Разные разности

Исполины против микропластика
Л.Н. Стрельникова
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
pic_2024_05_33-1.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Проблема вездесущего микропластика беспокоит многих. Вот почему в научной литературе велик поток статей об исследованиях в этой области. Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы. Эти красавцы-долгожители произрастают во многих странах мира. Япония — не исключение.

Японские исследователи задались вопросом: что находится на восковой поверхности листочков дубов Quercus serrata, произрастающих в лесопарках в Токио? Биологи взяли листочки и смыли с их поверхности восковой слой. Что, кстати, было совсем не простым делом. Тут в ход пошла не только вода, но еще и ультразвук и 10%-ный раствор щелочи.

Воск смыли, проанализировали его состав новейшими аналитическими методами и увидели, что воск содержит частицы микропластика — полиэтилена и полипропилена. Того самого микропластика, который вездесущ — он и в почве, и в воде, и в растениях, и в продуктах питания, и — конечно — в воздухе. И то, что он оседает на листьях деревьев, вполне логично. Гидрофобный воск как магнитом притягивает к себе гидрофобные частицы микропластика размером меньше 100 микрон.

Конечно, на первый взгляд может показаться, что на одном дубовом листочке налипается не так уж и много частиц. Но если пересчитать листочки всех дубов, произрастающих в Японии, то окажется, что эти дубовые леса, их кроны, ежегодно высасывают из воздуха около 420 триллионов частиц микропластика. В конце концов листья опадают, и микропластик оказывается в почве (Environmental Chemistry Letters).

Пока неизвестно, как адсорбция микропластика на листьях влияет на само растение. Ученые это выяснят, несомненно. А пока давайте скажем дубам большое спасибо, что работают фильтрами воздуха и освобождают его от микропластика. Наверное, такими же способностями обладают и другие деревья, чьи листочки покрыты слоем воска. Деревья заботятся о нас. Так что давайте будем платить им тем же.

См. также:
Нанопластик в дафнии (2024 №2)
Борьба с пластиком: сезон 3 (2023 №1)
Микропластик: угроза или нет? (2023 №5)
Микропластик тысячелетия (2023 №11)

Светящаяся петуния
Л.Н. Стрельникова
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
pic_2024_05_32.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы, конечно, знаете петунию — растение с крупными цветками разного цвета. Ею любят украшать в городах газоны, балконы и подвесные клумбы. А что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».

Давно известно, что некоторые живые существа светятся в темноте. Эта живая биолюминесценция встречается у медуз, рыб, светлячков и у некоторых грибов. Грибы — это хорошо, потому что молекулярные метаболические процессы биолюминесцентных грибов физиологически аналогичны растениям. А значит, гены первых можно перенести в геном вторых.

Исследователи так и поступили — перенесли в растения пять грибковых генов, которые отвечают за свечение. Точнее, гены управляют синтезом определенного фермента, который помогает кофейной кислоте, а она есть в растениях и грибах, превращаться в люциферин. Он-то и светится.

Была надежда, что такие трансгенные растения будут светиться. И они действительно начали светиться кислотно-зеленым цветом, но очень-очень слабо. Хотелось большего.

И вот тут-то и появилась российская биотехнологическая компания «Планта». Она и обеспечила прорыв в деле светящихся растений. Лаборатории компании находятся в Москве и Пущине. Здесь занимаются геномным редактированием и синтетической биологией, а результаты публикуют в ведущих мировых научных журналах, включая Nature, Nature Biotechnology и PNAS.

Исследовательская группа компании во главе с Ксенией Палкиной взялась за поиски собственного гена растений, который мог бы способствовать люминесценции. Ведь если в растениях есть кофейная кислота, то, вероятно, есть и ферменты, которые помогут ей превратиться в люциферин. И такой ген, а также множество ферментов исследователи обнаружили у 12 совершенно разных растений.

Тогда технологию генетической модификации петунии несколько изменили — сделали ее гибридной. Теперь в ее геном ввели не пять, а три грибковых гена, ответственных за биолюминесценцию, а также один растительный ген, который нашли исследователи из «Планты». И схема сработала — цветы растения начинали ярко светиться (Science Advances).

В компании «Планта» сконструировали и вырастили светящиеся хризантемы, светящийся табак и другие виды светящихся растений. А вообще за время работы, а это всего семь лет, «Планта» создала более 4 тысяч линий растений с измененным геномом.

А что же петунии? Американская компания Light Bio воспользовалась российской технологией и создала петунии, которые светятся так же ярко, как лунный свет. Они должны были появиться в продаже в США в конце весны. Ожидается, что в будущем появятся и другие виды растений с еще большей яркостью, потому что спрос на них велик.

См. также:
Флуоресцентные репортеры и их репортажи (2014 №9)
Просто добавь люциферазы (2020 №7)

«Царица полей» против мышьяка
Л.Н. Стрельникова
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
pic_2024_05_31.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Попалась мне научная статья про кукурузу. И пока читала ее, все время улыбалась, потому что невольно вспоминала гениальный бессмертный фильм Элема Климова 1964 года «Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен». Помните, в нем фигурирует «царица полей» кукуруза? Это такая сатирические реплика на известную кукурузную кампанию — попытку массового внедрения кукурузы в сельском хозяйстве Советского Союза в 1950–1960-х годах по инициативе первого секретаря ЦК КПСС Никиты Хрущёва.

Однако сатира сатирой, но у кукурузы как кормовой культуры действительно есть масса достоинств. И вот недавно ученые обнаружили еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.

Есть такая мировая проблема — отравление грунтовых вод мышьяком. Недавно ученые составили первую в мире карту грунтовых вод, отравленных этим ядом. Оказывается, что зоны с высокой природной концентрацией мышьяка в грунтовых водах есть на всех континентах.

Где-то эта проблема стоит острее — например, в южных регионах Канады, Калифорнии, севера Аргентины, Намибии и Казахстана, а также во многих регионах Китая и Монголии. А где-то она минимальна и малозаметна, как, например, в России и странах Европы.

Однако грунтовые воды с повышенной концентрацией мышьяка встречаются во всех государствах мира. И в общей сложности под угрозой хронического отравления мышьяком сейчас находится до 220 млн жителей Земли.

Но если загрязнены грунтовые воды, то мышьяк неизбежно оказывается в почвах и влияет на жизнь ее обитателей. Например, в таких почвах гибнут дождевые черви. Да и растения себя плохо чувствуют, что неизбежно сказывается на их урожайности. А она, разумеется, падает. У зерновых и сахарной свеклы — на треть, у бобовых и картофеля — почти вдвое.

Дело в том, что мышьяк по химическим свойствам близок к фосфору — оба элемента находятся в одной группе в таблице Менделеева. Фосфор — желанный гость для растений, для него все двери открыты, потому что это важное питательное вещество. Для его всасывания у растения предусмотрены специальные транспортные каналы в корнях. Этими же каналами пользуется и мышьяк, прикидываясь фосфором. Такой троянский конь. В результате все больше и больше яда попадает в пищевую цепь. А это уже опасность для животных и человека.

И вот тут на авансцену выходит кукуруза, «царица полей». Недавно ученые выяснили, что она вырабатывает вещества под названием «бензоксазиноиды». Они мешают кукурузе всасывать мышьяк из почвы. Более того, попадая в почву, эти вещества обездвиживают мышьяк и не дают ему пролезать в растения.

Разумеется, эта гипотеза была доказана с помощью прямых научных экспериментов. Ученые выращивали кукурузу на почвах с высоким содержанием мышьяка и без него. Причем это были два вида кукурузы — обычная и генетически модифицированная, которая из-за генетического дефекта не могла вырабатывать спасительные бензоксазиноиды.

Результат был однозначным. На почве, содержащей мышьяк, лучше росла кукуруза, продуцирующая бензоксазиноиды. Она же накапливала значительно меньше мышьяка в своей биомассе, чем кукуруза, не выделяющая противоядие. Когда же исследователи добавляли эти вещества в почву, содержащую мышьяк, мутантные растения также были защищены от токсичности мышьяка (PNAS).

Похоже, бензоксазиноиды связывают мышьяк по рукам и ногам и не дают ему всасываться через корень. Какие химические процессы стоят за этим — еще предстоит выяснить. Вероятнее всего, эти вещества образуют громоздкие комплексы с мышьяком, не влезающие ни в какие каналы растений.

Тут вывод напрашивается сам собой. На тех почвах, которые по воле природы загрязнены мышьяком, надо выращивать сорта растений, выделяющие больше бензоксазиноидов. Причем их можно получить с помощью селекции или генетической модификации. Ну и, конечно, кукурузу надо привлекать к восстановление почв, техногенно загрязненных мышьяком. Если где и должны найти применение кукурузные таланты, так это точно в фиторемедиации почв.

Живая музыка против консервированной
Л.Н. Стрельникова
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если слушать живую музыку в филармонии и ту же самую, только записанную на диске, — влияние на мозг будет одинаковым?
pic_2024_05_30.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все мы знаем, что музыка воздействует на человека. А если ею умело пользоваться — то и помогает нам. Платон предлагал использовать музыку для лечения тревожности. Аристотель считал музыку инструментом для избавления от нестабильного эмоционального состояния. Музыка меняет пульс, выравнивает дыхание и давление.

Знаете, как быстро перезагрузить мозг и дать ему возможность отдохнуть? Лучший способ — это просто закрыть глаза, то есть отключить зрительную стимуляцию, которая дает максимальную нагрузку на мозг, и с закрытыми глазами послушать классическую музыку в течение 15–20 минут.

Когда человек закрывает глаза, в мозге возникают альфа-ритмы электрической активности с частотой от 8 до 13 герц. Если при этом мы еще слушаем классическую музыку, то альфа-ритмы становятся более выраженными, их амплитуда возрастает еще больше, что и регистрируют нейрофизиологи в затылочной и теменной областях мозга человека с помощью приборов. Именно альфа-ритмы связаны с состояние покоя и расслабленности.

Ученые давно исследуют воздействие музыки на мозг человека. И многое уже известно. Например, произведения, исполняемые на фортепиано, гармонизируют психику и стимулируют синтез дофамина, что благотворно сказывается на эндокринной и иммунной системе. Звуки органа взбадривают когнитивные процессы. Скрипка, виолончель, гитара, арфа, то есть струнные инструменты, благотворны для работы сердечно-сосудистой системы. А вальсы мы любим потому, что своим размером три четверти они близки сердцебиению людей и поэтому способствуют физиологической гармонии.

Классическая музыка благотворно влияет на сон. На эту тему выполнен не один эксперимент с участием добровольцев, которые испытывали сложности с засыпанием. Один из экспериментов выглядел так. На протяжении трех недель добровольцы слушали на ночь спокойную классическую музыку и в результате избавились от бессонницы, в отличие от тех, кто продолжил вести обычный образ жизни.

Одна из причин такого благотворного влияния — ритмичность классики, соответствующая частотам мозга в фазе глубокого сна. Она порождает тета-волны, которые появляются, когда мозг из расслабленного бодрствования переходит в сонливость. Электрические колебания в головном мозге становятся более медленными и ритмичными. Большинство людей засыпают, как только в головном мозге появляется заметное количество тета-волн.

А вообще человек засыпает лучше, если в мелодию входят элементы, похожие на белый шум, например — шум дождя, моря, травы и деревьев на ветру. Тоже ведь музыка своего рода. Здесь тета-волны не замедлят появиться. Согласитесь, под шум дождя особенно хорошо спится.

Прочитала в одной из научных статей, что «согласно исследованиям, от бессонницы хорошо помогают пьесы Чайковского, Грига и Сибелиуса, снятию усталости способствует прослушивание “Скрипичного концерта” и “Венгерских танцев” Брамса, уменьшат тревожность “Симфония № 6” Бетховена, “Аве Мария” Шуберта или “Ноктюрн соль-минор” Шопена.

Снять головную боль помогут “Фиделио” Бетховена, полонез Огинского и “Венгерская рапсодия” Листа. Регулярное прослушивание произведений из цикла “Времена года” Вивальди улучшает память, а музыка Моцарта активизирует мозговую деятельность и способствуют быстрому усваиванию информации».

Короче говоря, разная музыка может по-разному влиять на наш мозг — возбуждать, успокаивать, вдохновлять, смягчать, утешать и убаюкивать. У каждого из нас свой опыт в этом вопросе. Что касается меня, то «Венгерская рапсодия» Листа всегда поднимает мне настроение и настраивает на работу, а вокализ Рахманинова, к примеру, я не могу слушать без слез.

Исследователи полагают, что классическая музыка сильнее воздействует на человека, нежели эстрадная, поскольку затрагивает глубинные, архетипические структуры нашего бессознательного, вызывает медитативные состояния.

Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Отличное лекарство от стресса, причем без таблеток. Ведь мы слушаем музыку, чтобы поднять настроение, для радости. А радость крайне полезна для здоровья и отношений.

Не удивительно, что в 2003 году в России Минздрав признал музыкотерапию официальным методом лечения.

Но здесь возникает вопрос. Если слушать живую музыку в филармонии и ту же самую, только записанную на диске, — влияние на мозг будет одинаковым? Этот вопрос ученые тоже не обошли вниманием. Швейцарские исследователи в Цюрихе провели эксперимент, в котором приняли участие 27 добровольцев (PNAS).

Пианисты играли им отрывки из разных музыкальных произведений, либо та же музыка звучала из магнитофона. О том, что происходило в мозге испытуемых, исследователи судили с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Они измеряли активность в миндалине мозга, которая считается центром обработки эмоций.

Оказалось, что у всех участников эксперимента активность миндалины и множества других нейронных сетей для обработки эмоций была значительно выше, когда они слушали живую фортепианную музыку. А вот реакция миндалины на «консервированную музыку» была значительно менее активна и менее выражена, менее эмоциональна.

Впрочем, любой, кто хоть раз побывал на концерте, знает, что благодаря взаимодействию исполнителя и публики живая музыка обычно гораздо более эмоциональна, чем музыка, записанная на пленку.

В марте ходила на концерт Дениса Мацуева в концертном зале «Зарядье» в Москве. Сказать, что я была впечатлена — это ничего не сказать. Я была потрясена совершенством исполнения сложнейшего Прокофьева. Сколько времени прошло с тех пор, а я помню концерт в деталях. А вот классические произведения, которые за прошедшее время прослушала в плеере, я не вспоминаю.

Вот почему в индустрии развлечений сохраняются концерты, которые непосредственно, в лоб, влияют на эмоциональную жизнь аудитории. Вот почему мы ходим в консерватории, филармонии и музыкальные театры. Прослушивание пианиста, органиста или скрипача вживую волнует нас эмоционально больше, чем прослушивание его музыки с магнитофона.

А для меломанов и музыкантов, то есть слушателей подготовленных, динамическое взаимодействие на концерте — это эмоциональное переживание, которое невозможно заменить музыкальными записями.

Живая музыка со своими спонтанными вариациями резонирует с мозгом и стимулирует его сильнее и устойчивее, чем консервированная музыка, то есть музыка в записи.

А вот что по этому поводу думал знаменитый советский педагог-практик Василий Александрович Сухомлинский: «Как гимнастика выпрямляет тело, так музыка выпрямляет душу человека». Так, может, душа человека живет в мозге? Впрочем, этот интереснейший вопрос не для научно-популярного журнала, ибо душа — не научная категория.

Пишут, что...

…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи…

…дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% вирусов, передаваемых воздушно-капельным путем…

…недавно разработанный пластик из растительного сырья под воздействием солнечного света и морской воды выделяет в девять раз меньше микропластика, чем обычный пластик…

…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи (Scientific Reports)…

…мужчины и женщины, делающие ставки на спорт, чаще подвержены пьянству и запоям (JAMA Network Open)…

…прозрачное покрытие для окон толщиной 1,2 микрона из чередующихся слоев кремнезема, оксида алюминия и титана пропускает свет, но поглощает тепло и снижает температуру в помещении на 5,4–7,2°С (Cell Reports Physical Science)…

…впервые удалось вырастить одностенные углеродные нанотрубки с использованием в качестве катализатора наночастиц высокоэнтропийного сплава пяти или более металлов в равном атомном соотношении (Chemical Physics Letters)…

…17% глобальных выбросов парникового газа сульфурилфторида (в 4000–5000 раз более сильного, чем СО2), который применяют для борьбы с термитами и муравьями, приходятся на США (Communications Earth & Environment)…

…дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% вирусов, передаваемых воздушно-капельным путем (Scientific Reports)…

…недавно разработанный пластик из растительного сырья под воздействием солнечного света и морской воды выделяет в девять раз меньше микропластика, чем обычный пластик (Ecotoxicology and Environmental Safety)…

…разработан метод, который использует магнитометр смартфона для совершенно другой цели — для измерения с высокой точностью концентрации глюкозы, маркера диабета, в домашних условиях (Nature Communications)…

…бактерии Oscillibacter в кишечнике человека поглощают и метаболизируют холестерин из окружающей среды, понижая уровень холестерина в организме (Cell)…

…создано стекло, излучающее ультрафиолетовые лучи, на котором в подводной среде биопленка практически не нарастает (Biofilm)…

…выживаемость сердечных пациентов после операция шунтирования, живущих в более зеленых районах, значительно выше, чем у тех, чья среда обитания лишена зелени (Epidemiology)…

…согласно моделированию Австралийского национального университета, в Австралии вскоре могут произойти мегазасухи, которые продлятся более 20 лет (Hydrology and Earth System Sciences)…

Магнитная навигация муравьев
Л.Н. Стрельникова
Пустынные муравьи Cataglyphis — настоящие асы навигации. В поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрела. И безошибочно приходят к входу в свой подземный домик. Как это у них получается?
pic_2024_04_37.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Многие животные умеют ориентироваться в пространстве, опираясь на шестое чувство — на восприятие магнитного поля Земли. Вот, например, пустынные муравьи Cataglyphis среди своих сородичей — настоящие асы навигации.

Иногда в поисках пищи они удаляются по извилистым тропинкам на несколько сотен метров от своего подземного гнезда. Зато обратно бегут по прямой, срезая все углы и повороты, — как стрела. И безошибочно приходят к входу в свой подземный домик, а это дырка в земле. Как это у них получается?

С этим разбирались специалисты Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (PNAS, 12 февраля 2024). И вот что они обнаружили. Во время так называемых учебных пробежек насекомые исследовали окружающую среду вокруг входа в гнездо и многократно вращались вокруг своей оси. При этом они делали перерывы, во время которых всегда точно ориентировались на положение входа в гнездо.

Так они калибровали свою навигационную систему, используя магнитное чутье. Только после такой калибровки можно покинуть подземное жилище и отправиться на поиски пищи. В противном случае муравей не найдет вход в свое гнездо.

А можно ли обнаружить нейронные следы этой системы в мозге муравья? Можно. Оказалось, что у муравьев были заметно увеличены синаптические связи в областях мозга, ответственных за способность ориентироваться. Это видно на снимках, сделанных с помощью конфокальной микроскопии тонких срезов мозга муравья.

Потом ученые с помощью мобильной катушки Гельмгольца, которая создавала область с почти однородным магнитным полем вокруг входа в жилище, сбивали с толку муравьев, и они теряли способность ориентироваться.

Похоже, магнитная информация имеет решающее значение для калибровки своей навигационной системы, которую муравьи сохраняют в долговременной памяти.

Примечательно то, что мозг насекомых, состоящий из сравнительно небольшого количества нейронов, способен к таким действиям. И это здорово, потому что позволяет исследователям изучать сложные процессы на относительно маленькой и простой нервной системе пустынных муравьев.

Микробы делают чай вкуснее
Л.Н. Стрельникова
Что влияет на количество теанина в чае? Этот вопрос исследовали китайские ученые. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая и выяснили, что все зависит от количества и активности азотфиксирущих бактерий, обитающих на корнях чайного куста.
pic_2024_04_36.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Что определяет вкус чая? Не сомневаюсь, что вы уверенно ответите на этот вопрос. Для идеальной чашки чая важны сорт чая и, несомненно, способ его приготовления. Но не только. Качество чая также зависит от того, как сушили свежие чайные листочки, как прошла их ферментация, как их хранили. Даже минеральный состав почвы, на которой растет чайный куст, может повлиять на его вкус.

Если же мы рассмотрим вкус чая с позиций биохимии, то узнаем, что ключевую роль в формировании хорошего вкуса играет небелковая аминокислота теанин. Ее открыли как компонент зеленого чая в 1949 году. Теанин и несет вкус зеленого чая. В листочках вкусных сортов теанина больше всего.

А что же влияет на количество волшебного теанина в чае? Этот вопрос исследовали ученые из Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства в Китае. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая.

Оказалось, что теанин синтезируется осенью в корнях чайного куста. А весной он перемещается из корней в листочки. Поэтому весенний чай особенно вкусен. Для синтеза теанина растению нужен азот. Азота в воздухе много, но усваивать его растения не умеют. Для этого природа придумала азотфиксирующие микроорганизмы, которые живут в почве на корнях растений.

Они связывают азот, превращают его в съедобный аммиак, аммиак поглощают корни чайного куста и начинают синтезировать азотсодержащие вещества, в том числе теанин. Так что на количество волшебного теанина в чае влияет количество и активность азотфиксирущих бактерий, обитающих на корнях чайного куста.

Из 17 исследованных сортов ученые выделили сорт чая, в котором больше всего теанина — и в корнях осенью, и в листочках весной. Это чай руги. Его перерабатывают в чай улун. На его корнях живет мощное сообщество азотфиксирующих микроорганизмов, которое активно поставляет аммиак корням. Поэтому теанина в руги очень много. Этот роскошный чай с характерным сладким ароматом, который сохраняется и после 7-го заваривания, начали культивировать еще во времена династии Цин.

Выбрали ученые и самый плохой с точки зрения теанина сорт чая — МХ. И оказалось, что сообщество микробов на его корнях очень слабенькое — плохо связывает азот и поставляет мало аммиака растению. А значит, в таком растении образуется мало теанина. И вкус у такого чая неважный.

Ну а следующий шаг ученых был предсказуем. Они создали синтетическое сообщество мощных азотфиксирующих микробов. А затем стали добавлять его к корням чайных кустов, которые вырабатывали мало теанина и отличались неинтересным вкусом.

И все менялось как по мановению волшебной палочки. Еще вчера невкусный чай сегодня, в сотрудничестве с новым микробным поселением на его корнях, превращался в очень даже приличный продукт, содержащий много теанина.

Теперь это синтетическое азотфиксирующее микробное сообщество можно использовать в качестве функциональных удобрений, чтобы улучшать качество чая, произрастающего на почвах, бедных азотом. Эти микробные удобрения смогут заменить огромное количество минеральных, которые надо завозить. Отличный результат! Ждем полевых испытаний.

Анатомия «Руанского собора»
Л.Н. Стрельникова
В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте прошла необычная выставка. Всего две картины Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». А рядом были представлены результаты физико-химического исследования этих двух картин. Выставка ярко демонстрировала союз науки и искусства.
pic_2024_04_35.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте очень коротко прошла необычная выставка. В центре небольшого полутемного зала были выставлены всего две удачно подсвеченные картины одного из основоположников импрессионизма Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». Кстати, обе — из собрания Музея изобразительных искусств.

А рядом — в витринах и на экране — были представлены результаты физико-химического исследования этих двух картин. Так что выставка ярко демонстрировала союз науки и искусства, без которого датировка, выяснение авторства и реставрация художественных произведений сегодня невозможны.

Да и сам импрессионизм, чего уж там, обязан своим появлением на свет именно науке и научно-техническому прогрессу. Все началось с появления фотографии в 1840 году. Тогда Клод Моне еще не родился, он появится на свет только через год. А тем временем фотография уже начала менять ход эволюции изобразительного искусства.

Теперь портреты, пейзажи, натюрморты, да и жанровые сцены стали хлебом фотографов и фоторепортеров, и художникам пришлось мучительно искать что-то новое, чтобы остаться в истории искусства. Импрессионисты в каком-то смысле стали подражать фотографии — пытаться фиксировать мгновение, которое они видят здесь и сейчас. А мгновение надо фиксировать быстро, иначе подует ветер, сместятся тени, и будет уже совсем не то. Значит, надо рисовать стремительно, то есть крупными энергичными мазками.

Тут очень кстати пришлась парочка изобретений середины XIX века. В 1841 году Джон Гофф Рэнд, американский художник, известный портретист, запатентовал прообраз современного тюбика для хранения краски. Поскольку он сам писал картины, то прекрасно знал все проблемы, связанные с этим процессом. Ведь тогда, до появления тюбика, художники тратили очень много времени на изготовление красок. Надо было смешивать пигмент и масло, все тщательно растирать до идеальной гомогенности и стараться побыстрее использовать, чтобы не засохло.

У художников началась новая жизнь. Теперь им стало легче писать на пленэре. Выдавил на палитру краску из тюбика (поначалу их делали из мягких металлов олова и свинца, потом — из алюминия и пластика), закрутил крышку и работай себе спокойно. Не говоря уже о том, что этот способ хранения был очень экономичным, потому что давал возможность полностью использовать краску из тюбика, почти до последней капельки. Подцепил ее плоской кистью и быстро размашистыми мазками покрыл заметную часть холста.

Экономия и скорость — это то, что и нужно было начинающим импрессионистам. Кстати, плоские кисти из щетины тоже появились в середине XIX века, вслед за тюбиком. Кисти со свиной щетиной позволяли работать намного быстрее. Получались картины с широкими резкими мазками, которые добавляли должной экспрессии.

Теперь можно было быстро написать все непостоянное и изменчивое — рябь на воде, солнечные блики, туман. И неважно, что краска лежит неплотно и местами просвечивает холст. Важно, что такая техника действительно передавала впечатление художника и позволяла рисовать быстро. А получающееся произведение совсем не походило на фотографию.

Тогда же появились и мобильные складные мольберты для пленэра — их называли французскими коробками. Они действительно, складываясь, превращались в коробку. К тому же там было предусмотрено место для красок, кистей и палитры. Закинул такой переносной мольберт на широком ремне за спину и можешь ехать куда угодно.

Но вернемся к выставке «Руанские соборы». Музей пригласил в свою исследовательскую команду научных сотрудников из Научно-реставрационного центра Грабаря и Музея современного искусства, где работают на новейшем аналитическом оборудовании. На Западе детальное научное исследование предметов изобразительного искусства — дело обычное и публичное, потому что результаты таких исследований западные музеи считают необходимым демонстрировать публике. Для нас выставка «Руанские соборы» — это едва ли не первый случай такой публичной презентации. Хотя кропотливая исследовательская работа в том же Научно-реставрационном центре Грабаря идет не один десяток лет.

Итак, что же выяснили исследователи, рассмотрев «Руанские соборы» Клода Моне с пристрастием? С помощью рентгена, микрорентгеновской флуоресценции, поляризационной микроскопии, ИК-Фурье-, рамановской и электронной спектроскопии, пиролитической газовой хроматографии в тандеме с масс-спектрометрией? Благодаря всей этой роскоши мы теперь знаем почти все о технике работы Клода Моне над «Руанскими соборами».

Он покупал стандартный холст, сам натягивал его на подрамник, грунтовал стандартной грунтовкой и начинал писать. Никакого предварительного рисунка на холсте он не делал. Моне работал с обычными красками, которые покупал в магазине. Он выдавливал их из тюбика на палитру и подцеплял плоской кистью из щетины, не разбавляя краски растворителем.

Исследование определило, с какими пигментами работал Клод Моне. Собственно, художник и не делал из этого секрета: «свинцовые белила (много свинцовых белил), желтый кадмий, киноварь, теплый краплак, синий кобальт, изумрудная зелень, вот и все…». В общем — обычное фундаментальное научное исследование, которое просто все разложило по полочкам и расставило по местам.

Тем не менее я нашла для себя нечто новое. Во-первых, при ближайшем рассмотрении даже глазу заметно, что красочный слой на картине «Руанские соборы в полдень» (именно в полдень, а не вечером) удивительно толстый. Он похож на пористый, выветрившийся известняк или туф, что, впрочем, одно и то же. Исследование подтвердило, что красочный слой в некоторых местах «Руанского собора в полдень» насчитывает до 20 слоев, в то время как «Руанский собор вечером» — не более трех – пяти.

А это значит, что «Руанские соборы» — не результат мгновенной фиксации игры света на стенах соборах. Судя по всему, эта фиксация давалась Клоду Моне нелегко. Художник изо дня в день возвращался к картине, дописывая ее и накладывая новые слои поверх написанных.

Именно поэтому Клод Моне работал с красками, где роль связующего играло маковое масло. Оно крайне медленно сохнет. И это давало возможность художнику дописывать, переписывать и улучшать свою работу на протяжении многих дней. К тому же полувысыхающее маковое масло реже желтеет и не привносит цветовых искажений в работу художника.

Ученые сопоставили результаты своего исследования и исследования британских коллег из галереи «Тэйт» в Лондоне. Ведь Клод Моне в серии «Руанские соборы» написал больше 30 картин. Выводы в целом совпали, хотя и были небольшие расхождения в трактовках. Просто британские специалисты склонны к более широким обобщениям. А представители русской исследовательской школы более въедливы. Это наша визитная карточка.

Остается только добавить, что для исследования состава красочного слоя и грунтовки понадобились крошечные крошки, снятые с этого самого слоя в разных местах. Никакого вреда детальное физико-химическое исследование картинам не причинило.

Ну что ж, поздравляю Музей изобразительных искусств, Научно-реставрационный центр Грабаря и Музей современного искусство с отлично выполненной работой. Надеюсь, что за этой первой выставкой, которая открыла публике тайны тонких научных исследований шедевров мирового искусства, последуют и другие.

А времена, когда искусствоведы датировали картину, просто рассматривая ее прищуренным глазом, канули в Лету. Сегодня наука дает возможность точно датировать произведения искусства и устанавливать принадлежность к той или иной авторской школе, хотя еще множество неразрешенных вопросов остается. Но по-другому в науке, как и в жизни, не бывает.

Пирожное как источник топлива
Л.Н. Стрельникова
На волне интереса к биотопливу появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дрожжи превращают в спирт. Именно так рассудили специалисты из научно-исследовательской и учебной винокурни Университета Хоэнхайма. И засучили рукава.
pic_2024_04_34.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Однажды, будучи в Париже, я заметила, что никто и никогда не спрашивает в булочных, свежий хлеб или нет. Оказалось, что это просто неприлично, потому что вся продукция в булочных — багеты, круассаны и пирожные — по определению свежая, ибо изготовлена ночью накануне дня продажи. Только ее могут продавать булочные.

И меня заинтересовал вопрос — а куда девается нераспроданная в течение дня продукция? Специально заходила в булочную перед закрытием, чтобы убедиться — остается ли. Остается!

Расследование показало, что ночью специальные машины с логотипом благотворительной программы объезжают булочные-кондитерские, забирают все остатки и отвозят в дома престарелых и разного рода приюты. Продукция-то на самом деле вполне свежая и вкусная, ее можно смело употреблять в течение 48 часов.

Забирают бесплатно и развозят бесплатно. И тем не менее все участники процесса счастливы, потому что булочным, к примеру, не приходится платить бешеные деньги за содержание и разгрузку мусорных контейнеров.

Вообще, пищевые отходы — это проблема для многих развитых стран. В Германии, к примеру, каждый год выбрасывают около 11 миллионов тонн пищевых продуктов, в том числе 600 тысяч тонн хлебобулочных изделий. Так оценивают специалисты перепроизводство немецких пекарен.

Правда, некоторые из этих старых хлебобулочных изделий обретают вторую жизнь, например, в качестве корма для животных. Тем не менее переработка хлеба требует больших затрат, поэтому многие «просроченные» кондитерские изделия по-прежнему попадают в мусорное ведро.

Но тут, на волне интереса к биотопливу, появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дрожжи превращают в спирт. Именно так рассудили специалисты из научно-исследовательской и учебной винокурни Университета Хоэнхайма. И засучили рукава.

И оказалось, что вовсе не белый хлеб с самым высоким содержанием крахмала дает наилучший результат. Более того, он дает наихудший результат, сильно уступая булочкам, щелочному тесту, ржаному хлебу и кремовым пирожным. А все дело в том, что в белом хлебе содержится мало белка. А он необходим для жизнедеятельности дрожжей.

И тогда ученые придумали добавлять к старой выпечке специальные бродильные соли, которые обеспечивают дрожжи азотом и фосфором. В результате время брожения сокращается, а выход биоэтанола увеличивается.

Если этот метод использовать в Германии повсеместно, то можно будет из старой выпечки производить 162 миллиона литров биоэтанола в год. Более того, по оценкам руководителей проекта, предприятия среднего размера могут получать около 5 миллионов евро дополнительных продаж в год за счет утилизации своей старой выпечки. Ведь на немецких заправочных станциях в топливе с маркировкой Super E10 содержится 10% биоэтанола, который получают из кукурузы, пшеницы и сахарного тростника.

Все отлично. Только почему биоэтанол из выпечки называется экологически чистым? Загадка.

Универсальное противоядие
Л.Н. Стрельникова
Ученые Исследовательского института Скриппса изучили нейротоксины, вырабатываемые многочисленными ядовитыми змеями и создали универсальное противоядие против ядов крайтов, тайпанов, кобр и мамбы.
pic_2024_04_33.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

России много с чем повезло. Например — со змеями. На нашей огромной территории обитает около 90 видов. Это всего лишь 2,25% от мирового змеиного разнообразия. Причем подавляющее большинство змей в России у нас не ядовиты, не агрессивны и не опасны.

Есть, правда, среди гадюк один опасный вид — гюрза. Она обитает в Дагестане. Очень агрессивна, очень ядовита и ее укусы смертельны. Остальные виды гадюк и щитомордников ядовиты, могут укусить, но их укусы не смертельны. Просто надо вовремя обратиться к врачу и принять необходимые меры.

Смертность от укусов змей, за исключением гюрзы, по итогам XX века, составила 0,3%. В большинстве случаев не от действия яда, а от неправильного самолечения. Достоверной статистики укусов змей нет, потому что не все обращаются к врачу.

Совсем другая ситуация в остальном мире. Он куда более опасный. В нем обитает около 4 тысяч видов змей. Из них 600 видов ядовиты, а 200 — смертельно опасны. Черные и зеленые мамбы, крайты, тайпаны, кобры… Этих ядовитых тварей мы и в глаза не видели.

Хотя — нет, неправда. Есть у нас опасная среднеазиатская кобра — самый ядовитый вид кобры в мире. Эту вспыльчивую змею, которая, впрочем, старается избегать людей, можно встретить только в приграничных районах с Восточной Азией.

Вычитала, что каждый год во всем мире более 100 тысяч человек умирают от отравления в результате укуса змеи, в основном в странах Африки и Азии. Больше всего людей умирает от змеиных укусов в Индии.

А как же противоядия? — спросите вы. Неужели их нет на Западе? Противоядия есть, но с ними связано множество проблем. В роли противоядия выступают антитела, которые получают из крови иммунизированных животных. Но в большинстве случаев такие лекарства действуют только против конкретного змеиного яда. Во-вторых, производство лекарства на животных — это дорого и не дает стабильного качества препарата. К тому же антитела животных могут вызывать побочные эффекты у людей.

Из этой ситуации есть только один выход — надо создать универсальное противоядие, которое будет действовать против всех змеиных ядов. Но как его сделать? Задавшись таким вопросом, ученые из Исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute) исследовали нейротоксины, вырабатываемые многочисленными ядовитыми змеями семейства элапиды — крайтами, кобрами и мамбами.

Яд каждой из них состоит из смеси различных белков, в том числе из группы так называемых длинноцепочечных α-нейротоксинов. Эти белки похожи молекулярной структурой. Она и стала отправной точкой для создания «универсального» противоядия.

В роли противоядия ученые рассматривали человеческие антитела. Их просто производить в промышленном масштабе, и они не чужеродны человеку. Ученые использовали библиотеку человеческих антител, которая содержит более 50 миллиардов объектов. Все их протестировали на взаимодействие с 16 змеиными нейротоксинами. Для этого пришлось создать специальную платформу для скрининга.

В результате кропотливой работы удалось найти одно антитело под названием 95Mat5, которое наиболее сильно взаимодействовало со всеми вариантами токсина.

Чтобы проверить это противоядие в действии, пришлось использовать лабораторных мышей. Им ввели смертельные дозы смеси всех токсинов, полученных от змей, и новое универсальное противоядие — найденное антитело. И оно успешно нейтрализовало нейротоксины. Так что ни одно животное не умерло и даже не проявило признаков паралича.

Оказалось, что универсальное антитело блокирует белки змеиного яда и не позволяет им связываться с рецептором, который, как известно, отвечает за паралич нервов. Происходит это потому, что антитело структурно очень похоже на рецептор, как сообщает команда. В общем — крошечный кусочек лего (Science Translational Medicine).

Итак, универсальное противоядие против крайтов, тайпанов, кобр и мамбы найдено. Но оно не работает против яда смертоносных гадюк, таких как гадюка Рассела, пилообразная гадюка и слоеная гадюка, обитающие в Индии, Пакистане и Африке. А это вторая по значимости группа ядовитых змей в мире. Впрочем, на их фоне наши неагрессивные российские гадюки со своими несмертельными укусами выглядят просто ангелами.

Поэтому теперь ученые занимаются подбором человеческих антител, блокирующих яды опасных гадюк. И в результате скоро появится по-настоящему универсальное противоядие, нейтрализующее яды всех ядовитых змей мира.

1 2 3 4 5 >
Разные разности
Исполины против микропластика
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...