Автор Тема: Новости науки  (Прочитано 79593 раз)

0 Пользователей и 3 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1155 : 21 Июль 2017, 11:53:13 »
Как растения защищаются от солнца
https://www.nkj.ru/news/31802/

Избыток фотонов включает в клетках растений и зеленых водорослей специальный фотозащитный белок, защищающий их от «солнечных ожогов».

Избыток солнечного света вредит растениям так же, как и всем живым организмам, и, чтобы защититься от ожогов, у растений и водорослей есть свой солнцезащитный механизм.

Как мы знаем, солнечную энергию ловит пигмент хлорофилл: свет выбивает электрон из молекулы пигмента, и этот электрон начинает путешествие по сложной цепи молекул-переносчиков.

Перебрасывание электрона с молекулы на молекулу даёт энергию, необходимую для превращения углекислого газа в углеводы (кислород же является побочным продуктом реакции). Однако если на хлорофилл приходит слишком много света, он перевозбуждается и делается опасен: такой хлорофилл генерирует активные формы кислорода, повреждающие биомолекулы и органы клетки – иными словами, начинается окислительный стресс.

Чтобы такого не случилось, в клетках растений и зеленых водорослей есть сложный белковый комплекс LHCSR1 (light-harvesting complex stress-related 1 – светособирающий стрессовый комплекс 1). Его открыли несколько лет назад, и до последнего времени про него известно было только то, что он сидит в мембранах хлоропластов, взаимодействует с хлорофиллом и каротиноидами (которые тоже могут поглощать свет), и что у LHCSR1 уходит совсем немного времени, от нескольких секунд до нескольких минут, чтобы войти в солнцезащитный режим. Но как именно он это делает, удалось узнать только сейчас.

Исследователи из Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Веронского университета с помощью специального метода микроскопии сумели понаблюдать за превращениями одного-единственного LHCSR1 в условиях разной освещенности. Как и у всякого белка, у LHCSR1 есть определенная пространственная форма, и полипептидные цепи, образующие белковый комплекс, уложены так, чтобы переключаться между двумя функциональными состояниями.

В статье в Nature Chemistry говорится, что в тени светозащитный комплекс передает все фотоны, которые к нему приходят, дальше, на фотосинтетический аппарат. Когда же солнце выходит из-за туч, трехмерный «портрет» LHCSR1 меняется почти мгновенно. Но меняется он не непосредственно из-за избытка фотонов.

В ходе реакций фотосинтеза молекулы воды Н2О расщепляются с образованием ионов водорода Н+. Когда света становится много, система фотосинтеза работает активнее, и ионов водорода становится много. Среда вокруг комплекса LHCSR1 становится слишком кислой, что, в свою очередь, влияет на взаимодействия аминокислот в его полипептидных цепях – и в итоге разные части комплекса сдвигаются друг относительно друга. И вот в таком новом состоянии LHCSR1 превращает энергию света в тепло – хотя подробности того, как он это делает, еще не вполне ясны.

Фотозащитное состояние обеспечивает еще и фермент, который тоже реагирует на повышение кислотности и меняет структуру каротиноидов, взаимодействующих с LHCSR1. То есть LHCSR1 и сам из-за кислотности переходит в нужное состояние, и еще каротиноиды его в этом поддерживают.

Главное, что удалось показать – как у белка получается так быстро переключаться из обычного состояния в фотозащитное; и здесь, конечно, нельзя было обойтись без разгадывания особенностей его молекулярной структуры. Обратный переход, кстати, происходит уже не так быстро: чтобы LHCSR1 перестал рассеивать свет в тепло, должно пройти несколько часов.

Для растений, конечно, важнее отреагировать на избыток солнечной энергии, чтобы им от него не стало плохо, и они легко пренебрегают тем, что из-за медленного переключения в обратную сторону снижается эффективность фотосинтеза.

Однако если речь идет о сельскохозяйственных культурах, то тут перед нами появляется возможность ускорить прирост биомассы, модифицировав фотозащитную систему. Так, в прошлом году мы писали о том, как улучшили фотосинтез растениям табака, но в той работе этого удалось добиться, пересадив табаку дополнительные гены, регулирующие фотозащиту.

Зная, как работает сам белок LHCSR1, можно усовершенствовать его собственную структуру, чтобы он не только быстро включался, но и быстро выключался, повышая активность фотосинтеза.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Пикник на опушке

Re: Новости науки
« Ответ #1155 : 21 Июль 2017, 11:53:13 »

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1156 : 21 Июль 2017, 11:56:30 »
Российские ученые разработали метод получения прозрачного алюминия
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-uchenye-razrabotali-metod-polucheniya-prozrachnogo-alyuminiya

Специалисты из Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) "МИФИ" совместно с коллегами из Московского государственного университета геодезии и картографии, Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН и Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН разработали технологию получения компактов из оксинитрида алюминия, сообщает РИА Новости. Cтатья по данной тематике опубликована в "IOP Conference Series: Materials Science and Engineering".

Для получения "прозрачного алюминия" исследователи из ИЯФиТ применили метод спарк-плазменного спекания.

Спарк-плазменное спекание – это новая технология спекания, в основе которой лежит модифицированный метод горячего прессования. В этом случае электрический ток пропускается непосредственно через пресс-форму и прессуемую заготовку, а не через внешний нагреватель. C помощью импульсного тока достигается очень быстрый нагрев за исключительно малую продолжительность рабочего цикла.

"Среди представленных в нынешнее время керамик средней плотности оксинитрид алюминия обладает достаточно высокой прочностью, сопоставимой с YAG (алюмоиттриевый гранат) и фианитом (стабилизированная двуокись циркония). А по самой важной для бронезащиты характеристике – ударная вязкость – ALON превосходит все прозрачные материалы, включая кварцевое стекло: плавленый кварц, шпинель и лейкосапфир", – поясняет один из авторов публикации, аспирант ИЯФиТ Никита Рубинковский.

Фанаты "Star Track" помнят, что в четвертой части фильма  "Путешествие домой" довольно важную роль в сюжете играет материал под названием "прозрачный алюминий". Именно из него были сделаны окна космического корабля USS Enterprise. На самом деле, подобные материалы уже созданы, и успешно применяются в технике, например, оксинитрид алюминия (ALON). По прочности и устойчивости к царапинам он в четыре раза превосходит алюмосиликатное стекло. Кроме того, этот материал способен выдерживать нагревание до 2100 градусов по Цельсию.

В настоящее время наблюдается рост пробивной мощности стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии, что заставляет разработчиков средств защиты искать адекватные возможности совершенствования характеристик броневых материалов и защитных структур. Особенно это касается прозрачных броневых материалов. Наиболее перспективной в этом отношении является прозрачная поликристаллическая керамика, в частности, керамика на базе оксинитрида алюминия. Получать прозрачные изделия сложной формы из него можно, используя традиционные для технологии керамики процессы формования и спекания.

Разработчики также утверждают, что ALON может использоваться в ряде военных и коммерческих приложений, например, из него можно изготовить окна и купола для космических аппаратов, а также в качестве наружной прозрачной брони.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1157 : 21 Июль 2017, 11:57:57 »
Физики Университета ИТМО разработали сверхбыструю цифровую камеру
https://scientificrussia.ru/articles/fiziki-universiteta-itmo-razrabotali-sverhbystruyu-tsifrovuyu-kameru

Ученые из Университета ИТМО создали сверхбыструю цифровую камеру, способную получать трехмерные фотографии микроскопических объектов со скоростью в 20 триллионов кадров в секунду, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

 "Теоретически, такая камера способна запечатлеть даже переход электрона на другую орбиту. Но главное, теперь мы можем изучать жизнедеятельность клеток не пассивно, а инициируя в них определенные процессы. Например, нагревая или перемещая вирусы, отдельные клетки и их структуры в пространстве с помощью фемтосекундных лазерных импульсов", — рассказывает Арсений Чипегин из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге, чьи слова цитирует РИА Новости со ссылкой на пресс-службу вуза.

Многие процессы в клетках нашего тела и в других уголках микромира происходят практически молниеносно, за доли наносекунды или даже меньшее время. В последние годы физики и биологи научились следить за ними, используя сверхкороткие, но при этом мощные импульсы лазеров, которые длятся несколько десятков фемтосекунд, квадриллионных долей секунды.

Проблема заключается в том, что подобные вспышки обычно бывают несовместимыми с живыми тканями и трехмерными конструкциями, так как они или повреждаются при облучении рентгеном, или же не позволяют непрерывно следить за процессами внутри них. Кроме того, для работы многих этих методик требуется "подсветка" интересующих ученых молекул и частей клетки при помощи особых светящихся молекул, что также не всегда возможно в таких экспериментах.

Для решения этой проблемы Чипегин и его коллеги создали сверхбыструю систему записи голограмм, которая позволяет сканировать трехмерную форму объекта примерно 20 триллионов раз в секунду, используя серии лазерных импульсов, скомпонованных необычным образом.

Как рассказывают ученые, их камера разбивает единичные вспышки лазера на три пучка, каждый из которых играет свою собственную роль. Первый, самый мощный импульс, сталкивается с молекулами внутри клеток или других фотографируемых структур и возбуждает их, а второй луч – проходит через него позже с другой стороны и рассеивается на их атомах.

Третий луч, в свою очередь, проходит мимо образца и затем соединяется со вторым импульсом и формирует две голографические картинки. Эти картинки затем обрабатываются и "вычитаются" друг из друга при помощи компьютера, что позволяет получить "чистую" картинку фотографируемого объекта.

Подобный подход, как отмечают исследователи, позволяет получать четкие трехмерные картинки без необходимости повышать контрастность изображения или делать образцы достаточно тонкими для их "просветки" лазером.

В качестве демонстрации работоспособности этой "голокамеры" Чипегин и его коллеги получили при ее помощи фотографии так называемого "филамента" – искры, возникающей в воздухе при прохождении через него луча лазера.

Скорость работы камеры и ее разрешение, как отмечают исследователи, можно увеличить, если повысить мощность и уменьшить длительность изначального лазерного импульса. В принципе, как отмечает Чипегин, ничто не мешает улучшить подобную систему до таких пределов, что она сможет следить не только за движением отдельных клеток, но и электронов внутри атомов и молекул.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1158 : 21 Июль 2017, 11:59:56 »
При помощи 3D-печати ученые создают систему очистки воды
http://greenevolution.ru/2017/07/21/pri-pomoshhi-3d-pechati-uchenye-sozdayut-sistemu-ochistki-vody/

Система работает используя солнечную дезинфекцию, а ее корпус печатается на 3D-принтере.

Исследователи из Университета Бата в настоящее время работают над разработкой системы очистки воды в бытовых системах, которая может производить около 35 литров чистой питьевой воды ежедневно. Об этом сообщает fainaidea.com

Недорогая система для очистки воды может быть установлена в регионах, где есть проблемы с получением очищенной питьевой воды через привычный многим водопровод. Новая система имеет 3D-печатный корпус и работает используя солнечную дезинфекцию, очищая воду при помощи ультрафиолетовых лучей и тепла.

Так как в системе нет деталей, которые могут сломаться, а также ей не нужно дополнительного питания, она может быть использована даже в малоразвитых и развивающихся регионах.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1159 : 21 Июль 2017, 12:02:11 »
Китай производит 80% всех солнечных батарей в мире
http://greenevolution.ru/2017/07/21/kitaj-proizvodit-80-vsex-solnechnyx-batarej-v-mire/

Массовое производство солнечных элементов в КНР снизило мировые цены на панели на 80%, сделав этот вид энергетики доступным миллионам.

Китай бьет рекорды по инвестициям в возобновляемые источники энергии, производит рекордное число солнечных панелей и ветрогенераторов и уверенно теснит по этим показателям США.

На сегодняшний день 80% панелей, устанавливаемых по всему миру, произведены в Китае. На КНР уже приходится две трети мирового рынка, который оценивается в $100 млрд. В ветровой энергетике Китай также претендует на лидерство. Почти половина ветровых турбин производится в КНР, причем каждый час страна выпускает по две турбины.

В период между 2010 и 2012 годами власти КНР выдали компаниям в сфере чистой энергетики льготные займы на сумму $42 млрд. В начале этого года правительство пообещало закрыть 103 угольных электростанции и 500 угольных шахт, а также сократить инвестиции в угольную энергетику на 13,4 млрд юаней.

В январе Государственное управление по делам энергетики поставило цель получать 20% энергии от чистых источников уже к 2030 году. Уже в 2015 году Китай получал 12% электроэнергии от возобновляемых источников - на 2% больше, чем США.

Кроме того, Китай занял первое место в мире по числу инвестиций в чистую энергетику. В январе власти страны пообещали к 2020 году инвестировать в возобновляемые источники 2,5 трлн юань ($367 млрд) и создать тем самым 10 млн рабочих мест.

В то же время США утрачивают свои лидирующие позиции из-за политики президента Дональда Трампа, который считает глобальное потепление вымыслом, несущим вред экономике. В июне страна вышла из Парижского соглашения и, по мнению многих экспертов, упустила массу экономических возможностей.

Как сообщает Time, США обнаружили в Китае сильного конкурента, который перехватил технологию и превратил ее в мощный рынок. Еще при президенте Бараке Обаме Америка и Евросоюз обвинили Китай в демпинге цен на солнечную энергетику. В итоге США наложили на китайских поставщиков солнечных панелей антидемпинговые пошлины в размере 78% и ограничения на импорт. Несмотря на это, американским компаниям не удалось укрепиться на рынке. Базирующиеся в США компании Suniva и SolarWorld объявили о банкротстве весной этого года.

Впрочем, у США есть свои преимущества. Страна занимает лидирующую позицию по числу установленных панелей в частном секторе. Солнечными батареями оборудован 1 млн домов и предприятий в Америке.

Несмотря на рекорды, Китай по-прежнему считается страной с наиболее загрязненным воздухом. Кроме того, КНР расходует половину от потребляемого во всем мире угля. Около 70% электроэнергии в стране поступает от угольных электростанций, сообщает hightech.fm

Также в стране плохо обстоят дела с распределением чистой энергии - 11% солнечной и 21% ветровой энергии в Китае уходят впустую. Линии передач просто не справляются с потоком мощностей. По оценкам Greenpeace, Китай впустую потратил столько чистой энергии, сколько хватило бы на обеспечение электричеством всего Пекина в течение года.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1160 : 24 Июль 2017, 10:26:38 »
С голосами в голове можно дружить
https://www.nkj.ru/news/31810/

От голосов в голове стоит избавляться тогда, когда они действительно становятся проблемой.

Человеку, который скажет нам, что слышит голоса в голове, мы настойчиво посоветуем обратиться к врачу – все-таки это один из самых известных симптомов шизофрении.

Однако на самом деле слышать голоса случается не только шизофреникам – голоса, бывает, сопутствуют и другим психоневрологическим болезням, например, биполярному (или маниакально-депрессивному) расстройству и посттравматическому синдрому. Более того, их порой слышат даже те, кто в целом вполне здоров.

В статье в Psychology and Psychotherapy: Theory, Research and Practice Филиппо Варезе (Filippo Varese) и его коллеги из Манчестерского университета пишут, что такого рода слуховые галлюцинации сами по себе не есть признак каких-то больших проблем с психикой. Все дело в том, как человек их воспринимает: как нечто мешающее, как угрозу нормальной жизни, или же с ними удается жить, что называется, душа в душу.


Замечание Scyther-a:
В.С.Высоцкий по этому поводу спел
У меня запой от одиночества —
По ночам я слышу голоса...
Слышу вдруг зовут меня по отчеству,
Глянул — чёрт. Вот это чудеса!
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1161 : 24 Июль 2017, 10:28:59 »
В ТПУ будут готовить специалистов по обеспечению России и других стран БРИКС чистой водой
https://scientificrussia.ru/articles/v-tpu-budut-gotovit-spetsialistov-po-obespecheniyu-rossii-i-drugih-stran-briks-chistoj-vodoj

В Томском политехническом университете, в Институте природных ресурсов (ИПР), запускается новая магистерская программа — «Качество природных вод и водоподготовка», сообщает пресс-служба ТПУ. Ее выпускники будут заниматься решением проблем, связанных с водными ресурсами и борьбой с их загрязнением, а также с обеспечением населения России и других стран БРИКС чистой водой. Первые студенты приступят к обучению по новой программе в сентябре 2017 года.

 «С проблемой чистой воды каждый из нас сталкивается каждый день. Воду пьют все. Поэтому наша образовательная программа актуальна не только для Томской области, России, но и всего мира. В каждой стране, в каждом регионе, в каждом городе есть свои специфические проблемы, связанные с обеспечением населения чистой водой», — рассказывает Наталья Гусева, заведующая кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии ИПР ТПУ, на базе которой реализуется новая образовательная программа.

Отметим, кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии многие десятилетия готовит высококвалифицированных специалистов. Выпускники кафедры работают сегодня на ведущих предприятиях России и других стран. На базе кафедры работает Научно-образовательный центр «Вода», оснащенный самым современным оборудованием. Разработки ученых этого центра используются как на территории России, и в Томской области в частности, так и в других странах.

«Специалисты, обучающиеся по нашей новой программе, будут решать комплексные задачи по обеспечению населения чистой водой. Это касается не только вопросов очистки воды, но и источников водоснабжения. Программа подразумевает решение таких проблем, как поиск способов обеспечения населения того или иного региона необходимым количеством воды, пригодной для питья, а также повышение эффективности очистки сточных вод и очистки воды для систем водоснабжения (водоподготовки). Будущий выпускник этой программы должен разбираться в особенности геохимии природных и техногенных вод, условиях их формирования, в том числе в техногенных процессах, которые могут быть использованы для водоподготовки», — объясняет Олег Савичев, профессор кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии ИПР ТПУ.

Еще один важный аспект программы — она будет ориентирована на изучение проблем, связанных с получением чистой питьевой воды в разных регионах России и стран БРИКС. Таким образом, ее выпускники будут знать специфику конкретного региона и учитывать эти особенности в своей дальнейшей работе.

Новая магистерская программа станет основой для разработки совместной программы в рамках Сетевого университета БРИКС.

Одно из предложенных направлений развития этого университета — это решение проблем, связанных с водными ресурсами и борьбой с их загрязнением в странах  БРИКС. Уже решено, что ТПУ будет разрабатывать и реализовывать совместную программу с Hohai university (Китай) и Национальным институтом технологий Дургапура (Индия).

«В Томской области, например, в воде содержится больше, чем нужно, соединений железа. Нельзя не сказать и  о сильной заболоченности региона, что также негативно влияет на качество воды. В степных районах России, Казахстана и других стран вода более минерализована. А в Индии и Китае, к примеру, существуют проблемы с содержанием в воде мышьяка. Все эти аспекты нужно учитывать», — уточняет Олег Савичев.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1162 : 24 Июль 2017, 10:30:24 »
Ученые ДВФУ запатентовали технологию укрепления композитной арматуры с помощью нанотрубок из мха
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-dvfu-zapatentovali-tehnologiyu-ukrepleniya-kompozitnoj-armatury-s-pomoshchyu-nanotrubok-iz-mha

Ученые в Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ) во Владивостоке разработали и запатентовали технологию создания более прочной композитной арматуры с использованием углеродных нанотрубок из мха, сообщает РИА Новости со ссылкой на пресс-службу вуза

 Технологию разработали директор Инженерной школы ДВФУ Александр Беккер и научный сотрудник международного научно-образовательного центра "R&D центр "Арктика" Андрей Уманский.

"Бетонные изделия с композитной арматурой имеют высокую деформативность и большую ширину раскрытия трещин по сравнению с образцами со стальной арматурой. Инженеры ДВФУ решили укрепить структуру композитной арматуры с помощью нанотехнологий. Основой новой арматуры служит множество высокопрочных непрерывных волокон", — говорится в сообщении.

Отмечается, что новая арматура с нанотрубками отличается повышенным сопротивлением при растяжении – на 75-97% выше обычной, а также она более упруга при сжатии и растяжении — на 7-15% выше.

Нанотрубки производятся из мха сфагнума бурого (Sphagnum fuscum), который растет на болотах нижнего Приамурья. Этот мох используют в строительстве благодаря своей низкой теплопроводности и устойчивости к разложению
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1163 : 25 Июль 2017, 11:38:12 »
В человеческой ДНК по-прежнему много мусора
https://www.nkj.ru/news/31811/

Нити ДНК под атомно-силовым микроскопом

Если бы в нашем геноме было меньше бесполезного мусора, каждому из нас пришлось бы изрядно потрудиться на ниве размножения, чтобы избавить грядущие поколения от вредных мутаций.

Наша ДНК хранит информацию обо всех белках, которые составляют наше тело и которые выполняют в нем всю молекулярную работу: синтезируют липиды для клеточных мембран, переносят кислород, переваривают пищу и т. д.

Разнообразных молекулярных, клеточных, физиологических процессов в нашем теле происходит очень много, соответственно, белков – тоже огромное количество, и можно было бы ожидать, что геном человека доверху забит белковыми кодами. Однако на деле информационная часть в нашей ДНК, можно сказать, ничтожна – менее 2%.

Конечно, не стоит забывать про регуляторные последовательности – ведь гены должны включаться и выключаться в строго определенное время и в строго определенны обстоятельствах. Действительно, для регуляции генетической активности в ДНК есть специальные включатели-выключатели, которые опять же представляют собой особые последовательности нуклеотидов: они не кодируют никаких белков, но все же назвать их бессмысленными нельзя – без них генетическая машина просто не могла бы работать.

Наконец, в ДНК есть участки, которые кодируют разнообразные служебные РНК. Обычно про молекулы РНК говорят как про посредников между геном и белок-синтезирующей машиной: по сути, РНК представляет собой как бы оттиск с гена, и белок синтезируется именно на РНК-оттиске. Но это лишь одна из разновидностей РНК под названием матричная, или информационная РНК.

Есть и другие, которые работают сами по себе – одни, например, могут объединяться с белками и функционировать в виде огромных молекулярных комплексов (как рибосома), другие же выполняют регуляторные функции, управляя синтезом тех или иных белков. Однако даже с учетом всех таких случаев доля бессмысленного мусора, который ничего не кодирует и ничего не регулирует, в человеческой ДНК остается очень большой – около 90%.

Нельзя сказать, чтобы мы совсем не понимали, откуда этот мусор мог взяться. Есть на свете мобильные генетические элементы, или транспозоны, которые часто происходят от вирусов – мобильными их называют потому, что они могут копировать себя внутри генома, наводняя ДНК собственными «потомками».

Транспозоны клетка старается обезвредить – если какой-нибудь из них прыгнет внутрь важного гена, все может закончиться очень печально. Так что генетический мусор во многом сформирован такими обезвреженными генетическими элементами. С другой стороны, в геноме есть много копий обычных, немобильных последовательностей, которые появились в результате особенностей работы молекулярных машин.

Копия гена может стать полезной, а может, наоборот нахватать столько мутаций, что полностью выходит из строя. Убрать же из генома мусор не всегда возможно: есть риск, что при этом исчезнет и кусок нужной ДНК, что совершенно недопустимо.

И все же не все биологи считают генетический мусор – мусором (при том время от времени появляются сообщения о том, что для какой-то очередной мусорной последовательности нашли некую функцию). Самую масштабную попытку придать мусору смысл предприняли несколько лет назад исследователи из международного проекта ENCODE («Энциклопедия элементов ДНК»), которые заявили, что 80% ДНК в нашем геноме функциональны, то бишь имеют смысл и необходимы для жизнедеятельности.

Работа наделала много шума, и сразу же после ее выхода в свет к проекту ENCODE выдвинули серьезную методологическую претензию. Суть ее в том, что ENCODE уж очень широко трактовали понятие функциональности. Исследователи оценивали полезность той или иной последовательности ДНК по нескольким критериям: она должна была давать РНК-копию, с ней должны были взаимодействовать регуляторные белки, на ней должны были быть регуляторные молекулярные метки, т. к. по логике ENCODE регуляции подлежит только то, что востребовано, то есть имеет некую полезную функцию.

Однако ни один из вышеуказанных признаков, по мнению скептиков, на самом деле не говорит о функциональности. В качестве наглядной аналогии можно предлагает представить сарай, набитый всяким хламом: мы можем время от времени заглядывать в него, перебирать то, что там свалено, видеть какие-то метки, вроде «не кантовать» или «огнеопасно», но это не значит, что мы этим пользуемся.

Один из самых активных критиков, Дэн Граур (Dan Graur) из Хьюстонского университета, заметил тогда, что исследователи из ENCODE вообще могли бы довести долю функциональной ДНК до 100%, а не до 80%, если бы взяли за критерий функциональности реплицируемость ДНК. Репликация – удвоение всей ДНК в клетке перед делением, во время размножения клетка передает полную копию генома дочерним клеткам, и почему бы отсюда не сделать вывод, что все это зачем-то нужно?

Однако против «тотальной функционализации» ДНК есть и другой, более простой аргумент, который Дэн Граур подробно описывает в своей последней статье в Genome Biology and Evolution. ДНК, как мы знаем, постоянно мутирует, как из-за ошибок наших собственных молекулярных машин, которые с ней работают, так и ввиду внешних причин, вроде УФ-излучения.

Мутации могут быть полезными, которые улучшают функцию какого-нибудь белка, нейтральными или же вредными, которые делают белок бесполезным, а то и опасным; то же касается и регуляторных последовательностей. Полезные мутации возникают намного реже, чем вредные и нейтральные. Конечно, в клетках работают специальные белки, которые исправляют погрешности в геноме, но и у них есть свой процент ошибок, так что какие-то дефекты все равно остаются с нами.

Родители передают детям полные копии своих геномов со всеми мутациями, которые они успели получить к тому времени. Если мутация оказалась вредной, ребенок может вообще не появиться на свет, или тяжело заболеть вскоре после рождения. Так или иначе, своего потомства он уже не оставит, а это значит, что вредная мутация исчезнет из популяции.

Относительный шанс имеют только умеренно вредные дефекты, которые дают шанс превратиться во взрослого человека и родить детей. Понятно, что если мутации вдруг по какой-то причине начинают случаться очень часто, у пары становится все меньше шансов родить здорового ребенка – или же, иначе говоря, им нужно очень постараться и предпринять как можно больше попыток, чтобы этот шанс реализовать.

Но вероятность родить здорового ребенка зависит не только от интенсивности мутационного процесса. Если мутации происходят, что называется, в штатном режиме, то стоит посмотреть, куда они попадают – в смысловую или мусорную последовательность.

Очевидно, что чем больше в геноме важных, функциональных последовательностей, тем больше вероятность того, что мутация сделает что-то не то. Таким образом, чем более «содержательна» ДНК, тем больше вероятность того, что здорового ребенка не получится. Именно в этом и состоит смысл работы Граура: он с коллегами посчитал, сколько детей должна родить одна пара, чтобы при стандартной интенсивности мутирования произвести на свет несколько здоровых детей – при условии, что весь геном функционален, важен и пр.

Так вот, число детей, которых при таких условиях вычистит естественный отбор, составляет 100 млн – это, подчеркиваем, от одной пары. Если же геном функционален не полностью, а на четверть, то каждая пара должна родить четырех детей, из которых двое доживут до взрослого возраста и родят собственное потомство; двое же других умрут из-за опасных мутаций, попавших в функциональные 25% ДНК.

В целом у нас есть вполне достоверные оценки того, как человек размножался в ходе своей эволюции, и, совмещая данные о человеческой плодовитости с интенсивностью мутаций, Граур с коллегами вычислил, что в нашем геноме «последовательности со смыслом» должны занимать от 8% до 14%. И с такими процентам согласны даже те, кто полагает, что мы найдем в нашей ДНК еще много участков, которые ничего не кодируют, но много чего регулируют – даже с такими будущими регуляторными последовательностями большая часть генома все равно останется мусорной.

При этом нельзя сказать, что наш нынешний генетический мусор так всегда и будет мусором. Может оказаться так, что какие-то из нефункциональных последовательностей в перспективе смогут обрести «смысл жизни», то есть превратятся в регуляторные элементы.

Да и в целом мусор может быть полезен именно своими размерами – он уменьшает вероятность того, что мутация попадет в важную область ДНК, или что пришлый вирус, способный встраиваться в хозяйский геном, встроится в очень нужный ген и тем самым нарушит его функции.

Что до проекта ENCODE, то им, если не считать слишком смелого вывода о 80-процентной функциональности генома, удалось сделать много нужного и полезного – в частности, исследователи ENCODE получили массу данных о том, как разные белки связываются с ДНК и как происходит регуляция генов.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1164 : 25 Июль 2017, 11:45:06 »
Российские и американские физики создали первый в мире 51-кубитный квантовый компьютер
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-i-amerikanskie-fiziki-sozdali-pervyj-v-mire-51-kubitnyj-kvantovyj-kompyuter

Российские и американские ученые, работающие в Гарварде, создали и проверили первый в мире квантовый компьютер, состоящий из 51 кубита, сообщает РИА Новости. Устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода, заявил профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Лукин.

Физик сообщил об этом, выступая с докладом на Международной конференции по квантовым технологиям ICQT-2017, которая проводится под эгидой РКЦ в Москве. Это достижение позволило группе Лукина стать лидером в гонке по созданию полноценного квантового компьютера, которая неофициально проходит уже несколько лет между несколькими группами ведущих физиков мира.

Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе спектр значений между нулем и единицей.

Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств — классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами. Адиабатический компьютер проще создать, но он ближе по принципам своей работы к аналоговым компьютерам начала XX века, а не к цифровым устройствам современности.

В прошлом году сразу несколько команд ученых и инженеров из США, Австралии и ряда европейских стран заявляли о том, что они близки к созданию подобной машины. Лидером в этой неформальной гонке считалась команда Джона Мартиниса из компании Google, разрабатывающая необычный "гибридный" вариант универсального квантового вычислителя, сочетающего в себе элементы аналогового и цифрового подхода к таким расчетам.

Лукин и его коллеги по РКЦ и Гарварду обошли группу Мартиниса, которая, как рассказал Мартинис РИА Новости, сейчас работает над созданием 22-кубитной вычислительной машины, используя не сверхпроводники, как ученые из Google, а экзотические "холодные атомы".

Как обнаружили российские и американские ученые, набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных "клеток" и охлажденных до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий. Это позволило физикам создать самый большой квантовый вычислитель из 51 кубита.

Используя набор подобных кубитов, команда Лукина уже решила несколько физических задач, чрезвычайно сложных для моделирования при помощи "классических" суперкомпьютеров. К примеру, российские и американские ученые смогли просчитать то, как ведет себя большое облако частиц, связанных между собой, обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри него. Оказалось, что при затухании возбуждения в системе могут остаться и удерживаться фактически бесконечно некоторые типы колебаний, о чем раньше ученые не подозревали.

Для проверки результатов этих вычислений Лукину и его коллегам пришлось разработать специальный алгоритм, который позволил провести аналогичные расчеты в очень грубом виде на обычных компьютерах. Результаты в целом совпали, это подтвердило, что 51-кубитная система ученых из Гарварда работает на практике.

В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером. Лукин не исключает, что его команда попытается запустить на нем знаменитый квантовый алгоритм Шора, который позволяет взломать большинство существующих систем шифрования на базе алгоритма RSA. По словам Лукина, статья с первыми результатами работы квантового компьютера уже принята к публикации в одном из рецензируемых научных журналов.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1165 : 25 Июль 2017, 11:54:30 »
Сибирские ученые создали новый материал для низкотемпературных топливных элементов
http://www.sbras.info/articles/science/sibirskie-uchenye-sozdali-novyi-material-dlya-nizkotemperaturnykh-toplivnykh-elemen

Ученые Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирского государственного университета создали новый, более стабильный материал для  низкотемпературных топливных элементов с протон-проводящей мембраной

 Исследователям удалось повысить устойчивость углеродного носителя (одна из основных частей топливного элемента) к окислению, возникающему при использовании ТЭ в качестве замены двигателей внутреннего сгорания. Детали опубликованы в журнале  «International Journal of Hydrogen Energy».
 
Топливный элемент — устройство, вырабатывающее электричество при взаимодействии водорода и кислорода, подающихся извне. В привычных же нам аккумуляторах реагенты находятся внутри. В ТЭ химическая энергия топлива (водорода) превращается в электрическую и тепловую с образованием воды, в отличие от горения, когда энергия выделяется в виде тепла. Электричество, произведенное топливными элементами, может использоваться для питания зданий, приборов или машин. Автомобиль, работающий на топливном элементе — это электромобиль, двигатель которого обеспечивается электричеством, производимым ТЭ.  Такие «водородомобили» уже есть в серийном  производстве на автоконцернах Toyota, Honda и Hyundai. Мощность их силовой установки составляет около 100—113 кВт (135—154 л.с.), заявленный запас хода при полной заправке — 500—700 км, время заправки не превышает трех минут: около 5 килограмм водорода заливается в толстостенный бак, выдерживающий давление 700 атмосфер.
 
Типов топливных элементов довольно много — твердооксидные, щелочные, низкотемпературные с протон-проводящей мембраной и другие. В составе каждого электроды — анод и катод, электролит и водородное топливо от внешнего источника питания. Газообразный водород подается на анод, где он распадается на электроны и протоны, электроны идут по внешней цепи, совершая полезную работу. Через электролит — протон-проводящую мембрану проходят протоны, и на катоде, на платине, происходит реакция восстановления кислорода. Он встречается и с протонами, и с электронами, прошедшими по внешней цепи, в результате такого взаимодействия получается обычная вода.
 
— Преимуществ у низкотемпературных элементов — масса: основное — это высокая экологичность, в атмосферу ничего, кроме водяного пара, не попадает. Другое — небольшая температура работы, они действуют при температуре ниже 100°С, а иногда и при комнатной. Более того, у топливных элементов с протон-проводящей мембраной очень высокий КПД, порядка 80—85 %. Для сравнения, у двигателя внутреннего сгорания КПД порядка 20 %, максимум 30 %, — рассказал младший научный сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН, ассистент кафедры физической химии ФЕН НГУ Виктор Александрович Головин.
 
Протон-проводящая мембрана — сложный полимер, обладающий способностью пропускать положительно заряженные ионы и блокировать проход электронов. По обе ее стороны нанесен  катализатор, облегчающий реакцию между кислородом и водородом. Обычно катализатор — это порошок из углеродного материала (нанотрубки, сажи) с нанесенными на его поверхность частичками платины, размером около 3 нанометров.

Носитель — углеродный материал — важная часть топливного элемента, и к нему предъявляются очень высокие требования. Он должен быть пористым,  с хорошей электропроводностью и при этом обладать развитой поверхностью. Понятие развитости поверхности можно пояснить описанием губки, у которой много пор, но если ее разгладить, то общая полученная площадь поверхности намного больше площади самой губки. Углеродный носитель топливных элементов может обладать поверхностью от 200 до 2000 см2 на 1 грамм.
 
Несомненные достоинства топливных элементов вызывают желание воскликнуть — «Прощай бензин!» Ведь автомобиль, работающий на низкотемпературном топливном элементе, — это должно быть прекрасно и очень удобно…
 
— Все, казалось бы, хорошо с топливными элементами, но всегда есть подводные камни,  здесь — это стоимость и  стабильность катализаторов. Чистая платина сама по себе дорогая,  к тому же  стоимость сильно увеличивает и технология производства катализатора: нужно, чтобы благородный металл был равномерно нанесен на мембрану мелкими частичками, да еще и активен. Что касается стабильности — раз уж мы загрузили ценную платину,  хочется, чтобы катализатор работал как можно дольше. Топливный элемент — это одна из основных, самых дорогих частей автомобиля. Его стабильность нарушается при окислении — начинает разрушаться углеродная подложка катализатора, и производительность топливного элемента падает, но, к счастью, при потенциалах на электроде менее 1 вольта углерод "выгорает" очень-очень медленно, — объяснил Виктор Головин.
 
Потенциал можно не поднимать выше 1 вольта, если использовать топливный элемент как стационарный источник питания для объекта, который потребляет в течение дня примерно постоянное количество энергии. Например, в больнице — там и днем и ночью нужен свет, работа аппаратов и т.д. В таком случае не возникает скачков напряжения на электродах.
 
При использовании топливного элемента в машине вместо ДВС часты ситуации, когда двигатель немного поработал и остановился, например, если мы куда-то приехали и ушли по делам. При этом на аноде остается водород, что очень опасно — он может взорваться, и поэтому анодное отделение продувают воздухом. В этот  момент там одновременно присутствуют  и кислород, и водород. Потенциал анода, и, как следствие, катода увеличивается —  во время включения и выключения двигателя, напряжение на электродах может скачкообразно возрастать вплоть до 1,4 V. Столь высокие потенциалы вызывают максимальное разрушение углерода и платины, которая к тому же способна катализировать процесс разрушения углерода. Чтобы минимизировать его деструкцию, нужно убрать дефекты на углеродной поверхности (сажи) — мелкие поры.
 
— Целью нашей работы являлось создание таких углеродных носителей, которые будут как можно меньше подвержены окислению. Поэтому мы брали обычную коммерческую сажу KetjenBlack DJ-600 с поверхностью около 1400 см2/г и модифицировали ее разными способами. Например, азот-содержащим пироуглеродом. Как это делалось? Через азотсодержащие соединения  ацетонитрил или пиридин пропускался инертный газ (аргон или гелий), насыщался их парами, а потом его «продували» при высокой температуре (900°С, без доступа кислорода) через сажу. В этом случае каждая сажевая глобула покрывается пироуглеродной «шубой» с азотом в составе. «Шуба» нужна для того, чтобы закрыть поры, являющиеся очагами окисления и последующего разрушения. Но при этом, если покрывать сажевые глобулы чистым пироуглеродом без азота, платина будет хуже фиксироваться на углеродном носителе, — сказал исследователь.



Пироуглерод — пиролитический углерод, полученный в результате высокотемпературного разложения органических соединений (например, метана) в недостатке кислорода.

У азота есть неподелённая электронная пара, которая «зацепляет» платину и крепко фиксирует ее на углеродном слое. Таким образом, углеродная подложка равномерно покрыта тонким слоем крепко «вцепившейся» в него платины, и при этом на поверхности носителя нет мелких дырочек.
 
Синтезировав новый материал, ученые проверили его стабильность  — она действительно увеличилась в разы по сравнению с немодифицированной сажей. Далее исследователи создали собственную  модель механизма коррозии на основе метода циклической вольтамперометрии, которая постадийно описывает, происходящее с углеродным носителем во время  окисления. До этого в  научной литературе не были даны четкие критерии определения стабильности носителей.
 
— Под руководством научного сотрудника ИК СО РАН кандидата химических наук Евгения Николаевича Грибова мы разработали в общем-то очень простую модель. Она легко все описывает, я не знаю, почему раньше в литературе ее не было. Мы обнаружили, что есть две стадии окисления — на первом этапе поверхность покрывается адсорбированным кислородом: он садится на дефекты на углероде. А на втором этапе начинается объемная деструкция — дефекты все покрыты кислородом, и начинает «разъедаться» сама система углеродного каркаса, — добавил Виктор Головин.
 
Сделав 40%-ные катализаторы (то есть содержащие сорок процентов платины, остальное — подложка, на основе новых азотсодержащих углеродных носителей), ученые обнаружили, что их стабильность гораздо выше, чем у катализаторов на основе как немодифицированных саж, так и  модифицированных чистым углеродом (без азота), за счет того, что платина крепко «держится» за неподеленную электронную пару азота. Активность катализатора при этом остается высокой — он устойчив к окислительным стрессам при перепадах напряжения и сохраняет свою высокую работоспособность долгое время.
 
Спектр приложения результатов работы новосибирских химиков очень широк — это касается и созданной ими модели механизма коррозии углеродного носителя,  и непосредственного применения нового материала.
 
— Деградация углеродных носителей встречается не только у топливных элементов, но и у суперконденсаторов, которые могут использоваться в автомобилях, а также  в электросорбционных установках очистных сооружений, где углерод является электродом. Сами по себе топливные элементы, вероятно, займут прочное положение как дополнительный источник питания в военных и космических  приложениях — там, где нет возможности просто зарядить аккумулятор. Наши разработки очень перспективны как в том, что касается  электрохимии, так и в плане синтеза новых материалов, — подчеркнул Виктор Головин.
« Последнее редактирование: 25 Июль 2017, 12:09:54 от Scyther »
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1166 : 25 Июль 2017, 12:17:47 »
Геологи проведут бурение затонувшего континента Зеландия
https://naked-science.ru/article/sci/geologi-provedut-burenie-zatonuvshego

Международная коллаборация IODP отправляет в море экспедицию для добычи образцов с затонувшего континента Зеландия.

Любопытная геологическая гипотеза предполагает, что Новая Зеландия и близлежащие острова — это вершины не просто подводного хребта, но целого отдельного континента, Зеландии. Пусть небольшого (в половину Австралии), но вполне самостоятельного, отколовшегося и от Австралии, и от Антарктиды многие десятки миллионов лет назад.

Недавно международная коллаборация IODP (International Ocean Discovery Program – «Интернациональная программа исследований океана») объявила, что задачей ее очередной геологической экспедиции станет бурение подводных пород Зеландии. Команда из пары десятков ученых на судне JOIDES Resolution должна провести бурение на шести участках Тасманового моря, на глубине от одного до пяти километров, чтобы собрать образцы пород и со дна, и с глубины 300–800 м ниже. Ожидается, что они позволят подтвердить модную гипотезу о затонувшем континенте и заодно раскроют интересные подробности этого процесса.



Карта экспедиции IODP 371: звездами показаны запланированные точки бурения

По современным данным, Австралия, Антарктика (и, видимо, Зеландия) большую часть времени своей долгой жизни были частями единого континента, который раскололся где-то между 120 и 60 млн лет назад. Крошечная (по континентальным меркам) Зеландия ушла бы под другие плиты совершенно, однако породы ее достаточно легки, к тому же около 50 млн лет назад Тихоокеанская плита начала заходить под Зеландию, подняв ее над водой и создав зону активного вулканизма — ту Новую Зеландию, которую мы знаем сегодня. Как это происходило и с чем было связано?

Возможно, экспедиция IODP 371 выяснит что-нибудь новое на этот счет. Исследовательское судно JOIDES Resolution выходит из Австралии 27 июля 2017 г., экспедиция продлится около двух месяцев, после чего ученые займутся анализом собранных проб.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1167 : 26 Июль 2017, 11:31:46 »
В Томске нашли способ получать недорогие пигменты на местном сырье
http://www.sbras.info/news/v-tomske-nashli-sposob-poluchat-nedorogie-pigmenty-na-mestnom-syre
Специалисты Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН применили метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения неорганических пигментов широкой цветовой гаммы. Технология не наносит вреда окружающей среде, позволяет использовать сырье Сибирского и Уральского регионов и не требует сложного оборудования.

Пигменты шпинельного типа используются для окрашивания керамических и фаянсовых изделий, глазурей и эмалей в производстве стекла и строительных материалов. На внутреннем рынке произведенные в России пигменты сегодня занимают только два процента, остальное — импортная продукция. Предложенный томскими учеными способ экономически выгоден и позволяет получать продукт с высокой термической и химической устойчивостью.
 
«Синтез по традиционной технологии — это  многочасовой процесс, который требует больших затрат на подогрев, а здесь все происходит за счет внутренней энергии системы. Высвобождаясь, она переводит смесь порошков в новое состояние — шпинель, самое стабильное и термостойкое. Даже если вещество расплавить, после охлаждения оно будет иметь тот же цвет и свойства, поэтому продукт получается качественным. При этом мы получаем экологически чистые, безвредные пигменты», — говорит старший научный сотрудник отдела структурной макрокинетики Нина Радишевская.
 
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) — химический процесс, протекающий в смесях порошков, где тепловыделение передается от слоя к слою (то есть подогреваются нижние слои, а затем материал передает горение сам). Если в традиционной технологии сырье нужно нагревать постоянно в течение нескольких часов, то при СВС нагрев продолжается несколько минут. Сейчас ученые могут получать зеленый, синий, черный, коричневый, голубой, бирюзовый и белый пигменты и работают над получением желтого и красного.
 
«Каждый цвет — это определенный набор исходных минеральных элементов, — поясняет Нина Радишевская. — Например, для синего нужен кобальт и алюминий со специальными добавками. Мы берем уже измельченные материалы, засыпаем их в печь, запускаем процесс синтеза и на выходе получаем порошок, на 90% состоящий из частиц размером меньше одного микрона. Это практически готовый продукт, не требующий дальнейшего дорогостоящего помола».
 
Высокотемпературный синтез ученые сейчас проводят в печи, в которой тепло выделяется за счет протекания тока по нихромовой спирали. В волне горения материал сам измельчается до мелкодисперсного очень твердого порошка (8 единиц по шкале Мооса, для сравнения: твердость алмаза по этой шкале — 10).
 
Технология получения пигментов на основе сырья Западно-Сибирского региона была разработана в рамках соглашения с НИИ строительных материалов Томского государственного архитектурно-строительного университета при участии специалистов Томского политехнического университета. Ученые планируют автоматизировать и масштабировать производство до промышленного использования.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1168 : 28 Июль 2017, 12:20:26 »
Когда хорошие бактерии становятся плохими
https://www.nkj.ru/news/31830/

Helicobacter pylori – одна из самых известных желудочно-кишечных бактерий.

«Двуличие» некоторых желудочно-кишечных бактерий связано с тем, что во время болезни они начинают вести себя не как нормальные симбионты, а как патогенные чужаки.
Когда речь заходит о желудочно-кишечной микрофлоре, то обязательно говорят о бактериях хороших и бактериях плохих. Хорошие помогают поддерживать здоровый метаболизм и не толстеть, плохие – доля которых увеличивается, если неправильно питаться – наоборот, обмен веществ портят, способствуют излишнему весу и диабету.

Но есть среди желудочно-кишечных микробов такие, которые давно считаются вредными, и вредными по-особому – это бактерии группы Helicobacter. Считается, что из-за них начинаются гастриты, из-за них развиваются язва желудка, язва двенадцатиперстной кишки, дуодениты и т. д., вплоть до рака. В свое время в США против Helicobacter открыли настоящую войну, в массовом порядке избавляя население от этих бактерий. (Действительно, сейчас уже никто не оспаривает, что между раком желудка и одним из хеликобактеров, Helicobacter pylori, есть вполне определенная связь.)

С другой стороны, чем больше накапливалось медицинских данных, тем чаще оказывалось, что далеко не всегда хеликобактеры в пищеварительном тракте провоцируют болезни, и что вообще у подавляющего большинства носителей Helicobacter они ведут себя тихо и неприметно.

Постепенно к хеликобактерам стали относится как к своеобразным «двуликим» бактериям, которые ведут себя по-разному в зависимости от условий среды, и если условия портятся – например, человек переживает стресс, или просто скверно питается – хеликобактеры, что называется, срываются с цепи. Однако долгое время было не вполне понятно, что именно при этом происходит с точки зрения клеток и молекул.
Можно предположить, что тут все дело в иммунитете – точнее, в том, как хеликобактеры общаются с иммунной системой. Действительно, как пишут в статье в Science Immunology исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, бактерии Helicobacter способны совершенно по-разному действовать на иммунитет.

В одном случае хеликобактеры работают так же, как и прочие бактерии-симбионты, действуя как успокоительное. Среди многочисленных клеток иммунной системы есть так называемые Т-регуляторные лимфоциты, чья задача – подавлять воспалительные сигналы, и хорошие бактерии взаимодействуют как раз с Т-регуляторными клетками. Спокойный, адекватный иммунитет важен не только для самих бактерий, но и для организма в целом: если Т-регуляторы работают плохо, то воспаление может начаться вообще без повода, как реакция иммунитета на собственные ткани тела или на какую-нибудь еду. Иными словами, бактерии-симбионты во многом помогают нам избежать аллергий и аутоиммунных заболеваний.

В здоровом кишечнике хеликобактеры, как прочие благонамеренные микробы, действуют на Т-регуляторы. Но они же, кроме того, могут действовать и на Т-эффекторы. Лимфоциты этой разновидности, наоборот, усиливают иммунный ответ. И, если в кишечнике начинается, например, колит – воспаление слизистой оболочки толстой кишки – то Helicobacter активируют именно лимфоциты-эффекторы. В результате воспаление усиливается еще более. (При том другие бактерии-симбионты при колите ничуть не стремятся усилить патологию.) Иными словами, двусмысленность поведения хеликобактеров связана с их способностью взаимодействовать с разными типами иммунных клеток, стимулируя совершенно разные иммунные процессы. Пока все хорошо, пока кишечник находится в норме, Helicobacter поддерживают норму, если же что-то начинает идти не так, они только усиливают раздражение иммунитета.

Повторим, что про «двуличность» хеликобактеров знали и раньше, но теперь становится более-менее понятно, как именно они усиливают патологические процессы. Зная, через какие клетки и через какие клеточные рецепторы действуют Helicobacter, мы можем создать лекарства, которые запрещали бы им это, и тем самым мы могли бы подавлять воспаление, не доводя дело до более серьёзных последствий. Истреблять же хеликобактеров под корень, вероятно, смысла нет – все-таки в норме от них есть даже польза, как и от обычных микробных симбионтов.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

Оффлайн Scyther

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 1675
  • Карма: +10/-0
  • Пол: Мужской
Re: Новости науки
« Ответ #1169 : 28 Июль 2017, 12:23:46 »
Российские геологи вместе коллегами из-за рубежа раскрыли тайну образования алмазов
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-geologi-vmeste-kollegami-iz-za-rubezha-raskryli-tajnu-obrazovaniya-almazov

Российские и зарубежные геологи выяснили, что соединения железа и углекислоты играют определяющую роль в формировании алмазов в глубинных слоях недр Земли, помогая их "зародышам" выживать при сверхвысоких давлениях и температурах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Об этом сообщает РИА Новости.

 Фактически все природные алмазы находят внутри так называемых кимберлитовых трубок – в вертикальных каналах в толще земной коры, возникших в результате подъема магмы к поверхности планеты. Сами алмазы, в свою очередь, возникают не внутри этих трубок, а в мантии Земли, на глубине в несколько сотен километров.

Происхождение кимберлитов вызывает дискуссии среди ученых, так как высокая вязкость "прародителя" алмазов не должна была позволить ему подняться из глубинных слоев мантии. Вдобавок, многие алмазы, найденные в Бразилии и в других регионах залегания подобных трубок, сформировались на глубине как минимум в 600 километров, что заставляет ученых гадать, как их "заготовкам" удалось выжить при путешествии в сторону ядра Земли.

Леонид Дубровинский из университета Байерта (Германия), а также ряд ученых из "Сколтеха", НИТУ "МИСиС" и зарубежных вузов нашли потенциальное объяснение этой геологической загадке, наблюдая за тем, что происходит с различными потенциальными "зародышами" алмазов при температуре в 2200 градусов Цельсия и давлениях, превышающих атмосферное почти в миллион раз.

Как объясняют ученые, главным кандидатом на роль прародителя алмазов сегодня считаются различные осадочные породы, содержащие в себе карбонаты – соединения угольной кислоты и ионов различных металлов. Ученые уже достаточно давно проводят опыты с карбонатами, сжимая обычный мел, карбонат магния и другие версии этих солей, и постоянно приходят к выводу, что все эти вещества не "доживут" до конца путешествия к ядру Земли и распадутся раньше, чем они смогут превратиться в алмазы.

Дубровинский и его коллеги проверили, что произойдет с еще одной формой карбонатов, которая раньше не принимала участия в подобных опытах – с кристаллами сидерита, карбоната железа,  возникающими в большом количестве у гидротермальных источников и в отложениях осадочных пород.

Сжав эти кристаллы при помощи алмазной наковальни, ученые просветили их при помощи ускорителя частиц и изучили то, как менялась их структура при повышении давлении и температур.

Эти опыты показали, что карбонат железа не распался при достижении сверхвысоких давлений и температур, а поменял структуру. Атомы железа в нем окислились и потеряли еще один электрон, а молекулы угольной кислоты присоединили еще один атом кислорода и превратились в так называемую "кислоту Гитлера", или ортоугольную кислоту.

В результате этого возникла структура, крайне устойчивая при сверхвысоких давлениях и обладающая формой, похожей на то, как устроены алмазы на атомном уровне. Она, как показывают расчеты ученых, позволяет карбонатам достичь глубины примерно в 2,5 тысячи километров и не распасться. Это объясняет, как "зародышам" алмазов удается выжить при путешествии к центру планеты и показывает, что экзотическая ортоугольная кислота существует не только в ядрах планет-гигантов, но и в мантии Земли, заключают ученые.
Hamlet
  There are more things in heaven and earth, Horatio,
  Than are dreamt of in your philosophy.

Гамлет (пер. Scyther)
  Такое в небе и земле, Горацио, бывает,
  Пред чем мечты твои - простая отбивная.

Людей первого сорта нет – это вам подтвердит любой человек второго сорта.

 


Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика
SimplePortal 2.3.6 © 2008-2014, SimplePortal