«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 09 (16)

ПРЕСС-ЦЕНТР

Новая нанобумага умеет хранить электричество

Фрагмент нового материала для конденсаторов

Профессор материаловедения Пуликел Алжаян и его коллеги из политехнического института Ренселлера создали новое средство для хранения электрической энергии. На вид это простая бумага, однако она обладает уникальными свойствами.

Изобретение представляет собой тонкий лист целлюлозы с нанотрубками, укрепленными на нем. Поместить нанотрубки на эту на поверхность оказалось не так просто. Ситуацию осложняет тот факт, что существует мало веществ, которые могут хорошо растворять целлюлозу. И все же ученые нашли очень удобный выход: они подобрали подходящую растворяющую жидкость и решили использовать ее в дальнейшей работе. Если с помощью этого растворителя нанести нанотрубки на лист, а затем высушить его, то получится бумага, которую можно использовать в качестве конденсаторных обкладок. За счет площади многочисленных нанотрубок площадь поверхности диэлектрика по сравнению с простым плоским листом оказывается существенно больше, а значит, больше и емкость. Из такого материала можно сделать уникальный бумажный конденсатор, который будет обладать внушительной емкостью.

Оказалось, что эту бумагу можно использовать и в качестве основы для элементов питания, точнее, для электролитических конденсаторов. Дело в том, что экспериментаторы взяли в качестве растворителя специальную жидкость, которая может действовать и в качестве электролита — гексафлюорофосфат лития.

Чтобы получить полноценный конденсатор, покрыли одну сторону целлюлозного листа нанотрубками, а другую — литием. Тока от такого заряженного источника из нескольких листов хватает для загорания светодиодного фонарика.

Достоинством такого "хранилища энергии" является широкий диапазон рабочих температур — от -70 до 150 градусов по Цельсию. Листы целлюлозы с нанотрубками так же гибки, как и обычная бумага, и могут применяться в самых разных областях. Одна из них — медицина, ибо разработка характеризуется низкой токсичностью.

Решена загадка 1 % отличия человека от обезьян

Человек идентичен шимпанзе на 98–99 %, если судить только по генам, а вот на практике отличия куда существеннее. Оказывается, также важно, когда и как включаются те гены, что у нас есть.

"Если человек и шимпанзе генетически идентичны на 99 %, почему мы все же настолько отличны?". Ответ, кажется, наконец-то нашли Ральф Хэйгуд и его коллеги из университета Аюка.

Участок генома, изменившийся у человека сильнее всего, исследователи обнаружили в 2006-м, но большой ясности это открытие не внесло. Возможно, что секрет в сильном различии человека и обезьян следовало искать не только в отличных генах, но и в генах, которые были, как кажется, одинаковыми.

Возможное решение этой "загадки 1 %" еще в 1975 году предложил ныне покойный биолог Аллан Уилсон. Уже тогда было ясно, что генетические отличия человека и шимпанзе крайне малы, хотя о полной записи всего кода того и другого вида и говорить не приходилось. Уилсон и его коллега Мэри-Клэр Кинг решили, что, поскольку генетические наборы столь близки, важную роль в отличии человека от шимпанзе играют различия в регулировании работы имеющихся генов, то есть тех 99 %, которые хоть и являются общими, но, по-видимому, активируются несколько иначе.

Теперь Хэйгуд со товарищи смогли доказать верность давней догадки. Они выполнили первый обзор на уровне генов регионов-промоутеров — участков ДНК, регулирующих время и уровень активности смежных генов. Ученые воспользовались данными по геному человека, шимпанзе и, для сравнения, макаки. Причем анализу подверглись промоутеры для 6280 генов, которые присутствуют во всех трех видах.

Генетики сравнивали эти регионы с нефункциональными участками-промоутерами и делали заключение о темпе эволюционного изменения в тех или иных промоутерах. Оказалось, что у 575 человеческих генов, многие из которых были связаны с работой мозга и, что более удивительно, питанием, промоутеры имеют сильные отличия от своих аналогов у обезьян. А это ученые посчитали признаком положительного эволюционного отбора, который помог нам стать теми, кто мы есть. Из участков-промоутеров, подвергшихся наиболее ускоренной эволюции у человека, исследователи отметили районы, затрагивающие развитие нервной системы, в частности — формирование аксонов.

А что еще интереснее — более 100 генов из той половины тысячи с лишним связаны с метаболизмом углеводов, особенно — глюкозы. Хэйгуд полагает, что некогда энергию для развития мозга человек получил благодаря изменениям в рационе (в сравнении с шимпанзе) — переходу от фруктов к клубням и корням.

Поставлен мировой рекорд магнитного поля

Рекордная катушка. Специалисты отмечают, что развитие сверхпроводящих магнитов очень важно, поскольку мощные резистивные магниты требуют слишком большого расхода энергии

Ученые и инженеры из: Florida State University, компании Superpower и National High Magnetic Field Laboratory и поставили новый мировой рекорд индукции магнитного поля, созданного сверхпроводящим магнитом. 26,8 тесла — таков рекорд катушки, изготовленной американскими специалистами. Появление таких магнитов может привести к большому прогрессу в исследованиях по физике, биологии и химии.

Авторы рекордного эксперимента использовали хорошо известный высокотемпературный сверхпроводник — иттрий-барий-медный оксид (YBCO) Ученые считают, что у него большой потенциал для применения в ряде областей, и что он будет использоваться для создания магнитных катушек с полями, сильнее 30 тесла. Более того, исследовав различные свойства этого материала, ученые предсказали, что на его основе возможно будет создание магнитов, генерирующих поле и в 50 тесла.

Мыши-мутанты моделируют шизофрению

Трехмерная модель мозга трансгенных мышей. Места, где происходят изменения, вызванные искажениями гена DISCI, показаны темно-синим цветом.

Трансгенных мышей часто используют для изучения самых различных физиологических нарушений, например, в сердечно-сосудистой системе. А коллектив токийских ученых провел эксперименты, в которых мыши оказались неплохими моделями и для исследования шизофрении. В изучении шизофрении существует множество различных направлений, по-разному понимающих природу этого заболевания. Один из таких подходов — генетический — особенно интенсивно развивается в настоящее время. Для исследователей, работающих в этом направлении, большой интерес представляет ген DISCI, искажения которого напрямую связывают с шизофреническим расстройством.

Такатоси Хикида, руководивший исследованием, и его коллеги вывели мышей, у которых были различные аномалии в строении DISCI. V таких мышей наблюдался ряд особенностей, заметно отличающий их от сородичей. У них обнаружились некоторые отклонения в структуре нервной системы. Например, были расширены боковые желудочки головного мозга — эта особенность часто наблюдается у людей, страдающих шизофренией. Кроме того, для модифицированных мышей характерно необычное поведение, в частности, гиперактивность, дисфункции при обработке какой-либо информации, депрессивные симптомы. Также у мышей обнаружился белок, аналогичный тому, который сигнализирует об аномальной картине мозговых импульсов у людей-шизофреников.

Хикида считает, что мыши с поврежденным геном DISCI вполне могут служить моделями для дальнейших исследований шизофрении, а также других расстройств человеческой психики.

Создан трехмерный вестибулярный протез

Многоканальный вестибулярный протез весит примерно 80 граммов.

Чарльз Делла Сантина и его коллеги создали электронный протез вестибулярного аппарата для людей с нарушенным чувством равновесия.

Устройство представляет собой электронный приборчик размером не больше коробка спичек. Устройство закрепляется на голове. Протез содержит микросхему управления, аккумулятор и, главное — датчики движения, параллельные полукружным каналам внутреннего уха. Сигнал, вырабатываемый схемой, подается через восемь электродов, имплантированных во внутреннее ухо пациента, на вестибулярные нервные окончания. Причем процессор, используя оригинальную программу, формирует миллисекундные импульсы, имитирующие по форме аналогичные импульсы, идущие от настоящего внутреннего уха. Таким образом, устройство полностью заменяет работу поврежденного вестибулярного аппарата, создавая в голове ощущение движения.

В новинке впервые реализовано искусственное чувство равновесия, реагирующее на движение и вращение во всех трех плоскостях и по всем трем осям. Новый прибор уже испытали на животных — шиншиллах. Данный имплантат со временем может помочь тысячам и тысячам больных, страдающих от нарушений работы вестибулярного аппарата, являющихся результатом наследственного заболевания, воздействия вирусов, применения антибиотиков, химиотерапии, следствием инсульта или травмы головы

Около умирающей звезды нашлась планета с почти земным годом

Свежая находка заинтересована тех астрономов, которые хотят узнать, что будет с Землей, когда Солнце станет красным гигантом.

Экстрасолнечную планету с периодом обращения, практически равным земному году, обнаружил вместе с коллегами Александр Волшчан, некогда открывший первую планету вне Солнечной системы. "Свежая" планета интересна тем, что она обращается вокруг красного гиганта и может многое рассказать о том, что будет с Землей, когда Солнце будет на таком же эволюционном этапе.

Эта планета была найдена с помощью телескопа обсерватории McDonald. Объект располагается на небосклоне в созвездии Персея и удален от нас на 300 световых лет По размеру экзопланета сопоставима с Юпитером. А период ее обращения примечателен тем, что составляет 360 земных суток, что совсем немного не дотягивает до земного года. Что же касается ее звезды, то она приблизительно вдвое массивнее Солнца, а по размеру больше него в десять раз. Планета, вращаясь вокруг этой звезды, заставляет совершать ее едва заметные колебания. По этим-то отклонениям ученые и смогли обнаружить планету.

Судя по всему, этот объект не может быть приютом для жизни: на нем слишком велика гравитация, да и из-за жара звезды, "распухнувшей" до красного гиганта, там сформировались не самые благоприятные условия. Как напоминает в очередной раз Александр Волшчан, аналогичная участь ожидает Землю через 5 миллиардов лет, однако наша планета станет необитаемой из-за этого, видимо, уже через 2 миллиарда.

Ископаемый лесок сохранил неокаменевшие пеньки

Всего геологи обнаружили 16 частей окаменевших деревьев.

Скорее всего, древние кипарисы, выглядели так же, как и эти современные кипарисы, растущие в заливе в штате Луизиана

Венгерские ученые сообщили об интересном открытии: на северо-востоке страны обнаружены остатки небольшого леса, датируемого 8 миллионами лет. По словам Альфреда Дулаи, необычно то, что части большинства деревьев сохранились в вертикальном положении. Находка представляет собой своего рода пни высотой от 4 до 6 метров и шириной от 1,5 до 3 метров. Они представляют собой части болотных кипарисов, сохранившихся с давних времен в открытых залежах бурого угля. Интересно, что, несмотря на древность, эти деревья дошли до нашего времени в неокаменевшем состоянии. Благодаря анализу их материала ученые надеются узнать кое-что о некоторых важных особенностях климата того времени. В период плиоцена в этих районах, где было болотисто или где было не очень глубокое море, и произрастали кипарисы. В конце плиоцена море отошло, и из некогда погруженных в воду деревьев сформировались открытые залежи угля. Тем не менее, находки вроде этой чрезвычайно редки.

Биполярное расстройство личности уменьшает серое вещество

Резкие перемены настроения не редки и у здорового человека. Но приводят ли они к разрушению мозга — неизвестно.

Серое вещество в мозге человека, страдающего биполярным расстройством личности, разрушается с каждым очередным маниакальным или депрессивным приступом — таков вывод исследования доктора Эндрю Макинтоша и его коллег.

Это открытие Макинтош сделал в результате магниторезонансного исследования структур мозга 21 человека, страдающего биполярным расстройством личности (оно известно также под прежним названием "маниакально-депрессивный психоз"). Среди этих испытуемых — люди, пережившие от одного до шести приступов за время четырехлетнего периода их изучения.

Как показали результаты обследования, у всех этих людей уменьшилось количество серого вещества в височной доле головного мозга, в гиппокампе и в мозжечке. Такое уменьшение оказалось существенным и по сравнению с контрольной группой здоровых испытуемых.

Эти области связаны с осуществлением ряда функций — от памяти до координации движений. Каких-либо заметных изменений в белом веществе мозга обнаружено не было.

Доктор Макинтош уточнил, что величина потерь серого вещества пропорциональна количеству эпизодов биполярного расстройства. Одной из гипотез исследования было то, что возможное уменьшение серого вещества приводит к снижению интеллекта. Анализ данных, полученных в работе, полностью подтвердил.

Генетики взломали ДНК мастодонта

Мастодонты, гуляющие по болоту. По мнению художницы Кэрен Карр, мастодонты частенько проводили время за этим занятием, пока не вымерли в конце плейстоцена около 10 тысяч лет назад

Группа исследователей, возглавляемая доктором Михаэлем Хофрайтером, объявила о расшифровке ДНК мастодонта. Благодаря такому открытию стали известны подробности эволюции этого существа и некоторых других, родственных ему видов. Для расшифровки генома ученые использовали зуб мастодонта, найденный в Аляске. В работе исследовалась ДНК, извлеченная из митохондрий. Возраст зуба составляет от 50 до 130 тысяч лет, поэтому данный образец является одним из старейших, для которого проводилась расшифровка митохондриальной ДНК. До настоящего момента не было ясности в вопросе о том, в каком родстве состоят современные слоны, мамонты и мастодонты. Ситуацию осложнял тот факт, что у нынешних слонов нет достаточно близких живых "родственников", благодаря которым можно было бы восстановить такую картину. За счет анализа расшифровки генетического материала ученые смогли разобраться с этой трудностью и получить ряд других ценных сведений.

Так, удалось определить, что африканские слоны "отделились" от азиатских около 7,6 миллиона лет назад. Спустя миллион лет произошло "разделение" мамонтов и азиатских слонов. Что же касается эволюции самих мастодонтов, то теперь ученым стало известно, что эти животные отделились от прочих хоботных млекопитающих около 25 миллионов лет назад.

Генетики создали 12-головую медузу

Слева: Eleutheria dichotoma в своем натуральном виде. Справа: "многоголовые” экземпляры, подвергшиеся вмешательству генетиков

Опыты с морским беспозвоночным провели Бернд Ширватер (Bernd Schierwater) и Вольфганг Якоб (Wolfgang Jakob) из Stiftung Tier rztliche Hochschule Hannover. Генетическому вмешательству подвергались экземпляры медузы вида Eleutheria dichotoma. Исследователи решали вопрос, как в ходе эволюции возникли организмы, подобные тем, что строят коралловые рифы. Ведь у них, в колонии, фактически общее "тело", но много "голов". Биологи установили, что за многоголовость (точнее — за число оральных полюсов у медуз) отвечает на удивление мало генов, влияющих на развитие органов.

Ученые подобрали молекулы РНК, внедрение которых в медузу заглушало работу генов Сnох. Подавляя экспрессию гена Сnох-3, авторы опытов получали двухголовые создания, а приглушая ген Сnох-2. число голов удалось увеличить. У некоторых экземпляров медуз число оральных полюсов доходило до 12.

Также, воздействуя на гены Сnох-1 и Сnох-5, биологи получили раздвоенные щупальца и деформацию оси симметрии у медуз. Коралловые полипы и медузообразные относятся к одной группе, называемой cnidarians (стрекающие). Ширватер и Якоб полагают, что далекие предки полипов, жившие как одиночные животные, изменили свои гены, чтобы стать колонией, у которой был больше шанс выжить.

Также ученые делают вывод, что заглушение совсем небольшого числа генов у тех или иных созданий в далеком прошлом могло привести к большому разнообразию типов строения тела, что мы и наблюдаем сегодня.

* * *

_{В номере № 8 за 2007 г.:}

_{На стр. 66 подпись под рисунком читать как “Карл Великий и папа Адриан I. В 772 г. папа Адриан I призвал его для защиты от лангобардского короля Дезидерия”;}

_{На стр. 72 подпись к обложке читать как “Встреча Наполеоном III королевы Виктории на борту линейного корабля “Бретань” в Шербуре”.}

---

* * *

Ожидайте в следующих номерах журнала:

* * *

На обложке: В этом звездном скоплении «Писмис 24» находится сразу несколько сверхмассивных звезд, готовых в ближайшее время превратится в черные дыры.

_{Советский основной боевой танк Т-55. Прага, август 1968 г.}

_{На танке — белый крест, проходящий через верхнюю часть корпуса и башни для распознавания «своей» авиацией с воздуха. Танк несет тактические обозначения: в ромбе — код части и подразделения. Цифра «6» — номер машины}

* * *

_{Журнал «Наука и техника» зарегистрирован Министерством Юстиции Украины (Св-во КВ № 12091-962ПР от 13.12.2006)}

_{УЧРЕДИТЕЛЬ и ИЗДАТЕЛЬ — Поляков А.В.}

_{ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР — Павленко С.Б.}

_{Заместитель главного редактора — Барчук С.В. Редакционная коллегия: Павленко С.Б., Поляков А.В., Кладов И.И., Мороз С.Г, Игнатьев Н.И.}

_{В журнале могут быть использованы материалы из сети Интернет.}

_{Рукописи не возвращаются и не рецензируются.}

_{Приглашаем к сотрудничеству авторов статей, распространителей, рекламодателей.}

_{Редакция приносит извинения за возможные опечатки и ошибки в тексте или в верстке журнала.}

_{Подписка па журнал принимается всеми отделениями “Укрпочты” до 20-го числа каждого месяца.}

_{Подписной индекс по каталогу “Укрпочты” — 95083.}

_{Подписной индекс по каталогу “Газеты, журналы” агентства Роспечати: 21614}

_{В случае обнаружения типографского брака или некомплектности журнала просьба обращаться в редакцию.}

_{Журнал можно приобрести или оформить редакционную подписку, обратившись в редакцию.}

_{Адрес редакции: г. Харьков, ул. Плехановская, 18, оф. 502. тел. (057)7177-540, 7177-542 Адрес электронной почты: samson@kharkov.ua. Адрес для писем: 61140, г. Харьков, а/я 206.}

_{Адрес в сети Интернет: www.nuuka-tehnika.com.ua}

_{Формат 60x90-1/8. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. лист 9. Зак. № 232 Тир. 6500.}

_{Типография ООО «Беркут+». г. Харьков, ул. Плехановская, 18, оф. 501, т. (057)7-543-577, 7-177-541}