Новости мира

Недорогое портативное устройство, способное моментально проводить ряд сложных медицинских тестов, разработали ученые Гарвардского университета. Главной особенностью новинки является ее стоимость, которая составляет всего 25 долларов (в то время как цены даже на самое простое медицинское оборудование исчисляются тысячами).

Применяя методы хроноапмерометрии, циклической вольтамперометрии, дифференциальной пульсовой вольтаметрии и потенциометрии, портативный тестер может точно определять уровень глюкозы в крови, содержание тяжелых металлов, уровень натрия в организме, а также наличие малярийного антигена.

Снизить стоимость устройства удалось за счет дистанционной обработки полученной информации, сообщает Popmech.ru. Тестер подключается к аудиоразъему смартфона и отправляет данные на сервер, при этом их объем настолько мал, что не требует скоростного подключения и работает везде, где есть хоть какой-то сотовый сигнал.

Способ заставить клетки печени производить инсулин нашли специалисты компании Orgenesis (Израиль).

Один из методов лечения диабета первого типа заключается в пересадке донорских клеток поджелудочной железы, что связано с различными сложностями, такими, как поиск донора, вероятность отторжения пересаженных клеток и необходимость использования достаточно тяжелых иммуносупрессивных препаратов.

Израильтяне, занимающиеся вопросами регенеративной медицины, придумали, как избавить людей, страдающих диабетом первого типа, от ежедневных инъекций инсулина и избежать тяжелой операции. У пациента берутся клетки печени, которые модифицируются в лаборатории путем добавления гена PDX-1, отвечающего за развитие поджелудочной железы у эмбриона. Модифицированные клетки пересаживаются обратно в печень, где начинают вырабатывать необходимый пациенту инсулин.

Использование собственных клеток исключает возможность их отторжения. Рассматривается возможность изготовления клеток «впрок» с заморозкой и последующей дополнительной пересадкой, которая может потребоваться через 5−10 лет.

Новый метод лечения, сообщает  Popmech.ru, ссылаясь на Gizmodo, был опробован на крысах и показал хорошие результаты. Клинические испытания методики могут начаться уже в этом году.

Образование воронок, которых на Ямале возникло уже четыре, российские специалисты объясняют повсеместной активизацией термокарстовых процессов на арктических территориях.

Василий Богоявленский, заведующий лабораторией комплексного геолого-геофизического изучения и освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа Института проблем нефти и газа РАН, встретился с губернатором Ямало-Ненецкого округа Дмитрием Кобылкиным, которому рассказал о выводах исследования нескольких воронок, обнаруженных на полуостровах Гыдан и Ямал.

«Ледовое ядро подтаяло, а образовавшаяся вода была замещена газом. Таким образом, образовался газовый карман, давление выросло, и произошел пневматический выхлоп», — так в нескольких фразах ученый объяснил сложный природный процесс.

Василий Богоявленский отметил, что спустя всего месяц с небольшим после экспедиции российских исследователей размеры первой и самой большой из обнаруженных воронок уже успели сильно уменьшиться. Так, по данным специалистов, ранее диаметр воронки по внешнему краю составлял 60 метров, по внутреннему — 40 метров, а глубина превышала 50 метров, теперь же по внешнему краю диаметр уже всего лишь 37 метров, по внутреннему не превышает 25 метров, а глубина 35−40 метров. Все это, по его словам, свидетельствует о процессе самозасыпания воронки, который вызван разрушающим действием воды. Вода, стекая по стенкам кратера вниз, подмывает вечную мерзлоту, из-за своего объема она не успевает замерзать и скапливается внизу.

Ученый отметил, что на дне уже возникло озерцо, пока еще небольшое, но если все продолжится в том же духе, то у него уже через несколько лет будут все шансы превратиться в одно из многочисленных ямальских озер.

По словам Василия Богоявленского, природные явления аналогичного характера в арктических зонах вечной мерзлоты известны в научном мире уже более 50 лет и не скрывают в себе ничего необъяснимого и таинственного. Но требуют тщательного изучения, чтобы в преддверии намечающегося бурного освоения Арктики избежать строительства в подобных зонах риска жилых поселений и промышленных объектов.

Для этого необходимо уже сейчас приступить к созданию на Ямале международной научной площадки для глубокого изучения Арктики, пишет Popmech.ru. Также нужно заблаговременно устанавливать здесь сейсмические станции и разрабатывать безопасные и экологичные способы освоения арктического шельфа.

Детальное понимание процессов, протекающих при падении астероида на Землю, впервые открылось международной команде ученых, исследовавших взрыв Челябинского метеорита 15 февраля 2013 года. Столь разнообразных данных о падении небесного тела ученые никогда ранее не собирали.

Падение Челябинского метеорита засняли спутники, отслеживали радары, сняли на камеры мобильных телефонов множество людей. Это дает исследователям уникальную возможность для сбора данных, необходимых для моделирования падения астероидов, которые могут представлять опасность для Земли.

«Нашей главной целью было определить все обстоятельства, которые привели к формированию мощной ударной волны», ― говорит эксперт НАСА Питер Дженнискенс (Peter Jenniskens). Дженнискенс участвовал в полевых исследованиях, которые возглавляла Ольга Попова из Института динамики геосфер РАН. Исследования проводились через несколько недель после события. Как отметила Ольга Попова: «Важно, чтобы мы у множества граждан, которые были свидетелями падения метеорита, еще были свежи воспоминания об этом событии».

Дженнискенс и Попова соотнесли видеоролики падения метеорита с положением звезд в ночном небе и рассчитали скорость падения метеорита: она составила 19 км/с (68 400 км/ч). Во время прохождения метеорита через атмосферу, он разрушился на части, больше всего частей образовалось на высоте 30 км над поверхностью Земли. Именно на этой высоте Челябинский метеорит имел максимальную яркость, ― он вспыхнул ярче Солнца, даже для наблюдателей, который находились за 100 км от места падения.

Из-за высоких температур, многие обломки метеорита испарились еще в воздухе, но, тем не менее, по оценкам ученых, от 4 до 6 тонн обломков все же достигли земли. Крупнейший фрагмент, найденный учеными, весит около 650 кг, он был найден 16 октября 2013 года в озере Чебаркуль. Поиском занимались дайверы под руководством исследователей из Уральского федерального университета.

Ученые отмечают, что образцы Челябинского метеорита чрезвычайно хрупкие, благодаря чему он распался в верхних слоях атмосферы. Судя по всему, метеорит был испещрен прожилками стекловидного расплава со слоями мелких зерен железа. Скорее всего, это следы ударного воздействия, столкновения с другим небесным телом, которое произошло 4,4 млрд. лет назад, то есть всего через 115 миллионов лет после формирования Солнечной системы. Есть примеры, когда подобное воздействие увеличивает механическую прочность метеорита, но в случае Челябинского метеорита произошло наоборот. В случае если более крупный объект с подобными свойствами будет угрожать Земле, его будет легче разрушить, чем более прочный монолитный кусок скалы.

В настоящее время, сообщает CNews.ru, ученые продолжают исследование образцов Челябинского метеорита и данных, полученных в ходе анализа его траектории. Эти исследования помогут не только больше узнать о составе метеоритов и истории Солнечной системы, но и разработать способы борьбы с подобной космической угрозой.

Новый рекорд захвата магнитного потока в высокотемпературных гранулярных сверхпроводниках установили ученые Кембриджа. Им удалось загнать в сверхпроводниковую «ловушку» размером с мяч для гольфа магнитное поле напряженностью 17,6 Тесла (это на два порядка превосходит напряженность поля, создаваемого обычными магнитами для холодильников). Предыдущий рекорд (17,24 Тесла), принадлежавший японским исследователям, продержался с 2003 года.

Как правило, температура сверхпроводника близка к абсолютному нулю, однако существует и класс высокотемпературных сверхпроводников, работающих выше точки кипения жидкого азота (-196°C). Они, как правило, способны нести токи в сотню раз большие, чем медь, но эта величина ограничивается эффектом Мейснера: магнитное поле вытесняется из сверхпроводника, и ток существует только на его поверхности. Это отличает сверхпроводник от идеального проводника.

В сверхпроводниках II рода магнитное поле вытесняется из объема материала не полностью: в нем формируются вихри сверхтока, несущие кванты магнитного потока. Чем более значительное поле удастся захватить внутри сверхпроводника — тем больший ток он сможет нести практически без потерь.

Новый рекорд был установлен с использованием двух цилиндрических образцов GdBCO, легированных серебром (диаметром 25 мм каждый). Методика изготовления таких образцов хорошо отработана и относительно проста. Однако подобные материалы слишком хрупки, чтобы удержать внутри себя магнитное поле с высокой напряженностью: при экспериментах они просто взрываются. Ученым потребовалось изменить микроструктуру GdBCO, чтобы увеличить его токопередающие и тепловые характеристики, и обернуть образец нержавеющей сталью, как термоусадочной пленкой.

В информации Popmech.ru подчеркивается, что создание крупных гранул сверхпроводящих материалов, обладающих всеми необходимыми свойствами и получаемых с помощью отработанных технологических процессов — первый шаг на пути к разработке устройств и аппаратов будущего, использующих явление сверхпроводимости и левитацию (эффект Мейснера).

Постоянство скорости света в вакууме, которая в настоящее время считается одной из фундаментальных физических констант, поставили под сомнение «опоздавшие» фотоны.

Статья, опубликованная физиком Джеймсом Френсоном в рецензируемом журнале New Journal of Physics, быстро привлекла к себе внимание научного сообщества: еще бы, автор замахнулся ни много, ни мало, а на постоянство скорости света в вакууме, которая, по его мнению, может уменьшаться при определенных условиях.

Общая теория относительности предполагает, что свет в вакууме перемещается с постоянной скоростью — 299 792 458 метров в секунду, обозначенной как «с» в знаменитом уравнении Эйнштейна. Практически все астрономические измерения опираются на эту величину — одним словом, она крайне важна. Но что, если это значение окажется ошибочным?

Аргументация Френсона строится на данных наблюдений за сверхновой SN 1987A, которая взорвалась в феврале 1987 г.

На иллюстрации ― остаток сверхновой SN 1987A в различных диапазонах длин волн: данные ALMA (красный) показывают недавно сформировавшееся пылевое облако в центре, данные Hubble (зеленый) и Chandra (синий) — расширяющийся фронт взрывной волны.

Наземные измерения зафиксировали поток как фотонов, так и нейтрино, порожденных взрывом. Но есть одна проблема: фотоны появились на 4,7 часа позднее, чем ожидалось. Ученые предположили, что причина опоздания в том, что источником этих фотонов был не сам взрыв сверхновой, а какое-то другое событие. А если это не так?

Френсон предположил, что фотоны могут замедляться благодаря поляризации вакуума: фотон спонтанно разделяется на позитрон и электрон, а затем, кратчайшее мгновение спустя, вновь рекомбинирует в фотон. Но в этот миг между частицами может возникать гравитационный дифференциал, способный оказать на них незначительное энергетическое влияние и едва-едва задержать движение фотона. Но на долгом пути длиной в 168 тысяч световых лет такие незначительные задержки вполне могут сложиться в опоздание на 4,7 часа.

Если предположение Френсона подтвердится, практически все измерения, лежащие в основе современных космологических теорий, придется признать некорректными, делает вывод Popmech.ru. Во многих случаях астрофизикам придется начинать многолетнюю работу с нуля.

Протокол для телепортации макроскопического конденсата Бозе-Эйнштейна — квантового состояния вещества, которое можно увидеть невооруженным глазом, предложили ученые Института проблем химической физики РАН (Черноголовка, Россия) и Национального института информатики (Токио, Япония).

Впервые протокол квантовой телепортации кубита (квантового бита) был предложен в 1993 году. Он представляет собой передачу состояния микроскопической квантовой системы на расстояние с использованием запутанности — квантовомеханического ресурса, проявляющегося в существовании нелокальных корреляций между квантовыми объектами. Первые эксперименты по квантовой телепортации были осуществлены на основе фотонов в 1997 году.

Затем, в 2004-м, были представлены эксперименты по телепортации атомов. Однако телепортация объектов, превосходящих единичные атомы или фотоны, до сих пор остается проблематичной. Трудность состоит в том, что запутанные состояния в этом случае сильно подвержены декогеренции и разрушаются за время много меньшее, чем необходимо для осуществления телепортации.

В данной работе в качестве объекта для телепортации авторы рассмотрели конденсат Бозе-Эйнштейна. Конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК) является новым агрегатным состоянием вещества, которое было теоретически предсказано Эйнштейном и Бозе в 1925 году. Спустя 70 лет данное состояние вещества было получено экспериментально охлаждением газа атомов щелочных металлов до 50 нанокельвинов. За эту работу была присуждена Нобелевская премия по физике 2001 года.

В таком сильно охлажденном состоянии большое число бозонов оказывается в своем основном состоянии, и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Данное квантовое состояние вещества обычно содержит от тысячи до нескольких миллионов атомов, и его можно увидеть невооруженным глазом.

Используя особый тип запутанных состояний, авторы предложили новый протокол телепортации таких макроскопических конденсатов Бозе-Эйнштейна, и показали, что данный тип запутанных состояний может быть приготовлен в условиях декогеренции за время, необходимое для телепортации.

Хотя ранее были представлены эксперименты по телепортации макроскопических атомных ансамблей, в этих экспериментах телепортировалось состояние из небольшой окрестности вокруг заданного коллективного состояния ансамбля, закодированного в канонических переменных. Теперь удалось избавиться от этого ограничения и разработать протокол телепортации произвольных состояний квантовой макроскопической системы.

Авторы работы отмечают, пишет Popmech.ru, что представленные в работе идеи открывают путь для использования макроскопических систем, менее подверженных декогеренции, вместо одиночных фотонов и атомов в квантовой обработке информации и квантовых вычислениях.

Эритроциты могут нести не только кислород. Генно-модифицированные эритроциты с «белками-липучками» на поверхности послужат для транспорта лекарств против рака и иммунных нарушений, а также радиофармпрепаратов, используемых для визуализации сети кровеносных сосудов. Перспективность этой идеи доказывают ученые Массачусетского технологического института (США).

Красные кровяные тельца живут достаточно долго (в среднем 4 месяца), они вездесущи и многочисленны (примерно четверть от общего числа клеток человеческого организма — эритроциты). Все это делает их превосходными кандидатами на роль «перевозчиков» медицинских препаратов по всему телу, считает иммунолог Хидде Плоег (Hidde Ploegh). Ученые уже «загружали» эритроциты молекулами фармпрепаратов, но для этого требовалось вводить «груз» внутрь клетки сквозь мембрану, что ослабляет эритроцит, который к тому же может высвободить препарат только в конце своего пути.

Плоег и его коллеги решили «прицепить» молекулы снаружи эритроцитов. Поскольку эритроциты лишены ядер (следовательно, и генетического материала, пригодного для модифицирования), ученые взялись за эритробласты — клетки-предшественники эритроцитов, все еще содержащие ДНК. В них были введены модифицированные генные последовательности, кодирующие производство поверхностных белков будущих эритроцитов. Теперь клетки начали производить другую версию белка, «узнаваемую» ферментом сортазой.

Сортаза способна «отрезать» часть белка-цели, оставив «липучку», к которой может присоединиться «груз» — молекула какого-либо вещества, используемого в медицинских целях. Исследователи продемонстрировали работоспособность идеи, прикрепив к эритроцитам биотин. Клетки, введенные мышам, оставались в их кровотоке в течение как минимум 28 дней и не причинили вреда подопытным животным.

Плоег полагает, пишет Popmech.ru, что разработанная методика позволит в будущем проводить персонализированную терапию: собственные клетки пациента могут быть использованы для получения сначала стволовых клеток, которые дифференцируются в эритробласты, а затем ГМ-эритроцитов, которые будут «загружены» необходимым препаратом и возвращены хозяину. Утрата ДНК по мере созревания эритроцитов исключает риск распространения модифицированного генетического материала или спонтанных мутаций.

Растения усиливают свою защиту, реагируя на звук, который производят поедающие листья гусеницы. Это установили ученые Университета Миссури (США).

Проведенные ранее исследования позволили предположить, что звук может оказывать влияние на развитие растений, и что они также реагируют на ветер и прикосновения. Теперь ученые, выполнив аудио- и химический анализ, выяснили, что растения вырабатывают больше веществ, способных отпугнуть вредителей, в ответ на звук, который производят гусеницы, поедающие листья.

Эксперименты проводились на арабидопсисе — растении, которое часто используется в биологических исследованиях. С помощью небольшой светоотражающей пластинки, прикрепленной к листу, ученые смогли измерить его перемещения при появлении жующих гусениц.

Затем исследователи воспроизвели запись вибраций, производимых кормящимися вредителями, группе растений (другая группа, контрольная, «слушала» тишину). Впоследствии выяснилось, пишет Popmech.ru, что растения из первой группы произвели большее количество горчичных масел, способных отпугнуть гусениц.

«Примечательно, что растения, подвергавшиеся воздействию других вибраций, в том числе производимых ветром и другими насекомыми, не демонстрировали усиленных защитных реакций, — говорит биолог Рекс Кокрофт (Rex Cocroft), принимавший участие в работе. — У растений много способов узнать о нападении насекомых, но вибрации, возникающие во время питания, пожалуй, самый быстрый метод предупредить атаку, усиливая собственную защиту».

Аналог гена FOXP2, связь которого с развитием речи и языка человека считается полностью доказанной, присутствует у многих примитивных существ, в частности, дрозофил. В ходе поставленного недавно эксперимента учёные отключили у некоторых из этих мушек ген dFoxP и поместили насекомых в специальный контейнер: в одной его половине включают неприятный для мух инфракрасный свет.

Сначала дрозофилы с работающим геном хаотично летали, исследуя окружающий мир. Потом механизм обратной связи (неприятные ощущения от поворотов направо) менял поведение особи, и её полеты постепенно ограничиваются левой частью камеры. Этот опыт остается в памяти: даже после отключения инфракрасного излучения мухи не залетали на правую половину.

Мухи-мутанты же дольше продолжали залетать в «опасную» часть камеры, а после отключения света скоро стали туда возвращаться, то есть соответствующая привычка почти не закрепилась у них в памяти. Дальнейшие эксперименты показали, сообщает Strf.ru, ссылаясь на журнал PLoS ONE, что от дефекта dFoxP пострадала способность не исследовать и познавать мир, а общаться с ним, то есть менять своё поведение под воздействием внешних стимулов. Психологи называют это оперантным обучением, или методом проб и ошибок.

Результаты эксперимента, по мнению учёных, подтверждают гипотезу о происхождении языка из навыков координации движений, на основе обратной связи. Так, от детского лепета человек, ориентируясь на реакцию взрослых, переходит к правильной речи.