Об открытии канадских биоинженеров на пути к созданию искусственной ткани, о том, каким бы был мир без людей, пяти вымирающих растениях и других новостях науки в нашем обзоре.
Учёные придумали систему быстрой и надежной сборки сердечной ткани
Биоинженеры из Университета Торонто (University of Toronto) разработали быстрый и простой способ «сборки» ткани сердечной мышцы из выращенных в лаборатории клеток, напоминающий застегивание «липучки» на обуви или одежде. «Одно из главных преимуществ – простота использования. Мы можем строить большие фрагменты ткани прямо в тот момент, когда они нужны, и разбирать их так же легко. Я не знаю другой техники, дающей такую же возможность», – говорит глава проекта профессор Милица Радисич (Milica Radisic).
Клетки сердечно-мышечной ткани (кардиомиоциты) выращиваются в лабораторных условиях уже давно. Однако проблема в том, что они часто и близко не напоминают клетки организма. Реальные клетки сердца растут в среде, обеспеченной белковыми каркасами-«подложками» и клетками-помощниками, группирующими их в длинные тонкие мышцы. Клеточные культуры в лаборатории без такой поддержки склонны к аморфности и слабости.
Радисич и ее группа сконцентрировались на том, чтобы максимально точно воссоздать среду, в которой клетки растут в организме. Из специального полимера POMaCбыла создана сетка-каркас для клеток, напоминающая пчелиные соты неправильной формы. На поверхность получаемой сердечной ткани внедрялись Т-образные «штырьки», которые действуют как крючки липучки Velcro: если соединить два слоя выращенной ткани, они зацепляются за «соты» и скрепляют слои. Соединенные таким образом фрагменты ткани практически немедленно начинали функционировать: под действием электрической стимуляции они синхронно сокращались и расслаблялись. Ученые в своих опытах соединяли до трех слоев ткани.
Конечная цель – создать искусственную ткань, которую можно будет использовать для операций на сердце, заменяя поврежденную сердечную мышцу на нужных участках. Поскольку «сборка» так проста, можно адаптировать ткань по толщине и размерам для каждого пациента прямо перед операцией. Полимерная сетка, на которой выращена ткань, биоразлагаема, и через несколько месяцев постепенно выведется.
В опытах, описанных в статье в Science Advances, ученые выращивали не только кардиомиоциты, но и фибробласты и эндотелиальные клетки. Следующим шагом будет проверка системы in vivo, группа готовит имплантационные эксперименты.
На снимке: Глава проекта Милица Радисич. Фото Caz Zyvatkauskas/University of Toronto
medportal.ru
Раскрыт секрет сцепившихся телефонных книг
Команда физиков из Франции и Канады ответила на вопрос, давно не дающий покоя пытливым умам: почему, если две толстые книги сложить вместе, чередуя их страницы, то не удастся потом потянуть в стороны и разъединить эту конструкцию. Очевидно, что дело в силе трения, но что делает ее такой неожиданно мощной, оставалось не вполне понятным. Забегая вперед, скажем, что это вопрос практический, а не только праздного любопытства. В общем, все объяснило исследование, результаты которого опубликованы на arxiv.org.
Итак, нужно взять две книги с большим количеством страниц, в классическом эксперименте это телефонные справочники, распространенные в США, которые вы, наверняка, часто видели в фильмах. Далее нужно соединить книги, чередуя их страницы. Получится единая конструкция, с боков которой форзацы книг, а посередине все страницы. Теперь задача — потянуть с двух сторон и расцепить книги. Это кажется простым, но ничего не выйдет. К примеру, экспериментаторы из популярной телепередачи «Разрушители легенд» (MythBusters) пробовали ставить с двух сторон по несколько крепких мужчин, привязывать каждую книгу к автомобилям, едущим в противоположных направлениях, и даже использовали два мощных танка — и безрезультатно. См. также видео внизу страницы.
Физики же провели эксперимент по всем правилам. Они взяли тяговый аппарат, который мог растягивать конструкцию с разной, четко определенной, силой, а также книги с определенным количеством страниц и известными характеристиками их материала. И они не просто тянули книги, они построили математическую модель, которая и объяснила происходящее.
Оказалось, что чем сильнее мы тянем в стороны книги, тем больше сила трения, удерживающая их вместе. И дело здесь в том, что страницы книги скрепляются корешком, и когда книга лежит, страницы стремятся друг к другу. Когда мы между страницами книги помещаем страницы другой, они по-прежнему стремятся друг к другу, а значит, сдавливают «чужие» страницы, лежащие между ними. В тот же момент, когда мы начинаем тянуть за корешок, мы увеличиваем эту силу, стягивающую страницы книги.
Это похоже на то, как если человек с длинными волосами плывет под водой, его волосы легко развеваются, а когда он выныривает, все они прижимаются близко друг к другу. Собственно, на том же принципе основано завязывание и распутывание узла: чем сильнее мы тянем, тем больше веревки прижимаются друг к другу, а чтобы распутать, нужно наоборот ослабить хватку и растягивать в разные стороны.
Кстати, ученые поясняют в статье, что решали эту задачу не из чистого любопытства. По их словам, очень важно детально понимать структуру и поведение материалов, а именно новых искусственно создаваемых наноматериалов, которые находят свое применение во многих областях жизни.
scientificrussia.ru
Чёрному морю устроят профосмотр
За российскими акваториями Чёрного моря, подвергающимися антропогенным воздействиям, установят наблюдение. Инструментом для этого станет система мониторинга, включающая спутники, измерительное оборудование на судах и буях, а также центр приема и обработки информации. Создаёт систему НИИ аэрокосмического мониторинга «Аэрокосмос». Учёные уже завершают создание экспериментального образца системы, который в следующем году испытают на черноморских побережьях Крымского полуострова и в Краснодарском крае.
Чёрное море, оказывается, самое комфортное из всех морей для человека, по меньшей мере, по одному важному параметру. Нет, пока ещё не по качеству пляжей на побережьях (хотя это смотря с чем сравнивать), и не по средней годовой температуре воды в зонах для купания, а по составу воды.
Как утверждают учёные, именно черноморская вода наиболее близка по составу к человеческой крови и плазменным жидкостям. Солёность в верхнем слое вод здесь оптимальна – 1,8%, тогда как в других тёплых морях солёность или слишком высока (3,4–3,6 %), или слишком мала, как, например, в Балтийском море.
Есть и множество других плюсов, важных для туристов, – например, отсутствие акул, опасных для человека медуз и другой небезобидной живности.
Но ценность этих преимуществ, дарованных Черному морю самой природой, снижает большой недостаток, исходящий от человека, – неумеренная антропогенная нагрузка. Это и сброс промышленных и хозяйственных вод, и аварийные утечки с судов, добыча углеводородов и ряд других факторов. От этого страдают все прибрежные акватории российской части Чёрного моря, включая районы у Крымского полуострова и города Севастополь. Последние, кстати, сейчас особенно уязвимы из-за развернувшегося строительства транспортных магистралей, трубопроводов и портов, активизацией разработок на шельфе, а также возведения коттеджей вблизи берега.
Чтобы иметь возможность отслеживать реакцию экосистем прибрежных акваторий Чёрного моря на человеческую деятельность, и в случае угрозы предотвращать загрязнение моря, команда учёных из Научно-исследовательского института аэрокосмического мониторинга «Аэрокосмос» с участием специалистов Морского гидрофизического института РАН (г.Севастополь) и Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН создаёт систему мониторинга антропогенных воздействий на шельфовые зоны черноморского побережья России. Это будет комплекс специальных инструментов, нацеленных на сбор, обработку и анализ информации, важной для оценки состояния морских акваторий.
В России такой комплексной системы регионального мониторинга прибрежных акваторий для оценки воздействия человека на морские экосистемы пока не существует. Измерения, как дистанционные, так и контактные, проводятся фрагментарно и не позволяют увидеть полную картину состояния той или иной акватории.
strf.ru
Каким бы был мир без людей
Европе и сейчас могли бы жить слоны и носороги, если бы не активная деятельность человека, повлиявшего на разнообразие фауны. Ученые смоделировали, как бы выглядела среда обитания каждого из 5747 ныне живущих видов млекопитающих, если бы люди не строили фермы, города, не изменяли бы климат Земли и не вмешивались бы в экосистемы планеты.
Каким был бы мир, внезапно покинутый людьми, — тема, давно облюбованная фантастами и футурологами. Постепенно разрушающиеся города, в которых начинают хозяйничать дикие животные и люди, и следы человеческой цивилизации, постепенно исчезающие с поверхности Земли, показаны не в одном научно-популярном фильме. Однако представить себе нашу планету, на которой по тем или иным причинам вовсе никогда не существовало людей, впервые оказалось под силу ученым, посвятившим этой фантазии настоящее научное исследование, опубликованное в журнале Diversity and Distributions.
В одном из своих прошлых исследований они доказали, что массовое вымирание крупных млекопитающих во время последнего ледникового периода и в последующее тысячелетие во многом объясняется распространением современного человека (Homo sapiens) по планете.
В своем новом исследовании биологи задались вопросом, какой была бы естественная картина распределения млекопитающих без человека, учитывая их сегодняшнее расселение сообразно экологическим нишам, которые занимают те или иные виды животных.
Это исследование стало первой в своем роде попыткой представить животный мир нашей планеты без воздействия человека, который появился на планете около 130 тыс. лет назад. «Северная Европа далеко не единственное место, где люди сократили разнообразие млекопитающих, — это всемирный феномен. И в большинстве мест наблюдается огромный недостаток в распространении млекопитающих в сравнении с тем, каким оно могло быть», — поясняет профессор Дженс Кристиан Свенинг, соавтор исследования.
На современной карте распространения млекопитающих видно, что Африка осталась фактически единственным местом на Земле с их высоким разнообразием.
В своих вычислениях биологи приняли во внимание то, что исчезновение определенных видов на Земле происходило в разные времена в зависимости от континентов. В некоторых местах, например в Австралии и Америках, большая часть млекопитающих вымерла в доисторические времена. А в Африке исчезновение приходилось на относительно недавние времена.
Районы с наибольшей растительной продуктивностью отличались повышенным разнообразием млекопитающих, сегодня же наибольшее их разнообразие наблюдается в горных районах. Отчасти это связано с тем, что сейчас эти области труднодоступны для человека.
«Результаты этого исследования иллюстрируют антропоцен — эпоху господства людей, в которой лишь некоторые биологические процессы не были серьезно изменены людьми», — считают исследователи.
Биологи пришли к выводу, что в мире, не знающем человека, большая часть современной Европы была бы населена не только волками, лосями и медведями, но и такими крупными млекопитающими, как слоны и носороги.
«Больше всего сафари в наши дни проводят в Африке, но в естественных условиях, несомненно, столько или даже больше крупных животных обитало в других местах, в таких частях Нового Света, как Техас и соседние области, а также в районе севера Аргентины и юга Бразилии», — пояснил Сорен Форби, автор исследования.
Конкретно про Россию авторы работы не сообщают, но из исторических источников известно, что в Киевской Руси водились животные, которых сейчас нет. «Лютый зверь скочил ко мне на бедры и конь со мною поверже», — писал князь Владимир Мономах в своем «Поучении детям». В исторических книгах часто встречается информация о том, что Владимир Мономах убил последнего льва на Руси. Но прийти к единому мнению — был ли то лев, леопард или кто другой — историки пока так и не смогли.
www.gazeta.ru
Вымирающие растения
Перед вами пять растений, которых могут не увидеть ваши внуки. Численность некоторых достигает всего нескольких десятков.
Непентес аттенборо
Эти удивительные «чашки» – хищники, питающиеся насекомыми. Произрастает непентес на острове Палаван (Филиппины) и на склонах горы Виктория.Nepenthes attenboroughii — деревянистый кустарник, который достигает 1,5 метра в высоту. Средние размеры его «кувшинов» – порядка 25 см в длину и 12 см в ширину. Впервые это растение было обнаружено христианскими миссионерами, пытавшимися покорить пик Виктория, в 2000 году, затем – в 2007-м – описано экспедицией биологов.
Самым крупным цветком-кувшином из найденных остается 1,5-литровая «чашка». Неудивительно, что были зафиксированы случаи, когда в такую ловушку попадали не только насекомые, но и мелкие грызуны.
Международный союз охраны природы считает это растение вымирающим – из-за маленького ареала распространения и браконьерства.
«Пальма-самоубийца»
Так называют мадагаскарскую пальму Tahina. Помимо того, что это растение вошло в список десяти самых замечательных видов 2009 года (по версии Международного института по исследованию видов), оно же вошло в список самых исчезающих – в 2012 году (по версии Международного союза охраны природы). Самая большая угроза для этого дерева – активная вырубка джунглей и лесные пожары (помимо собственного медленного воспроизводства).
Пальма растет только в одном-единственном месте на Земле – в районе Аналалавы на северо-западе Мадагаскара. При высоте 18 метров она считается самой крупной пальмой острова.
Плодоносит Tahina spectabilis, по сути, только перед своей гибелью, расцветая в 30-50 лет. Процесс плодоношения отнимает у дерева слишком много энергии, поэтому после его завершения пальма высыхает. По данным на 2012 год, на Мадагаскаре осталось лишь тридцать взрослых пальм Tahina.
Ризантелла Гарднера
Rhizanthella gardneri – вид суккулентных семейства орхидные. От других орхидей они отличаются лишь одним – тем, что растут под землей, а вот цветы их находятся снаружи. Растение не черпает энергии из солнечного света, а подпитывается паразитирующими на нем грибами. Цветут ризантеллы в апреле-мае-июне, в соцветии бывает от 8 до 90 темно-бордовых цветов, которые источают запах формалина. Известно лишь несколько мест произрастания этого удивительного цветка – все они находятся в Западной Австралии и насчитывают вместе всего 50 колоний.
Медузагина супротивнолистная
Medusagyne oppositifolia – единственные представитель семейства медузагиновые. Такое название растение получило из-за сходства плодов с медузой. Дерево достигает 9 метров в высоту и растет только на острове Маэ (Сейшелы). Да и там увидеть его крайне непросто, поскольку избирает медузагина труднодоступные расщелины скал. Это растение не просто редкое – оно даже считалось вымершим, пока в 1970-х его не обнаружили вновь. На сегодняшний день насчитывается до 90 взрослых деревьев, многие из которых уже утратили способность давать плоды.
Маммилярия эрреры
Этот кактус из хорошо знакомого любому кактусисту рода маммилярия. Сам род очень распространен, а вот вид Mammillaria herrerae в диком виде можно встретить лишь в окрестностях города Кадерейты (штат Керетаро, Мексика), хотя на окнах кактусоводов он довольно частый постоялец. Этот миниатюрный и весьма очаровательный кактус до 3,5 см в диаметре дает цветы диаметром 2,5 см. Именно в силу популярности у кактусистов и простоты ухода численность дикорастущей эрерры за последние 20 лет сократилась на 90%.
Naked Science
