Подборка новостей науки за неделю: Человеческие нейроны в чужом мозге. Напряжённость Хаббла и как пожарить тараканов⁠⁠

🔥🪳 Каждую неделю мы собираем самые интересные, на наш взгляд, новости из мира науки. И в этом выпуске: Как поджарить тараканов в духе Звёздных войн, почему новые измерения вскружили голову астрономам, почему некоторые люди обречены на комариную любовь, насколько совместимы золото и виски и какому животному подселили в мозг человеческие клетки?

(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)

Содержание ролика:

01:36 Самое точное измерение постоянной Хаббла

04:02 Комаров привлекают определённые запахи

06:17 Золото помогает оценить выдержку виски

08:51 Лучшая новость предыдущего выпуска

09:22 Учёные срастили нейроорганоид и мозг животного

Британский учёный Ильдар Рахматулин собрал лазерную турель для охоты на тараканов. Электронная начинка состоит из одноплатного компьютера, двух камер для имитации бинокулярного зрения и определения расстояния до цели и моторчика для управления зеркалом. А боевая часть состоит из боевого лазера. Ну как боевого, самый лучший результат показал лазер мощностью 1,6 ватта. Если система засекает движение, она при помощи нейросетей определяет, таракан ли это. Если это он, она определяет его координаты и поворачивает зеркало так, чтобы луч лазера поразил его корпус. За секунду устройство способно нейтрализовать таракана на расстоянии чуть больше метра. Если конечно попадёт в корпус.

Точность наведения до 1 сантиметра на расстоянии в 10 метров, поэтому иногда луч попадает по ногам, где расположены тепловые сенсоры, что придаёт таракану ускорение, ну а системе при этом сложнее повторно наводиться.

Самое точное измерение постоянной Хаббла

Некоторые учёные, думаю, были потрясены недавними измерениями скорости расширения Вселенной. Ведь они усилили напряжённость Хаббла. Во-первых, существует два способа измерения скорости расширения. Первый основывается на реликтовом излучении. Этот способ даёт оценку примерно в 66,9 километров в секунду на мегапарсек. Этот показатель называется постоянная Хаббла. Это весьма быстро, представьте себе скорость в 250 тысяч километров в час на каждые 3 с небольшим световых года. Второй способ измерения постоянной Хаббла основывается на стандартных свечах. По факту это сверхновые определённого типа, Ia. Они взрываются строго по достижению определённой массы, когда белый карлик перетягивает на себя вещество звезды-партнёра. А значит, что их мощность и яркость свечения всегда будут одинаковыми в любой точке Вселенной. Кстати, именно по таким сверхновым вообще узнали, что Вселенная расширяется ещё в 98м.

Второй способ после измерения тысячи стандартных свечей дал значение постоянной Хаббла примерно в 73,2 километра в секунду на мегапарсек. И это расхождение между двумя способами измерения не особо радовало астрономов. Это в повседневной жизни можно взвесить пакет гречки напольными весами, а потом ещё и кухонными. Получить разный результат, озадачиться, рассчитать среднее значение и на этом успокоиться. В астрономии так нельзя. Нужно уточнять. Вот это расхождение в значениях и называется напряжённостью Хаббла.

Во-вторых. Собственно, этим уточнением учёные, которые рассчитывали постоянную вторым способом, и занялись. Это делалось в рамках обзора неба Pantheon+, и теперь в расчёты включили не 1000, а полторы тысячи сверхновых. Уточнённые данные с высокой точностью дали показатель постоянной Хаббла в 73,4 километра в секунду на мегапарсек. Что, как вы догадываетесь, ещё дальше отодвигает результат от первого способа измерения. Т.е. расхождение между двумя способами стало ещё больше, что как бы не упрощает жизнь астрономов вот ничуточку. Нужно придумывать новые способы расчётов, новые модели и всё такое. Хорошо, что заодно уточнили и содержание тёмной энергии и тёмной материи, непосредственно связанных с процессами расширения Вселенной. 66.2% Вселенной приходятся на тёмную энергию, а оставшиеся 33.2% совместно на тёмную материю и обычную материю.

Комаров привлекают определённые запахи

В компании, которая выбирается в поход, на шашлыки, на речку вы обычно тот, кого комары почти не кусают, или тот, на кого они набрасываются едва услышав ваш…. запах? 

То, что у комаров есть свои предпочтения, известно давно. Однако, что именно привлекает или отталкивает их, до сих пор было не очень понятно. Вот неполный список возможных причин: группа крови, температура тела, состояние беременности, ацетон, особый запах тела, вероятно немытого.

Запах, вообще-то очень логичная причина. И если иные причины узаконить пока сложно, но запах был подтверждён одной недавней научной работой. Анализировали неповторимый запах кожи, а точнее его химический профиль. Он отличается у всех людей примерно как отпечатки пальцев.

Чтобы собрать запах с кожи рук, а точнее летучие вещества, на добровольцев надевали нейлоновые рукава на несколько часов, чтобы они хорошенько пропитались запахами. Затем учёные поочерёдно брали по два фрагмента рукавов разных людей и подбрасывали их комарам, замеряя их интерес к тому или иному фрагменту. Постепенно они выстроили рейтинг привлекательности запахов. Лидеры были в 100 раз более привлекательными для комаров, чем запахи аутсайдеры. Затем летучие вещества с рукавов проанализировали и обнаружили одну простую закономерность. В самых привлекательных запахах в больших количествах присутствовали карбоновые кислоты или продукты их переработки. Перерабатывать их могут микроорганизмы на коже.

Карбоновые кислоты - это достаточно простые соединения, их вырабатывают наши сальные железы, причём больше, чем у других млекопитающих. Интересный факт, сами по себе они скорее нейтральны или отталкивают комаров, но если они смешиваются с аммиаком из пота, то комары не могут устоять. Про смесь аммиака и молочной кислоты известно давно. Сейчас же учёные назвали несколько самых привлекательных кислот - пентадекановая, гептадекановая и нонадекановая кислоты (pentadecanoic, heptadecanoic, and nonadecanoic).

Непривлекательность же наоборот не характеризовалась присутствием каких-то веществ. Скорее их отсутствием. Ещё более интересный факт. Применение всяких гелей для душа, кремов и даже диет не сильно меняет профиль запаха. Также он почти не меняется с возрастом. Что говорит об одном: кто-то из нас обречён навечно.

Золото помогает оценить выдержку виски

К виски можно относиться по разному, но отрицать, что вокруг этого напитка сложилась определённая культура, сложно.

Одна из характеристик этого напитка - выдержка. А именно - сколько времени виски находится в дубовых бочках. Бочки отдают напитку ряд веществ, определяющих тонкости вкуса и аромата. А так как процесс зависит от множества нюансов вроде особенностей древесины, заполненности бочки, наличия воздуха и даже финиширования в бочках из-под других напитков типа хереса, то заранее определить конечный результат крайне сложно. Нельзя просто отмерить, скажем, 8 лет, а по истечении срока просто опустошить бочку. Нужны некие вкусовые измерения. Сейчас это под силу специалистам своего дела, купажистам, которых приглашают для того, чтобы оценить результат выдержки и сообщить, образно говоря, что в общем-то достигнута некая планка для конкретного сорта виски, и можно его доставать и разливать по бутылкам. Но если бочек тысячи, представляете, насколько это кропотливый и трудоёмкий процесс? Это не газировку замесить на одной рецептуре.

Лабораторные исследования, к сожалению, ограниченно применимы. Это методы газовой и жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии, нацеленные на обнаружение концентраций нужных веществ. Просто оборудование для них ну уж очень сложное и большое, небольшим винокурням с ним делать нечего. И вот появился метод, способный, вероятно, в перспективе удешевить производство виски. Основан он на химии. Работает это так - берём в равных долях виски и раствор золота. Вы не ослышались, это всё равно будет дешевле, чем ручной труд. Далее - нужно будет их смешать.

Те самые вещества, которые создают суть виски, начинают взаимодействовать с тетрахлорауратом водорода, что приводит к появлению наночастиц золота. Грубо говоря, выпадают золотые хлопья. Выглядит это так, будто виски меняет свой цвет, добавляя розово-красноватого. По количеству, составу и размеру хлопьев, а точнее по их спектру, ведь в итоге анализ делается не на глаз, а при помощи аппаратуры, можно определить и сорт виски, и время его выдержки. По факту, наличие наночастиц золота создаёт условия для плазмонного резонанса, а его можно обнаружить в качестве пиков вот на таких графиках спектра поглощения. По этим пикам и определяются характеристики виски.

В воде, водке никаких таких пиков и наночастиц не было. Т.е. в дело вступают именно вещества, получаемые из бочек. А весь эксперимент шёл более 6 лет, ведь именно столько раз, каждый год, учёные делали забор материала с последующим анализом из бочки, находившейся в Шотландском НИИ виски. Да, у них там есть и такой. В общем, практически золотой стандарт.

Учёные срастили нейроорганоид и мозг животного

В прошлом ролике я намекнул, что учёные сделали не менее интересную вещь с человеческим нейроорганоидом и мозгом крысы, и теперь, похоже, настало время рассказать об этом подробнее.

Вообще, все исследования нейроорганоидов идут не от хорошей жизни. Просто мы не в состоянии изучать процессы в живом человеческом мозге, а если брать мозг собак или обезьян, то он сильно отличается от человеческого. Поэтому и приходится изворачиваться с моделированием при помощи церебральных органоидов.

Как ни крути, органоид, выращенный из стволовых клеток в пробирке - это искусственная субстанция. Поэтому, когда его нужно проверить на боевых условиях, скажем, подсадив в реальные условия живого мозга, тут начинаются проблемы.

Плохая приживаемость, скудная связь, недостаточная прорастаемость кровеносными сосудами. Но наука не стоит на месте. И вот новое достижение нейро-ксено-биологов. Сейчас расскажу подробнее. Задача стояла следующая - перенести органоид из человеческих клеток в мозг крысы. Но теперь пересадку делали не взрослым мышам, а новорождённым. Их мозг ещё продолжал развиваться, поэтому он смог встроить органоид в свою структуру. К тому же у этих мышей была модифицирована иммунная система, поэтому они не смогли отторгнуть подселенца.

Интересный факт: объём органоида из человеческих клеток за время взросления крысы увеличился в 9 раз. Крайне важно, что в него проросли кровеносные сосуды и проникли вспомогательные мозговые клетки - клетки микроглии. "Встроенные" нейроны чувствовали себя значительно лучше, чем их пробирочные братья. Они были крупнее, они экспрессировали гены так, как делают обычные нейроны во время созревания, более того, они связались с клетками крысиного мозга и могли передавать в него сигналы. Проверили это так. Крысы получали награду, если пили в тот момент, когда к человеческим клеткам применяли раздражитель. Через некоторое время у крыс выработалась привычка идти пить во время раздражения человеческих нейронов. А значит имплантированные клетки действительно связались с крысиными и передавали сигналы насчёт того, что пора сделать дело и получить награду. Но они не только смогли передавать, но и получать сигнал. Когда крысу трогали за усы, в имплантированных нейронах возникал сигнал, часть клеток активировалась. Т.е. связь возникла двусторонняя. Такие модели из человеческих нейронов в крысах можно использовать для многих исследований работы мозга в полевых условиях, а также для изучения заболеваний и отклонений от нормы.