Медицинский микроробот прошел испытания в имитаторе желудка

Медицинский микроробот прошел испытания в имитаторе желудка

Медицинский микроробот прошел испытания в имитаторе желудка
(«News»)

Крошечный робот успешно освободился из растворимой капсулы и удалил «кнопочную» батарейку, прикрепленную к модели стенки желудка.

В опытах, симулирующих среду человеческого пищевода и желудка, помещенный в растворимую капсулу экспериментальный микроробот активировался и, направляемый внешним магнитным полем, успешно провел операцию по удалению «проглоченной» батарейки. Об испытаниях перспективной модели, которую команда профессора Массачусетского технологического института (MIT) Даниэлы Рас (Daniela Rus) создала в сотрудничестве с коллегами из Японии, авторы доложили на Международной конференции по робототехнике и автоматизации.

«Для применения внутри тела нам требуется миниатюрная, контролируемая и беспроводная роботизированная система, – говорит Даниэла Рас. – Робота, связанного проводом, намного труднее доставить в нужную часть тела и контролировать».

Над созданием такого аппарата команда из MIT трудится уже не первый год, продемонстрировав уже целый ряд прототипов. Как и они, новая версия способна по команде «складываться» и «раскладываться» на манер оригами: изменение формы смещает центр тяжести и меняет сцепление робота с поверхностью, позволяя передвигаться вперед. Кроме того, для упрощения движения в водной среде пищеварительной системы робот имеет слегка закрученную форму, что создает еще около 20% тяги для движения вперед.

Изменение формы происходит за счет одного из внутренних слоев системы, сделанного из биосовместимого материала, меняющего форму при небольших изменениях температуры. Авторам пришлось испытать десятки различных материалов, пока они не обнаружили, что подходящим будет довольно элементарный вариант – высушенный кишечник свиньи, как тот, который используется в упаковке колбас и сосисок.

Для доставки в нужную часть экспериментального «организма» он сложен гармошкой вдоль продольной оси и помещен в растворимую (пока что просто ледяную) капсулу. Как только она растаяла, аппарат освободился и выпрямился до нормального размера, открыв помещенный в центре небольшой постоянный магнит. С помощью этого магнита ученые смогли направлять его движение, прикладывая внешнее магнитное поле.

Испытания прошли в условиях свиного пищевода и желудка, помещенных в силиконовую основу и заполненных водным раствором лимонной кислоты, который имитировал кислотную среду желудка. Направляемый магнитным полем микроробот успешно добрался до помещенной на его стенке «кнопочной» батарейки и, ухватив ее магнитом, вынес наружу.

Даже если этой операцией способности робота, созданного командой Даниэлы Рас, ограничатся, это уже будет чрезвычайно важным достижением. Ежегодно батарейки проглатывают десятки тысяч людей. Как правило, это проходит без последствий, и батарейка выскальзывает наружу. Однако в некоторых случаях она попадает в складки тканей пищеварительного тракта и остается там, понемногу выделяя свой заряд и разрушая клетки, что в худшем случае может обернуться даже прободением. Эта опасность заставляет медиков прибегать к полноценному хирургическому вмешательству, поэтому будет куда проще и безопаснее доверить такую задачу роботам-оригами.

Источник: article/sci/medicinskiy-mikrorobot-proshel

@sci

Жуки помогли понять природу гомосексуальности

Жуки помогли понять природу гомосексуальности

Жуки помогли понять природу гомосексуальности
(«News»)

Ученые выяснили, что гомосексуальность может давать некоторым видам определенное эволюционное преимущество.

Исследователи долгие годы не могут понять, почему определяющие гомосексуальное поведение гены остаются, а не исчезают. Ведь они, казалось бы, не дают виду никаких преимуществ. Однако специалисты, представляющие шведский Уппсальский университет, выяснили, что это не совсем так. Результаты исследования были опубликованы в издании BMC Evolutionary Biology, а краткий обзор доступен на EurekAlert!

В роли «подопытных» выступили жуки Callosobruchus maculatus. Это крохотные насекомые, длина тела которых не превышает 4 мм. Особенностью этих жуков является то, что они почти не имеют склонности к однополым связям. Однако в рамках эксперимента исследователи вывели насекомых, которые были более подвержены гомосексуальности. В рамках нового исследования выяснилось, что, так как самцы и самки делят между собой подавляющее число генов, гены гомосексуальности могут привести к однополому поведению самцов, но при этом способствовать фертильности самок и наоборот.

В том случае, если представляющие конкретное потомство особи мужского пола были больше склонны к гомосексуальности, их «сестры», наоборот, оказывались более плодовитыми. Они откладывали больше яиц и производили на свет больше потомства. Иными словами, репродуктивная функция самок Callosobruchus maculatus возрастала прямо пропорционально числу самцов, склонных к гомосексуальному поведению.

Исследование подтверждает ставший популярным в последние годы тезис о том, что определяющие склонность к однополым связям гены не исчезают потому, что способны дать некоторым видам эволюционное преимущество.

Ранее, напомним, другая группа ученых, представляющая Ульмский университет, попыталась выяснить природу гомосексуальности на примере жуков-могильщиков (Nicrophorus). Одним из итогов исследования стало подтверждение «теории порога». В том случае, если количество самок оказывалось небольшим (эксперимент проводился в специальной лаборатории), самцы Nicrophorus пытались спариться с первым попавшимся насекомым, что в конечном итоге увеличивало частоту гомосексуальных связей. Однако количество таких случаев уменьшалось, если рядом оказывалось больше самок жуков-могильщиков.

В рамках еще одного исследования специалисты из Нортвестернского университета решили выяснить, чем именно обусловлена гомосексуальность. Оказалось, что склонность к однополой любви у человека только частично зависит от генетики.

Источник: article/sci/uchenye-gomoseksualnost-mozhet-davat

@sci

Морские окуни меняют пол «по договоренности» с партнером

Морские окуни меняют пол «по договоренности» с партнером

Морские окуни меняют пол «по договоренности» с партнером
(«News»)

Каменный окунь Serranus tortugarum, являющийся гермафродитом, как оказалось, «по договоренности» со своим партнером попеременно выполняет в семье то мужскую, то женскую роль.

О необычном поведении Serranus tortugarum сообщает Plos One. По словам ученых, у рыб этого семейства есть как мужские, так и женские репродуктивные способности. Однако, в отличие от других гермафродитов, половая принадлежность каменных окуней регламентируется строгим распорядком. Пока одна из рыб мечет икру, другая в это время оплодотворяет ее, затем они меняются ролями. «Рыбы этого семейства устремляются вверх в толще воды, чтобы оставить потомство, как мужская и женская особи. После этого возвращаются и, переключая гендерные роли, делают это снова», – поделилась наблюдениями Мэри Харт из Университета Флориды.

Ученые считают это своеобразной тактикой: в обмен на разрешение своим партнерам оплодотворить икринки они сами получают от них икринки для оплодотворения.

При этом, по словам ученых, в этом партнерстве очень важно количество икринок, иначе получится неравноценный обмен. Исследователи также проследили длительность такого партнерства. В ходе полугодового изучения Serranus tortugarum выяснилось, что практически все пары рыб оставались стабильными, напоминая семьи. Ученые не исключают, что эта взаимовыгодная связь может длиться в течение всей рыбьей жизни. «Партнеры во всех парах практически одного размера, а размер очень важен в вопросе плодовитости рыб», – отметила Мэри Харт.

Источник: article/sci/morskie-okuni-menyayut-pol-po

@sci

«Отключение» БДГ-фазы сна связали со стиранием памяти

«Отключение» БДГ-фазы сна связали со стиранием памяти

«Отключение» БДГ-фазы сна связали со стиранием памяти
(«News»)

Деактивация нейронов гиппокампа во время фазы быстрых движений глаз (БДГ) приводит к стиранию долговременной пространственной памяти. К такому выводу пришли специалисты Университета Макгилла в Монреале.

В основу исследования легли многолетние дискуссии научного сообщества о влиянии БДГ-сна, или парадоксального сна, на процессы запоминания. Несмотря на сотни проведенных работ, вопрос оставался открытым: традиционные техники эксперимента не позволяли успешно изолировать нейроны во время сна для проверки гипотезы. Представители Университета Макгилла использовали для этих целей оптогенетику —­ методику, разработанную в 2005 году.

Ученые помещали лабораторных мышей в среду с двумя объектами одинаковых объема и формы. Впоследствии к ним добавлялся новый предмет, закономерно вызывавший у грызунов исследовательское поведение. В период БДГ-сна отдельные нейроны, регулирующие активность гиппокампа — структуры мозга, ответственной за консолидацию воспоминаний, — подавлялись с помощью световых импульсов. На следующий день животные из экспериментальной группы оказались не способны узнать последний добавленный предмет.

При этом «выключение» клеток на фоне других стадий сна к таким результатам не приводило.

«Ингибирование нейронов с аналогичной функцией вне БДГ-фазы никак не отражалось на памяти. Это подтверждает идею о том, что нейронная активность, в частности в период парадоксального сна, необходима для запоминания», — сообщил ведущий автор исследования Ричард Бойс.

О «решающем значении» БДГ-фазы заявил и соавтор работы Сильвен Уильямс. Открытие, по его словам, проливает свет и на проблему интегрирования различных типов воспоминаний — эмоциональных и пространственных. Ключевым условием этого механизма также может являться парадоксальный сон.

Источник: article/sci/otklyuchenie-bdg-fazy-sna-svyazali-so

@sci

Астрономы датировали древнегреческую поэму с помощью передового ПО

Астрономы датировали древнегреческую поэму с помощью передового ПО

Астрономы датировали древнегреческую поэму с помощью передового ПО
(«News»)

Астрономы и физики из Техасского университета в Арлингтоне уточнили время написания «Полуночной поэмы» Сапфо о небе над Древней Грецией с помощью передового программного обеспечения. Воссоздание карты созвездий позволило датировать текст 570 г. до н. э.

Произведение поэтессы описывает звездное скопление, известное как Плеяды и наблюдаемое с одной из точек обзора на острове Лесбос:

«Луна сошлась
С Плеядами;
Полночный час,
Уходит время вспять,
И я сплю одна».

Совершить открытие ученым удалось благодаря программе Starry Night 7.3, посредством которой была идентифицирована наиболее ранняя дата, когда Плеяды оказались в зоне видимости в полночь по местному времени. Восстановить картину небосвода, предположительно, вдохновившего Сапфо на знаменитые строки, позволила цифровая система для планетариев Digistar 5.

«Это хороший пример того, как научное сообщество вносит свой вклад в знания о древних текстах. Подсчеты выполнялись с целью определения периода времени, однако мы также сумели выяснить сезон, соответствующий этому сочинению», — сообщил ведущий автор исследования Манфред Кантц.

Согласно историческим данным, «Полночная поэма» была написана более 2,5 тысячи лет назад. По мнению команды Кантца, это случилось в период с 25 января по 31 марта 570 г. до н. э. Детализировать дату дополнительно мешает в том числе отсутствие в эпоху Сапфо точных инструментов измерения времени — в лучшем случае эту роль выполняли водяные часы.

Источник: article/sci/astronomy-datirovali-drevnegrecheskuyu

@sci

Объяснено отсутствие во Вселенной самовоспроизводящихся машин

Объяснено отсутствие во Вселенной самовоспроизводящихся машин

Объяснено отсутствие во Вселенной самовоспроизводящихся машин
(«News»)

Биофизик Алекс Коувалд из Ньюкаслского университета (Великобритания) объяснил причину, по которой Вселенная не может быть заполнена зондами фон Неймана — самовоспроизводящимися машинами, которые самостоятельно распространяются, размножаются и эволюционируют по мере освоения ими окружающего пространства. Посвященный этому исследованию препринт опубликован на сайте arXiv. org.

Концепцию самовоспроизводящихся машин (которые в том числе могут представлять собой искусственный интеллект) предложил американский математик Джон фон Нейман. Применительно к исследованию космического пространства ее рассмотрели другие ученые и писатели-фантасты. В случае, если такие зонды будут двигаться со скоростью, в десять раз меньшей скорости света в вакууме, расселиться по Млечному Пути они смогут за полмиллиона лет.

Между тем, человек до сих пор не обнаружил зондов фон Неймана во Вселенной и, в частности, в Солнечной системе. Причиной этого могут быть два обстоятельства. Во-первых, их может не существовать во Вселенной (и, вероятнее всего, цивилизаций, которые могли бы их создать). Во-вторых, они могут не давать себя обнаружить (цивилизация, их создавшая, прогрессивнее человечества и поэтому наверняка сможет этого добиться).

В своем исследовании Коувалд попробовал показать невозможность существования зондов фон Неймана, которые смогли бы распространиться по Галактике и Вселенной. Для этого ученый рассмотрел пример самоорганизующейся модели, эволюционирующей с течением времени. Ее развитие, как следует из выводов биофизика, неизбежно столкнется с ошибками, которые приведут к невозможности устойчивого развития и существования системы: зонд сломается и не сможет воспроизвести свою копию.

Это означает, что самоорганизующиеся машины будут не в состоянии распространиться достаточно далеко от своего первоисточника. Ковалд полагает, что во Вселенной все же могут существовать зонды фон Неймана, однако в этом случае они будут локализованы в непосредственной близости (по сравнению с масштабами галактики) от своего источника рождения. Человечество может с ними встретиться только в случае, если Земля располагается в непосредственной близости от них.

Работа биофизика позволяет объяснить парадокс Ферми, согласно которому в случае, если бы во Вселенной или Галактике существовало множество разумных цивилизаций, они были бы заметны человеку. Ранее ученые предложили другое объяснение этого парадокса, согласно которому контакту землян с инопланетянами мешают гигантские космические расстояния и относительно небольшая вероятность зарождения жизни даже на землеподобной планете.

@sci

Элементы новой инвалидной коляски печатаются под 3D-модель тела человека

Элементы новой инвалидной коляски печатаются под 3D-модель тела человека

Элементы новой инвалидной коляски печатаются под 3D-модель тела человека
(«News»)

Людям с ограниченными возможностями здоровья трудно подолгу сидеть в инвалидных колясках, которые далеко не всегда достаточно эргономичны и удобны. Неудивительно, что это становится причиной новых проблем, даже просто толкая колеса целый день, можно получить травму плеча.

Новый концепт дизайнерского агентства Layer из Лондона позволит создавать индивидуальные формы инвалидных колясок с помощью 3D-печати. Для создания коляски будет использоваться технология 3D-сканирования тела, которая позволит впоследствии напечатать уникальные сиденья и подставки для ног.

Представители агентства заявляют, что их разработка намного удобнее, чем все остальные индивидуальные коляски, представленные на рынке. Они отмечают, что технология 3D-моделирования, в отличие от простого измерения линейкой, позволяет создать действительно уникальное изделие, которое будет максимально удобным для определенного человека.

Сиденье, напечатанное из двух пластмассовых частей, создает центр тяжести, уникальный для каждого пользователя. Подставки для ног, напечатанные из титана, подстроены под форму ступней и длину ног. Как ожидают дизайнеры, уникальность этих компонентов будет определять удобство всей коляски.

Для создания индивидуальной коляски потребуется всего лишь 2 недели, что намного быстрее, чем нужно для изготовления других колясок по индивидуальному заказу. Кроме того, новая инвалидная коляска имеет неповторимый дизайн и специальную форму каркаса колес, что поможет без проблем толкать ее.

Прототип коляски будет показан на Неделе дизайна в Лондоне в конце мая.

Источник: article/concept/invalidnaya-kolyaska

@sci

В пещере Флориды обнаружены следы древних сибиряков

В пещере Флориды обнаружены следы древних сибиряков

В пещере Флориды обнаружены следы древних сибиряков
(«News»)

В подземной пещере в штате Флорида обнаружены артефакты, возраст которых предварительно определили в 14,5 тыс. лет. Ученые полагают, что это самое древнее свидетельство присутствия людей, пришедших на территорию современных США из Сибири через Аляску.

Как сообщает Associated Press, исследования в подземной пещере проводились с 2012-го по 2014 год, их результаты в минувшую пятницу были опубликованы в журнале Science Advances. В ходе изучения глубокой дыры, в которой когда-то был водоем, были обнаружены древний нож и каменные пластины. Возраст находок, по словам ученых, составляет примерно 14,5 тыс. лет. Это подтверждает обнародованную ранее теорию о заселении территории современных США в этом периоде, называемом пре-Кловис (pre-Clovis – все, что происходило на американской территории более 13 тыс. лет назад). Теория была основана на анализе ДНК североамериканца периода Кловис, 12,6 тыс. лет назад. Согласно теории, люди начали перебираться из Сибири на северо-восток Америки около 32 тыс. лет назад, 26–18 тыс. лет назад они достигли Аляски, а около 17 тыс. лет назад расселились дальше на юг.

По мнению ученых, к водоему в то время приходили животные, и найденный нож принадлежал охотникам. Возраст ножа удалось вычислить по сохранившимся здесь же остаткам навоза мастодонта, в котором были обнаружены части веток деревьев. Также бороздки на найденном там же бивне мастодонта указывают на то, что его пытались отделить от черепа животного. По словам исследователей, этими охотниками были люди, населявшие в то время территорию современной Сибири и попавшие в Америку через Аляску, далее распространившись на юг страны. Эта миграция, предположительно, произошла 16 тыс. лет назад – люди прибыли на лодках.

Источник: article/sci/v-peshchere-floridy-obnaruzheny-sledy

@sci

Ученые выяснили, как жуки-навозники ориентируются по звездам

Ученые выяснили, как жуки-навозники ориентируются по звездам

Ученые выяснили, как жуки-навозники ориентируются по звездам
(«News»)

Исследователи выяснили принцип ориентации жуков-навозников по звездам. В этом им, согласно новому исследованию, помогает особый «танец», который эти насекомые исполняют на навозном шарике.

О том, что жуки-навозники ориентируются по звездам, известно не первый год. Ранее представляющие Университет Лунда (Швеция) ученые выяснили, что эти насекомые используют в целях навигации хорошо заметный «рукав» Млечного Пути. Жуков поместили в лабораторные условия, где им предстояло доставить навозный шарик в нужное место. Ученые пытались выяснить, как именно ориентируются насекомые.

Используя специальную методику, от их взора закрывали поочередно то Солнце, то Луну. Оказалось, что жук-навозник прекрасно обходится без этих светил, а вот рукав нашей Галактики ему необходим для нормальной ориентации. Если его «спрятать», то насекомое начинает «петлять» или ходить кругами. Этот вывод намного важнее, чем кажется на первый взгляд, ведь жук-навозник – это единственное живое существо, которое использует такой способ ориентации в пространстве. Земные объекты ему для этого абсолютно не нужны.

Между тем до последнего времени ученые не могли понять, как именно это происходит. Теперь же ученый Базиль эль-Джунди (Basil el Jundi) и его коллеги нашли ответ на этот вопрос. Оказалось, что жук «фотографирует» звездное небо во время «танца» на навозном шарике. Фрагменты остаются в памяти насекомого, и оно использует их для создания карты. «В некотором смысле «танец» выполняет функцию затвора камеры: когда этот затвор срабатывает, захватывается «изображение», которое помещается на хранение в память насекомого», – говорит Базиль эль-Джунди.

Навозники-землерои или навозники являются семейством жуков, большую часть которых относят к подсемейству Bolboceratinae, насчитывающему примерно 500 видов. Всего же ученые выявили более 600 видов навозников, относящихся к 68 родам.

В рацион питания разных видов могут входить грибы или помет животных, который также служит пищей для личинок. Отметим, что навозники являются полезными «санитарами», а кроме того, выполняют роль почвообразователей.

Ранее, напомним, другая команда ученых из шведского Уппсальского университета представила результаты исследования природы гомосексуальности на примере крохотных жучков Callosobruchus maculatus. Выяснилось, что чем более склонными к однополым отношениям были особи мужского пола, тем плодовитее оказывались самки жуков. На основании этого был сделан вывод, что отвечающие за гомосексуальное поведение гены не исчезают из-за того, что могут быть полезны в некоторых случаях.

Источник: article/sci/uchenye-vyyasnili-kak-zhuki-navozniki

@sci

Синтезирована сложная молекула, способная нейтрализовать широкий спектр вирусов

Синтезирована сложная молекула, способная нейтрализовать широкий спектр вирусов
  • Синтезирована сложная молекула, способная нейтрализовать широкий спектр вирусов

Синтезирована сложная молекула, способная нейтрализовать широкий спектр вирусов
(«News»)

Атакующая гликопротеиновые оболочки вирусов молекула действует на вирусы независимо от штамма и даже типа. В лабораторных экспериментах она эффективно уничтожала и Эболу, и герпес, и грипп.

Создание универсальной вакцины, способной бороться с широким спектром вирусов, остается делом неопределенного будущего. Вирусы чрезвычайно непохожи один на другой, они мутируют и изменяются очень быстро, так что даже препарат, эффективный против одного сезонного штамма вируса гриппа, год спустя будет уже бесполезен. Неожиданный прорыв в этом направлении совершили ученые из сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий (IBN) совместно с разработчиками IBM Almaden Research Center, о чем сообщает публикация в журнале Macromolecules.

Авторы работы решили полностью игнорировать ДНК или РНК вируса, которые мутируют чрезвычайно быстро, и сосредоточиться на атаке его оболочки. Ключевые детали ее также исключительно изменчивы, но химическая природа остается неизменной. Это соединяющие фрагменты белков и сахаров гликопротеины, которые не только защищают геном вируса, но и обеспечивают его проникновение в клетку хозяина. Ученые рассчитали, а затем и синтезировали макромолекулу, состоящую из повторяющихся сложных мономеров.

Небольшой поверхностный заряд позволяет макромолекуле электростатически притягиваться к гликопротеиновой оболочке вируса. Буквально облепляя вирусную частицу и удерживаясь на ней за счет образования водородных связей, такие молекулы не позволяют ей инфицировать клетки. Кроме того, остатки сахара маннозы на поверхности молекулы позволяют ей связываться с теми же рецепторами иммунных клеток, которые атакуют и вирусы, не позволяя им противодействовать иммунному ответу. Если же связанному с такой молекулой вирусу все-таки удастся проникнуть внутрь клетки, то аминогруппы на ее поверхности создадут локальное повышение рН во внутриклеточной среде, затрудняя выход нуклеиновой кислоты из оболочки.

Таким образом, атака на болезнь развивается по нескольким направлениям: и сам вирус, и процессы, связанные с инфицированием и подавлением иммунитета. «Мы вдохновлены возможностями, которые открывает новый подход, – говорит один из ключевых авторов работы Джеймс Хедрик (James Hedrick) в пресс-релизе, распространенном IBN. – Мы с нетерпением ожидаем сотрудничества с другими вузами и организациями, чтобы расширить применимость этого метода».

Тем временем ученые уже провели предварительные лабораторные эксперименты с типичными представителями таких групп вирусов, как Денге, Чикунгунья, Эбола, Марбург, энтеровирус 71, грипп и герпес. Было показано, что применение такого полимера эффективно защищает клетки млекопитающих in vitro от инфицирования, при этом не оказывая воздействие на их собственную жизнедеятельность.

Источник: article/sci/sintezirovana-slozhnaya-molekula

@sci