Углерод в ATLAS помог оценить возраст других комет

Учёные Дальневосточного федерального университета с коллегами из Южной Кореи и США предложили новый метод определения времени пребывания комет внутри Солнечной системы. Он основан на измерении количества углерода в объектах: чем меньше этого вещества, тем старее небесное тело. Такой вывод астрофизики сделали по итогам исследования кометы ATLAS. Результаты работы опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Комета ATLAS (C/2019 Y4) приблизилась к Земле в мае 2020 года и разрушилась. Это стало неожиданностью для астрономов. Прогнозировали, что ATLAS будет самой яркой кометой в этом году – настолько яркой, что её можно будет наблюдать с Земли невооружённым глазом. Вместо этого учёные наблюдали её дезинтеграцию.

Фотометрические и поляриметрические наблюдения за кометой велись ещё до начала её распада. Это позволило сравнить состав её комы – оболочки и хвоста – до и во время разрушения. В процессе распада был зафиксирован резкий рост положительной поляризации, что, согласно компьютерному моделированию, соответствует высокому содержанию углеродистых частиц.

Авторы работы проанализировали состав пылевых частиц в коме кометы ATLAS и показали, что внутри объекта содержалось большое количество углеродистого вещества. Была высказана гипотеза, что количество углерода в коме других комет может служить индикатором того, сколько времени они провели в Солнечной системе. Чем больше углерода, тем меньше времени небесное тело летало рядом с Солнцем, и наоборот.

Комета ATLAS появлялась в Солнечной системе раз в 5476 лет, то есть относилась к долгопериодическим кометам, которые редко сближаются с Солнцем, а значит, редко нагреваются. Такие объекты вызывают особый интерес у исследователей, поскольку содержат большое количество «законсервированного» вещества, образовавшегося на ранних этапах формирования Солнечной системы. Это вещество становится доступно для изучения с Земли, когда начинает испаряться под действием радиации. У часто сближающихся с Солнцем комет такого вещества почти не остаётся. ATLAS разрушилась, но последнюю службу науке сослужила.

Источник: https://indicator.ru/astronomy/uglerod-atlas-ocenit-vozrast-komet-06-07-2020.htm

Карту запахов нашли в пириформной коре мышей

Соотношения между похожими запахами — карта запахов — определяются как в обонятельных луковицах, так и в пириформной коре. Исследование показывает, как взаимосвязи между запахами кодируются в обонятельной коре, и позволяет лучше понять, как мозг воспринимает и структурирует обонятельную информацию. Статья опубликована в журнале Nature.

Есть запахи, которые мы определяем как похожие – например, лимона и апельсина. Но как эта карта запахов формируется в мозге, неизвестно. Нейроны в обонятельном эпителии имеют разные наборы рецепторов и реагируют на свои запахи, а затем вразброс доставляют информацию в пириформную кору. В ответ там активируются пространственно не связанные нервные клетки. Каким же образом мозг на основе кажущихся случайными возбуждений выделяет связи между запахами, сопоставляет и группирует их?

Учёные из Гарвардской медицинской школы исследовали реакцию на запахи нейронов второго и третьего слоёв пириформной коры мышей. Для экспериментов они выбрали из библиотеки с формулами всех веществ три набора запахов. В первом были запахи разной структуры, во втором — сгруппированные в шесть близких кластеров, в третьем — различающиеся лишь длиной углеродной цепочки.

Активация и торможение нейронов третьего слоя в ответ на запахи была сильнее, чем для второго, и коррелировала для разных запахов: для первого набора корреляция была наименьшей, для второго соответствовала шести кластерам, а в третьем была периодичной — во всех трёх случаях схожесть нейронной активности соответствовала химической природе запахов. Значит, в пириформной коре каким-то образом отражаются соотношения между запахами и их группами.

Чтобы понять, где именно кодируются соотношения запахов — в коре или обонятельной луковице, — исследователи визуализировали активацию синапсов в первом слое пириформной коры. Выяснилось, что карта запахов формируется уже в обонятельных луковицах, но затем кора перестраивает её, оптимальнее группируя схожие запахи.

Результаты исследования объясняют, как мозг определяет схожие запахи – почему ароматы лимона и апельсина кажутся нам похожими. Остаётся понять, каким образом запахи приобретают субъективные свойства, то есть почему лимон пахнет лимоном и почему мы определяем одни и те же запахи как похожие.

Источник: https://nplus1.ru/news/2020/07/06/odour-space

Нейросеть поможет вырастить сетчатку

Учёные из МФТИ совместно с американскими коллегами разработали нейронную сеть, способную распознавать ткани формирующейся сетчатки ещё до её окончательной дифференцировки. Это позволит выращивать сетчатку для пересадки. Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience.

Наиболее современным подходом для выращивания тканей в пробирке является дифференцировка стволовых (неспециализированных) клеток в органоидах.

Поскольку такой процесс основывается на природных механизмах, получаемая ткань обладает значительным сходством с естественной. Однако случайный характер некоторых этапов дифференцировки значительно уменьшает количество клеток с определённой функцией даже среди искусственных органов одной партии.

Это значит, что для наибольшей надёжности при каждой дифференцировке необходимо определять, какие клетки специализировались, а какие нет. Обычно для этого используются флуоресцентные белки. Но только не в тех случаях, когда речь идёт о трансплантации или моделировании генетических наследственных заболеваний. Авторы работы предложили альтернативный подход для определения дифференцировки клеток – на основании структуры ткани.

На сегодня нет надёжных критериев, позволяющих предсказать качество дифференцировки клеток. Чтобы спрогнозировать способность дифференцировки в сетчатку, учёные прибегли к помощи нейронных сетей. Почему именно сетчатки? Сетчатка человека имеет крайне ограниченный потенциал к регенерации. Любая прогрессирующая потеря нейронов – например, при глаукоме – неизбежно приводит к полной слепоте.

Нейронную сеть научили находить ткани развивающейся сетчатки с помощью фотографий. После обучения и тестирования выяснилось, что люди определяют дифференцированные клетки с точностью около 67%, а у нейросети этот показатель равен 84%. Структура ткани даже на очень ранней стадии позволяет прогнозировать дифференцировку сетчатки, и программа, в отличие от человека, может извлечь эту информацию.

Предложенный метод достаточно прост в использовании, а значит, его легко внедрить. Это позволит сделать ещё один шаг на пути к созданию клеточной терапии для таких заболеваний сетчатки, как глаукома и макулярная дистрофия, которые сейчас практически неминуемо приводят к слепоте.

Источник: https://naked-science.ru/article/column/mashinnoe-obuchenie-pomozhet-vyrashhivat-iskusstvennye-organy

Организм голых землекопов подавляет размножение раковых клеток

Что голые землекопы почти не болеют раком, известно давно. При этом долгое время считалось, что причиной тому устойчивые к перерождению клетки. Однако, согласно новым данным, всё дело в особой внутренней среде, которая останавливает размножение раковых клеток. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Голые землекопы – небольшие грызуны родом из Восточной Африки со сложной организацией колонии и рядом уникальных особенностей. Это единственные холоднокровные млекопитающие, которые не стареют и живут больше 30 лет. Они не боятся термических и химических ожогов, выживают при очень низком уровне кислорода и не умирают от рака.

Голые землекопы являются объектом пристального научного интереса. Исследуя их, генетики пытаются найти способ противостоять старению и онкологическим заболеваниям.

До сих пор считалось, что рак не возникает у землекопов потому, что их клетки устойчивы к перерождению. Однако учёные из Кембриджского университета продемонстрировали, что гены, ответственные за появление опухолей у других грызунов, могут превращать в опухолевые и клетки землекопов. Тогда было высказано предположение, что раковым клеткам не даёт размножаться микросреда – сложная система клеток и веществ, контактирующих с опухолевой клеткой. Взаимодействие с этой средой останавливает развитие рака на начальной стадии.

Учёные проанализировали 79 образцов тканей, полученных из кишечника, поджелудочной железы, кожи, лёгких и почек грызунов, а затем ввели в них гены, вызывающие рак. Инфицированные клетки начали размножаться и образовывать колонии, то есть стали опухолевыми. Учёные ввели эти клетки мышам, и через несколько недель у тех появились опухоли. Этот результат показывает, что клетки голого землекопа могут перерождаться в раковые, но организм препятствует развитию болезни.

Теперь учёные хотят узнать, как грызуны останавливают деление раковых клеток. Если понять, в чём особенности иммунной системы этих животных и как она защищает их, то можно разработать меры, предотвращающие это заболевание у людей.

Источник: https://polit.ru/news/2020/07/03/ps_naked_mole_rats/

Найден способ манипулирования свойствами отдельных наночастиц

Сотрудники Томского политехнического университета вместе с чешскими коллегами придумали метод, позволяющий управлять свойствами наноматериалов в масштабах отдельных наночастиц. С помощью этой технологии учёные создали золотые наностержни с гидрофильными боковыми гранями и гидрофобными концами. Статья опубликована в журнале Nanoscale.

Структуры с разными функциональными группами на поверхности могут стать основой материалов нового поколения. Но существующие способы их синтеза настолько сложны, что делают почти невозможным масштабирование. Авторы статьи предложили гораздо более простой подход, в его основе два способа получения материала — с помощью диазониевых и иодониевых солей.

За основу были взяты наночастицы золота в форме стержней различной длины. Такие частицы обладают анизотропией: при движении в разных направлениях их физические характеристики различаются. Больше всего учёных интересовал эффект локализованного плазмонного резонанса – возбуждения квазичастиц плазмонов на поверхности металлов при облучении светом. В золотых наностержнях такой эффект можно наблюдать в разных направлениях.

Сначала частицы погрузили в раствор с иодониевыми солями. Воздействуя на них светом определённой длины волны, исследователи добились того, что поверхностный плазмонный резонанс запускал химическую реакцию, результате которой концы стержней покрывались гидрофобными органическими соединениями. После этого процесс повторяли, но уже с использованием диазониевых солей. На этом этапе боковые стенки стержней покрывались органическими соединениями с противоположным свойством – они, наоборот, притягивали воду.

Исследование носит фундаментальный характер и показывает пути изменения свойств всего наноматериала с помощью манипулирования отдельными его частицами. В дальнейшем такие наноматериалы можно будет использовать в сенсорах для обнаружения фосфолипидов, так как эти вещества похожи по свойствам на материалы стержней.

Источник: https://indicator.ru/chemistry-and-materials/sposob-manipulirovaniya-nanochastic-06-07-2020.htm