Подборка новостей науки за неделю: Механизм бессмертия. Ток против ожирения. Кислород на Марсе. Связь с Вояджером⁠⁠

🐜 Каждую неделю мы отбираем самые интересные новости науки и в этом ролике: Почему пропадала связь с Вояджером; сколько кислорода уже добыто на Марсе; кто умеет продлевать жизнь в 5 раз; каким трюком пользуется вообще бессмертная медуза и как электрическим током можно вылечить ожирение?

Содержание ролика:

00:20 НАСА восстановило связь с Вояджером

01:50 Установка стабильно добывает кислород на Марсе

03:35 Муравьи нашли решение компромисса между рождаемостью и долголетием

06:41 Прочитаны "гены бессмертия" у медузы

09:14 Электрический ток помог от переедания

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

НАСА восстановило связь с Вояджером

Вояджер-1 уже 45 лет улетает от Земли, наскитавшись всласть по Млечному пути. Несколько лет назад он покинул гелиосферу и вышел в межзвёздное пространство. Никто не ожидал от него такого ресурса, но т.к. его радиоизотопные генераторы ещё вполне работоспособны, резервные двигатели толкают, а датчики собирают научную информацию, терять его не хочется. Правда в мае зонд стал слать на Землю ахинею в виде неправильной, рандомной телеметрии, из-за чего с зондом можно было потерять связь. Причину выяснили — бортовая система, ответственная за положение передающей антенны, из-за некой ошибки стала передавать данные через тот бортовой компьютер, который вышел из строя уже давным-давно. Только сейчас инженеры смогли перекинуть канал передачи данных на другой компьютер и телеметрия пошла правильная. Это позволит своевременно проверить остальные системы Вояджера и понять, из-за чего возникла ошибка, и поддерживать с ним связь этак года до 2025го.

Установка MOXIE стабильно добывает кислород на Марсе

Ещё один важный космический проект - это Персевиренс. Полтора года назад, когда был пик новостеобразования по марсоходу Персеверанс, а конкретно в апреле мы рассказывали об установке MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment), размещённой на марсоходе. Она представляет собой 17-килограммовую почти кубическую коробку, внутри которой находится компрессор, система фильтров и нагревателей, а также электролизная ячейка с твердым оксидом. Как можно догадаться, требуется эта установка для того, чтобы получать молекулярный кислород из CO2. Миссии на Марс, надеюсь, не за горами, поэтому важно снабжать людей кислородом. Каждый цикл работы MOXIE начинается с того, что аппарат прогревается до 800 градусов по Цельсию, затем нужно подать энергию на катод с анодом, запустить атмосферу Марса в ёмкости аппарата и добиться разделения углекислого газа на ионы кислорода и монооксид углерода, СО.

Ионы кислорода затем рекомбинируются в обычный, пригодный для дыхания молекулярный кислород О2. С апреля до конца 21 года установка запускалась 7 раз, проработав в общей сложности почти 9 часов. За это время она произвела 50 граммов кислорода.

Мощность установки варьируется от 6 до 8 граммов кислорода в час, производительность сильно зависит от погодных условий и сезонности. Из графика вы видите, что плотность атмосферы весьма непостоянна и максимальна ночами поздней марсианской осени. Несмотря на переменчивость атмосферы, установка смогла производить кислород почти в любое время. Важно, что ресурс установки оказался достаточно устойчив, сначала её производительность несколько понизилась за счёт износа элементов, но после этого уже не менялась. В общем все эти данные указывают на успех эксперимента и возможность его масштабирования.

Накопленные данные позволяют спроектировать более серьёзную машину, раз в 100 больше, чем MOXIE, способную вырабатывать до 2-3 килограммов кислорода в час. Ну и пора уже лететь.

Муравьи нашли решение компромисса между рождаемостью и долголетием

У многих животных присутствует компромисс между количеством отпрысков и продолжительностью жизни. Чем больше детей, тем меньше срок жизни. В основном это связано с распределением питательных веществ и метаболизмом.

Производство яиц это весьма энергозатратный процесс, для него нужно больше еды, а значит и более высокие уровни инсулина. Но в то же время инсулиновые сигнальные пути приводят к сокращению продолжительности жизни у многих видов. А вот диеты и голодание способствуют низкому уровню инсулина и продлению отпущенного срока.

Но у многих видов муравьёв матка отвечает за репродуктивные процессы всей колонии, но в то же время и живёт значительно дольше, чем рабочие муравьи и солдаты. К тому же она и размерами гораздо больше. У черных садовых муравьёв матка может отложить до миллиона яиц и жить до 30 лет, а рабочие живут около года.

У индийских прыгающих муравьёв матка живёт меньше, лет 5, но после её смерти колония не угасает. Рабочие, а они все самки, начинают сражение за место королевы. В конце концов одна победительница занимает её место. Что-то типа Королева умерла, да здравствует Королева.

Но она не становится полноценной маткой, она становится гамэргатом. Смена касты, социальной роли, не приводит к росту размеров муравья, она лишь будит ранее спящие репродуктивные органы, позволяя размножаться. Но при том, что псевдокоролева гамэргат начинает нести яйца, она ещё и резко увеличивает продолжительность своей жизни.

Да, с 7 месяцев до 4 лет. Стоило побороться, правда? Но если вдруг на её место приходит другая псевдокоролева, то продолжительность жизни съеживается обратно. Очень неприятно, если ей на этот момент уже больше 7 месяцев.

Конечно же учёные воспользовались этими качелями старения и изучили процессы, которые так сильно меняют жизнь в организмах с одинаковым генетическим кодом. Как оказалось, если рабочий муравей становится гамэргатом, то он начинает производить гораздо больше инсулина. При этом из двух инсулиновых сигнальных путей активируется только один - MAPK, ответственный за созревание яиц и метаболизм. Второй сигнальный путь, AKT, который как раз приводит к более быстрому старению, не активируется.

Хотя должен был бы. Но заработавшие у гамэргата яичники начинают вырабатывать белок (Imp-L2), который подавляет инсулин и блокирует второй сигнальный путь, не затрагивая первый. Очень удобно. Хотя не до конца понятно как это работает. Эти муравьи нашли способ продлевать жизнь в 5 раз, а все наши потуги на мышах до этого давали прибавку процентов ну в 20. Так что тут есть, к чему присмотреться.

Прочитаны "гены бессмертия" у медузы

Вы знаете, что есть практически бессмертные животные? Например, алеутский морской окунь, морской ёж красного моря, американская болотная черепаха, пресноводная гидра и другие. Они бессмертны не как Дункан Маклауд, а скорее практически не стареют. Т.е. почти не умирают от старости. Но есть одно животное, которое обладает биологическим бессмертием с очень интересным механизмом.

Речь идёт о медузе Turritopsis dohrnii. Обычно медузы выпускают в воду половые клетки, из них образуется личинка - планула, она прикрепляется ко дну, образуя полип. Из полипа затем почкованием появляется новая медуза. Цикл не замкнут, то есть каждая новая медуза олицетворяет собой новое поколение, и смерть полноправный участник цикла.

Но наша бессмертная медуза пошла против системы. Она после выбрасывания половых клеток не остаётся стареющей медузой, она возвращается назад во времени.

Проходя ряд метаморфоз она оседает обратно на дно, превращаясь снова в полип. Из него через некоторое время опять может появиться медуза, способная к размножению. И так далее по кругу, замкнутому циклу. Свидетельств того, что круг где-то обязательно разрывается - нет.

Понизилась температура или солёность воды? Поранила колокол? Голодные времена? А ну-как быстро обновляемся через фазу полипа. Но что же позволяет такие божественные изменения?

Учёные полностью отсеквенировали геном медузы, а заодно и её родственников. Как оказалось у Turritopsis dohrnii гены, отвечающие за старение, точнее за нестарение, встречаются сразу в нескольких копиях. Такие гены участвуют в процессах репарации ДНК, увеличения длины теломер на концах хромосом, поддержания работы стволовых клеток и тому подобное. Похоже, что во время естественного отбора селекция проходила по этим конкретным генам, поэтому у медузы появилось сразу несколько копий каждого.

Многие из этих генов работают непосредственно во время превращения взрослой медузы обратно в полип или сразу после, работая на обновление. Интересно, что каких-то исключительно новых механизмов бессмертия у медузы не обнаружили, что даёт надежду на усиление таких же уже имеющихся, просто слабеньких, механизмов у человека.

Электрический ток помог от переедания

На прошлой неделе опубликовали результаты эксперимента, направленного на борьбу с ожирением. Пациентов в эксперименте было только двое, но это были люди, а не грызуны, обезьяны или свиньи, как в большинстве подобных опытов. Две женщины страдали от компульсивного переедания, т.е. они периодически теряли контроль над потреблением вкусной пищи, и имели третью стадию ожирения.

Учёные решили, что разместив в мозге электроды можно будет воздействовать на центры, ответственные за такое поведение. Прилежащие ядра вентральной части полосатого тела, именно так называются участки мозга, ответственные за компульсивное переедание, просканировали у обеих пациенток во время так сказать приступов переедания, чтобы более точно локализовать центр возбуждения, им оказалось левое прилежащее вентральное ядро. Причём точные координаты несколько отличались у пациенток.

В этих ядрах во время приступа увеличивается сила низкочастотных колебаний, это было хорошо видно на МРТ. Именно в уточнённые зоны и имплантировали электроды, похожие на применяющиеся при лечении эпилепсии. Какой сигнал надо подавать для нейтрализации сигналов низкой частоты? Правильно высокочастотный.

Если каждый раз, когда у пациента возникает приступ - желание переедать, посылать сигнал с частотой 125 герц пару раз по 5 секунд, то возбуждение нейтрализуется. А происходило такой приступ около 400 раз на дню.

В 20 раз чаще, чем мужчины думают о сексе. Всего-то 19 раз в день.

В итоге частоту эпизодов срыва и переедания у обеих женщин удалось сократить на 80%, да и их мощь тоже уменьшилась. В итоге пациентки похудели на 6 и 8 килограммов, и это без каких-то диет и тренировок.