Наш мир удивителен и непредсказуем. Каждую неделю ученые и исследователи узнают о нем что-то новое и спешат поделиться своим открытием с окружающими. И наша подборка открывает возможность познакомиться с ними в быстром и удобном формате.

В новом выпуске вы узнаете, что в найденном в 70-х годах в Челябинской области погребении покоится древний металлург, а пустынный мох может выжить в марсианских условиях. Китайские ученые установили робособаке прозрачные стопы с камерами, чтобы она лучше ходила. Российские ученые нашли способ повышения эффективности рентгеновских аппаратов, а студентка из Тюмени создала аппарат для кардиомониторинга с использованием ИИ. Исследователи СибГМУ используют гидропонику для повышения урожая лекарственных растений, пока ученые Сколково составляют «карту жирности» человеческого мозга, а исследователи из Сколтеха проверяют магнитные микрочастицы для притягивания онкомаркеров.

В найденном в 70-х годах в Челябинской области погребении покоится древний металлург

Захоронение древнего металлурга

Исследователи Южно-Уральского государственного университета вместе с международной группой ученых внимательно изучили древнее погребение, раскопанное археологами в 1970 годах в Челябинской области в могильнике Кривое Озеро. Результаты совместной работы опубликованы в статье в журнале Archaeological and Anthropological Sciences. 

Судя по представленным данным, останки принадлежат древнему человеку ростом 164-167 см, которому на момент смерти было больше 50 лет. Он умер в период 1881–1696 гг до н.э. и при жизни страдал от акромегалии — заболевания, при котором нарушается работа гипофиза, в результате чего у человека вырабатывается избыточное количество гормона роста. Один из главных симптомов заболевания — изменение внешности, в том числе увеличение надбровных дуг, расширение и утолщение костей черепа. 

Реконструированная внешность

Судя по анализу останков, у древнего человека мышцы рук были более развиты, чем мышцы ног. Также присутствуют следы от занятий тяжелым физическим трудом. Соотнеся эти данные с найденными в захоронениями находками (шлак, рука, металлические предметы и т.д.), исследователи предположили, что при жизни древний человек занимался металлургией — перерабатывал медную руду, ковал бронзовое оружие и работал с мехами.

Еще одно забавное открытие — древний металлург оказался неместный. Изотопный анализ останков показал, что он родился и провел часть жизни по меньшей мере в 100-150 км от места захоронения, где находятся ближайшие останки со схожим изотопным составом. Это чуть меньше, чем расстояние от Москвы до Калуги или, по меньшей мере, как от Москвы до Коломны, но с учетом того, что все расстояние преодолевалось пешком. Кроме того, часть сырья из захоронения получено из месторождения, расположенного в 300-350 км от места упокоения древнего металлурга, что эквивалентно расстоянию от Москвы до Брянска.

Пустынный мох может пережить марсианские условия

Команда специалистов из Китая во главе с учеными Института ботаники Китайской академии наук обнаружили исключительную способность пустынного мха (Syntrichia caninervis) переживать крайне суровые условия. Результаты исследования опубликованы в статье «The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments» журнала The Innovation.

Поиски и перебор разных видов растений для первичного заселения Марса привел китайских ученых к пустынному мху Syntrichia caninervis (S. caninervis). На Земле он способен расти даже в самых суровых условиях (относительная влажность 1,4% и перепады температуры от -40°C до 65°С), расти под снегом, а также быстро восстанавливать способность к фотосинтезу в случаях, когда после длительной засухи и потери влаги на 98% снова появляется доступ к воде.

Результаты экспериментов ученых оказались ошеломляющими. Мох не только выжил в имитированной марсианской среде, но и проявил себя в различных испытаниях на выносливость, показав три ключевых для выживания на Марсе преимуществ:

  • Способность к быстрому восстановлению. Ученые высушивали мох до 99% в течение 40 минут. После снова давали доступ к воде, и мох полностью восстанавливал баланс воды в течении 10 секунд и способность к фотосинтезу в течение 2 минут;
  • Морозостойкость. Обезвоженные и не обезвоженные растения помещали на 3-5 лет в морозильную камеру с температурой -80°C и на 15-30 дней в резервуар с жидким азотом (-195°C). Даже в таких условиях растения выживали и частично восстанавливались после разморозки, причем высушенные растения восстанавливались лучше, чем те, что не высушили перед заморозкой;
  • Устойчивость к радиации. Мох обрабатывали разными дозами радиации (от 500 до 16000 грей) и после в течение нескольких месяцев проверяли его рост и выживаемость. Оказалось, что он способен расти при максимальных дозах облучения в 5000 грей. Для примера — лучевая болезнь у человека начинается с 1 грей, смертельная доза составляет 6 грей.

Все это сделало S. caninervis одним из первых кандидатов на заселение марса.

Робособаке установили прозрачные стопы с камерам

Китайские исследователи продолжают эксперименты с робототехникой. В этот раз обычные стопы робособаки Unitree Go1 китайской компании Unitree заменили на Foot Vision — роботизированные ступни с камерой и прозрачными элементами. Результаты работы представлены в статье «Foot Vision: A Vision-Based Multi-Functional Sensorized Foot for Quadruped Robots» журнала IEEE Xplore и видеоролике.

Главная цель разработки — улучшить способность робособак передвигаться в экстремальных и непредсказуемых условиях за счет анализа поверхности, с которой контактируют роболапы. Установленная в стопе камера собирает визуальные данные о поверхности, а система машинного зрения анализирует полученные данные, на основании которых робот принимает решение о направлении и типе движения. Таким образом робот сможет предотвратить подскальзывание, падение, застревание в зыбкой почве и не только.

Стоимость одной Foot Vision составляет всего около $50. Робостопа весит всего 120 гр, имеет высоту 6 см и диаметр 10 см. Конструкция допускает установку робоступни на робособак других компаний, благодаря чему их владельцы могут улучшить проходимость своих роботов и проводить собственные эксперименты с созданием ИИ-систем для анализа поверхностей.

Российские ученые нашли способ повышения эффективности рентгеновских аппаратов

Исследователи НИУ МИЭТ предложили свой способ повышения энергоэффективности и долговечности рентгеновских аппаратов за счет получения потока электронов из созданного ими материала. Результаты работы опубликованы в статье «Improving the emission properties of graphene–carbon nanotube hybrid nanostructures through functionalization with BaO nanoparticles and laser treatment» журнала Applied Surface Science.

В основе знакомых нам по поликлиникам рентгеновских аппаратов заложены: источник рентгеновских лучей, рентгеновская трубка, фильтр, детектор и система обработки данных. Рентгеновские лучи проходят сквозь тело и частично поглощаются тканями. Детектор на обратной стороне от источника лучей «ловит» рентгеновские лучи, которые смогли пройти сквозь тело, в результате чего и получаются снимки. 

Большинство современных эмиссионных катодов, служащих источником рентгеновского излучения в аппаратах, излучают электроны при нагревании, указали ученые НИУ МИЭТ. Температура при этом достигает 2000-3000°C, на что требуются большие энергетические ресурсы, что и стало основной проблематикой исследования. Необходимо было снизить энергозатраты при сохранении или даже увеличении эффективности аппарата, а также его срока службы.

Для этого исследователи отказались от использования вольфрама в катодах в пользу углеродных наноматериалов и оксида бария, имеющих в 4 раза большую эффективность по сравнению с вольфрамом. Гибридный материал из оксида бария, нанотрубок углерода и графена позволил во много раз усилить энергоэффективность при сохранении стабильности потока электронов. 

Впереди ученых ждет улучшение и адаптация разработки для массового применения.

Исследователи СибГМУ используют гидропонику для повышения урожая лекарственных растений 

Ученые СибГМУ начали использовать гидропонику для выращивания лекарственного растения соссюреи спорной. Исследования проводятся в рамках проекта «Таргетная тераностика» программы развития «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».

Гидропоника — способ выращивания растений без использования почвы. Вместо земли корни помещаются в питательный раствор, в котором содержатся все необходимые для роста и созревания элементы. Такой вариант выращивания растений во многих случаях проще и дешевле использования классического грунта, что позволяет его рассматривать не только в рамках земных экспериментов, но и в космических исследованиях и даже на будущих лунных и марсианских колониях.

Соссюрея спорная выделяет хелидоновую кислоту, используемую для создания соединения хелидоната кальция в чистом виде (в виде кристаллов). Хелидонат кальция предлагается использовать как лекарственное средство, ускоряющее процесс регенерации костной ткани. Кроме того, сама хелидоновая кислота обладает остеопротекторными и иммуномодулирующими свойствами.

Эксперименты с хелидоновой кислотой продолжаются. Гидропоника помогает СибГМУ повысить урожай соссюреи спорной для проведения научных исследований в течение всего года, а не только в сезон вегетации.

Студентка из Тюмени создала аппарат для кардиомониторинга с использованием ИИ

Студентка третьего курса Тюменского индустриального университета (ТИУ) Регина Колчакова разработала AIHeartGuard — устройство для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, использующий ИИ для анализа полученных данных. Проект проводится в рамках программы «Технохаб 2.0», реализуемой ТИУ в рамках федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства».

Устройство включает биометрические датчики и контроллер для обработки поступающих показателей. Датчики собирают данные о частоте сердечных сокращений, температуре тела, а также делает электрокардиограмму. В контроллере при помощи ИИ эти данные обрабатываются, после чего ИИ-система делает предположение о наличии или отсутствии проблем со здоровьем, а также прогнозирует возможное появление этих проблем. 

К устройству прилагается мобильное приложение, на которое поступают результаты анализа. В случае критической ситуации AIHeartGuard может даже вызвать скорую помощь.

Устройство еще предстоит улучшить и подготовить для массовой продажи. Предполагается, что серийное производство будет запущено в конце 2025 года.

Ученые Сколково составили «карту жирности» человеческого мозга

Исследователи Сколковского Института науки и технологий составили полную карту распределения липидов (жиров) в мозге человека, чтобы помочь исследователям в изучении психических и нейродегенеративных заболеваний. Результаты работы опубликованы в статье «Lipidome atlas of the adult human brain» журнала Nature. Проект поддерживается Президентской программой Российского научного фонда (РНФ).

Липиды — критически важная для нашего организма группа соединений, участвующая в обмене веществ, развитии и функционировании нервных клеток. Липиды входят в состав клеточных мембран и являются основой нервной ткани, составляя до 50% сухого вещества нейронов и до 70% сухого вещества миелина (оболочки нейронов).

Для составления липидной карты ученые изучили липидный состав 75 областей человеческого мозга и распознали в нем 419 различных липидов. 7% от всех обнаруженных липидов встречались по всему мозгу, остальные были характерны только для тех или иных областей или их содержание в других областях было ниже. Например, в ответственных за моторику подкорковых структурах мозга был замечен высокий уровень холестерина, в то время как в отвечающей за социальное поведение префронтальной коре была отмечена низкая концентрация холестерина.

Для дальнейших исследований ученым понадобятся новые данные. Они планируют дополнить имеющиеся данные, включив в исследование анализы мозга пациентов с различными психическими заболеваниями. В будущем такая расшифровка поможет понять природу психических расстройств и их влияние на устройство и работу мозга, уверены ученые.

Исследователи из Сколтеха создали микрочастицы для «примагничивания» онкомаркеров

Ученые Сколковского института науки и технологий разработали микрочастицы, способные притягивать к себе экзосомы — пузырьки, содержащие маркеры онкологических заболеваний. Это позволило ускорить диагностику и повысить чувствительность анализа. Данные исследования опубликованы в статье «Studying the small extracellular vesicle capture efficiency of magnetic beads coated with tannic acid» журнала Journal of Materials Chemistry B. Проект поддерживается Президентской программой РНФ.

Как и многие другие клетки организма, опухолевые клетки выделяют в окружающую среду экзосомы — микроскопические пузырьки диаметром 30—100 нм, содержащие различные биомолекулы, в том числе биомаркеры раковых опухолей. Предполагается, что экзосомы способствуют распространению рака. Как минимум, по их содержимому можно судить о наличии или отсутствии злокачественных процессов. При этом их извлечение из образцов тканей — процесс трудоемкий и требующий улучшений.

Магнитные микрочастицы называются так из-за способности притягивать к себе те или иные соединения. Это ферромагнитные, сплавные, оксидные или композитные элементы на основе железа, кобальта или никеля. (с) Их широко используют в области выделения клеток, для определения бактерий, вирусов, микроорганизмов, целевой доставке лекарственных препаратов внутри организма и не только. 

В данном случае исследователи создали магнитные «шарики» из частиц карбоната кальция (CaCO3), пропитанных наночастицами оксида железа (Fe3O4). Эти шарики добавляются в раствор с биоматериалами пациента. Находясь в растворе, они намагничивают на себя экзосомы. После шарики вместе с примагнитившимися к ним экзосомами извлекаются с использованием магнита и отправляются на дальнейшее изучение.

Предложенный способ ускорил проведение анализа с 4 до 2,4 часов, а также улучшил количественный показатель полученных экзосом на 60%. Кроме того, он чище, чем используемые сейчас методы, то есть позволяет примагничивать меньше «мусорных» или нецелевых соединений. Эти преимущества делают метод крайне полезным и перспективным для широкого применения в медицине.