Новости науки: 10 событий февраля

«Каждый выдающийся исследователь вносит свое имя в историю науки не только собственными открытиями, но и теми открытиями, к которым он побуждает других», – сказал Макс Планк (1858–1947), выдающийся немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики. Вот и некоторые исследователи, представившие свои открытия в феврале 2024 года, основывались на результатах работ предшественников. Об этих и других достижениях современных ученых расскажет наш традиционный обзор.

Не объелся ли ты белены, патриций?

Группа археологов под руководством Маайке Гроот из Свободного университета Берлина (Германия) пришла к выводу, что древние римляне использовали ядовитые семена черной белены в качестве лекарства. Археологи исследовали семена, найденные в полой костяной трубке, обнаруженной в древнеримском поселении Хаутен-Кастеллум на территории центральных регионов современных Нидерландов.

«Результаты нашего исследования подтверждают заметки многих классических историков, таких как Плиний, в трудах которых упоминалось, что белена в те времена использовалась в качестве лекарства от лихорадки, кашля и боли. Мы обнаружили, что подобная медицинская практика была характерна не только для центра Римской империи, но и самых далеких деревень на ее периферии», — сказала Маайке Гроот, научный сотрудник университета.

Прежде другие исследователи, также работавшие над этой темой, предположили, что кость могла служить древним в качестве трубки для курения белены или же представляла собой останки жертвоприношений, сохранившиеся после языческих ритуалов. Однако против этих версий говорит тот факт, что семена не были обуглены, да и на самой кости не было обнаружено никаких следов горения. К тому же курение такого количества семян из одной трубки оказалось бы смертельным для курильщика. И вот теперь ученые установили, что трубка служила римлянам контейнером для хранения снадобий.

«Поскольку белена естественным образом росла в поселениях и вокруг них, ее семена могли попасть в археологические памятники сами по себе. Это затрудняло понимание того, как именно она использовалась человеком — в качестве лекарства или наркотика. Но обнаружение семян в выдолбленной овечьей или козлиной кости, запечатанной пробкой из черного березового дегтя, ясно указывает на то, что белена хранилась в сосуде и не коптилась», — отмечают ученые.

С воском — ягодка опять

Физики Бристольского университета (Великобритания) узнали, почему голубика синего цвета, несмотря на темно-красный цвет пигментов в кожуре плода. Оказалось, все дело в воске.

Большинство растений покрыты тонким слоем воска, который выполняет множество функций, многие из которых ученые до сих пор не понимают. Например, он нужен растениям как гидрофобное самоочищающееся покрытие. Представители Бристольского университета выяснили, что воск необходим и для видимой окраски ягод голубики.

«Синий цвет этих ягод невозможно извлечь из их мякоти или сока, так как они не содержат в себе пигментов, придающих им данную окраску. Это говорит о том, что их темно-голубой цвет носит более экзотическую природу. Нам удалось воспроизвести его, когда мы сняли воск с поверхности ягод голубики и повторно кристаллизовали на листе картона», — заявила Рокс Миддлтон, научный сотрудник Школы биологических наук Бристольского университета.

Ученые изучили структуры поверхности ягод голубики, плодов можжевельника, слив и других фруктов с темно-синей окраской. И выяснили, что у воска сложная наноструктура, которая возникает в результате самоорганизации цилиндрических и кубических кристаллов, вырабатываемых клетками растений. Именно она отражает фотоны в синей части видимого спектра и в ближней части ультрафиолетового спектра, при этом поглощая другие формы света. В ходе эксперимента ученые нанесли на картонную подложку сверхтонкий слой из кристаллов воска и таким образом окрасили ее в синий цвет, присущий голубике.

Теперь команда планирует найти более простые способы воссоздания покрытия и его нанесения. В перспективе это может привести к появлению более устойчивой, биосовместимой и даже съедобной краски.

Минеральный эльдорадо по-карельски

В Карелии на Заонежском полуострове Онежского озера ученые обнаружили новый минерал. Он получил международное название «селеноджуноит» (Cu2Pb3Bi8(Se,S)16).

Надо заметить, что карельское месторождение Средняя Падма вообще весьма «плодовито» на минералы. В разные годы в здешних рудах обнаружили падмаит (PdBiSe), судовиковит (PtSe2) и малышевит (PdBiCuS3). Основным «добытчиком» минералов был советский и российский геолог Юрий Полеховский, кандидат геолого-минералогических наук, работавший на геологическом факультете Санкт-Петербургского университета (ранее — Ленинградского госуниверситета). В 2018 году Юрий Степанович ушел из жизни. Но дело его продолжилось.

«Летом 2021 года к полевому отряду Института геологии присоединился старший научный сотрудник Минералогического музея имени А. Е. Ферсмана Виктор Гекимянц. Он познакомился с геологическими особенностями Средней Падмы, отобрал каменный материал для изучения. Кроме того, в столичный музей были переданы остатки коллекции, собранной Юрием Полеховским еще в период существования разведочной шахты на месторождении. Открытие нового минерала далось нелегко. Дело в том, что подобный минерал уже был известен, найден в Австралии и назван джуноитом. По химическому составу отечественный аналог оказался селенсодержащим. Московским минералогам, среди которых был и ведущий специалист в этой области Игорь Пеков, требовалось провести еще ряд исследований, в том числе и рентген-структурный анализ, что сделать оказалось не так просто. Минерал находился в тесном срастании с наиболее распространенным в рудах Средней Падмы селенидом свинца — клаусталитом», — рассказал Олег Лавров, соавтор открытия, научный сотрудник Музея геологии докембрия Института геологии Карельского научного центра РАН.

В итоге исследователям удалось установить структуру материала, и селеноджуноит стал 14-м минералом, открытым в Карелии.

С ним надо жестко

О микрочастицах пластика в воде и о его вреде в наше время не говорит только ленивый. Наночастицы и микрочастицы пластика находят в образцах воды из-под крана в разных странах мира. Но ученые под руководством профессора Эдди Цзэна Цзинаньского университета (Китай) сообщают и позитивные новости. Они выяснили, что от микрочастиц помогает избавиться банальное кипячение воды. «Кипячение воды с высоким уровнем жесткости приводит к исчезновению как минимум 80% нано- и микрочастиц полистирола, полиэтилена и полипропилена, чей размер составляет от 0,1 до 150 микрон. Высокие температуры способствуют образованию карбоната кальция на этих частицах, что приводит к их осаждению на стенках сосудов в виде накипи», — пишут исследователи.

Исследование проводили с использованием проб мягкой и жесткой водопроводной воды из домов города Гуаньчжоу. Эту воду кипятили, а зачем изучали состав воды и накипь на стенках чайника. Оказалось, что кипячение лучше справляется с пластиком в жесткой воде: в ней его концентрация снижается, как было сказано выше, на 80–90%, а в мягкой воде — лишь на 25%.

Гроза грибков, защитник фруктов

Ученые Университета Калифорнии в Дэвисе (США) обнаружили новый многообещающий фунгицид для борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур. Химическое вещество эбселен предотвращает грибковые инфекции в яблоках, винограде, клубнике, помидорах и розах, а также эффективно противостоит уже существующей грибковой инфекции у риса. И что немаловажно, эбселен безвреден для людей.

Ученые основывались на недавних исследованиях, которые свидетельствуют о том, что аутофагия, то есть процесс переработки поврежденных белков и прочих компонентов клеток, способствует патогенности грибков. Поэтому они предположили, что блокирование аутофагии будет подавлять грибковую инфекцию. Целью исследования стала идентификация химических веществ, которые тормозят аутофагию у грибов. Ученые проверили 2700 различных химических веществ из библиотеки соединений, одобренных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. И наиболее эффективным из них оказался именно эбселен — противовоспалительный лекарственный препарат. Он справился с размножением возбудителей серой гнили (Botrytis cinerea) и пирикуляриоза риса (Magnaporthe grisea) в минимальных концентрациях, а также с ростом спор других грибков, в частности возбудителей белой гнили (Sclerotinia sclerotiorum).

«Разработанный нами фунгицид будет в первую очередь полезен для защиты растений от заражения грибками, однако при этом его также можно использовать и для борьбы с уже существующей инфекцией, если начать его применение на первых стадиях развития болезни. Схожим образом можно также создать лекарства, которые будут бороться с грибковыми заболеваниями людей, а не растений», — заявил профессор Савитхрамма Динеш-Кумар, соавтор исследования.

И оба в плюсе

Ученые химического факультета Оксфордского университета (Великобритания) выяснили, что частицы с одинаковым зарядом могут притягиваться друг к другу. И это несмотря на известный со школьной поры закон, гласящий, что притягиваются частицы с противоположным зарядом, а с одинаковым — как раз отталкиваются.

Группа ученых под руководством Мадхави Кришнана исследовала поведение заряженных частиц в растворах, учитывая параметры растворов. Экспериментаторы взяли специальные микроскопические частицы кремнезема, имеющие либо положительный, либо отрицательный заряд на поверхности. И отследили их взаимодействие в разных растворителях. В воде отрицательно заряженные частицы притягивались друг к другу, образуя шестиугольные кластеры. А вот в этаноле такие кластеры образовывали уже положительно заряженные частицы. Получается, что в данном случае имеют значение и тип растворителя, и знак заряда.

Новые знания позволят по-новому управлять взаимодействиями между частицами и создавать новые наноструктуры с заданными свойствами. Это важно для создания новых материалов, лекарств и биомолекул.

Бессонница, чтоб тебя!

Психологи из Оклахомского университета (США) заявили, что ругань матом и мрачные шуточки характерны для тех, кто плохо спит. С их точки зрения, этот некультурный набор будоражит психику, чтобы организм мог относительно бодро функционировать.

Предыдущие исследования показали, что во время смеха возбуждение увеличивается за счет активации симпатической нервной системы. Другое исследование выявило то обстоятельство, что и ругательства также приводят к усилению возбуждения. «Мы проверили эту гипотезу в рамках эксперимента с участием 309 студентов в среднем возрасте 20 лет. Оценивали использование четырех стилей юмора (дружелюбный, самоподдерживающий, агрессивный и саморазрушительный) с помощью опросника стилей юмора, качество сна — с помощью индекса проблем со сном, оценили черты личности и узнали, как часто эти студенты применяли 20 наиболее распространенных английских ругательств», — рассказали исследователи.

Результаты показали, что плохое качество сна увеличивает число употребляемых ругательств и шуток, в которых человек высмеивает сам себя. Причем матом начинают говорить даже молодые люди, выросшие в регионах страны, для которых характерны христианские ценности и внимание к духовно-нравственному воспитанию молодежи.

Планеты на парý

Европейские и американские астрофизики выявили новую связь между водой и формированием планет. Они обнаружили водяной пар в протопланетном диске. Это стало возможным благодаря микроволновому телескопу ALMA, расположенному в чилийской части пустыни Атакама на высоте около 5000 метров.

Наблюдения показали, что во внутреннем диске молодой звезды HL Тельца, расположенной на расстоянии 450 световых лет от Земли в созвездии Тельца, как минимум в три раза больше воды, чем во всех океанах Земли.

«Мы никогда не думали, что сможем получить фотографии целого океана из водяного пара в том регионе протопланетного диска, где предположительно формируются планеты. Это говорит в пользу того, что вода играет важную роль в образовании планетных систем, в том числе и Солнечной системы, возникшей в аналогичных условиях 4,5 миллиарда лет назад», — заявил Стефано Факкини, доцент Миланского университета (Италия), соавтор статьи.

Астрономы высказали предположение, что водяной пар осаждается на поверхности зерен пыли и превращается в лед, в результате эти зерна слипаются и образуют более крупные частицы твердой материи.

Обезьяны объяснили на пальцах

Ученые из Университета Сент-Эндрюс (Шотландия) составили словарь из более 80 жестов человекообразных обезьян, за которыми они длительное время наблюдали, пока те жили себе спокойно в дикой природе. Кроме того, исследователи выяснили, что человек способен «читать» эти жесты. «Наши результаты добавляют существенную новую нить доказательств непрерывности коммуникации на протяжении всей нашей линии гоминид, и мы предполагаем, что этот новый подход станет мощным и плодотворным инструментом для устранения пробелов в изучении сравнительного общения», — пишут исследователи.

В ходе эксперимента ученые взяли 5656 человек и предложили им посмотреть двадцать коротких роликов с десятью популярными жестами шимпанзе и обезьян бонобо. Под каждым видео было четыре возможных варианта ответа и участники должны были выбрать правильный. И они сделали это более чем в половине случаев! Хотите проверить себя? Пройдите тест. Правда, в исследовании вы уже не поучаствуете, но от этого ведь не менее интересно выбирать правильные варианты и осознавать, что все мы «братья».

Устойчивость в невесомости

Группа инженеров под руководством Магомеда Магомедова, старшего научного сотрудника механико-математического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, шагнула вперед в вопросах биомехатроники, разработав прототип гальванического вестибулярного стимулятора, который улучшит вестибулярную функцию космонавтов в условиях невесомости.

Привычная к земной гравитации вестибулярная система «заболевает» в состоянии невесомости. У космонавта могут начаться «болезни движения», которые проявляют себя утомлением, нервно-мышечными проблемами и другими нарушениями. Проблема заключается в вестибуло-сенсорном конфликте из-за рассогласования информации от вестибулярной системы и других рецепторов, реагирующих на гравитацию.

«В ходе исследования было обнаружено, что вестибулярная клетка может функционировать как бистабильная система. Бистабильность здесь означает наличие двух устойчивых состояний: устойчивого фокуса, который соответствует состоянию покоя клетки, и устойчивого предельного цикла, который соответствует активированному рабочему состоянию клетки. Такое свойство системы позволяет теоретически использовать гальваническое воздействие для перевода клетки из одного состояния в другое», — пишут в исследовании.

Это помогает улучшить стабилизацию взора: в результате задержки взора будут короче, а комфорт выше. Что очень важно, особенно при ручном управлении стыковкой космических аппаратов и других систем.

«Вестибулярный аппарат человека — ключевой элемент системы бионавигации, и понимание его работы в условиях космоса необходимо для безопасности и эффективности долгосрочных космических миссий», — прокомментировал Владимир Александров, соавтор математической модели вестибулярной клетки, заведующий кафедрой прикладной механики и управления механико-математического факультета МГУ.