Тридцать лет назад Orion Pictures представила блокбастер с роботом-полицейским. Акшн в постапокалиптическом Детройте стал предтечей реальных событий – сегодня бостонская полиция уже берет на службу «РобоПсов» от Boston Dynamics. А помимо AI-собачки, в Кембридже подготавливают цветочную «рассаду» – роботы-растения, а в Калифорнии роботы уже начинают злиться.

Фито-киборг .

В MIT Media Lab, изобрели нечто еще более любопытное – растения-киборги в цветочном горшке. Создавая различных роботов для выполнения полезных задач, люди часто ориентируются на антропоморфные или зооморфные шаблоны. Флору внимание изобретателей всегда обходило стороной: ведь, на первый взгляд, она по своей природе лишена возможности приносить пользу человечеству в механическом эквиваленте, как, например, роботы Boston Dynamics.

Первым, кто заметил потенциал в этой форме жизни, стал исследователь из MIT Харприт Сарен, сконструировавший робота, пилотируемого цветком, – первый в истории гибрид растения и технологий.

«Суперспособности» флоры

Растения, хотя и лишены возможности передвигаться, тем не менее обладают прекрасной сенсорной системой. Они очень чутко реагируют на малейшие изменения в окружающей среде: освещение, гравитацию, движение, концентрацию солей в грунте и т.д. И в зависимости от типа изменений растения испускают слабые биоэлектрические импульсы.

Чтобы «чувствовать» эти импульсы, команда ученых соединила с цветком серебряные электроды, которые считывают, усиливают и передают их в схему, закрепленную под растением. После расшифровки сигнала механическая часть фито-андроида воспроизводит «мысли» растения. Так, на демонстрации «растительного робота» Elowan робот перемещался от одного источника света к другому.

Сейчас ученые работают над тем, чтобы подсоединить фито-киборга к цифровому миру и создать в конечном счете двустороннюю связь между роботом и привычным нам электронным девайсом. Благодаря интеграции технологии в растительность скоро станет возможным использовать уникальные сенсорные способности растений. Представьте, что ваш фикус или кактус станет интерактивным и будет управлять «умным» домом вместо таких помощников, как Alexa или Siri. Здорово!

Нобелевская премия — престижная награда, однако для Массачусетса она точно не в диковинку. В этом году Уильям Кэлин занял свое почетное место среди более чем 100 лауреатов, так или иначе связанных с Массачусетсом, — из общего их количества немногим более 900. Иначе говоря, каждый девятый нобелевский лауреат связан с этой, в общем-то, небольшой территорией — даже не страной.

Такая впечатляющая статистика лауреатов Нобелевской премии, которую учредил шведский промышленник, изобретатель динамита Альфред Нобель, объясняется высокой концентрацией в Массачусетсе высших учебных заведений, готовящих специалистов высшей квалификации (таких вузов в штате насчитывается 122). Помимо академических центров, занимающихся научными исследованиями, в Массачусетсе базируется большое количество инновационных компаний — достаточно привести в качестве примера кластер на Кендалл-сквэр в Кэмбридже, состоящий из 25 биотехнологических и других хайтековских компаний, в том числе стартапов. Издание World Atlas называет его «самой инновационной милей планеты». А всего в штате более 430 компаний, занимающихся разработками в сфере биотехнологий, генетики, медицины и др.

Нобелевскую премию по медицине и физиологии в 2019 году вручили за открытие механизмов, благодаря которым клетки реагируют на уровень насыщенности организма кислородом. Награды удостоились трое ученых: Уильям Кэлин — профессор бостонского Института онкологии им. Дана и Фарбера, Питер Рэтклифф из Оксфордского университета и Грегг Семенза из Университета Джонса Хопкинса. Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 2019 года заложили основу понимания того, как объем кислорода в крови влияет на метаболизм клеток и на их физиологические функции. Об этом открытии и о том, как оно поможет победить рак и анемию, — в этом  материале.

Предварительное изучение

Лауреаты Нобелевской премии Грегг Семенза и Питер Рэтклифф параллельно занимались изучением гена эретропоэтина (гормон, выделяемый организмом в ответ на гипоксию, стимулирует выработку новых эритроцитов) и выяснили, что его экспрессия изменяется во всех тканях организма в качестве ответной реакции на гипоксию. Уильям Кэлин, третий лауреат премии, занимался изучением редкого генетического расстройства — болезни Гиппеля-Линдау (мутация гена VHL), при котором в организме человека гораздо чаще развиваются опухоли. В ходе своего исследования ученый обнаружил, что в раковых клетках экспрессия генов, связанных с гипоксией, значительно выше, чем в здоровых тканях.

Фундаментальное научное открытие

Выяснив, как организм реагирует на гипоксию, ученые пытались найти связующее звено, которое и сообщает генам о низком уровне кислорода. Грегг Семенза обнаружил «посредника». Им оказался белковый комплекс HIF (hypoxia-inducible factor), состоящий из двух частей — HIF-1 и ARNT. Если организм содержит достаточно О2, HIF в клетках деградирует, уничтожаемый белковыми машинами — протеосомами (в 2004 году за их открытие также вручили Нобелевскую премию). Как выяснилось, мутация в гене VHL, которая наблюдается в раковых клетках, нарушает нормальный процесс разложения HIF, чем провоцирует необычайно высокую экспрессию генов, ответственных за гипоксию.

Что это дает?

Изучая О2, ученые еще в прошлом веке узнали, что его можно эффективно применять в медицине. Кислород используют при лечении туберкулеза, пневмонии, бронхита и т.д. Понимание молекулярных механизмов организма, которые помогают ему отслеживать и реагировать на разные уровни насыщения крови кислородом, является важным инструментом в лечении многих опасных заболеваний. При почечной недостаточности, например, пациенты страдают от анемии, поскольку почечные ткани не могут в нужном количестве производить эритропоэтин, из-за чего снабжение О2 резко ухудшается. Раковые опухоли, напротив, производят избыточное количество HIF, что провоцирует излишнюю выработку эритроцитов и, как следствие, рост сосудов. Таким образом рак обеспечивает себе комфортное и интенсивное развитие, увеличивая приток полезных элементов через кровь. Это явление в медицине называется ангиогенез. Это и ключ к эффективной терапии онкологии. Дальнейшее изучение открытых нобелевскими лауреатами молекулярных механизмов позволит в будущем пресекать рост опухоли в самом ее зачатке, ограничивая поступление к ней кислорода.

Источник Welcome to Massachusetts  и Announcement of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019

Как сообщает информационное агентство BBC, стимулом для создания такого научного центра послужили опасения ученых по поводу того, что использующиеся в настоящее время подходы для сохранения окружающей среды не смогут остановить опасный и необратимый ущерб, оказываемый на планету деятельностью человечества. Авторы проекта считают, что их инициатива – первая в своем роде и в перспективе действительно сможет привести к существенному сокращению уровня выбросов и концентрации углеродов в атмосфере.

Проект координирует бывший научный советник британского правительства профессор сэр Дэвид Кинг.

«В течение 10 ближайших лет мы определим будущее человечества на следующие 10 000 лет. В мире нет такого научного центра, который занимался бы подобными вопросами», — заявил Кинг в разговоре с журналистами BBC.

Некоторые примеры идей, описанных Кингом в перспективе способных помочь нам решить обсуждаемую проблему, в большей степени связаны с так называемой геоинженерией. Управлять Центром восстановления климата Земли будет доктор Эмили Шакбург, описывающая основную задачу центра как «решение климатических проблем».

«Мы должны это сделать. И у нас нет права на ошибку», — комментирует ученая.

Отмечается, что в центре будут работать не только ученые-климатологи, но также инженеры и социологи.

«Перед нами стоит одна из самых сложных и важных задач в нашей истории, и мы должны подойти к ее решению со всей ответственностью и усердием», — заявляет Шакбург.

Вторичная заморозка полюсов

Одна из самых многообещающих идей, связанных с заморозкой полюсов заключается в «осветлении» облаков над ними, чтобы повысить их отражательную способность. Для этого предлагается перекачивать морскую воду высокими гидрантами, установленными на беспилотных морских судах, и распылять ее. Так микроскопические частицы соленой воды будут сами создавать облака, которые хорошо отражают свет, таким образом охлаждая воду и воздух под собой.

Переработка CO2

Схема переработки CO2 в топливо

Еще один подход — вариация схемы, которая называется «улавливание и хранение углекислого газа» (CCS). Здесь подразумевается забор выбросов двуокиси углерода от угольных или газовых электростанций либо металлургических заводов и захоронение их под землей.

Сейчас профессор Питер Стайринг из Университета Шеффилда разрабатывает пилотную схему захвата и утилизации углекислого газа (CCU) совместно с Tata Steel в Порт-Талботе в Южном Уэльсе. Как указывает сам Стайринг, схема предусматривает создание установки, которая преобразует выбросы двуокиси углерода в синтетическое топливо, используя тепловую энергию, и функционирует прямо на месте.

«У нас есть источники водорода, диоксида углерода и тепла, а также источники возобновляемой энергии на планете. Мы собираемся все это объединить и начать производство синтетических видов топлива», — поделился он с BBC.

Озеленение океана

Еще одна идея, которая входит в сферу исследований нового центра — это озеленение дна океанов водорослями, чтобы те могли поглощать больше углекислого газа. Подобные схемы подразумевают распыление над океаническими водами солей железа, которые будут способствовать росту планктона. Однако здесь есть одно «но»: предыдущие исследования и эксперименты показали, что водоросли не способны поглощать углекислый газ в нужном количестве, и такие действия могут нарушить экосистему. Тем не менее есть те, кто считает, что такой риск вполне оправдан. По мнению профессора Каллума Робертса из Йоркского университета, те подходы, которые в настоящее время считаются выходящими за рамки возможного, должны быть рассмотрены и, если возможно, реализованы. А все потому, что альтернатива разрушительного и потенциально необратимого изменения климата в любом случае не лучше.

«Еще в начале моей научной карьеры люди в ужасе реагировали на более интервенционистские подходы по сохранению коралловых рифов. Теперь те же люди в отчаянии смотрят на нынешнее состояние экосистемы, которая просто исчезнет уже к концу этого столетия, и теперь согласны на любые варианты, лишь бы защитить природу», — комментирует Робертс.

Примерами этих вариантов является выведение генетически модифицированных кораллов с повышенной стойкостью к повышенным температурам, а также распыление химических веществ в Мировом океане, чтобы сделать его менее кислотным.

«На данный момент я считаю, что использование самой природы для смягчения последствий климатических изменений – лучший вариант. В то же время я вижу возможность рассмотрения еще более радикальных мер, как средств, которые обеспечат нам возможность более комфортного будущего», — добавляет Роберст.

Мыслить о немыслимом

Все эти подходы могут обернуться множеством опасных последствий для планеты, но ученые уверены, что их все же необходимо рассмотреть, оценить возможный негативный исход, а также подумать над тем, как их реализовать с минимальным ущербом. В то же время некоторые ученые считают, что одно лишь сокращение уровня выбросов углекислого газа в атмосферу не исправит положения дел на планете.

«Если мы ограничимся сокращением выбросов CO2 в атмосферу, то лишь замедлим глобальное повышение температуры. Толку от этого никакого, поскольку средняя глобальная температура уже и так довольно высока из-за чрезмерно больших эмиссий углекислого газа», — комментирует Питер Уодхэмс, профессор физики океана из Кембриджского университета.

«Более комплексный подход и восстановление климата позволят вывести углекислый газ из атмосферы. Сократив его уровень, мы действительно охладим климат и вернем его к значениям до глобального потепления», — добавляет ученый.

Источник