Новости науки

[LiO]

Химики промоделировали на неживых объектах уникальное свойство живых организмов


picture.jpg
Распределение палочек на поверхности раствора: справа - через 38 часов после начала опыта, слева - через 110. Фото авторов исследования.

Цитата: Химики из Пенсильванского государственного университета "научили" неживые объекты умению, присущему только живым организмам, - хемотаксису, способности самостоятельно двигаться по направлению к определенным химическим веществам или от них, сообщает PhysicsWorld. Благодаря хемотаксису, например, одноклеточные организмы способны двигаться в водном растворе по направлению к тем областям раствора, где концентрация определенных веществ выше (если это аттрактанты) или ниже (если это, соответственно, репелленты). Легко представить, что хемотаксис в неживой природе можно было бы использовать для управления движением частиц в жидкости (например, лекарств в организме), для самосборки наноустройств без затрат внешней энергии, для проверки наличия в растворах опасных или, наоборот, полезных веществ. Однако механизм, благодаря которому живым организмам присущ хемотаксис, чрезвычайно сложен, и искусственно промоделировать его трудно. Пенсильванские химики придумали достаточно простой способ. Моделями организмов служили металлические палочки длиной два нанометра. Один конец у палочек был золотым, второй - платиновым. Палочки помещались в плоский сосуд с чистой водой, туда же помещался гель, содержащий перекись водорода. Перекись постепенно переходила из геля в воду, за счет чего возникал перепад ее концентрации в растворе: чем ближе к гелю, тем выше. Через 110 часов после начала эксперимента 70 процентов палочек собралось вплотную к гелю. По мнению исследователей, причиной направленного перемещения палочек является случайное движение молекул в растворе с неравномерной концентрацией. И золото, и платина являются катализаторами распада перекиси водорода, но реакции протекают по-разному. В итоге вокруг палочки возникает движение молекул раствора, которое сдвигает с места и ее саму. Чем выше концентрация перекиси водорода, тем интенсивнее движение частиц. В конце концов большинство палочек оказывается в месте максимальной концентрации - притягивается к гелю. Теперь пенсильванская группа хочет промоделировать в неживой природе фототаксис: двигательную реакцию уже не на химический, а на световой раздражитель.

http://www.lenta.ru/news/2007/11/06/chemotaxis/

[Agent 007]

Сделан еще один шаг к пониманию механизмов регенерации

Цитата: Отрезанная конечность у тритона начинает восстанавливаться только в том случае, если в культе остался живой нерв. Механизм, посредством которого нерв «руководит» регенерацией, оставался неизвестным. Британские ученые обнаружили белок, играющий ключевую роль в этом механизме. Достаточно заставить клетки культи производить этот белок, чтобы конечность полностью восстановилась даже в отсутствие живых нервов. Механизмы регенерации продолжают оставаться во многом загадочными, несмотря на огромный (и вполне оправданный) интерес ученых к этому явлению (см. ссылки внизу). Одной из загадок является роль нервов в процессе восстановления утраченных конечностей. Еще в 1823 году английский врач Твиди Джон Тодд (Tweedy John Todd, 1789–1840) обнаружил, что для восстановления отрезанной лапки у тритона необходимо присутствие живого нерва. Если убить нерв, идущий к конечности от спинного мозга, перерезав его у основания, то регенерация не происходит. В дальнейшем выяснилось, что для нормальной регенерации вовсе не нужно, чтобы нерв функционировал, то есть проводил нервные импульсы или выделял нейромедиаторы. Достаточно, чтобы он «просто был». Как оказалось, присутствие нерва, при выполнении некоторых условий, может стимулировать даже развитие дополнительной конечности («пятой ноги») на месте обычной ранки (см.: Endo et al., 2004. A stepwise model system for limb regeneration). В дальнейшем было показано, что нервы необходимы для многих разновидностей регенерационных процессов как у позвоночных, так и у беспозвоночных. На месте ампутации у тритона сначала образуется так называемая бластема — «холмик» из стволовых клеток, из которого, если всё пойдет нормально, постепенно вырастет новая нога. Бластема образуется даже в отсутствие нерва, но тогда процесс регенерации на этом и останавливается. Если же в культе есть живой нерв (который тоже начинает регенерировать после ампутации), клетки бластемы активно делятся и постепенно формируют заново утраченные части ноги — начиная от проксимальных (ближайших к основанию) и кончая дистальными, то есть пальцами. Интересно, что нерв является необходимым условием только для ранних этапов регенерации (кроме самого раннего — образования бластемы); если конечность уже начала отрастать, то удаление нерва не останавливает этот процесс. Регенерация конечности идет под управлением нескольких регуляторных белков и белковых комплексов, которые руководят также и процессом образования конечностей в онтогенезе (индивидуальном развитии). «Генетическая программа» регенерации, судя по всему, представляет собой слегка модифицированный фрагмент программы индивидуального развития, которая есть у всех животных (см.: Разгадан механизм регенерации конечностей, «Элементы», 27.11.2006). Один из важных регуляторов развития конечности — белок Prod 1, располагающийся на поверхности клеток бластемы. Он задает проксимально-дистальный градиент, от которого зависит, какие части растущего зачатка станут плечом, какие предплечьем, а какие — кистью. Чем ближе к основанию конечности, тем выше концентрация белка Prod 1, чем дальше от основания — тем меньше молекул белка можно найти на поверхности клеток развивающегося зачатка. Экспериментально было показано, что если искусственно активизировать синтез белка Prod 1 в дистальной части зачатка, то там, где следовало бы появиться предплечью или кисти, развивается что-то плечеподобное, то есть клетки начинают вести себя так, как если бы они были расположены гораздо ближе к основанию конечности. Британские биологи предположили, что белок Prod 1, располагающийся на поверхности клеток, играет роль рецептора, и, следовательно, должен существовать лиганд — вещество, которое связывается с этим рецептором (и таким образом клетки бластемы принимают извне некий руководящий сигнал). Этот гипотетический лиганд, очевидно, должен играть важную роль в регуляции регенерационных процессов. Оставалось его найти. С этой целью ученые исследовали различные вещества, выделяемые клетками регенерирующей конечности, проверяя, не проявляют ли они склонности образовывать прочные комплексы с белком Prod 1. Целенаправленный поиск оказался успешным. Оказалось, что один из секретируемых (выделяемых клетками во внешнюю среду) белков, получивший название nAG, обладает искомым свойством. Этот белок относится к семейству белков AG (anterior gradient), о функциях которого известно довольно мало (в частности, известно, что некоторые AG-белки активно синтезируются в раковых опухолях у человека и грызунов). Теперь нужно было изучить другие свойства новооткрытого белка. Добавив его в культуру стволовых клеток бластемы, ученые обнаружили, что nAG резко ускоряет их деление. Это означало, что ученые на верном пути и что белок nAG может иметь прямое отношение к регенерации. На следующем этапе исследований обнаружилась связь белка nAG с нервами. Оказалось, что вскоре после ампутации конечности в дистальной части культи начинается активное производства белка nAG клетками, окружающими регенерирующий нерв (шванновскими клетками). Через некоторое время на поверхности бластемы образуется тонкий эпидермис с желёзками, и в этих желёзках тоже вырабатывается белок nAG. Если же нерв был перерезан у основания (то есть убит), то после ампутации шванновские клетки не производят белка nAG, а бластема вскоре прекращает свое развитие и не образует железок. Таким образом, стало ясно, что живой восстанавливающийся нерв необходим для того, чтобы шванновские клетки начали вырабатывать белок nAG. Теперь уже у ученых появились все основания предполагать, что белок nAG играет какую-то роль в передаче «руководящего сигнала» от нерва к клеткам бластемы (а принимается этот сигнал белком Prod 1). Если бы опыты ставились не на тритонах, а на мышах, то в качестве следующего шага было бы естественно «выключить» ген, кодирующий белок nAG (у мышей его нет, но есть его гомологи — белки AG2 и AG3), и посмотреть, будет ли отрастать отрезанная конечность. Но у мышей конечности, как известно, не отрастают, а у тритонов исследователи пока не умеют так ловко отключать гены. Поэтому исследователи поступили иначе. Сначала они перерезали нескольким тритонам нервы, идущие к правой передней лапе. Потом ампутировали конечность. После этого половине тритонов в культю ввели активно работающий ген белка nAG при помощи метода электропорации. Второй половине тритонов, которая служила контролем, тем же способом вели неработающий фрагмент ДНК. Результат превзошел все ожидания. У контрольных тритонов, естественно, регенерация не состоялась (поскольку нерв был убит). У основной группы животных, несмотря на отсутствие в культе живого нерва, конечность восстановилась полностью, включая даже пальцы. Синтез белка nAG в шванновских клетках так и не начался, но бластема тем не менее стала быстро делиться и образовала эпидермис с желёзками, и эти желёзки, как и положено, начали производить белок nAG. После этого восстановление конечности шло обычным путем. Таким образом, белок nAG оказался ключевым звеном в передаче сигнала от нерва к клеткам бластемы. Стало ясно, что живой восстанавливающийся нерв нужен для того, чтобы стимулировать производство белка nAG шванновскими клетками. Это стимулирует деление клеток бластемы и образование эпидермиса с желёзками, которые в дальнейшем берут синтез белка nAG на себя. Данное исследование представляет собой важный шаг в изучении механизмов регенерации, хотя, конечно, до полного понимания этого процесса еще очень далеко (примерно так же, как и до полного понимания механизмов онтогенеза). Скрытый текст Вы должны войти под своим логином или зарегистрироваться и иметь 25 сообщение(ий) Правила форума | Регистрация на форуме Предупреждение: увидев этот блок скрытого текста, не стоит сразу бросаться набивать бессмысленные сообщения. Освойтесь на форуме, проникнитесь его атмосферой и пишите, если Вам действительно есть, что сказать. Если Модератор решит, что Вы набиваете сообщения, он удалит их все, а Вам выдаст либо предупреждение, либо сразу заблокирует Ваш аккаунт.

http://elementy.ru

[LiO]

Названы лауреаты премии «Триумф»

Цитата: Сегодня были подведены итоги голосования жюри Независимой премии поощрения высших достижений в области науки «Триумф». Как стало известно корреспонденту «Росбалта», лауреатами 2007 года стали в номинации «Физико-математические науки» — академик Сергей Никольский, в номинации «Механика и технические науки» — академик Георгий Бюшгенс, в номинации «Химия и науки о материалах» — академик Олег Чупахин, в номинации Науки о Земле» — академик Глеб Добровольский, в номинации «Гуманитарные науки» — академик РАО и РАХ Ирина Антонова, в номинации «Науки о жизни, медицина» — член-корреспондент РАН и РАМН Вадим Агол. Каждый лауреат получит премию в размере, эквивалентном 50тысяч долларов США. Торжественная церемония вручения премии «Триумф-наука» состоится 11 декабря 2007 года. «Триумф» – ежегодная Российская независимая премия поощрения высших достижений в области науки. В 2000 году Попечительский совет Фонда «Триумф – Новый век» учредил, наряду с премиями в области литературы и искусства, также и шесть ежегодных премий в области науки. Премия «Триумф» присуждается российским ученым за выдающиеся достижения в экспериментальных и теоретических исследованиях, внесших значительный вклад в развитие отечественной и мировой науки. Фонд «Триумф» совместно с Президиумом РАН формируют жюри научной секции, в состав которого входят ведущие ученые РАН, РАМН и РАСХН. В жюри входят 20 ведущих ученых России, среди них – члены РАН, РАМН, РАСХН.

http://www.rosbalt.ru/2007/11/13/430946.html

[Agent 007]

Кастовая принадлежность у термитов предопределена генетически

Цитата: До сих пор считалось, что принадлежность термита к той или иной касте зависит только «от воспитания», то есть от того, чем его кормят другие термиты и какие феромоны они при этом выделяют. Японские и австралийские исследователи показали, что так обстоит дело, по-видимому, только у примитивных видов. У более продвинутых форм, таких как распространенный в Японии Reticulitermes speratus, кастовая принадлежность предопределена генетически. Один-единственный ген, расположенный в Х-хромосоме, определяет, по какому из двух возможных путей пойдет развитие насекомого. У общественных насекомых из отряда перепончатокрылых (муравьев, ос, пчел, шмелей) роль самцов в общественной жизни сведена к минимуму — они нужны только для размножения и больше ни для чего. Все работы по постройке и защите гнезда, уходу за молодью и добыче пропитания возложены на самок. Кем станет данная самка, рабочей особью, отказавшейся от участия в размножении ради заботы о сестрах, или царицей — основательницей новой колонии, зависит исключительно «от воспитания». Второстепенная роль самцов у перепончатокрылых тесно связана с тем обстоятельством, что они развиваются из неоплодотворенных яиц (то есть партеногенетически) и поэтому являются гаплоидными (имеют одинарный набор хромосом). Это делает их, упрощенно говоря, генетически неполноценными существами, на которых лучше не полагаться в сложных и ответственных делах. У термитов всё по-другому. Самцы у них диплоидные, развиваются из оплодотворенных яиц и наравне с самками служат как рабочими, так и солдатами. У примитивных видов термитов кастовая принадлежность насекомого зависит, как и у муравьев, только от воспитания, и вплоть до весьма поздних стадий индивидуального развития сохраняется возможность выбора. У более эволюционно продвинутых видов, таких как Reticulitermes speratus, судьба насекомого становится предопределенной уже ко времени второй личиночной линьки. С этого момента развитие насекомого идет по одному из двух путей — «пути нимфы» или «пути рабочего», причем перейти с одного пути на другой уже нельзя. У нимф образуются зачатки крыльев, и в конце концов они становятся крылатыми взрослыми термитами, способными улететь из гнезда и основать новую колонию. У рабочих зачатки крыльев не образуются, крылатыми они стать не могут, но некоторые из них после пятой или шестой линьки могут быть призваны на военную службу — стать солдатами. Термитники живут десятилетиями и, как всякое большое и серьезное предприятие, они располагают средствами для поддержания своей стабильности и жизнеспособности. Гибель царя или царицы в термитнике — дело довольно обычное, и это вовсе не приводит автоматически к смерти всей колонии. В отсутствие размножающихся особей роль «и.о. царя и царицы» могут взять на себя как рабочие бескрылые самцы и самки, так и нимфы с зачатками крыльев. Они приступают к размножению, сохраняя внешний вид ювенильных (неполовозрелых) особей. Размножающихся рабочих называют «эргатоидами», размножающихся нимф — «нимфоидами». Кроме того, самки всех трех сортов (царицы, нимфоиды и эргатоиды) могут в отсутствие самцов размножаться партеногенетически. Всё потомство при этом оказывается женского пола (у большинства термитов, как и у многих других животных и у людей, самки имеют набор половых хромосом XX, самцы – XY). В отличие от большинства перепончатокрылых, у которых партеногенетическое потомство гаплоидное, у термитов оно диплоидное, то есть имеет двойной набор хромосом. Это происходит за счет простого удвоения гаплоидного хромосомного набора яйцеклетки, поэтому такие термиты оказываются гомозиготными по всем генам (каждый ген представлен двумя идентичными копиями). Японские и австралийские энтомологи провели серию экспериментов, целью которых было выяснить, чем определяется выбор одного из двух путей развития — воспитанием или генотипом. Для этого они скрещивали между собой в разных комбинациях нимфоидов с эргатоидами, а также заставляли самок размножаться партеногенетически. Каждой размножающейся паре и каждой партеногенетической самке давали «в помощь» 50 рабочих-самок из другой, неродственной колонии (присутствие рабочих стимулирует откладку яиц). Все отложенные яйца ежедневно забирались из искусственных термитников и отдавались на «воспитание» пятидесяти рабочим-самцам, тоже из неродственной колонии. Таким образом, все личинки воспитывались в одинаковых условиях и в отсутствие размножающихся особей (превращение рабочих в эргатоидов — дело не быстрое, оно занимает 30–40 дней). После третьей линьки ученые регистрировали пол каждой личинки и ее кастовую принадлежность (рабочая или нимфа). Полученные результаты четко показали, что каста зависит не столько от воспитания, сколько от генотипа, причем ключевую роль в определении кастовой принадлежности играет один-единственный ген, локализованный в X-хромосоме. Результаты, действительно, получились крайне интересные. Несколько упрощая картину, их можно описать следующим образом: 1) партеногенетическое потомство самок-нимфоидов на 100% состояло из самок-нимф; 2) партеногенетическое потомство самок-эргатоидов наполовину погибло, а почти все выжившие оказались самками-нимфами; 3) потомство от скрещивания самок-нимфоидов с самцами-нимфоидами наполовину состояло из самок-рабочих, наполовину — из самцов-рабочих; 4) потомство от скрещивания самок-нимфоидов с самцами-эргатоидами наполовину состояло из самок-нимф, наполовину — из самцов-рабочих; 5) потомство от скрещивания самок-эргатоидов с самцами-нимфоидами на четверть погибло, а остальные 3/4 состояли в равной пропорции из самцов-нимф, рабочих-самок и рабочих-самцов; 6) потомство от скрещивания самок-эргатоидов с самцами-эргатоидами состояло из самок-нимф, самцов-нимф, самок-рабочих и самцов-рабочих в равной пропорции (1:1:1:1). Простейшим объяснением полученных результатов является следующая генетическая модель. В X-хромосоме имеется ген (исследователи назвали его worker), который существует в двух аллельных вариантах: A и B. Это дает три возможных генотипа для самок и два для самцов: XAXA — самка-нимфа, XAXB — самка-рабочая, XBXB — леталь (погибает), XBY — самец-нимфа, XAY — самец-рабочий. Дополнительные эксперименты показали, что генетическая детерминация кастовой принадлежности не является абсолютно строгой (воспитание может, например, сделать часть генетических самок-нимф самками-рабочими), но в целом каста зависит от генов намного сильнее, чем от воспитания. Исследователи полагают, что система генетической детерминации каст возникла как надстройка над исходной «воспитательной» системой. Это дало термитам ряд преимуществ. Образно говоря, строгие законы генетики регулируют кастовый состав колонии более надежно, чем менее строгие законы общественной жизни. Например, генетическая детерминация каст гарантирует, что в молодой колонии, пока основавшие ее царь (XBY) и царица (XAXA) еще живы и полны сил, будут появляться на свет только рабочие особи (XAXB и XAY). Это дает возможность молодой колонии расти быстрее, не тратя энергию на производство крылатых особей. Нимфы начнут появляться только после того, как родители-основатели зачахнут или погибнут, и часть рабочих превратится в эргатоидов. Авторы предложили также эволюционную модель, объясняющую, в какой последовательности должны были появляться и распространяться аллели гена worker. Сначала должен был распространиться аллель A, что привело к появлению генетически детерминированных рабочих-самцов. Поскольку рабочих-самцов стало больше, это автоматически привело к тому, что среди крылатых выросла доля самок. Это, в свою очередь, создало предпосылки для распространения аллеля B, который сделал генетически детерминированными также и рабочих-самок, а заодно и «выровнял» соотношение полов среди крылатых. То, что в результате иногда стали откладываться нежизнеспособные яйца с генотипом XBXB, было своеобразной «платой» за полученные преимущества. Модель предсказывает, что в процессе перехода от «воспитательной» детерминации каст к «генетической» должны были появляться своеобразные переходные формы термитов с резко неравным соотношением полов в некоторых кастах. Нечто подобное действительно наблюдается у некоторых термитов. В частности, известно несколько видов, у которых все рабочие и (или) все эргатоиды относятся только к одному полу. Вполне возможно, что переход к генетической детерминации кастовой принадлежности за счет появления тех или иных регуляторных аллелей в половых хромосомах происходил (и продолжает происходить) многократно в разных эволюционных линиях термитов.

http://elementy.ru

[CBETA]

Научное представление о переселении душ

Цитата: Случаи, когда человек вспоминает о событиях, которые происходили с кем-то другим, и местах, в которых он никогда не бывал, обычно толкуются как сверхестественные. Оказывается, наука имеет свой взгляд на так называемую реинкарнацию ...Девочка убеждена, что имеет взрослых детей, переживает за них, стремится предостеречь от опасностей. Она описывает обстановку дома, мужа, с которым якобы прожила много лет. По совету психиатра, родители отправляются в город, ставший местом действия видений дочери. Там они без труда находят описанные ею улицу и дом, застают всех «родственников». В интерпретации журналистов такие случаи выглядят как блуждание бессмертной души в иной телесной оболочке. У профессора Элияху Орота своя версия. Он считает, что психика ребенка может подключаться к огромному информационному резерву, скрывающемуся в коллективном бессознательном. Как если бы персональный компьютер подключился к родоплеменному Интернету. Психика человека оперирует лишь несколькими процентами хранящейся в памяти информации. Ради душевного здоровья мозг обучается не только помнить, но и забывать — то есть откладывать менее актуальную информацию в дальние ячейки памяти. Версия Элияху Орота логична и более «заземлена», чем теория реинкарнации. Но феномен перевоплощений может быть объяснен и по-другому, с помощью исследований советского физиолога Анохина. Ученый полагал, что так называемые молчащие гены — как бы избыточные, не участвующие в передаче потомству наследственной информации, — вовсе не бездействуют, но кодируют информацию обо всем, что происходит с человеком в течение всей его жизни. Это, по существу, своеобразные гены памяти, многократно дублируемые в организме, которые на молекулярном уровне запоминают все, даже то, что стирает обычная память. Люди в процессе общения постоянно обмениваются клетками: при рукопожатиях, поцелуях, просто при нахождении в чужом доме, пыль которого содержит отшелушившиеся, но вполне живые клетки его обитателей. Поэтому каждый из нас носит в себе много генетического материала других людей — не всегда знакомых и даже не всегда живых. Обычно этот генетический материал «дремлет», но в каких-то условиях может пробудиться и вызвать изменения в психике носителя. Если донор генетического материала уже завершил свой жизненный путь, носитель позаимствованных клеток словно оживляет в себе его судьбу. Случаи перевоплощения живущего человека в умершего доказывают, согласно этой гипотезе, большую живучесть генетического материала. Это принципиально меняет взгляд на само понятие «смерть». Получается, мы не вправе считать смертью ни остановку дыхания, ни прекращение сердцебиения, ни гибель мозга. Пока сохраняется генетический материал человека, умерший может быть воскрешен даже из единственной клетки, например путем клонирования. При этом мы получим не двойника-биоробота, а полноценную личность умершего — ведь «молчащие гены» хранят всю информацию, наработанную индивидом за время жизни. А сохраняться отдельные клетки могут в подходящих условиях сколь угодно долго (профессор Рауль Кано из Калифорнийского политехнического университета оживил микроб, живший 30 миллионов лет назад). Значит, хранение генетического материала всех живущих на земле людей может стать началом Общего дела, о котором мечтал гениальный философ Николай Федоров. И ничего сверхъестественного для этого не требуется. Чтобы собрать у всех жителей планеты по одному обрезку ногтя или луковичному корню волоса и хранить их в вакуумированных условиях до лучших времен массового развития технологии клонирования, затрат требуется не больше, чем на производство одной атомной бомбы. Стоит лишь захотеть массового бессмертия и осознать его как этическую задачу. Тогда реинкарнация будет обеспечена всем: и мне, и каждому читающему эти строки. Савелий Кашницкий

http://www.aif.ru/

[LiO]

picture.jpg
Высокотемпературный сверхпроводник BSCCO может излучать когерентные терагерцевые волны. Изображение авторов исследования.

Создан новый источник Т-лучей

Цитата: Физики создали сравнительно мощный источник электромагнитных волн терагерцевого диапазона. Т-волны потенциально могут эффективно применяться в медицине для диагностики рака и других заболеваний, а также в службах безопасности для поиска спрятанных предметов, сообщает портал PhysicsWorld. Т-волнами называют электромагнитные волны с частотой порядка 1012 герц (обычно от 300 гигагерц до трех терагерц). Это соответствует длинам волн от одного миллиметра (край высокочастотной микроволновой области) до ста микрометров (край дальней инфракрасной области). Считается, что Т-волны могут выполнять часть функций, который сейчас выполняют рентген и ультразвук, с большей эффективностью (в частности, потому что они причиняют тканям организма меньше повреждений, чем рентген). Проблема в том, что Т-волны достаточной мощности довольно сложно получить. Частота волн слишком высока, чтобы их могли излучать полупроводниковые устройства, но слишком низка для твердотельных лазеров. Для получения Т-волн можно использовать так называемые джозефсоновские переходы: устройства, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем изолятора, которые применяются в квантовых технологиях. При подаче на переход постоянного напряжения он начинает излучать фотоны с частотой, соответствующей энергетической щели сверхпроводника. Можно добиться того, чтобы переход излучал и Т-волны, но мощность устройства будет слишком низкой. Коллектив американских, турецких и японских ученых под руководством Ульриха Велпа (Ulrich Welp) из Аргоннской национальной лаборатории США решил проблему использованием высокотемпературных сверхпроводников, состоящих из множества джозефсоновских переходов, которые излучают синфазные волны. Группа Велпа работала с высокотемпературным сверхпроводником Bi2Sr2CaCu2O8, также называемым BSCCO (высокотемпературный не следует понимать буквально - свойства сверхпроводимости у BSCCO появляются при температуре около -173 по Цельсию). Сама структура BSCCO устроена так, что он состоит из множества джозефсоновских переходов: слоев сверхпроводника CuO2, разделенных изоляторами BiO и SrO. Энергетическая щель сверхпроводника такова, что переходы способны излучать Т-волны. Для того чтобы переходы излучали синфазно, исследователи варьируют напряжение, подаваемое на фрагмент BSCCO, до тех пор, пока частота излучения не совпадет с резонансной частотой фрагмента. После этого все переходы постепенно начнут излучать именно на этой частоте. Группа Велпа использовала фрагмент BSCCO высотой около 300 нанометров, который содержал около 200 тысяч джозефсоновских переходников и мог генерировать волны частотой до 0,85 терагерц, при этом мощность устройства составляла 0,5 микроватт. В ближайшем будущем ученые надеются довести мощность до одного милливатта, что уже достаточно, например, для поиска следов взрывчатки.

http://www.lenta.ru/news/2007/11/26/tera/

[Agent 007]

Потеря памяти не ведет к утрате «теории разума»

Цитата: Считалось, что способность понимать и предвидеть ход мыслей, эмоции и поступки других людей («теория разума») основана на памяти о событиях личной жизни, которые человек может переносить на других, представляя себя на их месте. Однако исследование двух пациентов, утративших «эпизодическую» память в результате травмы, опровергло эти представления. Несмотря на полную неспособность вспомнить какие-либо события собственной жизни, эти пациенты справились со всеми тестами на «теорию разума» ничуть не хуже здоровых людей. «Теория разума» считается одной из основных отличительных черт человеческого мышления. Хотя зачатки этой способности есть и у животных — обезьян, слонов, дельфинов, врановых птиц и др. — человек заметно превосходит их по точности и глубине понимания чужих мыслей, эмоций, поступков и мотивов. Теория разума тесно связана с самосознанием, в ее основе лежит суждение о других «по себе». Поэтому психологи считали само собой разумеющимся, что для понимания чужих мыслей абсолютно необходима так называемая эпизодическая память, то есть память о собственных мыслях и переживаниях в разных ситуациях и вообще о событиях личной жизни. Несколько слов о классификациях типов памяти. Подобные классификации уже перешли из области гуманитарных наук в сферу наук естественных, поскольку сегодня они основываются на вполне материальных различиях нейробиологических механизмов формирования и хранения соответствующих воспоминаний, а не только на их содержании. Память бывает декларативная (сознательная, эксплицитная — память о фактах и событиях) и процедурная (бессознательная, имплицитная — например, память о двигательных навыках). Декларативная память, в свою очередь, делится на семантическую и эпизодическую. Семантическая память — это абстрактные, безличностные знания об объектах, событиях, фактах и связях между ними, никак не связанные с личным опытом. Эпизодическая память, напротив, хранит информацию о событиях личной жизни, о собственных переживаниях, мыслях и т. д. Так вот, считалось, что именно эпизодическая память теснее всего связана с «теорией разума», что без личных воспоминаний невозможно понять мысли и мотивацию поступков других людей. Для проверки подобных идей огромную ценность представляют люди, которые в результате травмы или болезни утратили выборочно те или иные психические функции. Например, изучение пациента H.M. (HM patient), полностью потерявшего способность к формированию декларативных (но не процедурных) воспоминаний, обеспечило прорыв в понимании механизмов памяти. И вот теперь в руки канадских психологов попали сразу два уникальных пациента, у которых в результате черепно-мозговой травмы произошли психические изменения еще более редкого и избирательного свойства. Оба мужчины (K.C. и M.L.) стали объектами пристального внимания ученых из-за дорожной аварии (один был мотоциклистом, другой велосипедистом). У обоих от сильного удара головой полностью отшибло эпизодическую память. При этом большинство других психических функций осталось в пределах нормы. Пациенты сохранили нормальный уровень интеллекта (IQ = 102 и 108). При них остались все те знания, которые они успели получить до травмы (то есть семантическая память не пострадала). Правда, способность приобретать новые знания они в значительной степени утратили из-за повреждений гиппокампа и других отделов мозга. Но все личные воспоминания стерлись напрочь. Пациенты не могут вспомнить ни одного эпизода из своей жизни — ни до травмы, ни после. Исследователи, наблюдавшие пациентов, были удивлены тем обстоятельством, что в общении эти люди казались совершенно нормальными, вплоть до того, что у K.C. даже сохранилось тонкое чувство юмора. А ведь без теории разума, то есть без понимания мыслей и чувств других людей, нормальное общение и юмор едва ли возможны. Это и навело ученых на мысль, что у них есть уникальный шанс опровергнуть гипотезу о неразрывной связи теории разума с эпизодической памятью. Пациентам предложили пройти серию стандартных тестов, специально разработанных для выявления дефектов «теории разума». Те же задания были предложены контрольной группе из 14 здоровых людей, близких по уровню образования и социальному статусу к двум исследуемым мужчинам. Подробное описание тестов можно найти в дополнительных материалах к статье. В частности, там были тесты, в которых испытуемый должен был понять, что другой человек не знает чего-то, что самому испытуемому известно, или разобраться в поведении двух людей, один из которых имеет ошибочное представление о том, что думает или знает другой. В других тестах нужно было понять, не нанес ли один человек другому непреднамеренную обиду в той или иной ситуации, и объяснить, почему не следовало так поступать и что именно чувствовал обиженный. Были также тесты на способность понимать чужие эмоции по выражению лица и ряд других заданий. Подобные тесты применяют при диагностике различных форм аутизма (люди, страдающие аутизмом, имеют ослабленную «теорию разума» и обычно не справляются с такими заданиями). Оба пациента справились со всеми тестами ничуть не хуже здоровых людей. Авторы сделали из этого справедливый вывод, что эпизодическая память не является обязательным условием наличия у человека нормальной «теории разума». По-видимому, для этого вполне достаточно одной лишь абстрактной семантической памяти. Впрочем, полученный результат вовсе не доказывает, что эпизодическая память не нужна для формирования теории разума. Очевидно, что способность понимать чужие мысли и поступки сформировалась у пациентов еще до травмы, когда с эпизодической памятью у них всё было в порядке.

http://elementy.ru

[LiO]

picture.jpg
Один из видов установки для определения модуля сдвига. Фото с сайта cnit.susu.ac.ru.


Сверхтекучий твердый гелий оказался сверхжестким

Цитата: Исследуя твердый гелий - вещество, недавно продемонстрировавшее "сверхтекучесть", - канадские ученые обнаружили у также него аномально высокую сопротивляемость деформации сдвига при сверхнизких температурах, сообщает журнал Nature. Твердый гелий можно получить только при температуре менее двух кельвинов и давлении выше 25 атмосфер. В 2004 году группа ученых под руководством Мозеса Чаня (Moses Chan) обнаружила, что при температуре ниже 0,2 кельвина (-272,95 по Цельсию) гелий, сохраняя свойства твердого тела, парадоксальным образом начинает демонстрировать свойства сверхтекучести: часть вещества приобретает нулевую вязкость и может течь сквозь остальную часть без трения. Канадские физики подвергли твердый гелий другому испытанию: проверили его сопротивляемость деформации сдвига. Оказалось, что при самых низких температурах гелий становится значительно более "жестким": при температуре менее 0,25 кельвина его модуль сдвига возрастает на 20 процентов. Чань считает, что это неожиданное изменение свойств связано со сверхтекучестью и, возможно, имеет ту же причину. Cверхтекучее твердое тело (supersolid) иногда называют новым состоянием материи (гелий - единственный известный пример). Напрямую, однако, сверхтекучесть наблюдать невозможно - Чань основывал свои выводы на изменении физических свойств цилиндра с твердым гелием. Некоторые ученые считают, что его интерпретация наблюдаемых явлений неверна и сверхтекучих твердых тел все же не существует.

http://www.lenta.ru/news/2007/12/06/helium/

[LiO]

picture.jpg
Фискомитрелла раскрытая (Physcomitrella patens)

Геном мха оказался вдвое длиннее генома человека

Цитата: Международный коллектив ученых расшифровал геном мха-фискомитреллы (Physcomitrella patens) - потомка примитивных растений, выбравшихся на сушу одними из первых. В геноме оказалось почти вдвое больше генов, чем, по оценкам, содержится в геноме человека, сообщает журнал Science. Это первая расшифровка генома бессосудистого растения (растения, лишенного специальных тканей, по которым циркулирует жидкость, как у высших растений). Над проектом работали ученые из 44 учреждений по всему миру. Фискомитрелла - однолетний бледно-зеленый напочвенный мох со стеблями от двух до семи миллиметров высотой. Растет отдельными побегами или образует небольшие группы. Распространен во многих регионах, в том числе и в России. По сложности устройства мох относится к цветковым растениям примерно так же, как муха-дрозофила - традиционный объект генетических исследований - к человеку. Тем не менее, в его геноме оказалось около 36 тысяч генов (у человека, по оценкам, 20-25 тысяч) и 500 миллионов нуклеотидов (у человека - около трех миллиардов). Мхи были одними из первых растений, колонизировавших сушу около 450 миллионов лет назад. Многие гены фискомитреллы отвечают за возможность жить на суше: восстанавливаться после иссушения, переживать длительный недостаток воды, залечивать повреждение, причиненные солнечным светом. Около 20 процентов генов оказались совершенно новыми для исследователей. Ученые надеются, что данные о геноме мха позволят восстановить генетические характеристики его предка (общего с цветковыми растениями). Кроме того, мох - удобный объект для генетических экспериментов, особенно для исследования клеточных стенок. Гены мха сравнительно легко модифицировать, типов клеток у него немного, а жизненный цикл проходятся быстро. Возможно, исключительная приспособляемость мха пригодится при создании генно-модифицированных пищевых культур с повышенной устойчивостью.

http://www.lenta.ru/news/2007/12/14/moss/

[LiO]

picture.jpg
Лакшминараянан Махадеван.

Физики-теоретики спроектировали ковер-самолет

Цитата: Французские и американские физики спроектировали "ковер-самолет": тонкий лист из легкого материала, который может лететь по воздуху в заданном направлении за счет собственных колебаний, сообщает журнал Nature. Как пишут в своей статье в Physical Review Letters сами исследователи - Лакшминараянан Махадеван (Lakshminarayanan Mahadevan) из Гарвардского университета и его коллеги - им удалось "частично ответить на один из давних вопросов "физики мультиков" (так в Америке шутливо называют многочисленные нарушения законов физики в мультиках - прим. "Ленты.ру") - могут ли ковры летать". Исследуя движение гибкого тонкого колеблющегося листа в жидкости, ученые пришли к выводу, что подобный "ковер" можно заставить передвигаться и в воздухе. Если ковер находится достаточно близко к горизонтальной поверхности, его колебания заставляют воздух (или жидкость) течь таким образом, что между ковром и поверхностью возникает высокое давление, которое и играет роль подъемной силы. Ковер сможет не только подниматься, но и лететь вперед. Если колебания будут распространяться по ковру с одной стороны, это заставит его принять слегка наклонное положение и двигаться в направлении того конца, который будет выше. Ковры, однако, столкнутся с рядом серьезных ограничений. Теоретически они могут быть сколь угодно велики, но практически для подъема ковра сколько-нибудь значительного размера потребуется исключительно сильный двигатель. Для того чтобы ковер длиной десять сантиметров и толщиной 0,1 миллиметр оставался в воздухе, ему придется вибрировать с частотой около десяти герц и амплитудой колебаний около 0,25 миллиметров (то есть волны амплитудой в два с половиной раза больше толщины ковра должны будут пробегать по нему десять раз в секунду). Пока ковер, который имел бы практическое применение, не построен, однако есть основания полагать, что работа в этом направлении имеет смысл. Так, в сентябре другая группа гарвардских ученых создала тонкие полимерные листы, покрытые клетками из мышечной ткани крыс. Воздействуя на такие листы электрическим током, можно заставлять их периодически сокращаться и за счет этих колебаний передвигаться в жидкости. Напомним, что Лакшминараянан Махадеван является лауреатом Антинобелевской премии за 2007 год за исследования образования складок на белье.

http://www.lenta.ru/news/2007/12/17/carpet/

[LiO]

В РАН создается отделение нанотехнологий

Цитата: В Москве на Общем собрании Российской академии наук было принято решении о создании отделения нанотехнологий. С этой целью будет преобразовано отделение информационных технологий и вычислительных систем, которое возглавляет президент Российского научного центра "Курчатовский институт" академик Евгений Велихов. По словам президента РАН Юрия Осипова, создание нового отделения потребует расширения общего количества членов академии и избрания еще десяти академиков и двадцати членов корреспондентов академии наук. Соответствующие поправки в Устав Академии были приняты большинством голосов.

http://www.mk.ru/blogs/MK/2007/12/20/srochno/330056/

[LiO]

picture.jpg
Структура нового материала. Атомы цинка - зеленым, теллура - красным, азота - синим, углерода - серым, атомы водорода для простоты не отображены.


Создан новый полупроводник с нулевым тепловым расширением

Цитата: Американские ученые создали новый полупроводник с нулевым коэффициентом теплового расширения для одного из измерений, сообщает Аргоннская национальная лаборатория США в своем пресс-релизе. Нагревание полупроводников представляет серьезную проблему для микропроцессоров: материал расширяется, что может вызвать появление трещин, которые, в свою очередь, приводят к прерыванию тока, отделению полупроводника от подложки, разрушению микросхемы. Материалы с нулевым коэффициентом теплового расширения - не расширяющиеся при нагревании - уже используются в оптике, тепловых двигателях, кухонном оборудовании, однако таких, которые имели бы широкое применение в электронике, пока не создано, отмечают специалисты из Аргоннской лаборатории. Разработчики создали устойчивый кристалл, состоящий из органических и неорганических веществ. Материал состоит из чередующихся слоев теллурида цинка (ZnTe) и этилендиамина (C2N2H8). Когда один слой расширяется, другой сокращается, за счет чего и достигается общее нулевое расширение (именно нулевое, а не отрицательное - материал и не сокращается, что тоже могло бы быть вредно). Пока нулевого коэффициента удалось добиться только для одного измерения (по двум другим размер кристалла изменяется), но исследователи считают, что тот же принцип - кристалл из чередующихся слоев, специальным образом упорядоченных на наноуровне - потенциально можно применить также и к большему числу измерений.

http://www.lenta.ru/news/2007/12/20/zte/

[LiO]

picture.jpg

Слева: наглядное представление теории для трех фундаментальных постоянных (куб Гамова-Иваненко-Ландау), справа: для двух. Изображение авторов исследования.

Физики определили число фундаментальных постоянных

Цитата: Группа бразильских физиков предлагает свой ответ на вечный вопрос: сколько фундаментальных постоянных необходимо и достаточно иметь для построения адекватного описания Вселенной? Джордж Матсас и его коллеги уверены, что две, сообщает журнал Nature. Речь идет только о постоянных, имеющих размерность (измеряемых в определенных единицах, как, например, скорость света - в метрах в секунду). Цель исследования - представить не одно из возможных философских мнений, а объективную истину, подчеркивают авторы в препринте своей статьи, выложенном на arXiv.org. Для практических подсчетов или конкретных теорий можно использовать столько постоянных, сколько удобно, но все их (и, следовательно, все измеряемые величины) можно выразить через некоторое количество фундаментальных постоянных. Например, в современной физике используется постоянная Больцмана, без которой при желании можно обойтись, переопределив понятие температуры - это, однако, сопряжено с некоторыми неудобствами. Таким образом, подлинно фундаментальной она не является. Единого мнения о том, сколько нужно этих постоянных, не существует. Макс Планк предполагал, что их четыре, впоследствии распространилось мнение, что три: скорость света, гравитационная постоянная (коэффициент гравитационного взаимодействия) и постоянная Планка (связывает энергию электромагнитного излучения с его частотой). Некоторые ученые считают, что можно обойтись вообще без размерных постоянных, все выразив через безразмерные. Исходя из предпосылки, что непосредственно измерять мы можем только две величины - протяженности временных и пространственных интервалов – Матсас доказывает, что необходимо только две постоянных. Это могут быть любые две из трех перечисленных выше: через них можно выразить любую другую постоянную или физическую величину.

http://www.lenta.ru/news/2007/12/21/constants/

[Fit]

Опубликован список ТОП-10 научных открытий 2007 г.

Журнал Science опубликовал список 10 самых значимых, по мнению редакции, научных открытий, совершенных в мире в 2007 г.
earth1.jpg

Цитата: Список выглядит следующим образом: 1. Исследование вариаций человеческого генома. Участники проекта HapMap создали карту ДНК, на которой отмечены локации однонуклеотидных полиморфизмов – вариаций ДНК, отличающихся у разных людей на 1 нуклеотид. К концу 2007 г. ученые обнаружили уже более 3 млн таких вариаций в человеческом геноме. По мнению исследователей, это позволит определить гены, ответственные за развитие многих болезней. 2. Преобразование клеток кожи в полипотентные клетки. Японской исследовательской группе удалось преобразовать клетки кожи путем внедрения в них 4 генов. Данная технология позволит регенерировать утраченные ткани без использования человеческих стволовых клеток, операции с которыми вызывают этические проблемы, так как связаны с гибелью человеческих зародышей. 3. Новая гипотеза об источниках космического излучения сверхвысоких энергий. Группа ученых из аргентинской обсерватории Пьера Оже (Pierre Auger) высказала предположение о том, что источниками космического излучения сверхвысоких энергий являются активные ядра галактик. 4. Исследования бета-2-адренергического рецептора человека. Данный рецептор является белком клеточной мембраны, играющим важную роль в регуляции работы сердца и легких. Бета-2-адренергический рецептор принадлежит к классу G-белоксопряженных рецепторов, отвечающих за развитие множества заболеваний, а также восприятие неклеточных стимулов – цвета, звука и т.д. 5. Открытие новых свойств оксидов переходных металлов. Британские исследователи создали модель, описывающую свойства металлических оксидов с высокой диэлектрической постоянной, которые могут использоваться вместо оксида кремния в качестве затворного диэлектрика транзисторов. 6. Наблюдение квантового эффекта Холла при комнатной температуре. Физикам из США и Нидерландов удалось зафиксировать квантовый эффект Холла при комнатной температуре, поместив графен в сильное магнитное поле. Полученный результат может привести к упрощению процедуры калибровки сопротивлений. 7. Ассиметричное деление лимфоцитов. Группа американских ученых показала, что Т-лимфоциты млекопитающих могут под воздействием патогена делиться несимметрично, в результате чего возникают две разные клетки – эффекторная и клетка памяти. 8. Достижения в области контроля над химическими реакциями. Химики в текущем году активно разрабатывали технологии контроля над химическими реакциями, не связанные с использованием дорогостоящих очистки и разделения. 9. Нахождение связи между памятью и воображением. Британские нейрофизиологи обнаружили, что пациенты, страдающие амнезией из-за повреждений гиппокампа, испытывают трудности и с воображением. 10. Создание непобедимой программы для игры в шашки. Канадские ученые усовершенствовали компьютерную программу для игры в шашки Chinook так, что теперь она может просчитывать все возможные комбинации.

cnews.ru

[Alfard]

1993.jpgpicture.jpgwilstar.jpg

Науке до сих пор неизвестен механизм образования гигантских волн

Цитата: За тысячи лет мореплавания люди научились бороться с опасностями водной стихии. Лоции указывают безопасный путь, синоптики предупреждают о штормах, спутники наблюдают за айсбергами и другими опасными объектами. Однако до сих пор непонятно, как уберечься от тридцатиметровой волны, которая неожиданно возникает без видимых причин. Еще пятнадцать лет назад загадочные волны-убийцы считались выдумкой. Кто такие волны-убийцы Волны-убийцы - внезапно возникающие на морской поверхности неожиданно высокие волны. За счет удивительности и опасности этого явления, а также очень короткой научной традиции его исследования названий у него множество: аномально высокие волны, экстремальные волны, волны-шатуны, блуждающие волны, волны-монстры (в англоязычной литературе - rogue waves, abnormal waves, exceptional waves, giant waves, steep wave events). Строгое определение гласит, что волнами-убийцами считаются волны, высота которых более чем в два раза превышает значимую высоту волн. Значимая высота волн рассчитывается для заданного периода в заданном регионе. Для этого отбирается треть всех зафиксированных волн, имеющих наибольшую высоту, и находится их средняя высота. Волны-убийцы не следует путать с цунами: цунами возникают в результате сейсмических явлений и набирают большую высоту лишь вблизи от берега, тогда как волны-убийцы могут появляться без известных причин, практически на любом участке моря, при слабом ветре и относительно небольшом волнении. Цунами опасны для береговых сооружений и судов, стоящих близко к берегу, в то время как волна-убийца может погубить любое судно или морское сооружение, которое ей подвернется. Волны-убийцы долгое время считались морским мифом: современные теории волнообразования (которые, в общем, работают довольно успешно) предсказывают, что вероятность появления таких волн ничтожно мала. Чем больше волна, тем реже она появляется (если только ее не вызывает какая-то геофизическая катастрофа) - даже при сильном ветре и большом волнении волны-убийцы должны были бы появляться настолько редко, что люди с ними, скорее всего, на просторах Мирового океана никогда бы не сталкивались. Тем более невозможно было поверить в мистические волны, возникающие ниоткуда. Отдельные свидетельства очевидцев, даже подтвержденные фотографиями, объяснялись эффектом "у страха глаза велики". Действительно, на глаз трудно оценить высоту огромной волны, особенно находясь на атакованном ей корабле. Однако когда гигантские валы были многократно зарегистрированы приборами, наука окончательно признала их существование. История исследования Первым надежным инструментальным свидетельством появления волны-убийцы считаются показания приборов на нефтяной платформе "Дропнер", расположенной в Северном море. Первого января 1995 года при значимой высоте волн 12 метров (что немало, но вполне обычно) вдруг возникла 26-метровая волна, обрушившаяся на платформу. Характер повреждений оборудования соответствовал указанной высоте волны. Когда волны-убийцы получили официальное признание, ими занялись всерьез. В частности, были переоценены многие морские катастрофы. Свидетельства о волнах-убийцах, ранее не вызывавшие доверия, стали восприниматься гораздо серьезнее. Некоторые ученые предполагают, что за период с 1968 по 1994 год волны-убийцы погубили 22 супертанкера (а погубить супертанкер очень непросто). Эксперты, однако, расходятся в оценках причин многих кораблекрушений: неизвестно, участвовали ли в них волны-убийцы. Тем не менее некоторые случаи общепризнаны. Так, в 1974 году у побережья Южной Африки волна-убийца сильно повредила норвежский танкер "Уильстар". В 1975 году в Верхнем озере (обратите внимание - на Великих озерах, не в открытом море!) по судну "Андерсон" ударили две волны-убийцы. Обошлось без серьезных повреждений, но впоследствии оказалось, что в это же время неподалеку затонуло, не успев даже подать сигнал бедствия, грузовое судно "Эдмунд Фицджеральд". Все члены экипажа погибли, поэтому точная причина катастрофы неизвестна, но есть основания считать, что волны-убийцы внесли свой вклад в крушение судна (или даже являлись единственной причиной). В 1980 году с волной-убийцей столкнулся российский танкер "Таганрогский залив". Интересно, что в этом случае, судя по описанию, волна пришлась ровно на корабль (вообще говоря, ширина гигантских волн может достигать нескольких сот метров). В 2001 году на юге Атлантического океана суда "Бремен" и "Каледониан стар" были атакованы несколькими тридцатиметровыми волнами, которые повредили капитанские мостики и уничтожили навигационное оборудование. В 2005 году пассажирское судно "Норвиджиан Дон" около побережья Северной Америки столкнулось с тремя волнами-убийцами, которые серьезно повредили даже верхние палубы. В 2000 году Европейское космическое агентство (ESA) запустило проект исследования волн-убийц MaxWave. Спутниковые наблюдения обнаружили, что волны-убийцы возникают в океане чуть ли не раз в два дня. Анализ данных радаров нефтяной платформы Гома в Северном море показал, что за 12 лет в доступном поле обозрения было зафиксировано 466 волн-убийц. Теоретические расчеты показывали, что в этом регионе появление волны-убийцы могло бы происходить примерно раз в десять тысяч лет. Что может волна-убийца Обычно волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров - "дыра в море". Высота волны обычно указывается именно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему виду "волны-убийцы" делятся на три основных типа: "белая стена", "три сестры" (группа из трех волн), одиночная волна ("одиночная башня"). Чтобы оценить, что они могут, достаточно взглянуть на фотографию "Уильстара" выше. Поверхность, на которую обрушивается такая волна, может испытывать давление до ста тонн на квадратный метр (около 980 килопаскалей). Типичная двенадцатиметровая волна угрожает лишь шестью тоннами на квадратный метр. Большинство современных судов может выдержать до 15 тонн на квадратный метр. По наблюдениям Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), волны-убийцы бывают рассеивающиеся и нерассеивающиеся. Нерассеивающиеся могут проделать по морю довольно долгий путь: от шести до десяти миль. Если судно замечает волну издали, можно успеть принять какие-то меры. Рассеивающиеся же появляются буквально ниоткуда (видимо, такая волна атаковала "Таганрогский залив"), обрушиваются и исчезают. По мнению некоторых экспертов, волны-убийцы опасны даже для низко летающих над морем вертолетов: в первую очередь, спасательных. Несмотря на кажущуюся маловероятность такого события, авторы гипотезы считают, что ее нельзя исключать и что как минимум два случая гибели спасательных вертолетов похожи на результат удара гигантской волны. Откуда берутся волны-убийцы Удовлетворительного ответа на этот вопрос не существует. Реальная частота их появления очевидным образом расходится с предсказанной теоретически. Было предложено несколько теорий специально для объяснения этого феномена, некоторые из них были удачны в отдельных аспектах, но ни одна пока не получила полного признания. Ученые пытаются выяснить, как энергия в океане перераспределяется таким образом, что образование волн-убийц становится возможным. Поведение нелинейных систем, подобных морской поверхности, описать крайне сложно. Некоторые теории используют для описания возникновения волн нелинейное уравнение Шредингера. Некоторые пытаются применить существующие описания солитонов - одиночных волн необычной природы. В ходе последнего исследования на эту тему ученым удалось воспроизвести очень похожее явление в электромагнитных волнах, однако к практическим результатам это пока не привело. Некоторые эмпирические данные о том, в каких условиях возникновение волн-убийц более вероятно, все же известны. Так, если ветер гонит волны против сильного течения, то это может привести к появлению высоких крутых волн. Этим печально известно, например, течение Игольного мыса (в котором пострадал "Уильстар"). Другими зонами повышенной опасности являются течение Куросио, Гольфстрим, Северное море и прилегающие районы. Эксперты называют следующие предпосылки для возникновения волны-убийцы: 1) область пониженного давления; 2) ветер, дующий в одном направлении более 12 часов подряд; 3) волны, движущиеся с той же скоростью, что и область пониженного давления; 4) волны, движущиеся против сильного течения; 5) быстрые волны, догоняющие более медленные волны и сливающиеся с ними вместе. Вздорный характер волн-убийц, однако, проявляется в том, что они могут возникать и тогда, когда перечисленные условия не выполняются. В этой непредсказуемости и заключается основная загадка для ученых и опасность для моряков. Александр Бердичевский

Источник: http://www.lenta.ru/articles/2007/12/14/waves/

[Agent 007]

Биосфера уже не справляется с избытком СО2

Цитата: Экосистемы поглощают всё меньшую долю от того огромного количества углекислого газа, которое ежегодно попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, производства цемента и выжигания растительности. Если до недавнего времени по мере увеличения выбросов СО2 в атмосферу пропорционально возрастало и связывание его растениями в ходе фотосинтеза (в меньшей степени — также фитопланктоном океана), то теперь биосфера за человеком уже не успевает. К такому тревожному выводу пришла группа ученых из разных стран на основании исследования сезонных колебаний концентрации СО2 в различных точках Северного полушария. В статье, опубликованной в последнем номере журнала Nature, сообщается, что усиление связывания СО2 растительностью весной (которая становится теплее и наступает всё раньше) фактически сводится на нет резким усилением выделения СО2 экосистемами в осенний период (который всё чаще становится аномально теплым). Осеннее выделение СО2 есть результат резкого усиления процесса дыхания всех организмов (в том числе растений, но главным образом бактерий и грибов) в ответ на повышение температуры. Содержание в атмосфере углекислого газа растет чрезвычайно быстро, что не может не вызывать всеобщей озабоченности, поскольку при этом усиливается парниковый эффект (удержание тепла у поверхности Земли) и развивается глобальное потепление. Если в середине XVIII века, до начала промышленной революции, содержание СО2 в атмосфере было около 280 ppm (parts per million, частей на миллион), или 0,028%, то сейчас концентрация его достигла 381 ppm. Меняется и скорость ежегодного прироста: в 1990-е годы она составляла 1,3% от текущей величины, а в период с 2000-го по 2006 год — уже 3,3%. Таких высоких абсолютных значений концентрации СО2 и темпов ее прироста не наблюдалось еще ни разу по крайней мере за последние 650 тыс. лет (срок, для которого имеются надежные данные на основании анализа газового состава пузырьков воздуха, запечатанных во льду Антарктиды). Содержание углекислого газа в атмосфере на самом деле могло бы расти еще быстрее. Однако, к счастью для нас, примерно половина того количества СО2, которое попадает в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, связывается в результате фотосинтеза наземной растительности, а в меньшем объеме — и океанического фитопланктона. Изучающие глобальный цикл углерода всё чаще обращают внимание на одно обстоятельство: хотя по мере увеличения выбросов СО2 в результате сжигания ископаемого топлива растет и концентрация СО2 в атмосфере, соотношение приростов этих двух величин (то есть поступления СО2 и наблюдаемой его концентрации) не меняется. Иными словами, биосфера (а более точно — совокупность фотосинтезирующих организмов) поглощает всё большее абсолютное количество углерода. Но каковы возможности экосистем по связыванию углекислого газа? Очевидно, поглощать дополнительное количество СО2 экосистемы будут только до тех пор, пока будет увеличиваться масса растительности и/или масса органического вещества, надолго выводимая из круговорота, например попадающая в почву, в болота или в донные отложения озер. Рано или поздно предел связывания СО2 экосистемами будет достигнут, и тогда скорость прироста содержания СО2 в атмосфере сразу возрастет по меньшей мере в два раза. Это произойдет даже в том случае, если выбросы останутся на прежнем уровне (что само по себе маловероятно). То, что «углеродная емкость» океана уже достигла предела и связывание океаном дополнительного количества СО2 сокращается, доказано недавно прямыми наблюдениями. И вот в только что вышедшем номере журнала Nature (от 3 января 2008 года) опубликована статья, в которой сообщается о тревожных признаках сокращения возможностей поглощения СО2 также и наземными экосистемами. Авторы статьи из Лаборатории изучения климата и окружающей среды (Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, Жиф-сюр-Ивет, Франция) и других учреждений Франции, а также Бельгии, Канады, Китая, США, Швеции и Финляндии (всего 16 человек) сосредоточили свое внимание на соотношении многолетнего тренда увеличения СО2 в атмосфере и регулярных сезонных колебаний концентрации СО2, происходящих на фоне этого тренда. Как эти две динамики (многолетняя и сезонная) соотносятся, можно пояснить на примере самого длинного (почти за полвека) ряда данных, полученных обсерваторией Мауна-Лоа на острове Гавайи. График, суммирующий результаты измерений, показывает как непрерывный рост, так и небольшие, но регулярные сезонные колебания концентрации СО2: максимум приходится на апрель–май, а минимум — на сентябрь–октябрь. Возникают эти колебания из-за того, что процесс потребления углекислого газа, а именно фотосинтез растений, происходит только в теплый период с конца весны и до окончания лета (в северном полушарии это май–август). Осенью, зимой и в начале весны фотосинтез невозможен (по крайней мере в умеренных и северных широтах, где устанавливаются отрицательные температуры). Но параллельно в любой экосистеме протекает процесс, обратный фотосинтезу, — дыхание (разложение органического вещества с потреблением кислорода и выделением СО2). Хотя дышат все организмы, поступление в атмосферу основной массы углекислого газа почти целиком определяется дыханием бактерий и грибов. Дыхание происходит в течение более длительного периода, чем фотосинтез. Летом, когда тепло, интенсивность его особенно велика, но на это же время приходится пик фотосинтеза, и в результате связывается СО2 гораздо больше, чем выделяется. Но как только фотосинтез ослабляется, соотношение потребления и выделения СО2 сдвигается в сторону выделения и концентрация СО2 в воздухе растет. Авторы обсуждаемой работы на примере нескольких непрерывных (продолжающихся по меньшей мере 15 лет) рядов наблюдений за изменениями содержания СО2 в разных точках Северного полушария проследили, как меняется во времени положение тех точек на графике, где линия сезонных колебаний пересекает линию основного тренда. Таких точек за год две. «Весеннее пересечение» соответствует моменту, когда кривая содержания СО2 идет вниз: в результате интенсивного фотосинтеза процессы связывания этого газа начинают преобладать над выделением. «Осеннее пересечение» соответствует моменту, когда кривая идет вверх, и выделение СО2 в результате дыхания начинает преобладать над связыванием его в ходе фотосинтеза. До самого последнего времени предполагалось, что отмечавшееся увеличение потребления СО2 растительностью происходит прежде всего за счет удлинения вегетационного сезона — периода активного роста растений. И действительно, весна фенологически, например по срокам распускания листьев, наступает всё раньше и раньше (в Западной Европе по сравнению 1960-ми годами в среднем уже на 12 дней раньше), а осень всё чаще бывает аномально теплой. По идее, подобные климатические изменения и следующие за ними изменения фенологические должны сказаться и на характере сезонной динамики содержания СО2. «Весеннее пересечение» должно наступать всё раньше, а «осеннее» всё позже. Но проверка этой гипотезы на реальных данных выявила неожиданную тенденцию: если «весеннее пересечение» действительно стало наблюдаться раньше, то «осеннее пересечение» тоже сдвинулось на более ранние сроки (а не поздние, как ожидалось). Произошло это потому, что благодаря высоким температурам осенью очень резко возросла интенсивность дыхания экосистем (хотя фотосинтез тоже продолжался, и даже активнее, чем в предыдущие годы). В результате существенно усилилось выделение СО2 в осенний период. Более того, это усиление почти полностью (на 90%) компенсировало то увеличение связывания СО2, которое произошло за счет более теплой и ранней весны. Авторы статьи подчеркивают, что если обнаруженные тенденции в изменении сезонной динамики СО2 сохранятся (а, по-видимому, так и будет), то поглощение северными экосистемами углерода может заметно сократиться уже в самое ближайшее время. Уповать на то, что бореальные леса (значительная часть которых находится в России) будут в случае потепления связывать всё большее количество углекислого газа и тем самым противостоять усилению парникового эффекта (и, соответственно, самому потеплению), увы, не приходится.

http://elementy.ru

[LiO]

Убитое сердце крысы оживили в лаборатории

Цитата: Как сообщает BBC News, американские исследователи из университета Миннесоты (University of Minnesota) смогли заставить биться сердце крысы после того, как из него сначала удалили все сокращающиеся мышечные клетки, а потом пересадили новые. Эксперимент проводился на сердце взрослой крысы, в котором с помощью химических веществ вытравили всю сердечную ткань, способную к сокращениям. В результате остался только каркас из других тканей, приблизительно сохраняющих форму сердца. На этот каркас были нанесены клетки сердечной мышцы, взятой у новорожденной крысы. Оказалось, что за четыре дня пересаженные клетки размножились и распространились в поврежденном сердце, а к восьмому дню оно начало сокращаться и перекачивать кровь. Правда, такое сердце работало всего на 2% от мощности нормального крысиного сердца. Тем не менее, по словам ученых, не связанных с исследованием, новая работа может стать «потенциальным прорывом», позволяющим выращивать необходимые органы для человека. Например, станет возможным взять сердца свиней, которые похожи по размерам на человеческие, убрать свиную мышечную ткань и нарастить человеческую. Правда, по словам исследователей, на человеке подобные результаты не следует ожидать в ближайшем десятилетии. Сначала необходимо научиться добывать стволовые клетки самого пациента, чтобы новое сердце не было отторгнуто иммунной системой. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature Medicine.

http://www.polit.ru/science/2008/01/...art.popup.html

[LiO]

picture.jpg
Рашид Сюняев. Фото с сайта

Престижная премия по астрономии присуждена двум русским ученым и одному американскому

Цитата: Шведская Королевская академия наук объявила лауреатов премии Крафурда 2008 года. Лауреатами в области астрономии и математики стали Максим Концевич, Рашид Сюняев и Эдвард Виттен, сообщает академия в своем пресс-релизе. Премия была учреждена в 1980 году изобретателем искусственной почки Хольгером Крафурдом (Holger Crafoord) и его женой Анной-Гретой (Anna-Greta). Премия вручается ежегодно в одной из номинаций: достижения в астрономии и математике, науках о Земле, науках о живом и изучении заболевания полиартрит. В этом году была очередь номинации астрономии и математики. Половину премии (250 тысяч долларов) получат американец Эдвард Виттен и работающий во Франции россиянин Максим Концевич за "важный вклад в математику, на который исследователей вдохновила теоретическая физика". Вторую половину получит россиянин Рашид Сюняев, работающий в России и Германии, "за важнейший вклад в астрофизику высоких энергий и космологию". Особенно подчеркивается значение работ Сюняева по исследованиями черных дыр и нейтронных звезд, а также космического фонового излучения. Награждение состоится 23 апреля в Королевской академии наук в Стокгольме в присутствии короля Швеции Карла XVI Густава.

http://www.lenta.ru/news/2008/01/17/crafoord/

[LiO]

РАН отмечает 100-летие легендарного физика

Цитата: В этот день исполняется ровно 100 лет со дня рождения Льва Ландау. Несколько поколений ученых выросло на его многотомном «Курсе теоретической физики». К 19 годам он уже опубликовал четыре работы. Ландау, по словам коллег, всегда безошибочно решал сложнейшие задачи и отличался широтой научных интересов. Борис Иоффе, член-корреспондент Российской академии наук: «Лев прекрасно знал и любил историю, в этом мы с ним были похожи. Более того, Ландау прекрасно знал химию. В молодости он даже подумывал стать химиком. Должен заметить, что химию мало кто из физиков знает». Во время сталинских репрессий Ландау арестовали, почти год он провел в тюрьме. Выйти на свободу помогло вмешательство академика Петра Капицы. Сергей Капица, академик Российской академии естественных наук, телеведущий: «Отец писал очень решительные письма Сталину и Молотову. Он добился освобождения Ландау. Но обвинений в шпионаже с ученого так и не сняли». После освобождения Ландау привлекли к созданию ядерного оружия. Под его руководством были разработаны принципиально новые методы расчета. Но сразу после смерти Сталина ученый отказался заниматься атомным проектом. В 1962 году Льву Ландау присвоили Нобелевскую премию за исследование свойств жидкого гелия, передает НТВ.

http://news.ntv.ru/124860/

[LiO]

picture.jpg

Жорес Алферов. Фото с сайта журнала Scientific American

Жорес Алферов возглавил секцию нанотехнологий в РАН

Цитата: Депутат Госдумы от КПРФ, вице-президент Российской академии наук Жорес Алферов возглавил секцию нанотехнологий в отделении нанотехнологий и информационных технологий РАН, сообщает в понедельник РИА Новости со ссылкой на самого Алферова. Накануне правительство РФ утвердило поправку к уставу РАН, согласно которой отделение информационных технологий и вычислительных систем преобразовано в отделение нано- и IT-технологий. Об этом стало известно ранее в понедельник. Руководить этим отделением продолжит президент Курчатовского института, секретарь Общественной палаты Евгений Велихов. В настоящее время Алферов возглавляет комиссию РАН по нанотехнологиям, является председателем Санкт-Петербургского научного центра академии. Он также входит в состав комитета нижней палаты парламента по науке и наукоемким технологиям.

http://www.lenta.ru/news/2008/01/21/nano/