Разные разности

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Сегодня мы много говорим о нашем российском технологическом суверенитете, о нашей инновационной самодостаточности. Но как выглядит мировой технологический ландшафт в целом? Каковы тенденции? Кто лидеры сегодня?

Исследованием этого вопроса занимается австралийский аналитический центр Australian Strategic Policy Institute (ASPI), который работает при государственной поддержке. В конце августа институт выпустил очередной отчет «Трекер критических технологий», в котором оценил научно-технологический потенциал разных стран и их вклад в развитие прорывных и критических технологий.

Сначала, разумеется, аналитики определили, о каких прорывных и критических технологиях идет речь. Они выбрали 64 таких направления, которые касаются обороны, космоса, энергетики, передовых материалов искусственного интеллекта, биотехнологий, робототехники, информационной безопасности, вычислительных процессов, квантовых технологий, экологии и другого.

Затем исследователи проанализировали первые 10% самых цитируемых научных публикаций по этим 64 технологическим направлениям. В анализ вошли данные за последние два десятка лет, с 2003 по 2023 год. Это, конечно, гигантский объем материалов — почти 7 миллионов статей в мировых научных журналах. Но чем больше выборка для исследования, тем надежнее можно выявить тенденции.

Вообще, научные статьи стали делом привычным и обязательным для научного сообщества еще в конце XVII века, когда собственно наука укрепилась как отдельный вид человеческой деятельности и появилась профессия ученый. С тех пор объем научных исследований растет в геометрической прогрессии.

Сегодня объем научных публикаций удваивается примерно каждые 15 лет. Каждый год в научных журналах публикуют миллионы научных статей. Что, впрочем, неудивительно — сегодня в науке работает более 12 миллионов человек в мире.

В начале XXI века США возглавляли рейтинги по 60 направлениям из 64, которые анализировали австралийские специалисты. То есть США лидировали в подавляющем большинство исследований в области прорывных технологий, а именно — в 94%.

Однако на исходе первой четверти XXI века ситуация резко изменилась. Из доклада следует, что на первое место в мире по научному вкладу в большинство передовых технологических направлений вышла КНР. Китай занял первое место по числу самых цитируемых исследований в 57 областях из 64, то есть возглавил 90% направлений из списка. США же смогли сохранить лидерство всего лишь в семи направлениях, то есть в 11% технологических направлений. В общем, Китай перехватил у США лидерство в важнейших технологических областях.

В каких именно? Да почти во всех. Передовые композиционные материалы, умные материалы и покрытия, метаматериалы, наноразмерные материалы и их производство, оптическая и радиочастотная связь, а также подводная беспроводная связь. Сегодня объем китайских исследований в этой области в три — пять раз превышает американский.

Однако лидерские позиции Китая наиболее сильны, причем с 2016 года, в синтетической биологии. Здесь китайские ученые публикуют почти в пять раз больше высокоцитируемых исследований, чем американские.

Среди областей, где Китай вырвался вперед буквально в последние годы, в аналитическом отчете названы квантовые датчики, высокопроизводительные вычисления, гравитационные датчики, запуск космических аппаратов, проектирование и изготовление передовых интегральных схем, радары, авиационные двигатели, дроны, робототехника, спутниковое позиционирование и навигация.

А что же США? Как я уже сказала, США сохранили свое лидерство лишь в семи технологических направлениях из 64. Это ядерная медицина и лучевая терапия, генная инженерия и вакцины, а также квантовые вычисления, спутники и атомные часы. Отнюдь не густо.

Австралийские исследователи подметили еще кое-что интересное. За последний год сильно сдала позиции Великобритания. Она уступила свое лидерство в восьми технологических трендах и выбыла из первой пятерки стран по этим направлениям.

А вот Индия, напротив, сильно укрепила свои технологические позиции. Теперь эта страна входит в пятерку лидеров по 45 из 64 важнейших направлений. Кроме того, Индия вытеснила США со второго места по количеству прорывных научных работ в области биопроизводства и блокчейн-технологий.

Впрочем, судить о технологическом лидерстве по индексу цитируемости научных статей — на мой взгляд, не особо корректная история. Хотя бы потому, что этот параметр можно изменять в ручном режиме.

Cтатьи статьями, но судить все же стоило бы и по делам. Я вспоминаю, как 20 лет назад, когда полным ходом шло строительство Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРНе, понадобились сверхпроводящие магниты.

К кому же обратился ЦЕРН? Конечно — к нашим гениальным физикам. В НИИ ядерной физики имени Г.И. Будкера в Новосибирске разработали, изготовили и отправили в ЦЕРН четыре тысячи тонн уникальных дипольных магнитов, сверхпроводящих. Вклад, причем технологический вклад, только одного этого института в сооружение БАК оценивается в 90 миллионов швейцарских франков.

И это только один пример. А вообще в сооружении и обустройстве БАК участвовали 12 российских институтов и два наших федеральных ядерных центра. Что, впрочем, недавно не помешало руководству ЦЕРНа предложить нашим физикам покинуть помещение.

И кто скажет теперь, что наука вне политики? Но вернемся к нашим «братьям навек» — китайским ученым. И безо всякого анализа высокоцитируемых научных статей ясно видно, что Китай — технологический лидер сегодня. На самом деле, это результат продуманной и последовательной государственной политики на протяжении последних 20 лет.

В австралийском отчете очень правильно написано, что «достижение и сохранение лидерства в научно-исследовательской области — это не кран, который можно открыть или закрыть. Создание технологического потенциала требует постоянных вложений в научные знания, талантливые кадры и высокорезультативные институты, а также накопления этих ресурсов. Сформировать их с помощью краткосрочных или разовых инвестиций нельзя». Все верно, не поспоришь.

…скорость измерения «вибрационного отпечатка» молекул с помощью рамановской спектроскопии увеличена в 100 раз (Ultrafast Science)….

…двуязычие помогает отсрочить развитие болезни Альцгеймера на пять лет по сравнению с людьми, владеющими только одним языком (Bilingualism: Language and Cognition)…

…100%-ный говяжий фарш способствует синтезу мышечного белка в большей степени, чем соевый аналог: одна говяжья котлета заменяет две из соевого белка (American Journal of Clinical Nutrition)…

…более 20 миллионов тонн пластика ежегодно попадает в окружающую среду, и большая его часть распадается на микропластик (Nature Chemical Engineering)…

…расширение доступа к новым высокоэффективным препаратам для снижения веса может предотвратить более 40 тысяч смертей в год в Соединенных Штатах (Proceedings of the National Academy of Science)…

…в домохозяйствах, где глава — пожилой человек, производится вдвое больше пищевых отходов, чем в домохозяйствах, где глава — человек в возрасте до 30 лет (Nature Communications)…

…кесарево сечение и кишечные бактерии, передающиеся ребенку от матери с избыточным весом, могут способствовать набору лишнего веса у детей (JAMA Pediatrics)…

…согласно новой оценке, растения по всему миру поглощают примерно на треть больше углекислого газа, чем считалось ранее (Nature)…

…бедствие в виде цинги, вызванной дефицитом витамина C, может вновь вернуться из-за роста стоимости жизни и числа операций по снижению веса (бариатрических операций) (BMJ Case Reports)…

…альтернатива антибиотикам — новые токсины, гены которых обнаружены более чем в 100 тысячах микробных геномов, разрушают клетки бактерий и грибков, не причиняя вреда другим организмам (Nature Microbiology)…

…метаанализ 21 лонгитюдного исследования показал, что чувство одиночества повышает риск развития деменции на 31% (Nature Mental Health)…

…нанофильтрация с использованием этилендиаминтетрауксусной кислоты как хелатирующего агента позволяет извлекать 90% лития из низкосортных рассолов с высоким содержанием магния (Nature Sustainability)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Помните крем, который передал Азазелло Маргарите накануне бала у Воланда и просил втереть его в тело? Она выполнила инструкцию, помолодела и превратилась в ведьму.

Теперь кремами с эффектом мгновенного лифтинга никого уже не удивишь. Ученые постарались на славу. В результате возраст женщин, имеющих доступ к этой косметике, нынче определить весьма затруднительно. Ей может быть в равной степени и 35, и 65. Мужчины в замешательстве, вся навигация летит к черту.

Однако сегодня появилось нечто более удивительное и более полезное для человечества — для медицины и для науки уж точно. Представьте, что Азазелло наших дней передал Маргарите пузырек с желтым водным раствором. Маргарита взяла пузырек, втерла раствор в кожу лица и рук, посмотрела в зеркало и… упала в обморок. Потому что желтый раствор сделал ее кожу прозрачной, и стало видно все, что под ней находится.

Именно такой волшебный раствор, делающий живую кожу обратимо прозрачной, создали биоинженеры и материаловеды. Как это получилось? Для начала давайте разберемся, почему живая кожа непрозрачна.

Вообще прозрачность или непрозрачность, чего бы то ни было — это результат взаимодействия света с компонентами материала. Кожа представляет собой композиционный материал, который содержит самые разные вещества — воду, липиды, белки. И все они по-разному взаимодействуют со светом.

Так вот, на границе раздела компонентов с разным показателем преломления свет рассеивается и не проходит насквозь. Чем меньше разброс в показателях преломления, тем прозрачнее соответствующий материал.

Есть такой алкогольный напиток абсент. Это раствор эфирных масел полыни, мяты и аниса в 70%-ном спирте. Он совершенно прозрачен. Но стоит добавит туда воды, как раствор станет мутным. Разбавленный спирт не сможет растворить все эфирные масла, и часть их выпадет в виде жидких капелек. Образуется эмульсия, система со сложной структурой, и свет начинает рассеиваться на капельках масел. То же самое и с нашей кожей.

А как систему сделать прозрачной? Надо максимально сгладить разницу между коэффициентами преломления веществ, в нее входящих. Эту работу может выполнить вещество, сильно поглощающее свет. К таким веществам относятся красители.

Исследователи перебрали более двух десятков синтетических красителей и остановились на тартразине. Это пищевой краситель с кодом Е102. Его добавляют в сливочное масло, пудинги, чипсы, плавленый сыр, конфеты и газировки, чтобы придать им желто-оранжевый цвет. Добавляют его в витамины, лекарства и косметику. Так вот — тартразин, впитавшийся в кожу, как бы сглаживает показатели преломления разных молекул и их кластеров, входящих в систему.

Как он это делает? Я, конечно, могу с умным видом порассуждать об осцилляторе Лоренца и соотношении Крамерса — Кронига. Но не буду ломать комедию — я в этом мало что понимаю. Так что поверим физикам-оптикам на слово. Если же говорить упрощенно, то краситель тартразин меняет оптические свойства кожи и как будто расчищает дорогу свету, чтобы он смог пройти насквозь.

Исследователи в эксперименте втирали водный раствор красителя в пузико лабораторной мышки. И этот участок кожи через несколько минут превращался в прозрачный иллюминатор, сквозь который были видны внутренние органы зверька. Теперь исследователи могли напрямую наблюдать за работающими желудком, печенью, тонкой и слепой кишками, мочевым пузырем.

Когда раствор тартразина втирали в лапку мыши, то видимыми становились мышцы, которые теперь можно было рассмотреть в деталях. Никакого дополнительного оборудования при этом не требовалось. Только глаза исследователя, которые вдруг приобрели способность видеть сквозь стену.

Этот эффект полностью обратим. Он исчезнет, если смыть раствор с кожи. Если же раствор не смывать, то эффект продержится около 10–20 минут. А потом кожа вернется в обычное состояние. Но, согласитесь, и за 20 минут можно много чего разглядеть.

Пока о людях речь не идет. Хотя в потенциале это, конечно, многообещающая стратегия со множеством приложений. Даже в таком рутинном деле, как, например, найти вену на руке для инъекции. Часто у пожилых людей это сделать крайне затруднительно. Не говоря уже о диагностике.

Рассматривая органы и внутренности через прозрачную кожу, мы видим их гораздо более отчетливо и детально, нежели магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвук. То есть аппаратная диагностика дает картинку с меньшим разрешением по сравнению с тем, что мы видим глазами. Новый способ обеспечивает разрешение вплоть до микрометра.

На самом деле этот метод идеально дополнит аппаратные исследования, которые могут заглянуть внутрь сосудов, почки и желчного пузыря. Прозрачная кожа такой возможности не дает.

Живая прозрачная кожа может пригодиться, например, и при лазерной терапии, когда лазерным лучом удаляют раковые клетки. Лазерный луч — это тот же свет. И он также рассеивается кожей. Возможно, участки прозрачной кожи облегчат лазерному лучу нанести точный и мощный удар по цели, причем с более глубоким залеганием.

Но и для научных исследований прозрачная живая кожа открывает потрясающие возможности. Исследователи пока экспериментируют с мышами, на которых среди прочего изучают опухоли. На них же испытывают новые лекарства для людей.

И теперь в исследованиях на грызунах можно будет обходиться без скальпеля.

Конечно, прежде чем эта стратегия придет в медицину, тартразин будут долго и тщательно тестировать, чтобы убедиться в его безвредности для людей. Но тут есть другая проблема.

Дело в том, что кожа человека примерно в 10 раз толще, чем у мышей, а это означает, что потребуются не минуты, а сотни минут, чтобы краситель продиффундировал в кожу. Так что, видимо, для людей надо искать другие, еще более сильные молекулы — с точки зрения поглощения света.

Интересно, а прозрачная кожа животных — это что-то новое для природы? Нет, конечно. Природа давно освоила технологию изготовления прозрачных покровов. Взять, к примеру, аквариумных рыб вида Parambassis ranga, которые также известны как стеклянные окуни.

Они обитают в пресных водах азиатских стран и достигают 8 сантиметров в длину. Они настолько прозрачны, что через их внешний покров можно легко рассмотреть не только все внутренние органы, но и пространство, которое находится за рыбкой. Она буквально растворяется в воде, поэтому враги ее не замечают.

А еще есть так называемые стеклянные лягушки, которые обитают в Южной Америке. Сквозь их прозрачную кожу можно рассмотреть все внутренности. А еще — стеклянный прыгающий паук, полупрозрачная саламандра и, конечно, невероятно красивый стеклянный осьминог.

Интересно, как у них решена проблема выравнивания коэффициентов преломления всех компонентов кожи? С помощью каких веществ их кожа становится оптически прозрачной? Может быть, стоит у них поискать природные светопоглощающие вещества? Я бы поискала.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все тяжелее становится жизнь пчел. А значит, и растений, которые навещают шмели и тем самым опыляют. Таких зависимых от опыления — три четверти всех сельскохозяйственных культур.

Жизнь пчелам осложняет и меняющийся климат, и человек. Начнем с климата, который со всей очевидностью разогревается. Среднегодовая температура по планете ползет вверх. Да мы и сами видим, что лето все жарче и все длиннее. Нам-то это даже хорошо, а вот шмелям — не очень. Из-за аномальной жары они могут терять обоняние.

Это выяснили исследователи из Университета Вюрцбурга. Участниками их экспериментов стали 190 шмелей двух видов, Bombus pascuorum и Bombus terrestris, которые распространены в Европе. Их держали в пробирках, где температура была повышена до 40°С, на протяжении почти трех часов.

Затем у шмелей забирали их антенны, которыми они распознают запахи, прикрепляли к электродам и измеряли их электрическую реакцию на три компонента цветочного запаха — оцимен, гераниол и пеларгоновый альдегид. Именно эти душистые вещества привлекают шмелей и помогают найти вкусный цветок.

Оказалось, что три часа 40-градусного тепла навредили антеннам шмелей — их электрическая реакция на все три запаха снизилась почти на 80%. Иными словами, аномальная жара подавила способность шмелей улавливать важные цветочные сигналы (Proceedings of the Royal Society В).

Причем в большинстве случаев реакции их антенн не приходили в норму даже через день восстановления при более низких температурах.

Однако жара не единственная проблема. Есть еще один фактор, мешающий шмелям находить цветы. Чтобы привлечь опылителя, цветки используют весь арсенал приманок — цвет, форму, аромат и даже электростатический заряд. Оказалось, что этот заряд на поверхности цветка, который шмели используют в своей навигации как путеводный маячок, может сильно изменяться под действием пестицидов и минеральных удобрений.

Ученые из Бристольского университета экспериментировали со шмелями Bombus terrestris dalmatinus, их любимой лавандой Lavandula angustifolia и растениями из семейства Горечавковые Eustoma russellianum. Во время экспериментов цветки опрыскивали растворами минеральных удобрений и имидаклопридом, пестицидом из класса неоникотиноидов. Затем ученые измеряли величину электростатического заряда на поверхности цветков.

Интересно, что химикаты не повлияли на обоняние шмелей. Однако распределение электростатического заряда, к которому насекомые оказались очень чувствительны, сильно изменилось. В результате опылители лишились важного ориентира для поиска нектара и пыльцы (PNAS Nexus), ведь по характеру электростатического заряда шмели еще и определяют, что это за цветок.

Конечно, заряд на поверхности цветков меняется и под действием природных факторов, например ветра. Однако он быстро восстанавливается. В нашем же случае это «биофизическое загрязнение» на поверхности растений сохранялось до получаса. Получается, что агрохимикаты могут сильно изменить сигналы цветов и тем самым навредить и растениям, и шмелям. Они создают «шум» для пчел, мешая им обнаружить цветочные электрические сигналы.

Похоже, это первый известный пример антропогенного «шума», вмешивающегося в электрическое восприятие наземных животных.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

И опять — про микропластик. Наблюдаю просто вал публикаций в научных журналах из лабораторий со всего мира. И все в один голос говорят, что проблема, имеющая повышенную экологическую опасность, нарастает и усугубляется. Частицы микропластика очень легкие, практически невесомые, легко переносятся на огромные расстояния по поверхности воды и висят во взвешенном состоянии в толще воды рек, озер, морей и океанов. Их становится все больше.

Допустим, что это западная истерика, как говорят мне отечественные производители пластика. Мол, ничего подобного нет. Но вот вам исследование российских ученых из Института водных проблем Севера КарНЦ РАН и Карельского научного центра РАН, которые взялись исследовать водные объекты особо охраняемых природных территорий — Водлозерского национального парка и музея-заповедника «Кижи» — и опубликовали результаты в научном журнале «Водные ресурсы».

Исследователей интересовало, присутствует ли микропластик в донных осадках Водлозера и Кижских шхер. Западные исследования утверждают, что содержание микропластика в донных осадках увеличилось в несколько десятков раз за последние несколько десятилетий, «создав новую историческую запись эпохи антропоцена». А как дела обстоят у нас?

Исследователи отобрали пробы на четырех станциях, расположенных в Кижских шхерах Онежского озера и на пяти станциях Водлозера. Частицы размером 200 мкм и более экстрагировали, а затем идентифицировали с помощью бинокулярного микроскопа. А для анализа химического состава использовали микро-Фурье-спектрометрию.

Каков же результат? Во всех пробах без исключения исследователи нашли микропластик. На синтетические полимеры приходится 55%, на частицы модифицированной целлюлозы — 21% и 24% — это частицы природного происхождения. Больше всего микропластика обнаружили рядом с главным пассажирским причалом музея-заповедника «Кижи». А вот в донных осадках Водлозера микропластика было вдвое меньше. И химический состав частиц был несколько другой: синтетические полимеры — 81%, модифицированная целлюлоза — 9%, полимеры природного происхождения — 10%.

Почему такая разница в количестве частиц на этих двух заповедных территориях? А потому, что здесь разные туристические потоки. Кижские шхеры гораздо более популярны, чем Водлозеро.

Так что микропластик в донных осадках озер заповедных территорий в России есть, и его больше там, где больше туристов. На истерику это не похоже.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Ну вот, куриные яйца реабилитировали. Слава Богу! А ведь что только на них не наговаривали: и высокий холестерин, и повышенный риск болезней сердца, и сахарный диабет…

Правда, в последние годы стали появляться исследования, реабилитирующие прекрасные куриные яйца, которые мы так любим есть на завтрак. Например, метаанализ научных статей не подтвердил зависимость между повышенным потреблением яиц и дополнительным риском ишемической болезни сердца или инсульта.

Исследования продолжаются. Очередные новые результаты получили специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), которые проверили, как потребление яиц со временем сказывается на интеллектуальных функциях людей старшего возраста (Nutrients).

Ученые проанализировали данные почти 900 пожилых людей старше 55 лет. В выборку вошли 357 мужчин (средний возраст около 70 лет) и 533 женщины (средний возраст 71,5 года). Их обследовали в клинике с интервалом примерно в четыре года — оценивали когнитивные функции с помощью тестов на память, внимание, гибкость ума и так далее. И конечно, их анкетировали, чтобы узнать, употребляют ли участники эксперимента яйца.

Выяснилось, что у женщин, которые ели больше яиц, в меньшей степени ухудшалась беглость речи. Статистически значимая корреляция сохранялась даже после поправок на разные факторы, включая состояние здоровья и образ жизни.

В то же время обилие яиц в рационе женщин заметно не повлияло на другие когнитивные показатели, равно как и на результаты мужчин. Однако ученые подчеркнули, что никаких пагубных последствий, связанных с употреблением яиц, у людей обоего пола они не выявили. Исследователи заключили, что яйца не только не вредят, но и могут положительно влиять на умственные функции пожилых людей.

Мне кажется, это исследование — из подборки «Физики шутят» типа «О вреде огурцов»: все, кто ел в своей жизни консервированные огурцы, рано или поздно умерли. На мой взгляд, здесь приблизительно такая же корреляция.

Думаю, что ухудшение «в меньшей степени беглости речи у женщин» — это результат не употребления яиц, а большей разговорчивости женщин в принципе. Они говорят много, непрерывно и заведомо больше мужчин — с детьми, внуками, родителями, подружками, коллегами, врачами, да и со всеми, кто подвернется. Потому что женщины — известные болтушки. При такой постоянной тренировке беглость речи, разумеется, будет сохраняться дольше.

Ох уж эти корреляции! А я бы, кстати, посмотрела, есть ли корреляция между говорливостью женщин и количеством потребляемых ими яиц.

И вообще, чтобы подольше сохранить беглость речи, больше общайтесь и разговаривайте. А если таких возможностей мало — читайте вслух. И конечно, ешьте яйца на завтрак, потому что это самый лучший и самый сбалансированный источник аминокислот, в том числе незаменимых. Не случайно римляне всегда начинали трапезу с яиц.

А заканчивали, кстати — яблоками. Ab ovo usque ad mala!

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Человек есть то, что он ест. Известная формула, не правда ли? Но она не полная. Давайте сделаем ее полноценной: человек есть то, что он ест, пьет и чем дышит.

Вещества, содержащиеся в еде, воде и воздухе, могут поддерживать здоровье, а могут ему вредить. А что здесь важнее — еда, вода или воздух? Это зависит от того, чего мы потребляем больше.

Взрослый человек в день в среднем съедает около килограмма пищи. Выпивает 2 литра воды. А сколько воздуха он потребляет?

При каждом вдохе здоровый взрослый закачивает в легкие примерно пол-литра воздуха. В среднем в минуту мы делаем 14–20 вдохов. Значит, всего лишь за минуту через наши органы проходит 7–9 литров. За час — около 500 литров, за сутки — 12 000 литров, или 12 кубометров, воздуха.

Плотность воздуха, конечно, ничтожна, но если все правильно умножить, то получится 15 килограмм. Так что больше всего веществ мы прокачиваем через организм вместе с вдыхаемым воздухом. Поэтому содержание в нем посторонних и чужеродных веществ критично для человека.

Без всякой науки мы понимаем, что воздух должен быть чистым и свежим — в идеале с запахом полевых трав, леса, морского бриза, грибов, опавшей листвы, чистого дождя и снега. Но где взять такой воздух в городах, особенно в крупных, в той же самой Москве, например?

Дышать в мегаполисах и промышленных городах с каждым годом становится все труднее. И это касается всех городов мира. Ученые посчитали, что за сутки городской житель вдыхает 200 млрд мелких частиц пыли и половина оседает в его легких. А в Москве и в крупных городах каждый день оседают тонны пыли из воздуха.

Но если 150 лет назад в воздухе преобладала почвенная пыль и пыль дорог, по преимуществу грунтовых, которую приходилось глотать пассажирам карет и так называемых линеек, то теперь доминирует пыль техногенная. Что это такое, хорошо знают те, кто когда-нибудь бывал в окрестностях цементного завода. Мельчайшая цементная пыль покрывает все вокруг и висит в воздухе.

Но есть техногенная пыль, невидимая глазу, с очень мелкими частицами размером до 2,5 микрометра, которую выбрасывают в атмосферу предприятия самых разных отраслей промышленности, строительство и, конечно, автомобильный транспорт. В результате трения колес о дорожное полотно в воздухе оказываются мельчайшие частицы резины шин, корда и дорожного покрытия.

В Институте физики атмосферы РАН создали модель загрязнения атмосферы за 170 лет. Модель подтверждает то, что нам и так очевидно — в последние десятилетия дела идут всё хуже и хуже.

По данным Росгидромета, особенно грязным воздухом отличаются такие крупные промышленные центры, как Братск, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец, Чита. Перечислила по алфавиту. Да и в Москве, скажу я вам как абориген, в центре дышать-то нечем из-за гигантского количества автомобилей и бесконечной, непрекращающейся стройки везде и замены дорожного покрытия, замены тротуарной плитки с летней на зимнюю и наоборот. Причем каждый год.

А грязный воздух с высокой концентрацией мельчайших частиц размером до 2,5 мкм, которые через легкие попадают в кровь, оборачивается серьезными проблемами для здоровья горожан — от респираторных до болезней Альцгеймера, Паркинсона и рака.

И вот вопрос — это только предположения ученых или связь пыли с болезнями существует? В научной литературе сегодня много статей, которые действительно фиксируют факты — корреляцию загрязненности воздуха и разных заболеваний. Но как это работает?

Впервые в мире, еще в середине 70-х годов, влияние тяжелых металлов на живые клетки исследовала замечательный ученый, вирусолог и генетик, доктор медицинских наук и профессор Галина Дмитриевна Засухина. Её результаты были опубликованы в журнале «Доклады академии наук» в 1977 году.

В лаборатории Галины Дмитриевны в академическом Институте общей генетики поставили такой эксперимент. Взяли живые клетки эмбриона курицы, инфицировали вирусом гриппа и затем воздействовали на них растворами солей тяжелых металлов. Причем это были растворы с ничтожными концентрациями солей, тысячные и сотые доли грамма на литр.

Исследователи хотели выяснить, влияют ли тяжелые металлы на продукцию интерферона в клетках. И оказалось, что влияют, да еще как. При добавлении солей тяжелых металлов в культуру клеток продукция интерферона, этого ключевого компонента иммунитета, снизилась в 60 раз по сравнению с контролем.

А это значит, что тяжелые металлы — фактор, питающий развитие эпидемий гриппа, потому что даже их ничтожные количества повышают восприимчивость живого организма к вирусам.

Тогда, 50 лет назад, статью не заметили. Но позже к этой теме вернулись, и во многих лабораториях мира в самых разных экспериментах исследователи еще раз доказали, что тяжелые металлы подавляют иммунитет и создают благоприятные условия для развития самых разных заболеваний, включая онкологию и тот же ковид.

Откуда в воздухе тяжелые металлы? — спросите вы. Их соединения попадают в атмосферу, как минимум, в результате сжигания разного рода топлива, угля, при выплавке самых разных металлов из руд.

Что же делать со всем этим?

В 2019 году в 12 крупных промышленных центрах по всей стране стартовал федеральный проект «Чистый воздух». В него вошли перечисленные уже города: Братск, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец и Чита. В 2023 году к проекту «Чистый воздух» присоединились еще 29 городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения.

Задача проекта — к 2026 году снизить объем выбросов загрязняющих веществ более чем на 20%, а к 2030 году — вдвое.

Легко сказать. Но как сделать? К счастью, рецепты известны. Модернизация предприятий и котельных, оснащение их современными и мощными системами очистки выбросов, перевод отопления в домах с угля на газ, запуск общественного транспорта на электричестве и газомоторном топливе. И конечно — переход на малоотходные технологии, идеологом и пропагандистом которых был академик И.В. Петрянов-Соколов еще в 80-х годах прошлого века.

И конечно, необходим повсеместный и постоянный, в режиме онлайн, мониторинг качества воздуха. Этим занимаются стационарные и передвижные лаборатории. А кроме того, до конца 2025 года все предприятия будут оснащены системами автоматического контроля выбросов.

Первые промежуточные итоги показывают, что лед тронулся — воздух в городах-участниках проекта начал очищаться.

А между тем каждый из нас в своем доме может позаботиться о воздухе, которым дышит. Здесь нам помогут комнатные растения, которые умеют очищать воздух не только от пыли и органики, но и от плесени, невидимые споры которой болтаются в воздухе, и всяческих болезнетворных бактерий.

Например — кипарисовик забирает из воздуха практически всю пыль. Пеларгония, она же комнатная герань, уничтожает болезнетворные микроорганизмы и прочую невидимую гадость. Диффенбахия и пеперомия туполистная с красивыми мясистыми листочками безукоризненно обезвреживает и обеззараживает воздух. Говорят, что диффенбахия даже стафилококк изничтожает.

Красивый спатифиллум освобождает воздух от взвеси любой плесени и поглощает опасную органику, например формальдегид. Отлично очищает воздух декоративный папоротник.

И в очередной раз мы убеждаемся, что нет у нас лучшего друга и союзника, чем Природа. Она всегда приходит нам на помощь в трудных ситуациях. И мы должны платить ей тем же.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Месторождения самородного золота разбросаны по всему миру. В большинстве своем они находятся в горах и связаны с кварцевыми жилами. Именно из них извлекают 75% драгоценного металла.

Сами кварцевые жилы зарождаются во время землетрясений, когда по трещинам поднимаются горячие (200–650°С) гидротермальные растворы (флюиды) под давлением в 1–5 килобар. Чтобы образовалось месторождение кварцевых жил, требуются сотни, даже тысячи сейсмических событий, которые создают густую сеть трещин в горных породах. То есть горные породы должно основательно трясти.

Эти же флюиды содержат и золото, которое оседает в кварцевых жилах. Геохимики хорошо изучили этот процесс. А вот образование крупных золотин в кварцевых жилах — загадка. Образоваться геохимическим способом они никак не могут.

Судите сами. Растворимость золота во флюидах равна одной части на миллион (1 ppm). Значит, чтобы получить 10 килограмм золота, нужно взять 10 миллионов килограммов воды, что равноценно пяти олимпийским плавательным бассейнам. А ведь в жилах находят конгломераты золота и кварца весом в десятки и сотни килограммов (причем золота в них больше половины)! Вот вам и парадокс золотых самородков, который никак не могли разрешить.

Недавно австралийские ученые из Университета Монаша решили повнимательнее присмотреться к кварцу, в котором зарождаются золотые слитки. Какие у него есть необычные свойства? Одно такое свойство мы знаем — способность под давлением порождать пьезоэлектричество. Так, может, оно и причастно к самородкам?

Ученые взяли образцы кварца из подземного рудника Fosterville в штате Виктория в Австралии и нарезали из них 12 пластин, из которых одна половина играла роль контроля. Образцы поместили в камеру с раствором золота и линейным приводом, имитирующим сейсмические волны различной частоты. Экспериментировали с разными растворами, где золото образует комплексы с гидросульфидами, хлоридами или присутствует в виде наночастиц (Nature Geoscience).

У кристалла кварца более высокий пьезоэлектрический потенциал по сравнению с остальной горной породой. Причем лучше всего он срабатывает на стыке кристаллов кварца с проводящим материалом — золотом. И действительно пьезоэлектрический потенциал способствовал электрохимическому осаждению золота из флюидов. Причем наночастицы золота особенно охотно скапливались на поверхности кристалла кварца, действующей как электрод.

Ученые считают, что такие процессы, смоделированные в лаборатории, происходят и в природе. Авторы новой научной работы убеждены, что решили более чем вековой «парадокс золотых самородков».

…у людей с успешным фенотипом старения, то есть у долгожителей, более разнообразный состав микробиома, чем у среднестатистического человека («Бюллетень экспериментальной биологии и медицины»)…

…искусственный интеллект может с высокой точностью предсказать высокое кровяное давление с помощью акустического анализа речи человека (IEEE)…

…за четыре года, прошедших с момента возвращения «Чанъэ-5» на Землю, ученые проанализировали доставленный лунный грунт и нашли в нем минерал (NH₄)MgCl₃·6H₂O, который содержит более 40% воды (Nature Astronomy)…

…анализ выпадения осадков в 1056 городах по всему миру обнаружил аномалию: более чем в 60% этих городов выпадает больше осадков, чем в прилегающих сельских районах (Proceedings of the National Academy of Sciences)…

…высокие температуры повреждают обоняние шмелей и мешают этим важным опылителям находить цветы по их запаху (Nature)…

…Китай занял первое место по числу самых цитируемых исследований, вышедших с 2019 по 2023 год, в 57 областях, то есть почти по 90% направлений из списка; в остальных семи лидерство сохранилось за Соединенными Штатами (Australian Strategic Policy Institute)…

…деактивация гена SIRT1 в префронтальной коре самцов мышей, которая отвечает за планирование и социальное поведение, вызывает симптомы депрессии у животных (Molecular Psychiatry)…

…некоторые уникально талантливые собаки накапливают словарный запас из сотен названий игрушек и помнят эти слова не менее двух лет (Biology Letters)…

…полиакрилат серебра (аргакрил) обладает цитотоксическим действием на клетки опухолей человека in vitro, поскольку индуцирует однонитевые разрывы ДНК в клетке («Биофизика»)…

…у нового наноразмерного полупроводникового перовскита La0.25Sr0.75Sn0.4In0.25Ru0.35O3, полученного с помощью механохимического синтеза, более узкая полупроводниковая щель (~1.5 эВ) по сравнению с нелегированным станнатом стронция (Physical Chemistry Chemical Physics)…

…в течение первых 20 лет после выброса метан нагревает атмосферу почти в 90 раз быстрее, чем углекислый газ (Environmental Research Letters)…

…став отцами, мужчины, придерживающиеся нездоровой диеты с высоким содержанием холестерина, могут повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний у своих дочерей (JCI Insight)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Нынешнее небывало ураганное лето изрядно выкосило деревья в городах России. Деревья-гиганты буквально выворачивало с корнем. Городские службы в Москве не успевали распиливать павшие стволы и оттаскивать дровишки.

Смотрела я на все это и думала, что надо срочно восполнять ущерб и сажать новые деревья, потому что без них в большом городе, да еще в условиях очевидного потепления, будет совсем тяжко. Деревья охлаждают город, работая естественным кондиционером для горожан. Чем больше их, тем лучше для жителей. Не говоря уже о том, что деревья поглощают углекислый газ, насыщая городской воздух кислородом. Но какие деревья выбрать для города?

Понятно, что не каждое дерево приживется в каждом городе. У нас города озеленены в основном тополями. Их стали высаживать в 1950-х годах, когда началось массовое строительство пятиэтажек. Тополь прекрасный городской житель. Он очень быстро растет, легко адаптируется к шуму и пыли, дает богатую листву, поэтому хорошо защищает от шума, и т.д.

С тех пор прошло больше 70 лет. Деревья постарели, пирамидальные тополя подошли к концу своей жизни. И стали падать под давлением ветра. Корневая система тополя большей частью неглубокая, поверхностная. И если ее площадь меньше проекции пышной тополиной кроны, то сильный порыв ветра легко валит гиганта.

Старые и утраченные деревья надо заменять на новые. Я, например, не имею ничего против тополей. Просто надо высаживать мужские особи, чтобы не было опасного пуха в городе. В Екатеринбурге, например, начали высаживать березы, яблони и рябины. Они не такие мощные, как тополя, но красивые.

А что предлагает наука?

Исследователи из Мюнхенского технического университета обследовали 5600 городских деревьев по всей Германии и их взаимодействие с окружающей средой. Основное внимание ученые уделили 12 породам городских деревьев, включая клен, бук, каштан, липу, платан и робинию (лжеакацию), которые в совокупности в настоящее время составляют 60% древостоя в городах Германии.

На основе этих данных исследователи создали интерактивную программу «Городское дерево» (CityTree). Она учитывает местоположение, состояние почвы и освещенность в 34 городах и дает рекомендации, какие деревья стоит там сажать. Кроме того, программа определяет, какое количество CO₂ может поглощать каждое дерево в этом месте, насколько сильно оно охлаждает окружающую среду и сколько воды потребляет. Это упрощает поиск наиболее подходящего дерева для конкретного города и поселка.

Теперь такой поиск доступен всем озеленителям, городским службам, садоводам и обычным горожанам. Все желающие могут бесплатно использовать этот онлайн-инструмент, чтобы проанализировать насаждения в своем районе, дворе или саду и спланировать новые посадки.

Понятно, что не каждое дерево одинаково хорошо чувствует себя в разных городах. Например, модель показывает, что там, где тепло и мало осадков, лучше сажать платаны, клены или ясени, потому что они лучше переносят засуху.

А вот в более влажных городах со сравнительно большим количеством дождей будут уместны и полезны конский каштан и зимняя липа, но при условии, что для них достаточно места (Technische Universität München).

Я бы в Москве посадила все перечисленные деревья. Столица большая, места много, да и погода переменчивая — то засуха, то ливни. Москве нужно разнообразие.