InScience.News

Ученые разработали первую в мире нейронную сеть, полностью построенную на принципах взаимодействия клеток реального головного мозга.

Авторы разработали модель, состоящую из элементов, имитирующих нейроны и астроциты. Предложенную нейросеть можно разделить на три слоя: пирамидальные нейроны, воспринимающие сигналы; вставочные нейроны, распространяющие эти сигналы по сети; и астроциты. При этом между искусственными нейронами передаются сигналы, подобные электрическим импульсам, а между астроцитами и от них нейронам.

Оказалось, что нейросеть с астроцитами «запоминала» информацию на 20% лучше. Это значит, что такой алгоритм смог воспроизвести большее количество ранее «изученных» картинок по двоичному коду. Это объясняется тем, что клетки-помощники посылают нейронам дополнительные активирующие сигналы, тем самым облегчая взаимодействие между нейронами и вовлекая их в запоминание.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/russian-science/15032

Сибирские археологи изучили 17 ранее не описанных украшений, обнаруженных в Денисовой пещере на территории Алтайского края.

Пять артефактов представляли собой пронизки из костей животных, три из которых были украшены орнаментами в виде коротких линий. Еще три находки были обломками небольших бусин из скорлупы азиатского страусиного яйца.

Среди украшений нашлись семь подвесок: две из них состояли из светло-зеленого и серовато-зеленого серпентина.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/humanitarian-science/15036

Сохранение разнообразной растительности в тропических лесах помогает уменьшить воздействие на них глобального потепления.

Ученые разных стран и континентов провели крупное исследование, позволяющее по-новому посмотреть на процессы изменения состава флоры и фауны лесов Азии. Исследователи хотели прояснить взаимосвязи между биогеографией и экологическими изменениями в регионе со времен позднего ледникового периода до настоящего времени. Они рассматривали записи о пыльце, отражающие наличие горных лесов, и специальные биомаркеры, например δ13C, указывающий на расширение пастбищных лугов.

Научная группа обнаружила, что записи пыльцевых зерен, сохранившихся в озерах, показывают, что леса сохранялись в этот период наряду с расширением лугов. Это означает, что тропические леса Азии могут быть более устойчивыми к изменению климата, чем считалось ранее, при условии сохранения разнообразия ландшафта.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/news/15020

Ученые узнали, какие клеточные изменения происходят с возрастом в головном мозге человека.

Оказалось, что старение приводит к изменению соотношения белков и липидов в астроцитах и нейронах. Кроме того, происходит атрофия астроцитов, уменьшается количество их веточек, снижается объемная доля листочков, сокращается астроцитарный домен. Происходят и функциональные изменения, включающие в себя потерю связи между астроцитами через щелевые контакты и повышение входного сопротивления данных клеток.

Исследование уникально еще и потому, что результаты получены на клетках мозга человека, а не на клетках животных.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/news/15022

Химики создали металлокомплексные катализаторы на основе палладия и органических молекул, содержащих атомы серы и фосфора. Использование этих катализаторов позволяет получать соединения с оптической чистотой до 99%.

Российские ученые синтезировали группу новых лигандов, основой для которых послужила молекула TADDOL — производное недорогой винной кислоты. Полученные вещества благодаря атомам фосфора и серы в их составе могут соединяться с палладием, образуя металлокомплексы, обладающие каталитической активностью.

Авторы использовали полученные катализаторы в популярных реакциях, при которых один фрагмент в составе органической молекулы заменяется новым с преимущественным образованием одного из двух возможных оптических изомеров. Эксперименты показали, что при использовании нового катализатора до 99% молекул продукта имели вид «нужного» оптического изомера.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/news/15023

Российские ученые впервые в мире вырастили в микроволновой плазме алмазы с примесью олова размером в несколько микрометров.

Авторы вырастили алмазы в реакторе, заполненном метаном и водородом. Исследователи поместили в установку затравочные кристаллы алмаза, а также частицы оксида олова и нагрели их СВЧ-излучением (микроволновой плазмой) до температур около 1000 °C. Метан при этом служил источником атомов углерода — «строительных блоков» для растущего алмаза, а водород извлекал из частиц отдельные атомы олова, которые сначала поступали в газовую среду, а затем оседали на поверхность алмаза и включались в его кристаллическую решетку.

Авторы исследовали структуру полученных кристаллов с помощью растрового электронного микроскопа. Частицы имели размер 2–4 микрометра (что сопоставимо со средним размером бактерий) и характерную для высококачественных алмазов форму кубооктаэдров.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/russian-science/14996

Исследователи выяснили, какое значение имеет каждая аминокислота в строении рецептора адреналина.

Ученые сосредоточились на строении β2-адренорецептора — GPCR, лигандом которого является адреналин. Этот рецептор стал мишенью для многих препаратов, в частности для купирования приступов астмы.

Специалисты вносили мутации в каждую из 412 аминокислот, а потом оценивали активность мутантных рецепторов в присутствии адреналина. Далее ученые определяли классические фармакологические свойства — эффективность и молярную активность лиганда.

В результате оказалось, что всего 80 аминокислот оказывают на них влияние, причем некоторые — только на эффективность, некоторые — только на молярную активность, а некоторые — на оба параметра сразу.

Далее ученые рассмотрели структуру β2-адренорецептора в неактивном и в активном состояниях. Они хотели понять, участвуют ли оставшиеся аминокислоты в активации рецептора.

Биологи смоделировали на компьютере структуру и активность рецептора, чтобы увидеть, как влияет на его функции каждая из его составляющих. В результате ученые разделили аминокислоты на несколько групп в зависимости от их роли. «Драйверные» аминокислоты одновременно влияют на фармакологические свойства и участвуют в активации рецептора. Аминокислоты-«пассажиры» взаимодействуют с другими при активации рецептора, но никак не связаны с его фармакологическими свойствами. А аминокислоты-«модуляторы» только изменяют фармакологические параметры, не взаимодействуя с другими при активации рецептора.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/medicine/15002

Российские ученые вместе с китайскими коллегами предложили новую технологию для превращения морской воды в питьевую.

Международный коллектив исследователей провел эксперименты по обессоливанию воды на примере промышленной мембраны и мембраны, которая была модифицирована полимерными электролитами с разными ионными группами. Химики создали компьютерную модель, позволяющую оценить селективность мембран к однозарядным ионам и влияние на нее различных экспериментальных факторов.

Модифицированная мембрана оказалась заметно эффективнее промышленной, что привело к повышению степени разделения одно- и двузарядных ионов в модельных растворах солей. Предложенный подход снижает риск образования осадка в модулях промышленных установок электродиализа.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/news/15018

Международная группа ученых впервые полностью расшифровала геном гигантской бактерии Epulopiscium viviparus.

Оказалось, что эти бактерии производят много ферментов, синтезирующих АТФ, а мембрана их клеток имеет много складок. Это делает E. viviparus похожими по строению на митохондрии — наши внутриклеточные «энергетические станции». Благодаря большому числу складок увеличивается площадь поверхности мембраны, поэтому в ней помещается больше белков, участвующих в выработке энергии.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/15012

Создан метод, который позволяет быстрее и дешевле синтезировать искусственные хромосомы.

Ученые назвали метод CReATiNG (Cloning, Reprogramming and Assembling Tiled Natural Genomic DNA — клонирование, репрограммирование и сборка фрагментов природной геномной ДНК). Название отражает суть метода: сначала ученые клонируют и повторно собирают фрагменты ДНК дрожжей, создавая из них хромосомы. Такие хромосомы можно ввести в клетки, заменив естественные хромосомы.

Благодаря новому методу ученые смогут более эффективно получать полезные вещества, такие как биотоплива и лекарства, биологическим способом. Кроме того, искусственные хромосомы можно использовать при разработке клеточной терапии против рака, когда в организм пациента вводятся генетически модифицированные клетки.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/14993

Потепление климата повлияет на распространение ели аянской — одного из главных промышленных видов хвойных деревьев Дальнего Востока России.

Российские ученые исследовали влияние климатических условий на радиальный прирост годичных колец ели аянской в горах Сихотэ-Алинь на территории Приморского и Хабаровских краев. Оказалось, что деревья, растущие на высоте 1026 метров имеют более широкие годичные кольца, чем на высоте 460 метров.

Авторы пришли к выводу, что для распространения ели аянской в первую очередь окажется важно то, в какой именно сезон произойдет потепление климата. Если оно наиболее сильно проявится летом, то нижняя граница распространения ели сдвинется в более высокие участки горной системы. Если будут повышаться зимние температуры, то на высоте более 1000 метров над уровнем моря условия станут более подходящими для увеличится доля ели аянской в местных лесах.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/russian-science/15013

Человекообразные обезьяны шимпанзе и бонобо могут узнавать других приматов своего вида, даже если не видели их более двух десятилетий.

Исследователи получили фотографии обезьян, которые либо покинули зоопарки, либо умерли, а также особей, которых приматы не видели от 9 месяцев до 26 лет. Исследователи также собрали информацию об отношениях каждого примата с сородичами и определили, были между ними положительные взаимодействия или нет. Команда давала обезьянам сок и, пока они его пили, приматам показывали две фотографии, расположенные рядом. На одной были обезьяны, которых они когда-то знали, на другой — совершенно незнакомые им особи.

Обезьяны значительно дольше смотрели на бывших товарищей по группе в независимости от того, как долго они были в разлуке. Еще дольше они смотрели на тех особей, с которыми были близки.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/15011

Ученые исследовали физико-химические характеристики лекарственного средства, принимаемого при проблемах с сердечно-сосудистой системой и депрессивном расстройстве, — надолола.

В ходе эксперимента авторы погружали действующее вещество в водные растворы, моделирующие среду желудка, плазмы крови и кишечника при нескольких температурах. Оказалось, что растворимость и коэффициенты распределения надолола увеличиваются с ростом температуры, а вот изменения кислотности среды не оказывают сильного влияния.

Наблюдения показали, что с ростом температуры от 25°С до 40°С проницаемость надолола увеличивалась более, чем в 2 раза. Авторы также обнаружили линейную зависимость между коэффициентами распределения и проницаемости при различных температурах.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/russian-science/15009

Ученые создали на мышах экспериментальную модель самого распространенного побочного эффекта при радиотерапии онкологических заболеваний — радиационного дерматита.

Российские исследователи спровоцировали развитие радиационного дерматита у 160 мышей, воздействуя на их кожу протонным ионизирующим излучением. Авторы использовали дозы облучения, сопоставимые с теми, которые получают пациенты в ходе лучевой терапии.

Ученые наблюдали за восстановлением тканей в течение 70 дней. Для сравнения, у людей период заживления тяжелых лучевых ожогов дольше, около 90 дней, после чего дерматит переходит в хроническую форму. За исследованный период полное восстановление кожи и возобновление роста волос наблюдались только у мышей, которым не удаляли волосы и которые получили дозу 30 Грей, тогда как в остальных группах заживление еще продолжалось.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/russian-science/15008

Новый выпуск рубрики «Российские древности» отправит нас почти в самый центр Великого Новгорода. Здесь, неподалеку от Детинца, расположена очень красивая, но одна из самых малоописанных церквей Новгорода.

Удивительно, но при том, что с 1992 года этот храм включен в число объектов Всемирного культурного наследия ЮНЕСКО, про него не написано ни одной популярной книжки, как это сделано про многие памятники Великого Новгорода, ему не посвящено ни одной (!) специальной научной статьи.

В нашей статье мы постарались исправить это недоразумение. Представляем вашему вниманию — храм священномученика Власия, епископа Севастийского, что на Волосовой улице.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/science-and-art/15007

К 2100 году уровень выбросов углекислого газа увеличится, что приведет к сокращению ВВП всех государств мира. Самые бедные пострадают сильнее всех — их ожидает ущерб в размере 90% ВВП.

Исследователи проанализировали глобальные растительные и климатические модели, а также использовали оценки стоимости природного капитала от Всемирного банка. Также ученые рассчитали динамику глобального потока природного капитала. Они применили базовый сценарий, при котором современная климатическая ситуация останется без изменений. В таком случае к 2100 году поток природного капитала сократится на 9,2%.

«Наше исследование показало, что 50% беднейших стран и регионов мира понесут ошеломляющий ущерб в размере 90% от среднего сокращения ВВП. Однако потери для самых богатых 10% стран могут быть ограничены всего 2% от общего сокращения», — рассказал Бернардо Бастьен-Олвера, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/sustainable-development/14982

Численность наземных насекомых ежегодно сокращается в среднем на 1,5%.

Немецкие ученые решили выяснить, какие тенденции существуют в исчезновении насекомых. Для этого они объединили в одну базу данные из 106 исследований. Каждое из них продолжалось от 9 до 64 лет.

С помощью базы данных ученые подтвердили, что общая численность наземных насекомых ежегодно сокращается на 1,5%. Затем исследователи сравнили виды по численности и обнаружили, что самые распространенные насекомые — жуки, мотыльки, кузнечики и другие — ежегодно уменьшаются в числе на 8%. Редкие виды также несут потери: ученые отметили снижение их общего числа на 0,3% в год.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/14979

С помощью компьютерной томографии исследователи создали 3D-модели носовых полостей арктического тюленя морского зайца (Erignathus barbatus) и субтропического вида тюленя-монаха (Monachus monachus). Затем ученые использовали модель рассеивания энергии: они сравнили способность полостей нагревать и увлажнять воздух на вдохе и уменьшать потерю тепла на выдохе.

Оказалось, что морские зайцы лучше сохраняют тепло и влагу как при -30 °C, так и при 10 °C. В арктических условиях субтропические тюлени теряли в 1,45 раза больше тепла и в 3,5 раза больше воды за один цикл дыхания. А при температуре 10 °C они выдыхали в 1,5 раза больше тепла и в 1,7 раза больше воды, чем арктические виды.

Ученые объяснили это различие более сложной и плотной носовой полостью арктического тюленя. Его широкие челюстно-лицевые кости не дают энергии рассеиваться даже при низких температурах.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/14957

#фотодня

Ученые подготовили предновогодний подарок для всех нас с помощью Очень Большого Телескопа: удивительно красивое изображение туманности Бегущий Цыпленок. Она расположена в созвездии Центавр, примерно в 6500 световых годах от Земли.

Здесь «живут» молодые звезды, интенсивное излучение которых заставляет водород светиться оттенками розового. На некоторых областях туманности видны Глобулы Бока, названные в честь астронома Барта Бока, активно исследовавшего их. Они представляют собой маленькие темные облака из газа и пыли, при уплотнении которых и образуются звезды.

Ученые проанализировали ДНК крупных животных и показали, что 50 тысяч лет назад они повсеместно вымирали. Угадайте, кто виноват.

Специалисты проанализировали последовательности ДНК 139 крупных животных, которые сохранились до сих пор, то есть пережили это массовое вымирание. Чтобы определить, как менялся размер популяции этих животных, ученые оценили частоту мутаций, которые происходили в геномах этих животных. Чем больше популяция, тем чаще встречаются мутации, так как при каждом размножении животного есть вероятность возникновения мутации. При этом некоторые мутации могут возникать из-за необходимости адаптироваться к окружающим условиям. Такие мутации появляются в генах, то есть в кодирующей части генома, на которую приходится всего 10%. Остальные 90% генома состоят из некодирующих последовательностей, которые менее склонны к целенаправленной замене. Поэтому ученые рассматривали мутации именно в них.

В результате исследователи доказали, что популяции животных, которые пережили массовое вымирание 50 тысяч лет назад, уменьшались в размерах в то же время, когда на материк пришел человек.

Подробнее:
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/14955