Интересные новости науки за неделю
В Пекинском университете разработали зубную щетку с пьезоэлектрическими щетинками. В испанской пещере нашли галерею доисторической наскальной живописи, полсотни изображений — про животных. Для лечения эпилепсии использовали генную терапию, которая усиливает эффект от приема лекарства; такой подход называют хемогенетикой. В костях динозавра нашли остатки гемоглобина — до сих пор считалось, что кровь не могла сохраниться с мелового периода. По данным телескопа "Джеймс Уэбб" составили самую глубокую на сегодняшний день карту темной материи Вселенной.
Ученые разработали зубную щетку, которая убивает током бактерии
Ученые из Пекинского университета создали зубную щетку с пьезоэлектрическими щетинками, которые вырабатывают электрический заряд во время чистки зубов. Это запускает образование активных форм кислорода, повреждающих мембраны клеточной оболочки болезнетворных бактерий. Технология позволяет бороться с вредными бактериями и увеличить относительную долю полезных микроорганизмов.
Основой разработки стал поливинилиденфторид (PVDF). При механическом воздействии он генерирует электрический заряд. Во время чистки щетинки сгибаются, и возникающая электрическая активность запускает реакции с образованием активных форм кислорода. Они окисляют бактериальные мембраны и повреждают их. Болезнетворные микробы гибнут. Так, в лабораторных экспериментах чудо-щетинки на 52,8% подавляли рост Streptococcus mutans (вызывающей кариес) и на 78,21% — Porphyromonas gingivalis (участвующей в развитии пародонтита).
Разработку проверили в клиническом исследовании с участием 115 добровольцев, длилось оно 3 месяца. У участников, чистивших зубы щетками с пьезоэлектрическими щетинками, снизились показатели зубного налета, воспаления десен и кровоточивости. А во рту стало меньше болезнетворных бактерий. Зато выросло содержание некоторых непатогенных микроорганизмов.
Авторы отмечают, что разработка сочетает механическую очистку зубов с антибактериальным действием, и для такой щетки не надо даже батареек. Правда, преимущества технологии перед электрическими, ультразвуковыми и другими современными щетками еще предстоит проверить.
Во время чистки щетинки сгибаются, и возникающая электрическая активность запускает реакции с образованием активных форм кислорода. Они окисляют бактериальные мембраны и повреждают их. Болезнетворные микробы гибнут.
Десятки тысяч лет на виду: в испанской пещере нашли галерею доисторического искусства
В испанской Каталонии обнаружили одно из крупнейших собраний наскального искусства палеолита на средиземноморском побережье Пиренейского полуострова. В пещере Кова-де-ла-Фонт-Майор ученые из Каталонского института палеоэкологии человека и социальной эволюции (Испания) насчитали 280 графических изображений, в том числе 55 фигур животных. Среди них — лошади, олени, быки, горные козлы и редкое для палеолитического искусства изображение медведя.
Примечательно, что рисунки десятки лет были у всех на виду, и никто их не замечал. Пещера была доступна посетителям с 1957 года, а участок с гравировками входил в туристический маршрут с 1993-го. За это время мимо древних изображений прошли тысячи людей. Некоторые оставляли на стенах имена и даты, не подозревая, что портят памятник доисторического искусства.
Открытие сделали случайно 30 октября 2019 года, во время археологических работ, но подробная статья об этом вышла лишь сейчас. Один из исследователей обратил внимание на несколько изображений, которые отличались от многочисленных более поздних надписей и петроглифов характерными для палеолитического искусства особенностями. Эти изображения было очень легко не заметить. Археологи объяснили, что если направить свет прямо на гравюры, их практически не видно; чтобы разглядеть углубления, нужно менять направление освещения. В итоге открыли целый комплекс доисторических изображений, и теперь пещера Кова-де-ла-Фонт-Майор занимает третье место по количеству изображений животных на всем побережье Пиренейского полуострова. Больше фигур обнаружено только в пещерах Ардалес и Ла-Пилета на юге Испании.
Среди животных, процарапанных древними художниками, — лошади, олени, горные козлы и туры.
Большинство изображений выполнено гравировкой: древние художники процарапывали мягкий мергель. Длина рисунков — от 15 до 45 сантиметров. Помимо животных, на стенах сохранились многочисленные геометрические изображения: прямые параллельные линии, группы пересекающихся штрихов, круги, полукруги и четырехугольные фигуры. Особенно необычна одна композиция, состоящая из сотен петель, соединенных в горизонтальные последовательности. Пока ученые не смогли уверенно определить ни ее возраст, ни значение.
Среди животных — лошади, олени, горные козлы и туры. Особенная находка — медведь с прорисованными ушами и приоткрытой пастью. Около 30% фигур не удалось точно определить по виду: древние художники нередко искажали пропорции головы, шеи, туловища и конечностей, а анатомические подробности почти не прорисовывали.
Точная датировка всего комплекса пока остается задачей для дальнейших исследований. Ученые сопоставили изображения с археологическими находками и особенностями художественной манеры. Пока они предполагают, что гравировки появились в раннем верхнем палеолите — не ранее чем 26 тысяч лет назад.
Генная терапия помогает от эпилепсии
Экспериментальная генная терапия помогла троим пациентам с эпилепсией на 90% снизить частоту приступов. Этот результат получили китайские ученые из Столичного медицинского университета в Пекине в ходе клинического исследования. В нем приняли участие трое взрослых пациентов 10—25 лет, страдающих эпилепсией, вызванной склерозом гиппокампа. У них уже развилась устойчивость к нескольким противосудорожным препаратам. Эпилептический припадок у них был минимум дважды в месяц.
Им предложили генную терапию: в небольшой участок мозговой ткани, "ответственный" за приступы, вводили аденоассоциированный вирус. Этот вирус должен был доставить определенный ген в нервные клетки пораженной области мозга. В свою очередь, ген был модифицирован так, чтобы сделать нейроны чувствительными к определенному препарату — клозапину. А клозапин действует как "переключатель" и купирует аномальные электрические разряды между нейронами, из-за которых и наступают приступы.
Получается трехступенчатая система. Генетически модифицированный вирус используется как транспорт: он вводится в мозг и доставляет в него нужный ген. Ген повышает чувствительность клеток к клозапину. Клозапин, в свою очередь, "выключает" провокаторы эпилепсии.
Ген был модифицирован так, чтобы сделать нейроны чувствительными к определенному препарату.
Клозапин начали давать пациентам через две недели после проведения генной терапии, и уже через два месяца среднее число приступов сократилось: у двоих участников эксперимента — с 4,5 до 0,5, а у третьего — с 4 до 0.
Сочетание генной терапии с приемом лекарства — подход, который называется хемогенетикой. Подход инновационный, он менее травматичен, чем другие способы хирургического лечения эпилепсии (к примеру, удаление участка мозга, провоцирующего приступы, или же разрушение мозговой ткани с помощью лазера).
Исследования будут продолжаться, ведь выборку пока нельзя назвать репрезентативной. Трое участников эксперимента — это слишком мало.
Кровь динозавра пережила 115 миллионов лет
Молекулярные следы крови нашлись в окаменевших костях динозавра, жившего около 115 млн лет назад. Находка принадлежит Aratasaurus museunacionali — хищному тероподу, останки которого обнаружили на северо-востоке Бразилии. Внутри костей его ног исследователи выявили микроскопические структуры, напоминающие эритроциты, а химический анализ подтвердил присутствие гема — железосодержащего компонента гемоглобина, отвечающего за перенос кислорода.
Химическое доказательство того, что перед учеными действительно оказались остатки крови динозавра, — большое событие для палеонтологии. Ведь мягкие ткани и входящие в их состав молекулы обычно разрушаются гораздо быстрее, чем каменеют кости. Поэтому обнаружение органических соединений, связанных с кровью, спустя десятки миллионов лет считается настоящим чудом. Кроме того, подобные находки трудно отличить от продуктов химических реакций, происходящих в костях во время окаменения, или от следов жизнедеятельности микроорганизмов, участвовавших в разложении останков.
Чтобы проверить происхождение обнаруженных структур, исследователи применили несколько независимых методов анализа. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии они обнаружили в костной ткани гем B и продукты его химического изменения.
Потом ученые исследовали микроскопические структуры непосредственно внутри кости. На спектроскопе увидели сигналы порфиринов, связанных с гемом, а просвечивающая электронная микроскопия обнаружила в тех же структурах железо, углерод и азот. Сочетание химических данных с расположением и формой микроструктур укрепило гипотезу об их биологическом происхождении. Исследователи интерпретируют их как минерализованные эритроциты, находившиеся в каналах кровеносных сосудов кости.
Особое внимание команда обратила на минерал гаусманит — оксид марганца, обнаруженный внутри этих структур. По предположению ученых, он послужил капсулой времени: стабилизировал клеточные структуры и защитил часть органических молекул от разрушения.
Молекулярные следы крови нашлись в окаменевших костях динозавра, жившего около 115 млн лет назад.
Авторы работы считают, что подобные находки открывают новые возможности для изучения физиологии вымерших животных. Если удастся выявлять и сопоставлять молекулярные следы в других окаменелостях, ученые смогут исследовать не только анатомию древних организмов, но и особенности их кровообращения, переноса кислорода и обмена веществ.
Исследование не означает, что ученые обнаружили нетронутую кровь или целые молекулы гемоглобина возрастом 115 млн лет. Речь идет об окаменевших структурах и химически преобразованных производных гема. Но даже такие следы способны существенно расширить представление о том, какую информацию могут хранить окаменелости и как далеко в прошлое удастся заглянуть с помощью молекулярной палеонтологии.
Увидеть невидимую Вселенную: создана одна из самых подробных трехмерных карт темной материи
Темная материя, которую невозможно увидеть напрямую, формирует своего рода каркас Вселенной. Ее гравитация помогает галактикам собираться в скопления и строит гигантскую космическую паутину.
Теперь астрономы смогли построить одну из самых подробных трехмерных карт этого невидимого вещества и заглянуть на 10 млрд лет в прошлое нашего космоса. Для этого международная группа исследователей использовала данные телескопа James Webb и искусственный интеллект. В исследование вошли сведения о 235 911 галактиках на одном из участков неба.
Но как увидеть то, что не излучает свет? Напрямую темную материю не обнаружить, зато можно заметить ее влияние на свет далеких галактик. Под действием гравитации массивные скопления вещества искривляют пространство-время и слегка деформируют изображения расположенных за ними объектов. По этим искажениям астрономы определяют, где находится невидимая масса. Этот эффект называют гравитационным линзированием.
Раньше такие наблюдения позволяли в основном получать плоские карты, на которых структуры, находящиеся на разных расстояниях и в разное время от Земли, накладывались друг на друга. Чтобы разделить их, ученые объединили данные телескопа James Webb с нейросетью, предварительно обученной на тысячах компьютерных моделей Вселенной. В результате удалось восстановить распределение материи на 20 условных слоях, охватывающих расстояния вплоть до эпохи примерно 10 млрд лет назад. Это вдвое дальше, чем позволяли предыдущие трехмерные карты, построенные по данным телескопа Hubble.
Новая реконструкция помогла разделить скопления материи, которые на прежних картах выглядели едиными структурами. Кроме того, ученые обнаружили несколько областей повышенной плотности, связанных с далекими скоплениями галактик, не различимыми на предыдущей карте, составленной на основе данных телескопа "Хаббл".
В исследование вошли сведения о 235 911 галактиках на одном из участков неба.
Авторы исследования рассчитывают, что этот метод удастся применить к гораздо большим объемам космических наблюдений. В перспективе его можно будет использовать для анализа данных телескопов "Евклид" и "Нэнси Грейс Роман". Это поможет проследить, как на протяжении миллиардов лет менялось распределение темной материи и формировалась космическая паутина, определившая облик наблюдаемой Вселенной.
