнале «Child Development» была опубликована статья, авторы которой утверждали, что пожилой мозг не уступает в точности работы молодому, а более низкая скорость объясняется тем, что в старости нервная система дольше перепроверяет собственное решение. Что, однако, не мешает «разогнать» старый мозг настолько, что он будет даже обгонять молодых. С другой стороны, известно, что перестройки в проводящих путях мозга продолжаются едва ли не всю жизнь, в соответствии с меняющимися когнитивными задачами. Конечно, никто не сомневается в том, что некоторые умственные функции с возрастом действительно ухудшаются, однако вряд ли стоит говорить о тотальном когнитивном дряхлении.

Технологический прорыв в области альтернативной энергетики обещает совершить испанская компания Vortex Bladeless. Специалисты компании разработали совершенно новый тип ветряка, который вырабатывает энергию, раскачиваясь. По сравнению с обычной ветроэлектростанцией новый ветряк будет стоить на 47-50% дешевле, а эксплуатационные расходы составят 51-53% от стоимости эксплуатации современных аналогов.

В новом ветряке нет лопастей, поскольку он использует так называемый эффект вихревой дорожки Кармана. Ветряк Vortex Bladeless представляет собой длинный перевернутый конус, который закручивает потоки ветра особым образом и создает вихри, раскачивающие конус. Качание ветряка с помощью магнитов превращается в электрическую энергию. Таким образом, у нового ветряка отсутствуют высоконагруженные и дорогие в обслуживании механические детали, а также лопасти, создающие шум и угрозу для птиц.

Потенциально ветроэлектростанция от Vortex Bladeless обладает массой преимуществ. Главное — это низкая стоимость установки и эксплуатации. Кроме того, качающиеся ветряки можно установить намного ближе друг к другу, а также разместить в плотной городской застройке, на крышах, в море, на морских судах, в труднодоступной горной местности.

Разработчики надеются, пишет CNews.ru, что их ветряк даст толчок развитию новой ветроэнергетики: по-настоящему доступной и дешевой.

Команда исследователей во главе с профессором Дженкьянг Ма (Zhenqiang «Jack» Ma) разработала новый вид полупроводниковых устройств. Уникальность нового микрочипа в том, что он почти целиком сделан из  биоразлагаемой целлюлозы.  Возможно, изобретение решит проблемы утилизации миллионов тонн токсичных электронных товаров, которые сегодня невозможно полностью переработать.

Портативная электроника обычно сделана из невозобновляемых, не поддающихся биохимическому разложению и потенциально токсичных материалов. Из-за этого электроника стоит дорого, но это еще полбеды — основная проблема в том, что в погоне за обновлением гаджетов люди постоянно покупают новые товары. В итоге растет количество токсичных электронных отходов. Поскольку переработка электроники — это очень трудоемкий и отнюдь не дешевый процесс, многие отслужившие свое электронные приборы попросту зарывают в землю на свалках.

Решить эту проблему мог бы биоразлагаемый чип, созданный из органических материалов. Вместо кремниевой подложки чип использует бумагу на основе целлюлозной нанофибры (CNF). Сделать новую подложку было непросто. Дело в том, что она должна хорошо сопротивляться тепловому расширению, воздействию влаги и при этом быть очень гладкой. Новая подложка соответствует всем этим требованиям. Производится она очень просто: представьте, что вы разделяете волокна древесины на все более тонкие, пока не получается микроскопическая нанофибра. Затем ее покрывают синтетической смолой и на выходе получаются волокна  CNF для подложки.

«Бумажные» микросхемы по производительности и надежности соответствуют обычным, кремниевым. При этом чип содержит меньше токсичного арсенида галлия.

По мнению разработчиков, пишет CNews.ru, современное массовое производство электроники настолько дешево, что производители не торопятся переходить на новые технологии. В то же время биоразлагаемая электроника отлично подходит для дешевых массовых электронных товаров, которые быстрее всего попадают в мусорную корзину.

При воздействии на графен лазерного луча материал начинает самопроизвольно перемещаться. Это обнаружили ученые из Нанькайского университета (Китай).

В ходе экспериментов исследователи сделали «губку» из нескольких листов графена и поместили ее в вакуум. Подвергнув ее обстрелу лазерными лучами с различными длинами волн и интенсивностью, графен удалось передвинуть на 40 сантиметров.

После этого ученые взяли линзу, с помощью которой сфокусировали на графеновой «губке» солнечный свет. Энергии солнца оказалось также вполне достаточно для того, чтобы заставить материал двигаться.

Исследователи считают, что при поглощении энергии солнца графен испускает электроны, которые заставляют его двигаться в направлении, противоположном свету. Пока остается загадкой, почему частицы осуществляют движение в строго определенном направлении, а не в случайном порядке.

Как отмечается в информации, опубликованной в New Scientist, это свойство графена может оказаться полезным при разработке перспективных космических кораблей, которые могли бы передвигаться, используя лишь энергию солнечного света.

Муравьиные львы получили известность благодаря необычному способу охоты, который практикуют некоторые их виды. Взрослый муравьиный лев – невзрачное крылатое насекомое, похожее на златоглазку (вместе с которой он относится к одному отряду сетчатокрылых), но зато личинка его – довольно устрашающее на вид существо с парой крупных челюстей. Она роет себе коническую ямку в песке и ждёт добычу, затаившись на дне ловушки. У насекомого, свалившегося в воронку, шансов мало: стенки осыпаются под ногами, а если добыча будет стремиться наверх слишком энергично, личинка начнёт бросать в неё песком.

Однако муравьям из рода Odontomachus удаётся спастись даже тогда, когда они съезжают на самое дно ловушки. Odontomachus обладают очень длинными верхними челюстями, или мандибулами, которые могут раскрываться на 180°, а закрываются с огромной скоростью – 40 м/с. На охоте или в сражении с врагами такие челюсти – превосходное оружие, но если вы подумали, что Odontomachus и муравьиных львов «стригут» своими мандибулами, то вы ошиблись.

На самом деле, с помощью огромных мандибул муравьи из ловчих воронок выпрыгивают. О прыгучести одонтомахусов зоологи знали давно: резко сомкнув челюсти, муравей может подскочить на 20 см. Однако было неясно, помогает ли им эта способность в минуту опасности. Фредрик Лэраби (Fredrick Larabee) и Эндрю Суарес (Andrew Suarez) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне понаблюдали в лаборатории за Odontomachus brunneus, которых запускали в горшки с муравьиными львами. Поначалу муравьи стремились попросту вскарабкаться по стенкам воронки, и иногда удача им улыбалась. Но если обычное бегство не спасало, муравьи делали прыжок – и улетали из ловушки, даже если успевали скатиться на дно.

В статье в PLoS ONE авторы работы пишут, что сверхразвитые и сверхбыстрые мандибулы изначально нужны были муравьям для охоты за очень быстрой и сильной добычей, но потом оказалось, что их можно использовать и для того, чтобы не стать добычей самому.

Связь между мамой и ребенком может быть гораздо глубже, чем предполагалось до сих пор. Это установили ученые из Национального института здравоохранения США.

Исследователи выяснили, что во время беременности через плаценту может происходить двустороннее движение иммунных клеток, которые могут делиться и устанавливать долгосрочные клеточные линии, оставаясь активными даже спустя десятилетия после родов. В проведенном исследовании ученые обнаружили «мужские» клетки, содержащие Y-хромосомы, в головном мозге и крови женщин после беременности.

Специалисты исследовали мозг умерших женщин, у которых были сыновья, на наличие клеток, содержащих Y-хромосому, и нашли их в более чем 60% случаев и в нескольких областях головного мозга. Какую конкретно функцию выполняют клетки плода в организме матери, пока остается непонятным, пишет «Scientific American». Но ученые считают, что они могут влиять на иммунную систему и способствовать восстановлению тканей.

В отличие от тех живых существ, кто в ходе эволюции обзавёлся внутренним скелетам, вроде млекопитающих, птиц или рыб, беспозвоночным приходится, что называется, жить без «внутреннего стержня». Какие-то виды бесхребетное существование вполне устроило, другие же создали себе различные формы экзоскелета, чтобы лучше выживать во враждебном мире. Например, моллюски спрятались в прочные раковины, а крабы обзавелись не только крепким панцирем, но и грозными клешнями. Однако речь сейчас пойдёт не о них, а о другом интересном классе морских беспозвоночных – о стеклянных, или шестилучевых, губках. Самые известные, да и самые красивые представители их образуют семейство под названием корзинка Венеры. 

Скелет этих губок представляет собой ажурный цилиндр, выполненный из переплетающихся волокон из диоксида кремния, или, грубо говоря, из стекла. Как оказалось, такие волокна по свойствам ничем не уступают современным оптоволоконным нитям. Вот только в промышленности они изготавливаются при температуре свыше 1000 градусов, в то время как губка, находясь на морском дне, спокойно делает продукт такого же качества при температуре всего лишь несколько градусов выше нуля. Действительно, производителям оптоволокна есть чему поучиться. Другая интересная особенность корзинки Венеры – то, как она крепится к морскому дну. Якорем ей служат длинные, толщиной с человеческий волос стеклянные нити, называемые базальными спикулами. На них находятся микроскопические крючки, благодаря которым губка прочно цепляется за поверхность. Казалось бы, использовать хрупкую стеклянную нить в качестве якорной цепи выглядит не самым продуманным шагом. Но это до тех пор, пока мы не посмотрим на структуру такой нити в разрезе.

Толщина «якорной» спикулы порядка 50 микрометров, что составляет одну двадцатую часть миллиметра. В центре нити располагается сердцевина, которую, в свою очередь, окружают несколько десятков концентрических слоев. Все слои, и сердцевина сделаны из стекла, а ультратонкая прослойка между ними выполнена из органического материала. По виду такая картина очень напоминает срез ствола дерева. Фотография спикулы в разрезе так и оставалась бы иллюстрацией к какому-нибудь справочнику морфологии подводных обитателей, не попадись она на глаза профессору Ханешу Кесари с факультета инженерии Брауновского университета. И вот тут сработала так называемая профессиональная деформация взгляда на окружающий мир.

Если биологи видели всего лишь замысловатую концентрическую структуру, то инженер сразу же обратил внимание на толщину круговых слоев. Она менялась от центра к наружному краю спикулы по вполне определенному закону: внутри были самые толстые слои, а по мере приближения к поверхности их толщина равномерно уменьшалась. И если морская губка в ходе эволюции использовала такое техническое решение для столь жизненно важной части тела, то, наверное, это было неспроста.

От того, насколько прочно губка закрепится на поверхности, зависит без малого ее жизнь. Поэтому прочность спикул, которыми она держится за дно, становится одним из важных факторов естественного отбора. Инженеры решили проверить, насколько строение стеклянных нитей губок соответствует наилучшей конструкции с точки зрения науки. Была создана модель, описывающая строение спикулы: сердцевина в виде сплошного стержня, окруженная концентрическими поверхностями переменной толщины. Задав параметры прочности материала, из которого губка изготавливает свои спикулы, исследователи рассчитали, какой должна быть оптимальная толщина слоев.

Удивительно, подчеркивается в публикации в PNAS, но результаты прочностных расчетов привели к тому же самому принципу, по которому губки конструируют свои «якори». Профиль распределения толщины слоев теоретической модели получился в точности таким же, как в природе.

Хамелеоны используют способность менять цвет не только для того, чтобы замаскироваться от хищников – цветовой язык служит им для общения друг с другом. Когда самец пантерового хамелеона видит, что кто-то покушается на его территорию, он из зеленого и незаметного становится желто-оранжевым, красные пятна на его коже делаются ярче, а синие бледнеют. Меняющиеся цвета должны сказать потенциальному противнику, что его заметили и что ему лучше удалиться. Такие резкие изменения происходят необычайно быстро, буквально за минуту-другую. Как хамелеоны это делают?

Одно из очевидных решений – манипуляция с разными пигментами, подобно тому, как поступают художники, смешивая на палитре, зеленый с красным, красный с синим и т. д. Пигменты избирательно поглощают часть видимого солнечного спектра и отражают другую. Есть и другой способ создания окраски, с помощью, так называемых структурных цветов, когда одно и то же вещество может быть окрашено по-разному, в зависимости от степени его конденсации, способа упаковки, поворота относительно падающего луча света и прочих подобных параметров. Один из вариантов структурной расцветки основан на использовании хемохромов, которые создают окраску путем отражения волн определенной длины, путем интерференции и путем рассеивания. Именно хемохромы обеспечивают насекомым и птицам характерные радужные цвета.

Хамелеонье умение менять окраску обеспечивается как раз структурной природой красителя, правда, в отличие от птиц и насекомых, хамелеоны его структуру активно меняют. Исследователи из Женевского университета засняли перемену окраски рептилий с помощью высокоскоростной камеры и убедились, что смена цвета сопровождается именно сдвигом в длинах отраженных световых волн (от синего к зеленому и оранжевому). А это как раз говорит о «структурных переменах», нежели о чередовании разных красителей-пигментов.

В коже хамелеонов, разъясняет «The Scientist», есть два слоя клеток, называемых иридофорами: над слоем D-иридофоров находится слой S-иридофоров. В тех и в других содержатся нанокристаллы азотистого основания гуанина, которые служат, если можно так сказать, источником цвета: манипулируя кристаллами гуанина, рептилия меняет отражающие свойства клеток. С помощью электронного микроскопа удалось рассмотреть внутреннее устройство верхних S-иридофоров. Когда хамелеон пребывает в спокойном состоянии, нанокристаллы в них расположены теснее друг к другу, и в окраске преобладают синий и зеленый цвета. В момент возбуждения расстояние между кристаллами гуанина увеличивается примерно на 30%, и иридофоры становятся светло-желтыми.

То, что именно взаимное расположение нанокристаллов определяет окраску клеток, стало очевидно из простого опыта: иридофоры погружали в высокосолевой раствор, заставлявший клетки отдавать воду и съеживаться. Поскольку S-иридофоры становились меньше, то и частицы гуанина в них сближались друг с другом, и в результате окраска «подсоленных» клеток из желтоватой делалась зеленой и синей.

Что же до D-иридофоров, то их гуаниновые кристаллы крупнее, находятся в большем беспорядке и свое расположение не меняют. Их роль – не пропускать инфракрасные волны: кристаллы D-иридофоров отражают 45% излучения инфракрасного диапазона. Скорее всего, D-слой клеток нужен для защиты рептилий от перегрева – очевидно, именно благодаря ему хамелеоны могут оставаться на солнце гораздо дольше других ящериц. Хотя, конечно, D-иридофоры клетки вносят свой вклад и в цветовой спектр.