laba.media

laba.media

пикабушник
поставил 0 плюсов и 0 минусов
проголосовал за 0 редактирований
2763 рейтинг 26 подписчиков 14 комментариев 50 постов 11 в "горячем"
9

ТЕОРИЯ ПЕТЛЕВОЙ КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ. ВПЕРВЫЕ НА РУССКОМ!

ТЕОРИЯ ПЕТЛЕВОЙ КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ. ВПЕРВЫЕ НА РУССКОМ! Физика, Гравитация, Черная дыра, Теория большого взрыва, Длиннопост

На русском языке наконец-то выходит книга «Нереальная реальность» легендарного Карло Ровелли – ученого, который сделал физику сексуальной и которого без лишнего преувеличения называют следующим Стивеном Хокингом. С разрешения издательства «Питер» Laba.Media публикует одну из глав книги, а также предисловие к ней, написанное Александром Сергеевым, сооснователем, автором заданий и завлабом проекта «Открытая лабораторная». Книга выходит при поддержке проекта «Открытая лабораторная» и сайта laba.media.


ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ


Александр Сергеев, популяризатор, переводчик, научный редактор книги, сооснователь и завлаб «Открытой лабораторной»:


Главный парадокс науки состоит в том, что, открывая нам твердые и надежные знания о природе, она в то же время стремительно меняет ею же созданные представления о реальности. Эта парадоксальность как нельзя лучше отражена в книге Карло Ровелли, которая посвящена самой острой проблеме современной фундаментальной физики — поискам квантовой теории гравитации.


Это первая научно-популярная книга на русском языке, основной темой которой является теория петлевой квантовой гравитации. Упоминание этого названия многие слышали в сериале «Теория Большого взрыва», но узнать, в чем смысл петлевой гравитации, было почти негде. А между тем эта теория — один из важных игроков на переднем крае фундаментальной физики.


Около ста лет назад в науке произошла грандиозная революция. На смену ньютоновской механистической парадигме пришли две новые фундаментальные теории. Одна из них — общая теория относительности, благодаря которой мы узнали, что живем в искривленном четырехмерном пространстве-времени, неевклидова геометрия которого и есть гравитация. Другая — квантовая теория поля, показавшая, что все знакомые нам предметы, включая наши тела, состоят из «размазанных» по пространству полей вероятности.


Эти теории блестяще подтвердились везде, где их удалось проверить экспериментально, но при этом они несовместимы между собой. И хотя их противоречия проявляются только в экстремальных условиях черных дыр и Большого взрыва, логика неумолима: по крайней мере одна из теорий неточна. Многочисленные попытки геометризовать фундаментальные взаимодействия и квантовать гравитационное поле не привели к успеху, и для снятия противоречий нам, похоже, предстоит вскрыть новый слой физической реальности. Большие надежды в этом плане подает теория струн — фаворит в гонке за квантовой гравитацией. Она достаточно широко популяризирована, но в последние годы сталкивается с трудностями, что подогревает интерес к ее конкурентам.


Петлевая квантовая теория гравитации — как раз и есть главный конкурент. Если теория струн наделяет пространство дополнительными сильно закрученными измерениями, то петлевая теория меняет картину реальности еще радикальнее. Вместо пространства и времени мы сталкиваемся дискретной флуктуирующей спиновой пеной, которая лишь в относительно крупных масштабах, как бы при взгляде издали, становится привычным непрерывным пространством-временем.


Карло Ровелли входит в число основоположников петлевой квантовой гравитации. Занимаясь одной из самых экзотических и передовых фундаментальных теорий, он, однако, крепко укореняет свои идеи в общекультурном фундаменте. Для этого есть глубокая причина. Картина реальности, предлагаемая петлевой квантовой гравитацией, настолько необычна и контринтуитивна, что необходимо потратить специальные усилия, чтобы показать ее генетическую связь со всей историей развития научного знания, начиная с древнегреческой эпохи. Только поэтапно отследив смену картин реальности — от Демокрита через Ньютона, Максвелла, Эйнштейна и до квантовой физики — можно понять, что странная модель, предлагаемая петлевой квантовой гравитацией, в определенном смысле является естественным возвратом к истокам этой линии развития.


Демокрит постулировал дискретность материи, но впоследствии эта идея была отброшена, и в натурфилософии господствовало представление о непрерывности и бесконечной делимости всего, из чего состоит мир. Обратное движение началось с химии, где были обнаружены атомы, затем дискретность материи нашла выражение в квантовой механике. Но и в ней, и в теории относительности пространство и время остаются бесконечно делимыми. Именно это Карло Ровелли считает одним из главных препятствий на пути к объединению теории гравитации и квантовой механики. Отказ от непрерывного пространства-времени избавляет от сингулярностей в теории относительности и расходимостей в квантовой теории и, вероятно, от противоречий между двумя теориями.


С петлевой гравитацией тесно связана реляционная интерпретация квантовой механики — еще одна важная идея Карло Ровелли. Суть ее состоит в том, что физический смысл имеют не сами по себе частицы, а только отношения (взаимодействия) между ними. Иными словами, физические объекты и системы существуют не сами по себе, а лишь относительно других объектов и систем. В каком-то смысле можно сказать, что реляционная интерпретация до предела обобщает принцип относительности.


Многие физики считают вопрос об интерпретации квантовой механики не столько научным, сколько философским, ведь на результатах вычислений интерпретация не сказывается. Однако научная роль интерпретации в том, что она согласует квантовомеханическую картину мира с интуицией человека. Это значительно повышает эвристичность теории, то есть ее потенциал в деле поиска новых явлений и объяснений — в частности, квантовой теории гравитации.


Впрочем, и чисто философские вопросы отнюдь не чужды Ровелли. Как глубоко европейский человек он с энтузиазмом демонстрирует неожиданные параллели между современными научными теориями и художественными образами, заключенными, например, в «Божественной комедии» Данте. С некоторой гордостью приводит он и ссылки на работы современных философов, которые с позиций своей дисциплины анализируют его реляционную интерпретацию.


И это не все. Реляционный подход позволяет Ровелли сделать глубокие суждения о понятии информации, которое в последнее время играет все большую роль в физике. В частности, оказывается, что именно через него рождается привычное нам время, которого, согласно петлевой квантовой гравитации, нет в спиновой пене, лежащей в основе реальности.


Хотя квантовая гравитация — в высшей степени математизированная теория, рассказ о ней в книге ведется без формул (пара исключений сделана по чисто эстетическим мотивам). Вкупе с многочисленными историко-культурными отступлениями это делает стиль изложения обманчиво легким. Но это не повод расслабляться. В английском издании книга не случайно называется «Reality is not what it seems» — «Реальность — не то, чем она кажется». Для понимания идей, стоящих за поисками квантовой гравитации, надо быть готовым к перепрошивке своих глубинных представлений о природе реальности.


И еще один парадокс науки — ее многослойность. Порой одно и то же простое утверждение на разных уровнях рассмотрения может превращаться из верного в ошибочное и наоборот. С этим не раз приходилось сталкиваться разработчикам тестовых заданий в рамках просветительского проекта «Открытая лабораторная», при участии которого подготовлен перевод книги Карло Ровелли. Порой хрестоматийные научные факты оказываются сомнительными или вовсе ложными с учетом всей глубины современного знания. Книга Ровелли содержит немало иллюстраций этого парадокса и наверняка послужит мотивом для новых тестов и публикаций http://laba.media — проекта для тех, кто любит науку, но в школе сидел на задней парте.


Это уже не первый опыт сотрудничества издательства "Питер" и проекта "Лаба". Ранее в этом
году при нашем участии вышла книга "Вся физика в 50 экспериментах" Адама Харта-Дэвиса. Почитайте!
Научным редактором также стал Александр Сергеев. А еще в подготовке издания поучаствовал штатный физик-экспериментатор и изобретатель «Лабы» Алексей Иванченко.
В "50 экспериментах" подобраны по-настоящему захватывающие истории об ученых и развитии науки, из которых становится ясно: физика – это и есть жизнь, смешная, трогательная и опасная. Книга легко (и даже приятно) даст вам качественные знания и избавит от множества заблуждений – все как мы любим.

ГЛАВА 10. КВАНТОВЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ


Черных дыр в нашей Вселенной очень много. Это области, в которых пространство настолько искривлено, что замыкается на себя, а время замирает. Как уже говорилось, они образуются, когда звезда сжигает весь доступный ей водород и коллапсирует.


Часто сколлапсировавшая звезда входит в состав двойной звезды. В этом случае черная дыра и ее «живой» партнер будут обращаться друг вокруг друга; при этом черная дыра непрерывно затягивает вещество другой звезды (рис. 10.1).


Астрономы обнаружили множество черных дыр величиной (то есть массой) порядка нашего Солнца (на самом деле несколько массивнее). Но существуют также гигантские черные дыры. По крайней мере одна такая есть в центре почти каждой галактики, включая нашу собственную.


Черная дыра в центре нашей Галактики сейчас подробно изучается. Ее масса в миллион раз больше солнечной. Всякий раз, когда какая-нибудь звезда подлетает слишком близко к этому монстру, гравитационные деформации разрушают ее, и циклопическая черная дыра проглатывает ее, как кит маленькую рыбку. Представьте себе монстра размером в миллион солнц, который в мгновение ока проглатывает наше Солнце с его миниатюрными планетками... (По современным оценкам, масса центральной черной дыры в нашей Галактике немного превышает 4 миллиона масс Солнца. При этом ее поперечник составляет около 25 миллионов километров, то есть она примерно в 20 раз больше Солнца по размерам. — Примеч. переводчика).


Сейчас реализуется замечательный проект по созданию сети радиоантенн, разбросанных по всей Земле от полюса до полюса, с помощью которых астрономы достигнут разрешения, достаточного, чтобы «увидеть» центральную черную дыру нашей Галактики. Мы надеемся разглядеть маленький черный диск, окруженный светом, испускаемым падающей на черную дыру материей.


То, что попадает в черную дыру, никогда не выходит обратно, по крайней мере, если мы игнорируем квантовую теорию. Поверхность черной дыры подобна настоящему моменту во времени — пройти ее можно только в одном направлении. Из будущего нет возврата. Для черной дыры прошлое — это внешняя область, а будущее — внутренняя. Если смотреть снаружи, черная дыра подобна сфере, в которую можно погрузиться, но из которой ничто не выходит обратно. Ракета может зависнуть на фиксированном расстоянии от этой сферы, которую называют горизонтом черной дыры. Для этого двигателям придется очень интенсивно работать, сопротивляясь гравитационному притяжению дыры. Мощная гравитация черной дыры приведет к замедлению времени на ракете. Если ракета зависнет в течение часа достаточно близко к горизонту, а затем вернется назад, окажется, что вовне тем временем прошли столетия. Чем ближе к горизонту останавливается ракета, тем медленнее по отношению к внешнему миру течет ее время. Так что путешествовать в прошлое проблематично, а путешествовать в будущее легко: достаточно подлететь поближе к черной дыре, побыть некоторое время в ее окрестностях, а затем вернуться.


На самом горизонте время останавливается: если мы подлетим совсем близко к нему и всего через несколько минут по нашим часам улетим обратно, в остальной Вселенной может пройти миллион лет.


По-настоящему удивительно то, что свойства этих рутинно наблюдаемых сегодня странных объектов были предсказаныэйнштейновской теорией. Сегодня астрономы изучают эти объекты в пространстве, но еще не так давно черные дыры рассматривались как малоправдоподобные и диковинные следствия экстравагантной теории. Я помню, как мой университетский профессор говорил о них как о решениях уравнений Эйнштейна, которым «вряд ли соответствуют какие-то реальные объекты». Это пример поразительной способности теоретической физики открывать то, чего еще никто не наблюдал.


Черные дыры, которые мы наблюдаем, хорошо описываются теорией Эйнштейна, и для их понимания не требуется квантовая механика. Но есть две загадки черных дыр, для раскрытия которых необходима квантовая механика, и для каждой из них петлевая теория предлагает возможное решение. Одна из них также дает возможность проверки этой теории.


Первое приложение квантовой гравитации к черным дырам связано с забавным фактом, открытым Стивеном Хокингом. В начале 1970-х годов он пришел к теоретическому выводу о том, что черные дыры «горячие». Они ведут себя как нагретые тела — испускают излучение. При этом они теряют энергию, а значит и массу (поскольку энергия и масса — это одно и то же), постепенно становясь все меньше. Они испаряются. Этоиспарение черных дыр — самое значительное открытие, сделанное Хокингом.


Предметы бывают горячими, поскольку их микроскопические составляющие движутся. В горячем куске железа, например, атомы железа очень быстро колеблются вокруг своих равновесных положений. Горячий воздух горяч потому, что молекулы в нем движутся быстрее, чем в холодном воздухе.


Что за элементарные «атомы» колеблются в черных дырах, делая их горячими? Хокинг оставил этот вопрос без ответа. Петлевая теория дает возможный ответ. Элементарные атомы, которые вибрируют в черной дыре и тем самым наделяют ее температурой, — это отдельные кванты пространства на ее поверхности.


Таким образом, с помощью петлевой теории удается понять странное тепло черных дыр, предсказанное Хокингом: это тепло — результат микроскопических колебаний отдельных атомов пространства. Они колеблются, поскольку в мире квантовой механики колеблется всё, ничто не остается неподвижным. Самая суть квантовой механики состоит в невозможности заставить что-либо полностью замереть на продолжительное время. Тепло черных дыр напрямую связано с флуктуациями атомов пространства в петлевой квантовой гравитации. Точное положение горизонта черной дыры определяется с точностью до этих микроскопических флуктуаций гравитационного поля. Поэтому, в некотором смысле, горизонт флуктуирует как нагретое тело.


Есть и другой способ понимания природы тепла черных дыр. Квантовые флуктуации порождают корреляции между внутренней и внешней областями дыры. (Я подробно остановлюсь на корреляциях и температуре в главе 12.) Квантовая неопреде- ленность на горизонте черной дыры порождает флуктуации геометрии горизонта. Однако флуктуации подразумевают вероятность, а вероятность влечет за собой термодинамику, и, как следствие, температуру. Скрывая от нас часть Вселенной, черная дыра делает свои квантовые флуктуации воспринимаемыми в форме тепла.


Молодой итальянский ученый Евгенио Бианчи, ныне ставший профессором в Соединенных Штатах, выполнил элегантные вычисления, которые демонстрируют, что, отталкиваясь от этих идей и фундаментальных уравнений квантовой теории гравитации, можно вывести формулу для температуры черных дыр, которая впервые была предсказана Хокингом (рис. 10.3).


Второе приложение петлевой квантовой гравитации к физике черных дыр еще более впечатляющее. Сколлапсировавшая звезда исчезает для внешнего наблюдателя: она находится внутри черной дыры. Но что происходит с ней внутри дыры? Что вы увидите, если сами упадете в дыру?


Поначалу ничего особенного: вы пересечете поверхность черной дыры без серьезного ущерба, а затем вас станет тянуть к центру со все большей скоростью. Что же дальше? Общая теория относительности предсказывает, что в центре всё сжимается в бесконечно малого размера точку с бесконечной плотностью. Но это, опять же, если игнорировать квантовую теорию.


Если же принять во внимание квантовую гравитацию, это предсказание перестает быть корректным, ведь существует квантовое отталкивание, такое же, как отталкивание, заставившее Вселенную отскочить в момент Большого взрыва. Мы ожидаем, что с приближением к центру падающая материя станет замедляться этим квантовым давлением и достигнет очень высокой, но конечной плотности. Материя сдавливается, но не в бесконечно малую точку, поскольку есть предел того, насколько малы могут быть объекты. Квантовая гравитация порождает огромное давление, которое заставляет материю отскакивать, в точности как коллапсирующая Вселенная может отскочить и стать расширяющейся.


Отскок коллапсирующей звезды может быть очень быстрым, если смотреть на него изнутри. Но, напоминаю, время там течет намного медленнее, чем снаружи. При наблюдении извне этот процесс отскока может занять миллиарды лет. По прошествии этого времени мы увидим, как черная дыра взрывается. В конечном счете черная дыра фактически оказывается коротким путем в отдаленное будущее.


Итак, квантовая гравитация, возможно, предсказывает, что черные дыры — это вовсе не вечные стабильные объекты, как в классической общей теории относительности. В конечном счете они неустойчивы.


Наблюдение такого взрыва черной дыры стало бы впечатляющим подтверждением теории. Очень старые черные дыры, из тех, что образовались в ранней Вселенной, могут взрыватьсямсегодня. Из некоторых недавних расчетов вытекает, что сигналы от их взрывов могут наблюдаться радиотелескопами. Было даже высказано предположение, что некие загадочные радиоимпульсы, которые радиоастрономы уже регистрируют и называют быстрыми радиовсплесками, могут как раз и оказаться сигналами, возникающими при взрыве первичных черных дыр. В случае подтверждения этого предположения мы получим поистине фантастический результат: прямое наблюдение квантового гравитационного явления. Остается только подождать...

Показать полностью
14

БИОФИЗИК ЕКАТЕРИНА ШИШАЦКАЯ: «МЫ ДЕЛАЕМ ПЛАСТИК, КОТОРЫЙ РАЗЛАГАЕТСЯ»

БИОФИЗИК ЕКАТЕРИНА ШИШАЦКАЯ: «МЫ ДЕЛАЕМ ПЛАСТИК, КОТОРЫЙ РАЗЛАГАЕТСЯ» Пластик, Биоразлагаемый пластик, Экология, Наука, Длиннопост

Cибирские ученые обсуждают варианты решения проблемы пластикового загрязнения

Автор: Егор Задереев


Недавно все СМИ облетела сенсация: «Британские ученые установили, что биоразлагаемые пакеты на самом деле не разлагаются!» Судя по новостным текстам, ученые взяли несколько изделий, которые позиционируются производителями как биоразлагаемые, поместили их в разные среды и через определенный промежуток времени обнаружили, что материалы не разлагались, а лишь рассыпались на мелкие кусочки. Эколог, популяризатор науки и координатор «Лабы» Егор Задереев вместе с известным биофизиком Екатериной Шишацкой выясняют, могут ли полимеры быть действительно биоразлагаемыми и чем они отличаются от обычных.


Егор Задереев (ЕЗ): Екатерина, это интервью выходит в «медиа для тех, кто сидел на задней парте». Поэтому для начала разберемся, что такое полимеры, чем они отличаются от биополимеров, какие из них вредные, а какие полезные?


Екатерина Шишацкая (ЕШ): Представьте себе, что вы спросили меня, полезна или вредна еда, не расшифровывая какая. Существует очень много соединений, которые подходят под определение «полимеры» и «биополимеры». Классические биологи вообще воспринимают биополимеры как структурную основу живых организмов и относят к ним такие соединения, как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, гликопротеины.


Что такое полимер? Это соединение, состоящее из множества одинаковых и повторяющихся структур атомов — мономерных единиц. Практически все, что нас сегодня окружает, — это полимеры. Они присутствуют в еде и одежде, из них сделаны машины, посуда, строительно-отделочные материалы. Плохо ли это?


Изделия из полимерных материалов существуют значительно дольше, чем нам нужно, — вот что плохо. Обычные пластики разрушаются очень долго. Поэтому нужно сделать их разрушаемыми. Когда к этому слову добавляется приставка «био-», подразумевается, что вещество будет разрушаться в биологических средах в присутствии биологических агентов. Как это происходит? Например, поместили материал в землю, а там в присутствии нужных ферментов, бактерий, представителей почвенной или водной биоты начинается разрушение.


Биоразрушаемые полимерные материалы могут быть как биологического, так и искусственного происхождения. Наш коллектив в Красноярском научном центре СО РАН и Сибирском федеральном университете занимается исследованием биоразрушаемых природных полимерных материалов. Некоторые виды бактерий в определенных условиях синтезируют эти полимеры в качестве резервного вещества — на случай голода. Научное название таких соединений — полигидроксиалканоаты, или, сокращенно, ПГА. При дефиците питания бактерии расщепляют свой неприкосновенный полимерный запас и за счет этого живут.


Суть проблемы
По оценкам ученых, к настоящему времени люди произвели около 9 миллиардов тонн пластика. Большая часть этого трудноразлагаемого материала не перерабатывается и накапливается в окружающей среде. Пластиковое загрязнение стало глобальной проблемой. Одна из мер борьбы – замена традиционных видов пластика и изделий из него на биоразлагаемые. Такие изделия, попадая в почву или воду, должны без остатка распадаться на составляющие элементы. Сегодня во многих супермаркетах вам предложат купить разрушаемый пакет стоимостью в несколько раз дороже обычного. Возможно, вы даже готовы заплатить высокую цену за такое изделие, ведь природу надо сохранять. С большой вероятностью деньги вы потратите зря – скорее всего, изделие сделано из композитного материала, и в его состав входят как разлагаемые, так и неразлагаемые материалы. Такие уловки производителей привели к распространению убеждения, что полностью разлагаемых полимеров не существует. Это неверно. Материалы, которые полностью утилизируются бактериями или другими биологическими агентами, существуют. Правда, пока их производство достаточно дорого, поэтому чаще всего они используются в медицинских целях.


ЕЗ: И уже получается синтезировать такие биополимеры?


ЕШ: Да, это естественный процесс. Ученые подсмотрели, как он протекает в природе, и научились подлавливать бактерии на пике синтеза, пока они не начали есть свой запас. Затем полимер извлекают из клеток, и дальше с ним можно работать. Особенность материалов этого класса — они «придуманы» природой, ученые лишь оптимизировали естественный процесс биосинтеза. Процессы разрушения этих материалов тоже природные. Я считаю, что это — золотой стандарт. Все технологии человечества должны иметь схожий базис, и тогда вреда окружающей среде и самому себе человек не нанесет.


Полигидроксиалканоаты разрушаются не только внутри тех бактерий, которые их синтезируют, но и другими клетками в различных экосистемах, с участием разных ферментов, на конечные продукты: воду и углекислоту. Например, внутри тела человека они дробятся и поглощаются макрофагальными клетками, что позволяет использовать их в медицинских целях.


Если мы говорим о применении изделий из этих полимерных материалов для сохранения окружающей среды, то изделия из них будут полностью утилизированы природными бактериями. Наша лаборатория уже много лет исследует, как, с какой скоростью и при участии каких микроорганизмов разрушаются ПГА. Мы наблюдаем, как закопанная в почву или подвешенная в озеро пленка из полимера постепенно «тает», потому что бактерии «едят» ее. Скорость разрушения зависит от многих параметров, которые можно контролировать на стадии синтеза. Можно сделать материал, который будет разрушаться быстро, можно такой, который разрушается годами. При этом, независимо от скорости распада, процесс деградации всегда один — до конечных продуктов, без остатка.


ЕЗ: Какие из биополимеров и разрушаемых полимеров уже используются на практике?


ЕШ: В медицине уже давно используют полностью биоразрушаемые изделия на основе полимеров молочной и гликолевой кислот. Для их создания сначала синтезируют мономеры — при помощи бактериальных культур, а затем проводят полимеризацию с помощью химического синтеза. Это недешевый процесс, но они почти единственные материалы на сегодня для получения объемных разрушаемых изделий, например для соединения костей, — поэтому цена окупается. Почти все разрушаемые шовные нити производят их этих полимеров, а также пластинки и винты, шпильки и скобки.


Также существуют биоразрушаемые, но полностью химически синтезированные полимеры. В медицине широко используется такое соединение, как полидиоксанон. Нити из этого вещества также разрушаются в организме.


Во всем мире полностью разрушаемых полимерных материалов, из которых можно делать объемные изделия, очень мало, и все они — дорогие. Для производства бытовых вещей некоторое время назад стали смешивать фрагменты неразрушаемого полимера с разрушаемым, для удешевления. Для связки неразрушаемых частиц пластика — полиэтилена, используют полисахариды, к таким соединениям, в частности, относится крахмал — и это тоже биополимеры, однако совсем непрочные.


Как это работает? Вы положили покупки в пакет, донесли его до дома, а потом выбросили. Полисахаридные, связующие фрагменты разрушились, а неразрушаемые частички полиэтилена остались. Вред, нанесенный окружающей среде, будет зависеть от размеров этих кусочков.


Чем мельче неразрушаемый объект, с которым встретилась живая клетка, тем хуже будет ее реакция и тем больше шансов, что она погибнет. Маленькие фрагменты неразрушаемых пластиков никуда не исчезают – они накапливаются во всех экосистемах, их поедают животные и птицы, последствия такого накопления пока плохо прогнозируемы.


ЕЗ: Давай вернемся к материалу, который исследуют в вашей лаборатории, – в чем его основное преимущество?


ЕШ: Для этого класса материалов, ПГА, лучше всего подходит понятие биоразрушаемость – разложение с помощью природных, естественных процессов. Ничего лучшего в мире пока нет. Важно, что ПГА-соединения термопластичны, то есть из них можно делать практически любые изделия, которые нас окружают.


Активные исследования и производства различного масштаба имеются во всех развитых странах мира. Пока ПГА достаточно дороги, поэтому сейчас на мировой рынок вышли лишь медицинские изделия — это шовная нить и хирургическая сетка. Их выпускают в Германии из сырья, которое получают в Азии, по патентам США. На уровне этих изделий вопрос цены решен — они уравнены с изделиями на основе полилактидов-гликолидов.


Следующий уровень для разрушаемых медицинских изделий — элементы для остеосинтеза. А дальше идут сложные изделия по индивидуальным данным — напечатанные на 3D-принтере для каждого пациента, по его снимкам. Мы в лаборатории прошли все этапы и видим, что возможности ПГА-материала практически универсальны. Сейчас идут биологические эксперименты, но до клинических испытаний еще очень далеко.


ЕЗ: Есть ли надежда, что из медицины это пойдет в быт?


ЕШ: Возможно даже, что в быт биополимеры массово придут быстрее, чем в медицину. Для бытовых применений не нужны сверхчистые образцы, а процесс очистки составляет значительную часть цены полимера. Для производства медицинских изделий требуется очистить материал от элементов бактериальных клеток, которые синтезировали этот полимер, и это – сложно и дорого. Для производства бытовых пластиковых вещей этого не нужно, ведь имплантировать их не будут.


Кстати, если говорить про загрязнение окружающей среды, то на очистку материала уходят реагенты, которые потом тоже составляют экологическую проблему. Поэтому процесс производства, выделения и очистки полимеров, возвращения реагентов постоянно улучшается.


ЕЗ: Как вы относитесь к запрету использования неразрушаемого пластика?


ЕШ: Положительно. Смотрите, какой интересный момент. Многие используют одноразовую посуду много раз, споласкивая ее. Это абсолютно неправильно. Такая посуда предназначена для однократного использования, и даже если ее мыть, она покрывается бактериальной пленкой, а это рассадник инфекции. Представьте ситуацию, когда в школе, например, ставят аппарат для розлива питьевой воды, покупают дешевые одноразовые стаканчики и ученики их используют по многу раз. Это просто ужас!


Но если использовать весь одноразовый пластик лишь один раз, получаются огромные даже в масштабах планеты объемы мусора. Мы даже не замечаем, сколько ежедневно тратим пакетов, упаковок, пленки. Например, тонкая пленка в рулонах, которая стоит очень дешево. Домохозяйки заворачивают в нее продукт и после каждого использования, не задумываясь, эти куски выбрасывают. И их накапливаются тонны. Можно убрать из нашей повседневной жизни множество полимерных изделий, и это будет очень эффективно в плане снижения пластикового захламления. Например, если в магазин ходить с сумочкой или с рюкзаком, а не покупать каждый раз пакеты, и для хранения дома использовать обычные емкости из металла или стекла.


Когда я говорю про запрет пластика, я не рассматриваю это условием для вывода нашего материала на рынок. Мы пока даже не думаем о том, чтобы все сделать из биоразрушаемых полимеров. Человечество сейчас в принципе должно научиться думать, сколько ресурсов оно тратит.


ЕЗ: Получается, тонкую пищевую пленку из биополимера не стоит делать?


ЕШ: В принципе это возможно, хотя пока мы далеки технологически. Давайте просто уберем такие форматы потребления из нашего обихода, чтобы ни одна рыба ее не проглотила и ни один птенец эту пленку с помойки не подобрал. Сначала нужно законодательно ее запретить, а потом домохозяйки вспомнят, что у них дома много формочек, мисочек, крышечек. Для чего используется пленка? Закрыть что-то, к примеру, открытую банку консервов. Переложите остатки в фарфоровую емкость с крышкой, получится даже лучше – ее потом можно поставить на стол, а потом вымыть и использовать для чего-то другого.


ЕЗ: Мы говорили про комбинированный пластик, который разрушается, но не полностью, так как в его состав входит неразлагаемый материал. Получается, нужно запрещать не только тип изделий, например одноразовые тарелки, но и конкретный материал.


ЕШ: Любое производство — это большие деньги. Возможно, кто-то из производителей таких разрушаемых изделий из неразлагаемых пластиков даже получает субсидии или гранты. Для несведущего такой продукт кажется более безопасным для окружающей среды. Опыт последних лет показывает, насколько вредными для окружающей среды оказались такие изделия. А люди платят за них больше и чувствуют себя спокойно, при этом в детали их не посвящают.


Многие в мире уже и сейчас используют многоразовые бутылки, чтобы не покупать бутилированную в пластик воду, ходят в магазин со своей сумкой. Привычки медленно меняются, но внешнее регулирование в вопросах использования пластиков необходимо. Бизнес сам вряд ли пойдет на ограничения в части упаковки и использования дешевых и прочных материалов. Регулирование должно осуществляться на уровне государства. В тех странах, где ограничили потребление пакетов и пленки, это было сделано законодательно.


В сухом остатке я бы сказала, что бытовое, повседневное потребление пластика надо снижать в принципе, причем быстро. О пластиковом захламлении говорить надо, и говорить надо громко — чем больше людей в курсе, тем эффективнее общественные меры.


Если же мы говорим о замещении химически синтезированных полимеров биоразлагаемыми пластиками, то это надо делать размеренно, развивая технологию удешевления материала, причем это можно сделать только в процессе производства. Нельзя много лет в лаборатории думать, как сделать все идеально, а потом организовать дешевое работающее производство. Как только запущена не лабораторная или опытная, а промышленная линия, начинается практическая работа по оптимизации процесса, и в течение нескольких лет новая технология выходит на рынок. Если же ничего не делать, а только разговаривать, как это часто происходит, то ничего и не будет.

Показать полностью
-1

ТРАНСГЕННЫЕ ОБЕЗЬЯНЫ ВАЖНЕЕ ГМО-ДЕТЕЙ

Куда нас приведут исследования обезьян с человеческим геном?

Автор: Денис Тулинов

ТРАНСГЕННЫЕ ОБЕЗЬЯНЫ ВАЖНЕЕ ГМО-ДЕТЕЙ Генетика, Crispr-Cas9, Редактирование генома, Длиннопост

Новость об эксперименте китайского биофизика Цзянькуя Хэ, который на эмбриональной стадии внес мутацию в геном двух девочек-близняшек, якобы защитив их от ВИЧ, стянула на себя внимание научного мира, медиа и публики. На этом фоне не так заметно прошла другая новость: в том же южном Китае, только на тысячу с лишним километров к западу от лаборатории Хэ, группа биологов вырастила макак с человеческим вариантом гена, влияющего на развитие мозга. По уверениям авторов эксперимента, трансгенные обезьяны получились чуть умнее обычных — их краткосрочная память улучшилась.


Притом, что содеянное Хэ вызвало громкий скандал — ученый впервые преступил черту, которую генетики во всем мире гласно и негласно согласились не пересекать — его работа вряд ли претендует на нечто большее, чем быть опасным прецедентом. Научной и даже технической новизны в ней нет. Опыт же с модификацией ДНК макак не подразумевает громкого скандала и встает в ряд прочих исследований трансгенных приматов, но это и позволяет считать его в перспективе более значимым — как исследовательская программа он обещает миру куда более серьезные последствия.


Оценить их нам помогут три ключевых аббревиатуры: CBP, iGEM и DARPA. И речь пойдет совсем не о «планете обезьян».


Казус Хэ меняет игру


За дальнейшей судьбой Цзянькуя Хэ любопытно будет проследить. Южный университет науки и технологий в Шэньчжэне сразу открестился от его экспериментов и уволил ученого. Министерство здравоохранения провинции Гуандун проводит расследование, а генетики из разных стран поочередно выступают с осуждением. По словам Хэ — а публикации в рецензируемом научном журнале до сих пор нет, есть лишь слайды и заявления — он направленно «сломал» в эмбрионах ген CCR5, кодирующий рецептор на лейкоцитах, который позволяет ВИЧ проникать в клетки. Такая мутация есть у каждого десятого европейца, она защищает от вируса, но у китайцев почти не встречается.


Девочки родились от отца носителя ВИЧ. Тем самым Хэ якобы избавил их от риска заражения. Но у такого решения столько подводных камней, от непредусмотренных мутаций и мозаицизма до имеющихся иных безопасных способов предотвратить передачу ВИЧ, что авторитетные китайские биологи из институтов Академии наук КНР в Пекине и Шанхае высказались в PLOS Biology так: «Мы были в ярости от этого крайне безответственного проступка, который явно нарушал нормативную и медицинскую этику Китая и стран всего мира». Редкий накал эмоций для статьи в научном журнале, пусть и критической.


В августе 2019 г. ждем рождения третьего младенца с блокированным Хэ геном CCR5, а пока группа ученых в журнале Nature обратилась с открытым письмом к мировому сообществу, где они предлагают ввести мораторий на клиническое редактирование ДНК зародышевой линии человека (спермии, яйцеклетки, эмбрионы). Свою позицию обозначила и экспертная комиссия ВОЗ: «в настоящее время безответственно применять клиническое редактирование генома зародышевой линии человека». Звучат и иные голоса (в июне 2019 г. о планах повторить эксперимент Хэ с некоторыми модификациями заявил Денис Ребриков, проректор по научной работе РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Позже он подтвердил свое намерение), но все эксперты сходятся в том, что казус Хэ ставит вопрос ребром. Всем работающим на этом поле срочно нужно договариваться, вырабатывать единые правила и механизмы контроля.


Судя по острой реакции ученых и медиков на выходку Хэ и по доминирующему тону их комментариев, стандарты на ближайшие годы скорее будут ужесточаться, нежели наоборот, и опыты по редактированию ДНК человека начнут тщательно сдерживать, даже в Китае. Их позволят в очень редких случаях исправления дефектов у малой выборки людей. В таком исследовательском климате фокус еще сильнее сместится на модификацию обезьян: станут множиться генетические эксперименты с приматами, и оттуда будет поступать львиная доля знаний о взаимодействии генов.


Ключевой вопрос в том, какие это будут эксперименты. И где их проведут.


Этика и практика: очеловечить в пробирке


Осенью 2010 года в журнале Nature Reviews Genetics вышла статья четырех биологов, где они задаются вопросом — этично ли вносить в геном обезьяны ДНК человека, лишь для того чтобы выяснить функцию того или иного гена? Есть сильный соблазн взять уникальную для нашего вида генетическую последовательность, вырастить животное с этой последовательностью и посмотреть, как изменится его поведение. Так можно изучать вклад генов в развитие характерных для человека свойств психики, вплоть до владения языком и самосознания. Словом, изучать то, как и какие гены делают нас людьми.


По мнению авторов, хотя трансгенных обезьян используют для изучения моделей болезней, моральный вызов к этому не сводится. Даже вполне физически «здоровый» гуманизированный шимпанзе может быть отвергнут сородичами, если чужая ДНК слегка изменит его облик или повадки. У него не будет нормальной социальной жизни, он будет страдать. Авторы приходят к выводу, что даже такая практика этически неприемлема. На тот момент они еще не знают и не пишут про CRISPR, но генно-инженерный соблазн уловили весьма точно.


Спустя два года ученые показали, что систему адаптивного иммунитета бактерий, использующую «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами», можно приспособить для точного разрезания цепочек ДНК. Так появилась техника CRISPR, она усилила соблазн многократно. Вскоре китайские генетики первыми применили эту технику для создания модифицированных макак. В 2015 году директор Национальных институтов здравоохранения США объявил, что они прекратят использовать шимпанзе для целей биомедицины, но исследования с нечеловекообразными приматами продолжатся. Еще через год метод CRISPR впервые был применен для редактирования клеток человека — пациенту с раком легкого ввели инъекцией его же T-лимфоциты после нокаута в них одного гена. Это сделали китайские онкологи, в больнице китайского города Чэнду.


В 650-ти километрах южнее Чэнду вы найдете кампус Зоологического института Китайской академии наук. Там создают трансгенных обезьян разными методами генной инженерии. Свежая работа — пять особей, выращенных с встроенным в ДНК человеческим геном MCPH1. Этот ген влияет на внутриутробное развитие мозга плода, его еще называют ‘микроцефалин’, но его роль толком не изучена. По размеру мозга и типичному поведению трансгенные животные не отличались от обычных, а вот их краткосрочная память и скорость реакции в задачах на отсроченный подбор фигуры по образцу оказались лучше.


Вероятно, человеческий ген MCPH1 все же повлиял на развитие мозга макак. Судя по сканам и срезам тканей их нейроны созревали медленнее, миелиновая оболочка на нервных волокнах появилась позже, и экспрессия синаптических генов запустилась с запозданием. Авторы эксперимента пишут: «Мы предполагаем, что задержка нервного созревания у трансгенных обезьян могла увеличить их временное окно пластичности нейронной сети, сходное с неотенией в развитии мозга человека». Вот почему макаки лучше справлялись с тестами — их мозг был чуть пластичнее, они могли быстрее учиться. Кажется, авторы нашли инструмент, используя который можно влиять на когнитивные способности.


Чтобы далее развернуть поиск подобных генов, нужны три условия. У Китая они есть.


Массовое производство приматов


Зоологический институт КАН управляет в том числе фермой по выращиванию обезьян. Там живет свыше двух тысяч особей, многие несут в себе трансгены. По мере надобности животных перемещают между отделениями хирургии, генетики, визуализации. Берут анализы, снимают биометрию, тестируют. В часе езды расположена еще одна ферма на полторы тысячи особей, за нее отвечает Куньминский университет науки и технологии. На выращивание обезьяны уходит 4-5 лет, содержание обходится дороже тех же мышей, но за последние годы при поддержке правительства подобные фермы возникли также в Шэньчжэне, Ханчжоу, Сучжоу и Гуанчжоу. Популяция макак для исследовательских целей в стране постоянно растет и достигла многих десятков тысяч — с первым условием все в порядке.


Нечеловекообразные обезьяны служат моделями разных заболеваний, включая нейродегенеративные болезни, аутизм, депрессию, шизофрению и так далее. Китай даже экспортирует животных в другие страны. По количеству лабораторных макак у США сравнимые цифры, но до 43% из них используются в штатах для изучения ВИЧ/СПИД, и вдобавок Конгресс недавно настоял на снижении объема экспериментальной работы с ними. Китай же становится мировым центром исследований приматов и будет наращивать свой обезьяний ресурс, но второе условие еще важнее — страна планирует использовать обезьян целенаправленно для изучения мозга.


Аббревиатура CBP стоит за China Brain Project, научной инициативой, на которую правительство делает серьезную ставку. Подобные инициативы с 2013 года запущены в США и ЕС, но китайская выделяется акцентом на работе с нечеловекообразными приматами. Последние «являются превосходными моделями для изучения когнитивных функций человека, механизмов патогенеза и терапевтических подходов при заболеваниях головного мозга. Среди китайских нейробиологов растет интерес к использованию нечеловекообразных приматов, и во многих институтах создаются исследовательские центры под эксперименты с ними». Приоритеты CBP обозначены явно и внятно.


Исследования приматов будут сопряжены, главным образом, с генной инженерией. Это третье условие. Для лидерства в биотехнологиях нужны специалисты высокого класса, владеющие передовыми методами, и Китай интенсивно их готовит. Это видно по динамике участия китайских университетов в iGEM (International Genetically Engineered Machine), главном международном соревновании по синтетической биологии и генной инженерии. Если в 2012 году заявки подали 29 китайских команд (из 250 участников со всего мира), то в 2016-м их уже было 63 (из 299), в 2017-м — 83 (из 312), в 2018-м — 103 (из 343), а на iGEM-2019 заявились 117 китайских команд (из 375). Для сравнения статистика США, ближайшего конкурента: 94, 76, 73, 79, 65. Прочие позади с большим отрывом.


Для Китая iGEM — это инвестиция в будущее, CBP рассчитан до 2030 года. Прикинем ход событий.


Генная инженерия для мозга


Итак, имеются разрозненные, казалось бы, обстоятельства, сочетание которых в перспективе дает кумулятивный эффект. В Китае вырастили огромную колонию обезьян для исследований, делают серьезную ставку на генную инженерию и запускают проект по изучению мозга, в основе которого — трансгенные и геноредактирующие технологии плюс нечеловекообразные приматы как модели. У США потенциал в нейронауках выше, обезьян в распоряжении не меньше, но их BRAIN Initiative не нацелена напрямую на ГМ обезьян, и эксперименты такого рода, вероятно, испытают там больше ограничений.


Впрочем, американские ученые считают, что количество обезьян следует увеличить и активнее применять методы генного редактирования. Такие предложения в мае 2019 года озвучила Рабочая группа BRAIN Initiative. В июле NIH выделено свыше $2 млн.на создание Координационного центра и расширение колонии мартышек, доступных для нейронаучных исследований


Не случайно главные попытки уникальных или «спорных» генно-инженерных опытов последних лет пришли из Китая. Как и Цзянькуй Хэ генетики из Куньмина тоже преступили черту, создав макак с геном человека. И неспроста их статья вышла лишь в китайском журнале, а у Хэ публикации нет вовсе. Но если Хэ вменяют само вмешательство в зародышевую линию, то в случае с MCPH1 дерзость в том, что трансген ввели не для изучения модели болезни и тестирования лекарств. Проверяли именно эффект человеческого гена. Обезьяны в этом смысле совершенно здоровы.


Такие исследования будут накапливаться: технически они возможны, генов у человека много. Если вводить их по два и три, изучая эффекты комбинаций, то поле деятельности непаханное. И мало ввести трансген человека, тогда уж нужно вырезать ген обезьяны, чего авторы не сделали (но непременно сделают на следующем витке). Впрочем, не столь важно, в каком уголке мира подобные эффекты откроют, разве что у США и Китая сейчас на руках главные козыри. Но если эта линия работ продолжится, то ученые получат ценнейшие знания: как конкретные изменения ДНК сказываются на уме и психике.


Что можно сделать с такими знаниями с учетом технической возможности еще на стадии эмбриона отредактировать ДНК человека? Будем реалистами — практика вмешательства в зародышевую линию будет приходить в мир малыми шажками, стартуя с исправления очень редких и неустранимых иным способом дефектов. Все зависит от того, насколько она будет успешной. Впереди маячит развилка: либо быстро проявятся некие побочные эффекты и тема надолго закроется, либо поначалу все пойдет гладко, а возможные баги скажутся, например, лишь через два-три поколения. Или же багов не будет вовсе? Короткий ответ — мы не знаем. Для этого и нужны исследования, в том числе на приматах.


Еще одна развилка: от исправления дефектов и далее, через снижение рисков заболеть, к конструированию новых свойств. Цвет глаз или кожи не интересует, это мелочи. Речь идет о мозге. В нем определенно найдется что «исправить». По эволюционным меркам мозг современного человека — сырой продукт, он возник недавно и еще не протестирован миллионами лет. Он полон когнитивных искажений и неврозов. Человек не был спроектирован как апгрейд обезьяны — закреплялось первое, что работает, плюс то, что хотя бы не сильно мешает. В итоге наш мозг — это клубок компромиссных решений. Не всегда самых эффективных.


Опасаются, что ГМ технологии создадут элиту с улучшенными генами. Опасаться стоит другого.


Это ни на что не похоже


В мае 2019 года журнал Science публикует статью ученых из Массачусетского технологического института. Они обучили искусственную нейронную сеть распознавать объекты на фото, имитируя крошечный участок зрительной коры макак. После обучения сеть могла уже сама генерить картинки, которые возбуждают этот участок у живых обезьян. Синтетические изображения были весьма причудливого вида, там нет ничего узнаваемого из реального мира, но именно на них нейроны откликались сильнее всего. По желанию авторов сеть также создавала изображения, которые выборочно перевозбуждали один конкретный нейрон.


Первый автор статьи замечает: «Если бы у нас была хорошая модель для нейронов, которые вовлечены в переживание эмоций или развитие различных расстройств, мы могли бы использовать эту модель для управления нейронами, чтобы помочь облегчить эти расстройства». Мысль здравая, ведь при помощи генеративных сетей гипотетически можно управлять любой популяцией нейронов, а в качестве стимулов использовать не только зрительные, но и звуковые или тактильные. Неизвестно, знают ли авторы про опыты Николаса Тинбергена с птенцами чайки или про идею «универсальных законов искусства» Вилейанура Рамачандрана, профессора Калифорнийского университета в Сан-Диего, но они своей работой открыли способ направленно создавать ключевые гиперстимулы для разных систем мозга.


Заметим, что гиперстимулы для людей могут быть и семантическими, то есть вызывать нужную реакцию за счет смысла, заложенного в текст, видео или мем. Такой гиперстимул будет воздействовать на мозг сильнее, чем контент, создаваемый обычным путем, и будет, вероятно, так же причудлив, как сгенерированные картинки. Предъявив его человеку, вы вызовете заданное состояние психики гораздо быстрее, точнее и надежнее. Так можно работать с эмоциями и лечить депрессию, например, как намекает первый автор. А еще вдобавок можно помочь генеративным сетям — сделать мозг более восприимчивым к тому или иному классу стимулов. Например, прицельно изменив ДНК.


Сегодня ключевые стимулы для нейронов ищут на обычных приматах. Если создать особей с генами человека, их мозг может предпочесть чуть иные стимулы — мы не узнаем, пока не проверим. Но если отличия будут, они сообщат нам важнейшую вещь: как вариации генома связаны с вариациями восприятия. На большой выборке испытаний и генов можно даже обучить искусственный интеллект. Он поймет, как нужно изменить ДНК, чтобы мозг лучше откликался на заданный стимул, или же каким должен быть эффективный стимул при заданной ДНК. Модель будет примитивна поначалу, но позволит добывать знания и тестировать гипотезы. Со временем подбор генной модификации под гиперстимул перестанет быть чисто теоретической задачей.


Чтобы быть на вершине, нет нужды вмешиваться в свой геном. Достаточно контролировать гиперстимулы для остальных.


Генетическое неравенство наоборот


Обычно в связи с редактированием генов говорят о новом неравенстве, которое разделит людей на простых и улучшенных. Узкий слой граждан якобы будет иметь доступ к передовым технологиям и подкорректирует ДНК своих будущих детей, которые получат заведомое преимущество. Права человека, дискриминация, евгеника. Этот сценарий не учитывает, однако, что привилегированным родителям нужны твердые гарантии, прежде чем они пойдут на такой шаг без видимых причин. Нужно убедиться, что редактирование дает, во-первых, требуемый эффект и, во-вторых, что даже спустя много лет у потомков не вылезут проблемы. Такой гарантии сразу им никто не даст.


Генная инженерия и исследования мозга — живые науки, где знания и методы обновляются в реальном времени, пока вы читаете эти строки. Так, на CRISPR-ножницы возлагают много надежд, но и они порой режут молекулы в произвольных местах и не во всех клетках работают одинаково. Ученые ищут способы повысить их точность, но идеал вряд ли достижим, поэтому вопрос в разумном принятии риска. Если супруги дважды теряют рожденных детей из-за мутаций в ДНК материнских митохондрий, они решаются на заместительную терапию — ядро из яйцеклетки жены переносят в уже безъядерную яйцеклетку женщины-донора и оплодотворяют в пробирке. Таким путем в 2016 году родился мальчик от трех родителей. При всем старании ученых часть митохондриальной ДНК матери он все же унаследовал.


Лишь со временем генная инженерия выйдет за рамки медицины, распространится в обществе и станет ближе к косметической хирургии. Но самые влиятельные и богатые окажутся последними людьми, кто отредактирует свою зародышевую линию. Скорее, наступит момент, когда нетронутость ДНК превратится в привилегию, в один из признаков принадлежности к элите. Именно потому, что замена генов, связанных с развитием мозга — чересчур серьезное дело, а научные знания о роли таких генов можно применить с меньшим риском для себя и с большим успехом. В таком сценарии «улучшенными» будет большинство.


Представьте себе модифицированных макак особого типа. Они не служат моделью аутизма или болезни Альцгеймера, на них не тестируют лекарства. Их гены изменены, и в сравнении с обычными макаками эти особи более склонны к определенным зависимостям. Или же они более конформны в социальном поведении, или же острее реагируют на некий подпороговый стимул. Подобных обезьян совсем нетрудно вообразить, если проследить логику уже начатых исследований. Так на живых моделях будут проверены важные гены человека. И так генетическая инженерия получит шанс превратиться в социальную.


Социальным инженерам пригодится еще одна новая технология. Ее уже тестируют.


Ключевое умение отыграть назад


Население Земли превысило 7.7 млрд.человек, и по прогнозам ООН к 2050 г. оно вырастет еще на 2 млрд. Если к тому времени спрос на коррекцию ДНК окажется высок, обеспечить всех желающих индивидуальной процедурой будет трудно технически. Но и не придется. Генетики знают, как тиражировать в природе нужную мутацию гена со скоростью геометрической прогрессии — эта техника называется «генный драйв», ее много раз проверили на насекомых, а ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые испытали ее на млекопитающих, мышах.


Суть генного драйва проста: обычно в половую клетку от каждого родителя попадает по одинарному набору хромосом, отсюда вероятность передать потомству один из двух вариантов конкретного гена стремится к 50%; если же в хромосому одного из родителей встроить «драйв», он вырежет кусок из второй хромосомы. Клетка попробует восстановить его, взяв за шаблон хромосому с«драйвом», ведь та цела и невредима. В итоге обе хромосомы будут нести нужный вариант гена, и потомство унаследует его плюс «драйв» — он вырежет кусок уже на следующем цикле полового размножения, и так далее. Так можно передать конкретную генетическую комбинацию от одного родителя дальше всем поколениям.


Генный драйв не идеален, у него есть ограничения, и люди долго достигают половой зрелости. Но с неизбежностью математики он работает с ускорением на каждой итерации, и если Цзянькуй Хэ нарушил одно негласное табу, то применить драйв на человеке пока безумцев не нашлось — а технически это возможно уже сейчас. Будет огромной удачей, если так начнут распространять синтезированные гены для борьбы с болезнью Альцгеймера, например, тормозящие деградацию нервной системы, а не те, что усиливают ее восприимчивость к гиперстимулам. Потенциальная мощь генного драйва тревожит специалистов, и для Правительства США это уже вопрос национальной безопасности. Биологи ищут способы противостоять CRISPR.


В генной инженерии началась классическая гонка снаряда и брони, и страны лидеры в этой области будут обладать обоими типами технологий. В агентстве Пентагона DARPA открыли программу «Безопасные гены» (Safe Genes), просчитав возможные сценарии применения биотехнологий и играя на опережение. В 2017 году агентство выделило $65 млн на разработку систем anti-CRISPR, которые смогут блокировать направленное изменение ДНК или делать его обратимым. И пусть на сегодня главные риски связаны с редактированием растений и насекомых, но сегодня в завтрашний день не все могут смотреть. Те же, кто смотрят, неизбежно учитывают сценарии генного редактирования человека.


Как они будут развиваться в реальности, зависит от многих условий и событий, как и от воли отдельных людей и сообществ. Впервые у человечества возникает искус и возможность управлять своей эволюцией, изменять свою внутреннюю природу — до того мы изобретали лишь разные способы менять мир вокруг. Куда нас приведет развитие технологий генного редактирования, выберем ли мы остановиться у некоей черты или найдем способ успешно жить с ними? Мы не знаем, будущее в этом отношении не предопределено, это открытый финал. Но обдумывать вероятные следствия вполне уже пора. Хотя бы для того, чтобы они не застали врасплох. И чтобы осознать: в будущем без развитой генной инженерии вы не сможете не только улучшать свои гены, но и даже не допустить их «улучшения».


Россия на iGEM-2019 представлена одной командой. Столько же у Кении и Нигерии. У Гонконга – 9.

Показать полностью
8

17 АВГУСТА В РОССИИ ПРОЙДЕТ “МЕДИЦИНСКАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ”

17 АВГУСТА В РОССИИ ПРОЙДЕТ “МЕДИЦИНСКАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ” Лаба медиа, Медицина, Научпоп, Длиннопост

17 августа в России пройдет “Медицинская лабораторная” - просветительская акция с ведущими врачами и учеными.


Каждый желающий сможет проверить свою базовую грамотность в вопросах медицины и здоровья. После окончания самой викторины и награждения отличников гостей акции будет ждать дополнительная программа - лекции, мастер-классы, экскурсии и научно-популярные фильмы международного уровня.


Ищите свой город и выбирайте площадку по этой ссылке

Площадками акции станут не только медицинские центры и специализированные НИИ, но и привычные любителям науч-попа площадки: библиотеки, парки, музеи и лектории. Завлабами выступят известные врачи и популяризаторы. Так в столичном лектории “АРХЭ” выступит Алексей Водовозов, научный журналист, врач-терапевт высшей квалификационной категории, автор книги «Пациент Разумный. Ловушки «врачебной» диагностики, о которых должен знать каждый». А в московском Парке Горького - Елена Мотова, врач-диетолог клиники "Рассвет", автор книги "Мой лучший друг – желудок. Еда для умных людей".


“Когда мы здоровы, мы этого почти не замечаем, поскольку уверены: так будет всегда. Или вдруг, начитавшись Википедии, находим у себя все болезни, о которых узнали, и начинаем искать спасение от того, чем на самом-то деле не страдаем. И то и другое, конечно, плохо нам помогает оставаться в хорошей форме. Медицинская лабораторная посвящена мифам и заблуждениям, которые мы любим повторять не особенно задумываясь, насколько они далеки от истинного положения дел”, рассказывает идею акции научный редактор “Лабы” Владимир Губайловский.


От сосисок до эпидемий


Первый раздел “Медлабы” - мифы о еде. На первое - быстрорастворимая лапша. На второе - сосиски. Затем - ультрапастеризованное молоко и кофе. Не забудем и про алкоголь, а также все виды похмелья. Тяжелый коктейль, мы понимаем. Но всё это во имя науки и за здоровье лаборантов.


Второй раздел - самый важный - о болезнях и лечении. Когда необходимо принимать антибиотики, а когда их применение бесполезно и даже вредно? Как разобраться с аллергией? Когда нам необходимо сложные синтезированные вещества, а когда достаточно похрустеть морковкой? Мы обсудим насколько ВИЧ-инфицированный человек опасен для окружающих его людей, и что делать когда человек вдруг узнает, что у него ВПЧ (вирус папилломы человека).


Отдельная рубрика посвящена замене органов. Совсем скоро некоторые манипуляции войдут в рутинную медицинскую практику. Однако научные новости об успехах трансплантологии очень медленно влияют на врачебную практику в больницах. Какие органы мы уже можем заменить в организме, а какие - научимся только в будущем, возможно, не слишком далеком? Разберемся вместе.


Заключительный раздел посвящен нашему замечательному соотечественнику, ученику лауреата Нобелевской премии Ильи Мечникова Владимиру Хавкину (1860-1930). Он был первым бактериологом и эпидемиологом, который помог человечеству бороться с таким страшным явлением, как эпидемии. До конца 19 века, когда Хавкин разработал и начал применять свои вакцины, единственным средством борьбы с эпидемиями были заградительные кордоны: целые районы закрывали и людей, оказавшихся на зараженных территориях, оставляли умирать. И другого выхода не было. Разработанные Хавкиным вакцины спасли миллионы жизней - сначала в Индии, где он впервые провел массовое вакцинирование, а потом и во всем мире.


Исследовательский центр в Бомбее, который основал доктор Хавкин и который носит сегодня его имя. Институт Хавкина отмечает свой 120-летний юбилей как раз в августе.

По традиции все участники акции получат фирменные наклейки “Лабы”, а отличники - подарки от книжных партнеров. Не бойтесь приходить на “Медлабу” с детьми. Их будет ждать своя, адаптированная под нежный возраст, веселая викторина.


Справка


“Медицинская лабораторная” - вторая из целого ряда тематических акций, которые запустила «Лаба» в этом году после успеха своей основной акции “Открытая лабораторная”, которая прошла в 30 странах мира 9 февраля 2019 года в честь Дня российской науки.


25 апреля 2019 года - в Международный день ДНК - прошла “Генетическая лабораторная”.

А 12 октября мы проводим глобальную химическую акцию “Mendeleev Lab”. Стать площадкой или партнером, можно написав на почту info@openlaba.com


Проект «Лаба» включает в себя несколько проектов.


«Открытая лабораторная» — это самая масштабная однодневная научно-популярная акция в мире (openlaba.com). Проходит с 2017 года Удостоена премии «За верность науке» в номинации «Прорыв года» (вручается Министерством науки и высшего образования и Министерством просвещения).

Сайт laba.media — это ежедневный источник информации о науке и доказательной медицине. Тесты, видео, подкасты и стримы от лучших ученых, популяризаторов и блогеров.

Организатор акции - АНО «Лаборатория просветительских проектов».


Получить более подробную информацию и аккредитоваться на “Медлабу” можно, написав на почту: glavred@laba.media (Евгений Насыров)

Показать полностью
-14

Почему канцерофобия — бич 21 века?

Вместе с популярным блогером Артуром Шарифовым разбираем главный страх современности — канцерофобию. Почему люди стали так бояться заболеть раком?

Наверное, каждый, кто читал новости в интернете (да и вообще хотя бы раз этим интернетом пользовался) когда-нибудь ловил себя на мысли: «А вдруг у меня тоже рак?» Ежедневный поток информации о смертельных онкологических заболеваниях – благодатная почва для развития настоящей общественной истерии: канцерофобии.


В новом видео «Лабы» блогер и популяризатор науки Артур Шарифов пытается понять: что нам действительно известно о раке, а что – не более чем мифы, которые только нагоняют панику?

155

Изучаем физику в баре: эксперименты и опыты, который может повторить каждый

Чем заняться ученому на вечеринке? Смотрите наши видео-эксперименты с Алексеем Иванченко, физиком-экспериментатором, автором уникального научного шоу, телеведущим и автором большинства экспериментов в знаменитой программе «Галилео» на СТС. На этот раз — подборка опытов для дружеской вечеринки.

81

У нас все меньше секса: что произошло?

У нас все меньше секса: что произошло? Секс, Медицина, Здоровье, Длиннопост

Британские ученые установили, что жители Великобритании все реже занимаются сексом. Соответствующее исследование специалистов из Лондонской школы гигиены и тропической медицины (входит в Лондонский университет) опубликовано в журнале The BMJ.


И это – не единственная научная работа, которая приходит к этому печальному выводу. Но что же с нами произошло? Почему нам больше не интересны половые контакты?


В настоящее время регулярная сексуальная активность с постоянным партнером считается одним из факторов, способствующих не только укреплению отношений в паре, но также здоровью каждого из ее членов. И тем не менее во многих странах (прежде всего в развитых) наблюдается снижение доли сексуально активных людей и частоты интимных контактов между ними.
«Лаба» решила вчитаться в свежее исследование, чтобы понять, куда от нас уходит секс.

1. Насколько реже мы занимаемся сексом?

Проведенный специалистами анализ использует данные трех «раундов» британского исследования NATSAL (National Survey of Sexual Attitudes and Lifestyles), которые проводились в 1990-1991, 2000-2001 и 2010-2012 годах соответственно. На каждом этапе респонденты рассказывали о своей сексуальной активности, то есть вагинальных, анальных или оральных контактах, в том числе однополых. Всего в опросе участвовали более 34 тысяч мужчин и женщин в возрасте от 16 до 44 лет.
По этим данным наибольшее падение сексуальной активности наблюдается среди людей, имевших сексуальные контакты в период с 2001 по 2012 год. Например, если в 2000-2001 годах доля женщин, у которых на момент опроса не было сексуальных связей в течение последнего месяца, составляла 23%, то в 2010-2012 годах – уже 29,3%. У мужчин этот же показатель за тот же период увеличился с 26% до 29,2%.
С 2001 по 2012 год также существенно снизилась доля респондентов, у которых на момент опроса был секс чаще десяти раз в течение последнего месяца. У женщин – с 20,6% до 13,2%, у мужчин – с 20,2% до 14,4%.
В целом снижение полового влечения наблюдалось у респондентов во всех возрастных группах, кроме мужчин 16-24 лет. Самое сильное падение продемонстрировала возрастная группа старше 25 лет, а также те, кто находился в зарегистрированном и незарегистрированном браке.
В частности, в период с 2001 по 2012 год для респондентов в возрасте 35-44 лет среднее число сексуальных контактов за последний месяц упало для женщин с четырех до двух, а для мужчин – с четырех до трех. А доля тех, у кого секс случался чаще десяти раз за последний месяц, снизилась в два раза.
Снижение сексуальной активности в возрасте 35-44 лет было характерно для респондентов, состоящих в стабильных отношениях. Среди одиноких людей эта тенденция не наблюдалась.

2. Почему мы больше не делаем это?

Кроме статистического анализа уровня сексуальной активности респондентов в зависимости от их возраста и наличия партнеров, ученым удалось отследить социально-экономические факторы, связанные с этими результатами.
Один из главных выводов: чем лучше физическое и психическое здоровье, а также выше занятость и уровень доходов респондента, тем чаще человек занимается сексом.
Однако ученые призывают быть осторожнее с выводами. Британское исследование – наблюдательное, то есть устанавливать причинно-следственные связи между факторами не входило в задачи работы. Ее авторы не могут однозначно утверждать, что малая частота сексуальных контактов вызвана безработицей или низким уровнем доходов. Кроме того, по мнению ученых, на результаты исследований мог повлиять тот факт, что респонденты предоставляли информацию о себе добровольно. А значит, наверняка не обошлось без искажений.
Ученые утверждают: принятая в обществе сексуальная норма может влиять как на фактическую сексуальную жизнь, так и на то, как о ней принято рассказывать (в том числе в ходе опросов). Например, гендерное равноправие, о котором так много в последнее время рассуждают в западном обществе, не могло не повлиять на сексуальную норму, считают исследователи. Одно из проявлений этой тенденции ученые видят в том, что современная женщина менее склонна удовлетворять сексуальные потребности мужчины и в то же время – пренебрегать собственными сексуальными потребностями.
Отдельно авторы указывают, что снижение частоты половых контактов по времени практически совпадает с ростом использования социальных медиа.
Ведь они снижают потребность людей в прямой коммуникации. Еще один возможный фактор – мировой экономический кризис 2008 года, который привел к ухудшению финансового положения в обществе. Другими словами, у людей стало меньше свободного времени в целом, и на секс в том числе.
Все эти яркие гипотезы точно требуют дополнительных подтверждений, уверяют ученые. Но есть факторы, которые можно с гораздо большей уверенностью связать со снижением полового влечения. По мнению авторов исследования, это стресс, высокий темп современной жизни и исчезновение границы между свободным временем и работой.

3. Может быть, и слава богу, что секса больше нет?

Не знаем, как вы, но большинство респондентов совсем не рады, что секса стало меньше. В этом-то и заключается главная проблема!
Почти половина опрошенных женщин (50,6%) и две трети мужчин (64,3%) предпочли бы чаще заниматься сексом. Особенно этот показатель высок среди партнеров, состоящих в браке или проживающих вместе. По мнению авторов, такой результат «заслуживает внимания». Трудно не согласиться!
Жалобы на недостаток секса – не просто блажь. «Частота половых контактов выступает барометром взаимоотношений в обществе, и ее снижение может сигнализировать о тревожной тенденции. Это интересный фактор, который пока еще не имеет объяснения и требует дальнейшего изучения», – утверждают ученые.
С другой стороны, комментируя результаты британских коллег, сексолог Питер Леусинк из Медицинского центра Университета Неймегена (Нидерланды) напомнил: низкий уровень сексуальной активности часто не мешает здоровью и личному благополучию, а качество сексуальной жизни и количество половых контактов не всегда связаны друг с другом.
Другими словами, все индивидуально. Если человеку комфортно заниматься сексом не чаще раза в год, то это не проблема.
А вот если супруги занимаются сексом регулярно и это их все равно не удовлетворяет – это веский повод обсудить сложности и обратиться к специалисту.
«Профессионалы, работающие в системе здравоохранения, обязаны знать о связи между сексуальным здоровьем, общим состоянием здоровья и социальными факторами и во время беседы с пациентом должны обращать внимание на возможные проявления его сексуальных проблем. Проведенное исследование должно побудить ученых и врачей начать говорить о сексе», – считает голландский сексолог.

4. А что в России? Как у нас с сексом?

Если вкратце, то у нас более или менее неплохо.
Снижение уровня сексуальной активности наиболее ярко проявляется в Азии. Согласно глобальному опросу сексуального поведения от 2009 года, чаще всего занимаются сексом в Греции и Бразилии (89% и 85% респондентов в этих странах сообщили о том, что у них был секс на неделе, в которую проводился опрос). Реже всего – в Японии (38%).
Россия находится в первой десятке по числу «сексуальных активностей» (то есть разнообразию половых контактов), а также в первой тройке по числу сексуальных партнеров.
Российские мужчины сообщали в среднем о 17 половых партнерах. Российские женщины – о 28.
В опросе приняло участие 26 тысяч человек из более чем 20 стран. Опять же, опрос был добровольным, и ученые не могут ручаться за точность сведений, которые предоставляли участники.
Для нашей темы, впрочем, особенно важен японский кейс, где с сексом плохо. Действительно, как утверждают ученые из Национального института исследований в области населения и социальной защиты (Япония), в 2016 году в стране впервые с 1899 года родилось менее 1 млн детей, тогда как еще в 1970-х ежегодно рождалось свыше 2 млн человек.
Оценки показывают, что при сохранении текущих темпов рождаемости к 2065 году население Японии сократится с нынешних 127 млн человек до порядка 90 млн. Учитывая, что в настоящее время на лиц старше 65 лет приходится более 28% населения Японии, высокую среднюю продолжительность жизни в стране (почти 84 года), огромный государственный долг (свыше $10 трлн, что почти равно рекордным для развитых государств 2,5 ВВП страны) и низкий уровень миграции в страну, падение интереса к сексу в Японии перестает быть хоть как-то забавным.

Показать полностью
32

Вакцинация в России. Главные риски и факты

Вакцинация в России. Главные риски и факты Здоровье, Медицина, Длиннопост

Прививки – тема, которую в сегодняшних реалиях обсуждать немного боязно. Разговоры об эффективности и опасности вакцинации постоянно вызывают скандалы и огненные комменты в соцсетях. Так что попытка говорить об этом – трюк довольно рискованный. Но «Лаба» все-таки решилась.


Этот гайд посвящен базовым фактам о вакцинации. Без них вести «прививочную» дискуссию просто невозможно.

1. Для чего нужна вакцинация?

На протяжении многих веков люди тысячами погибали от инфекционных заболеваний. Но с изобретением антибиотиков и вакцин ситуация изменилась. Благодаря массовой вакцинации удалось искоренить натуральную оспу и свести на нет заболеваемость некоторыми другими инфекциями.

2. Зачем нам укреплять иммунитет сегодня, если никто вокруг не болеет?

Возбудители инфекций никуда не исчезли. Стоит утратить бдительность, и вспышка тут как тут. Именно таким образом в Европе недавно случилась вспышка кори. В соседней Украине, по прогнозам ВОЗ, в этом году и вовсе существует опасность возникновения вспышки дифтерии.


Согласно отчету Роспотребнадзора, в России за прошлый год более чем в пять раз увеличилась заболеваемость корью и в два раза – коклюшем. А еще было зарегистрировано два случая давно забытой дифтерии.


Все инфекционные заболевания страшны в первую очередь своими осложнениями. Поэтому попытаться их избежать – разумное решение любого здравомыслящего человека.

3. Кого и как вакцинируют в России?

В первую очередь прививки необходимы детям, но взрослых тоже не нужно сбрасывать со счетов.


В рамках системы обязательного медицинского страхования бесплатная вакцинация регламентируется Национальным календарем прививок (ей подлежат все граждане Российской Федерации, достигшие определенного календарем возраста). Календарь предусматривает профилактику 12 инфекционных заболеваний: гепатита В, дифтерии, коклюша, кори, эпидемического паротита (свинки), столбняка, полиомиелита, краснухи, туберкулеза, пневмококковой инфекции, гемофильной инфекции (для детей из групп риска) и гриппа.


Для людей с высоким риском заражения инфекциями, не перечисленными выше, предусмотрена вакцинация по эпидемиологическим показаниям. Она предусматривает профилактику бешенства, гепатита А, некоторых особо опасных инфекций, менингококковой инфекции и других.


Помимо вакцин, входящих в Национальный календарь, врачебное сообщество настоятельно рекомендует дополнительную вакцинацию. Она предполагает введение лицензированных в РФ, но не вошедших в календарь вакцин. Применение некоторых из них возможно в рамках территориальных госпрограмм, но в некоторых случаях желающим приходится оплачивать их самостоятельно.

4. Каким образом прививки формируют иммунитет?

Если сильно обобщать, то иммунитет делится на врожденный (неспециализированный, но первый барьер на пути инфекции) и адаптивный (антитела, специфичные для определенного возбудителя). Для того чтобы произошла выработка антител, нужно встретиться с возбудителем или его компонентами.


Попадание в организм живого полноценного инфекционного агента предполагает развитие заболевания. Но болезнь может протекать тяжело и сопровождаться осложнениями. Не говоря о том, что некоторые инфекции смертельно опасны.


И тут на помощь приходят вакцины. Они могут содержать ослабленных живых или убитых возбудителей или же их компоненты.


Когда их вводят пациенту, у него не развивается полноценная болезнь, зато вырабатываются антитела, необходимые для формирования иммунного ответа.


Эти антитела могут годами циркулировать в крови и защищать человека от развития инфекционного заболевания или предотвращать его тяжелое течение, – если возбудитель все же окажется слишком силен.

5. Как определить, нужно ли мне вакцинироваться?

Информация о том, какие вакцины были введены записывается в медицинской документации – это медицинская карта из детской поликлиники. А для тех, кто прививался после 1993 года, – сертификат прививок.


Людей, чьи документы утеряны, по умолчанию считают непривитыми.


Впрочем, большинство медицинских «методичек» рекомендует пациентам до начала вакцинации пройти анализ на наличие антител к некоторым инфекциям: гепатитам А и В, кори, краснухе, эпидемическому паротиту и ветряной оспе. Если количество антител признано достаточным для защиты от заболевания, то в новом вакцинировании нет необходимости.


Однако если вы не привиты (или не уверены в том, что привиты), а титр антител низок, то вам порекомендуют вакцинацию против кори, краснухи, эпидемического паротита, дифтерии, столбняка, гепатита В и некоторых других инфекционных заболеваний.

6. Нужно ли прививаться, если мой образ жизни не предполагает контакта с инфекционными больными?

Вы никогда не знаете, где может произойти такой контакт. Инфекции, передаваемые воздушно-капельным путем, можно запросто повстречать в общественном транспорте, торговом центре и на работе.


Самый показательный случай – оспа, которую привез из Индии советский художник-плакатист Алексей Кокорекин в 1959 году. На второй день после возвращения из командировки он почувствовал недомогание, был госпитализирован в больницу, где и погиб от натуральной оспы (которую не сразу диагностировали, поскольку в СССР болезнь считалась побежденной).


Всего за двое суток он успел проконтактировать примерно с девятью тысячами человек. Эпидемию удалось предотвратить, но от Кокорекина заразились 46 человек. Трое из них умерли.


Хотя натуральная оспа действительно встречается крайне редко, остаются очень заразные инфекции (например, корь), для которых такой сценарий в России вполне может повториться. В этом случае гораздо спокойнее быть под защитой.


Другие возбудители, для которых характерны фекально-оральный или контактный механизмы передачи, постоянно пребывают в своей обычной среде обитания. Бактерия, приводящая к развитию столбняка, например, отлично себя чувствует в почве. При попадании в рану она может привести к развитию крайне опасного заболевания у человека без иммунитета.

7. А хроническим больным прививаться можно?

Хроническим больным прививаться не только можно, но и нужно. У многих из них высокие риски заражения бактериальными инфекциями (гемофильной и пневмококковой). Кроме того, другие инфекционные заболевания у хронических больных могут сопровождаются осложнениями с большей вероятностью, чем у здоровых.


Однако таким пациентам прививки следует начинать только после достижения ремиссии, которую подтвердит соответствующий специалист.


Существуют и противопоказания. Пациентам с первичными иммунодефицитами или тем, кто получает препараты, подавляющие иммунитет, а также беременным и онкологическим больным противопоказаны все живые вакцины. Пациентам с прогрессирующими заболеваниями нервной системы или переживших судороги, развившиеся при нормальной температуре тела, противопоказана вакцина АКДС.


В любом случае, хроническим больным стоит обсудить возможные варианты вакцинации со своим лечащим врачом и составить индивидуальный календарь прививок.

8. Какие существуют противопоказания к вакцинации?

Противопоказания принято делить на абсолютные (то есть те, при которых введение некоторых вакцин запрещено пожизненно) и относительные (острые заболевания, которые предполагают отсрочку вакцинации на определенный промежуток времени).


Абсолютным противопоказанием для всех вакцин является сильная реакция или осложнение на предыдущее введение вакцины.


Все живые вакцины, как уже упоминалось выше, противопоказаны больным первичными иммунодефицитами или онкологическими заболеваниями, пациентам, получающим иммуносупрессивную терапию, и беременным.


Вакцина БЦЖ противопоказана детям, вес которых при рождении не превышает 2 килограмм, и тем, у кого в месте предыдущего введения вакцины сформировался келоидный рубец. АКДС противопоказана больным с прогрессирующими заболеваниями нервной системы и тем, кто пережил судорожные приступы, развившиеся на фоне нормальной температуры. Вакцина против гепатита В противопоказана пациентам с аллергией на пекарские дрожжи, а некоторые вакцины против гриппа, кори, краснухи и паротита не делают тем, у кого имеется аллергия на куриный белок.


В случае относительных противопоказаний период, на который рекомендована отсрочка вакцинации, устанавливается лечащим врачом.

Показать полностью
53

Чего не изобретал Леонардо да Винчи (хотя казалось бы)?

Чего не изобретал Леонардо да Винчи (хотя казалось бы)? Леонардо да Винчи, Изобретения, Гений, Наука, История, Видео, Длиннопост

2 мая мир праздновал 500 лет со дня смерти гения.


Леонардо да Винчи изобрел практически все. А если не изобрел, то хотя бы пару раз об этом подумал и записал в дневниках. Так принято считать.


Вертолет, танк, велосипед? Робот, приносящий пиво хозяину? Это все Леонардо! А Туринская плащаница – это сам да Винчи и есть, точнее, это его «селфи», сделанное с помощью камеры-обскуры. Гениальный художник и архитектор, инженер и анатом, на века опередивший свое время, – такой образ Леонардо складывается у нас благодаря работе восторженных поклонников и бойкому научпопу. А ведь есть еще и энергичный автор Дэн Браун, в чьих книгах да Винчи приобретает чуть ли не божественную мудрость и могущество.


Но все не так однозначно, как наверняка бы написал да Винчи в фейсбуке, если бы дожил до наших дней. Действительно, Леонардо был выдающимся деятелем Ренессанса. Картины да Винчи украшают крупнейшие музеи мира, а его изобретения поражают смелыми решениями даже сегодня – не говоря о XV и начале XVI веков. Главная проблема состоит в том, что подавляющее число идей Леонардо так и осталась на бумаге.


Колесцовый замок для пистолета – единственное изобретение Леонардо, которое нашло массовое применение в реальности. Оно действительно произвело революцию в военном деле.


Почему так мало? Отчего же гений не получил должного признания при жизни? Почему самолеты, вертолеты и автомобили появились столетия спустя, а до роботов мы добрались только сейчас?

Пиар прежде всего

Говоря о изобретениях да Винчи, мы часто забываем о времени, в котором он жил. Художники и ученые эпохи Возрождения редко сидели на одном месте. Их нанимали на работу не только как практиков, но и как знаменитостей, почти волшебников. Им нужно было производить впечатление на своих патронов в условиях жесткой конкуренции.


Неудивительно, что многие работы того же да Винчи носили фантастический характер – грандиозный замысел был намного важнее реализации. Художник демонстрировал свое знакомство с работами античных авторов, понимание законов природы и знание новейших научных тенденций. На бумаге.

Универсальный человек

Универсальность и разнообразие научных интересов и практических навыков деятелей Возрождения не было чем-то удивительным. В XV веке (да Винчи родился в 1452 году) искусство отошло от средневекового «лубка» и стремилось к реалистичности: правдоподобному изображению мира и человека. Без элементарных знаний анатомии, основ перспективы и законов природы невозможно было создавать актуальные для того времени работы. Художники и скульпторы автоматически становились специалистами во множестве областей. Найти живописца Ренессанса, который одновременно был бы архитектором, инженером и философом, можно без особого труда.


Например, великий Филиппо Брунеллески – отец ренессансной архитектуры – учился на ювелира, но прославился как инженер и скульптор.


В 2019 году исполняется 500 лет со смерти Леонардо да Винчи. Самое время разобрать его дневники и подтвердить или опровергнуть самые популярные теории, связанные с его творчеством как механика и изобретателя.

Теория 1. Леонардо изобрел велосипед?

Начнем с самой забавной истории. Знаменитое изображение двухколесной машины впервые было обнародовано в 1974 году историком литературы Аугусто Мариони. Чертеж произвел фурор, а в Музее Леонардо да Винчи даже есть полноразмерная модель этого «велосипеда».


Однако исследователи наследия Леонардо очень скоро заметили, что рисунок принадлежит не его руке. Искусствовед Карло Педретти вспомнил, что работал с этой страницей из Codex Atlanticus в 1961 году, и на месте «велосипеда» были изображены две простые окружности. Чертеж оказался подделкой.


Так что для историков появилась новая любопытная задачка: узнать имя шутника с наклонностями вандала, который решил подарить великому Леонардо еще одно изобретение. Которое тот не совершал.

Теория 2. Леонардо придумал танк?

Проект «вооруженной повозки» да Винчи представил в 1487 году при дворе миланского герцога Лодовико Сфорца. Судя по чертежам, машину должны были приводить в движение четыре человека, а еще четверо исполняли роли стрелков-наводчиков. Проблемы этого проекта видны невооруженным взглядом: низкая проходимость повозки, сложности с прицеливанием и перезарядкой орудий. Да и сдвинуть машину с места экипажу вряд ли бы удалось из-за ее огромного веса. Кроме того, конструкция колес явно не была продумана до конца – каждая пара могла вращаться только в одну сторону.


Скорее всего, здесь мы имеем дело с примером «творческого хвастовства» да Винчи. Тем более, что при дворе Сфорца работала целая коллегия инженеров. Нужно было производить впечатление.


А что по поводу самого замысла? Его тоже нельзя считать подлинно оригинальным. Передвижные осадные башни известны еще с античности. Всевозможные вагенбурги и гуляй-города активно использовались во времена Леонардо. Так что тут изобретатель попытался улучшить уже имеющуюся концепцию. А технических возможностей для создания полноценного танка в XV веке, конечно, не было.

Теория 3. Леонардо изобрел вертолет?

Воздушный винт Леонардо действительно производит впечатление машины из будущего. Но даже при минимуме технических знаний легко понять, что он вряд ли поднялся бы в воздух. По крайней мере, тем способом, который предлагал да Винчи.


Согласно его замыслу, несколько человек должны были вращать лопасть, двигаясь по кругу внутри конструкции. Но достичь необходимой скорости вращения, используя мускульную тягу, просто невозможно.


К «воздушным» изобретениям Леонардо относят и парашют. Его работа действительно очень похожа на современные образцы.


Однако возможность планирования с помощью вогнутой поверхности описал еще Роджер Бэкон в XIII веке, а андалусский ученый Аббас ибн Фирнас испытал похожую конструкцию за четыре века до работы англичанина.


Кроме того, согласно исследованиям историка аэронавтики Чарлза Гиббс-Смита, сама идея этого летательного аппарата была позаимствована да Винчи у детской игрушки, популярной в то время. Ее аналоги, чуть более продвинутые, иногда продают на рынках и у метро и сегодня.


Игрушку с большим винтом нужно как следует крутануть в ладонях, – она взлетает и какое-то время действительно держится в воздухе. При желании каждый может изготовить подобную. В Европу эпохи Возрождения игрушка-вертолет пришла, скорее всего, из Китая.

«Вертолет да Винчи» никогда не был построен, и демонстрирует, в первую очередь, еще один подход Леонардо к проблеме полета, которой он много занимался.


Да Винчи посвящал вопросам полета много времени. Он спроектировал несколько планеров на основе птичьей анатомии. Однако все попытки поднять эти конструкции в воздух закончились провалом.


Современная версия «орнитоптера» да Винчи, созданная из более прочных и легких материалов, уже может летать на одной мускульной тяге. Но другая проблема до сих пор не решена – пилот не может самостоятельно разогнать конструкцию до скорости, необходимой для взлета.

Теория 4. Леонардо создал робота?

Создание первого прототипа робота тоже приписывают да Винчи. Он действительно создал несколько чертежей человекоподобной машины, которая должна была ходить и двигать руками. Это был рыцарский доспех с деревянным «скелетом» и системой передач.


Во-первых, мы сталкиваемся с извечным препятствием – нет никакой информации о том, что Леонардо построил действующую модель своего робота. Во-вторых, идея «автоматона» известна еще с античности. Из легенд до нас дошли упоминания о движущейся статуе Дедала в Афинах.


В XII веке нашей эры арабский инженер Аль-Джазири создал лодку с механическими музыкантами, которые играли бубнах, арфе и флейте.


Идея «неживого» человека, работающего по определенной программе – очень древняя, и, конечно, была известна Леонардо. Его глубокие познания в области человеческой анатомии позволили продвинуться дальше предшественников, но до реализации дело все-таки не дошло.

Теория 5. Туринская плащаница – «селфи» Леонардо?

Здесь мы имеем дело с работой охотников за сенсациями и «окрывателей неведомого».


Теория о том, что Туринская плащаница – фотографический автопортрет Леонардо, сделанный в камере-обскуре, высказывается в книге известных «исследователей оккультизма и паранормальных явлений» Линн Пикнетт и Клайва Принца. Первый просчет этих «исследователей» состоит в том, что плащаница была известна как минимум с XIV века, то есть за век до рождения да Винчи. Впрочем, авторы, естественно, утверждают, что та плащаница была грубой подделкой.


Кроме того, получить с помощью камеры-обскуры нечто похожее на фотографию у Пикнетт и Принца получилось только с использованием химикатов, появившихся в конце XVIII века и только с одной стороны холста, а не с обеих, как на плащанице.


Леонардо много экспериментировал с камерой-обскурой. Возможно, он даже использовал ее в создании некоторых картин, как это позже делал голландский живописец Вермеер Делфтский. Однако создание фотографии в XV – XVI веках было просто невозможно.


Так что здесь мы имеем дело с попыткой пропиариться за счет «загадочного гения» да Винчи. Кстати, книга вышла в один год с фильмом «Код да Винчи» по роману Дэна Брауна? В сочинениях этого американского автора тоже есть множество конспирологических теорий о Леонардо. Но большинство из них касаются его картин, кроме того, они слабо связаны с крепкими научными и историческими данными.

Леонардо – мифический гений?

Так можно ли назвать Леонардо гением? Конечно, да. Художественный талант, острый ум, колоссальные знания и опыт естествоиспытателя сделали его одним из самых заметных деятелей Ренессанса. Его живописные работы вывели изобразительное искусство на новый уровень, теоретические труды актуальны и сегодня, а анатомические изыскания действительно опередили свое время на столетия.


С инженерным делом все сложнее. Одни исследователи считают да Винчи великим изобретателем. Другие утверждают, что он был «инженерной посредственностью»: талант художника позволял да Винчи создавать эффектные, но пустые проекты, в то время как современники великого итальянца сделали куда более важные для человечества открытия.


Эти споры не утихнут, скорее всего, никогда. Но одно можно сказать наверняка: даже в «раздутых пиар-проектах» Леонардо чувствуется стремление решить самые масштабные изобретательские задачи. Именно это желание совершить невозможное и определяет развитие человеческой цивилизации сегодня.

Показать полностью 2
125

Мутанты и аномалии: главные мифы о Чернобыле

Мутанты и аномалии: главные мифы о Чернобыле Чернобыль, Припять, Чернобыль: Зона отчуждения, Мутант, Мутация, Генетика, Биология, Длиннопост, Видео

33 года назад, 26 апреля 1986 года в половину второго ночи, город Припять в Киевской области содрогнулся от серии взрывов. Торопливо собирая снаряжение, местные пожарные не подозревали, что едут ликвидировать последствия крупнейшей аварии в истории атомной энергетики. Помимо разрушений и высокого радиационного фона катастрофа породила мифы и легенды, пережившие большинство очевидцев произошедшего.


«Лаба» решила разобраться, что же стоит за будоражащими воображение историями, связанными с зоной отчуждения Чернобыльской АЭС, которую фанаты уважительно называют просто Зоной.

Миф 1. Окрестности Припяти населяют мутанты!

Если отбросить совсем уж спекулятивные публикации в блогах и «свидетельства очевидцев» о замеченных в зоне отчуждения людоедах о двух головах, то под мутантами обычно подразумеваются животные, которые получили дозу радиации после катастрофы на АЭС. Речь идет как о диких животных (фауна в окрестностях Припяти весьма разнообразна и включает в себя косуль, волков, медведей, лис, кабанов) и домашних – например, молочных коров, оставшихся после эвакуации людей на вольном выпасе.


За минувшие с момента катастрофы три десятилетия в сети неоднократно появлялись фотографии и видеозаписи с якобы мутировавшими животными, птицами и рыбами. Одна из наиболее известных записей запечатлела плавающих в пруду-охладителе ЧАЭС гигантских сомов. По словам очевидцев, вес в 50 с лишним килограмм является следствием воздействия радиации.

Рыбаки, знакомые с этой рыбой не понаслышке, только посмеялись: сомы, если не мешать им нагуливать жирок регулярным выловом, легко вырастают до 100 и более килограмм.


Если обратиться к научным работам, то, по их данным, авария в Чернобыле парадоксальным образом лишь пошла на пользу местной фауне. Так, например, в 2016 году в издании Current Biology были опубликованы результаты исследования, которое показало: популяции диких животных – лосей, косуль, кабанов – в зоне АЭС достигли численности, сопоставимой с популяцией этих животных в заповедниках Белоруссии. А если говорить об отельных видах. например, волках, то их популяция выросла в несколько раз.


То есть звери не просто захватили территорию после ухода людей, но сохранили возможность размножаться и успешно адаптировались.


Однако что с мутациями? Стали ли коровы рожать телят с двумя головами? Похоже, что нет. Одно из исследований от 2004 года, проведенное международной группой ученых (в нее входил радиоиболог Сергей Фесенко, эксперт МАГАТЭ и бывший ликвидатор последствий аварии) рассказывает о том, что животные в целом куда легче перенесли последствия аварии, чем люди. Например, на обитателях водоемов радиация не оказала почти никакого эффекта.


Что же до коров, то Тимирязевский сельскохозяйственный институт изучил проживавших в зоне отчуждения животных и пришел к следующему выводу: «Не обнаруживается увеличения мутантных особей у исследованных видов в условиях хронического действия повышенного уровня ионизирующего излучения». По этим данным, в зоне «хроническое облучение в низких дозах» не превращает обычных животных в мутантов. Биологические виды адаптируются иначе: появляются новые поколения радиорезистентных животных, которые лучше приспособлены к жизни в таких условиях.

Миф 2. Ну растения-то точно мутируют. Хотя бы фотографии Рыжего леса посмотрите!

Любимый фанатами Зоны Рыжий лес (также известен как Ржавый и Красный) – это участок площадью порядка 200 км², поросший преимущественно соснами, который прилегает к Чернобыльской АЭС. Хвойные деревья этого леса в момент аварии приняли на себя огромную дозу радиации, в результате чего в считанные минуты «сгорели», сменив цвет с зелёного на кирпично-рыжий. По словам биологов, это произошло в результате разрушения хлорофилла.


На этом изменения не закончились. Уже после аварии очевидцы обратили внимание на то, что выжившие деревья и новые, молодые сосны стали странными. То есть низкорослыми, с хаотично торчащими пучками иголок. Некоторые из молодых сосен и вовсе росли белыми.


Согласно другим свидетельствам, в первые дни после аварии некоторые деревья светились якобы из-за взаимодействия радиоактивных веществ с ферментами деревьев. Но документально эти рассказы подтверждены не были.


Биологи объясняют специфическое расположение иголок и низкорослость сосен не мутациями, а той же самой приспособляемостью растений под условия. Радиация в первую очередь воздействует на верхушки сосен, поэтому деревья начали расти не ввысь, а вширь. Побеление же отдельных пучков игл связано с остаточными явлениями разрушения хлорофилла. При этом по наследству такие изменения могут не передаться.

Миф 3. В Чернобыле и Припяти никто не живет, там только сталкеры и призраки!

А вот и нет! Жизнь там, конечно, не бьет ключом как раньше. Но в Чернобыле, по данным за 2017 год, постоянно проживает около 700 человек. Еще около 3 тысяч человек приезжают туда работать вахтовым методом и обслуживают предприятия зоны отчуждения.


В Чернобыле работает милиция, есть свой спортивный зал, Дом культуры, библиотека и автовокзал. Учёные уже давно подтвердили, что уровень радиации в городе и его окрестностях не превышает допустимых пределов.


Однако прошлое этих территорий накладывает отпечаток. Местные жители периодически приходят в городскую больницу, чтобы пройти радиометрический контроль на спектрометре излучений. Также работники чернобыльских предприятий получают повышенную зарплату и более длинный отпуск – от 40 до 56 дней в зависимости от «вредности» производства.


Наконец, в город ежегодно приезжает несколько тысяч туристов: как одиночек-сталкеров, так и групп с гидами.

Миф 4. В Чернобыльской зоне до сих пор фонит так, что мало не покажется!

В тех местах действительно сохраняется повышенный радиационный фон. Однако радиация покрывает территорию своеобразными пятнами. В целом, по словам ученых, уровни радиации в современной Чернобыльской зоне безопасны для кратковременных посещений и относительно безопасны для постоянного проживания в тех местах, где нет пятна загрязнения.


Например, в 2017 году команда активистов из Москвы замерила радиацию в различных частях Чернобыля и его пригорода, в том числе на самой АЭС.


На большей части чернобыльских территорий радиция составляла от 15 до 20 микрорентген в час. Это уровень фонового загрязнения, соответствующий обычному крупному городу.


Вблизи атомной станции загрязнение составляет уже порядка 50-60 мкр/час, а в отдельных местах подскакивает до 150-200 мкр/час. На самой же станции в некоторых помещениях были зафиксированы показатели в 400-500 мкр/час. Однако даже такая радиация не способна нанести вред здоровью, если речь идет о том, чтобы находится в этих зонах несколько часов.


Для сравнения: 33 года назад, 26 апреля, радиационный фон в городе Припять составлял 1 000 000 мкр/час (то есть 1 рентген в час).

Показать полностью

Месяц геймерства на Пикабу. Игра началась

Месяц геймерства на Пикабу. Игра началась

Привет!


У нас отличные новости для геймеров и всех тех, кто неравнодушен к играм. Вместе с LG мы объявляем август — месяцем геймерства. Для тех, кто уже подзабыл или просидел весь июль в неведении, прошлый месяц был посвящен фотографам. Мы собирали ваши посты с тегом «фотография», а вы выбрали победителя. За вот этот пост @Iradiada получит шикарный 29-дюймовый монитор LG. Поздравляем :)


В этом месяце мы собираем истории, фотографии или видео по теме игр и геймерства. Прохождения, баги, обзоры, пасхалки, мемы и разборы – это может быть что угодно, но обязательно про игры. Для участия в конкурсе опубликуйте пост, поставьте тег «игры» и метку [моё] до 25 августа включительно. А пока будете выкладывать свои посты, мы расскажем, для каких игр нужен ультраширокий монитор, и как в нестандартном соотношении сторон работалось гейм-дизайнеру (скоро появится). В конце месяца по традиции запустим голосование, а автору лучшего поста подарим новехонький UltraWide-монитор.


Итак, закрепляем. Что нужно делать:

Написать пост на тему месяца (август — игры и геймерство);

Поставить тег #игры и метку [моё] и опубликовать до 25 августа включительно;

Все. Вы в игре. Остается только ждать результатов.


Ваш шанс засветить свое остроумие и скилл (ну и выиграть приз, конечно!).

Отличная работа, все прочитано!