Игра выявляет риск Альцгеймера, нанороботы помогают дантистам и сколько живет отрубленная голова

  • 27 апреля 2019

В подборке самых интересных научных новостей недели:

Мировой океан кишит сотнями тысяч вирусов

Правообладатель иллюстрации Getty Images

Мировой океан содержит почти 200 тысяч популяций различных вирусов. Они обитают на глубинах до 4 тысяч метров и распространены от Северного до Южного полюсов.

Хотя большинство из них безвредны для человека, эти вирусы могут распространяться среди морской флоры и фауны, включая китов и ракообразных.

Биологи только сейчас стали осознавать ту важную роль, которую эти крошечные организмы играют в жизни Мирового океана.

Ученые из Университета штат Огайо составили глобальную карту морских вирусов, основанную на пробах воды, взятых с 80 точек вокруг всего мира. Они пришли к выводу, что вирусов в морской воде почти в 12 раз больше, чем считалось ранее.

Правообладатель иллюстрации Anna Deniaud, Fondation Tara Océan
Image caption Барк "Тара" собирал пробы морской воды в 2009-2013 годах

Но еще больше удивило вирусологов то, что эти вирусы относятся всего к пяти группам - в зависимости от места и глубины обитания.

"Когда мы исследовали геномы вирусов в каждой из этих популяций, мы обнаружили признаки генетической адаптации к различным условиям обитания в океане", - говорит Анн Грегори, участница исследования.

Второй неожиданностью стало то, что полярные воды содержат множество различных видов вирусов. Ранее считалось, что вирусы присутствуют в основном в тропических водах.

Литр морской воды обычно содержит миллиарды вирусов - и огромное большинство из них остается неисследованными. По последним данным, до 90% популяций остаются неизвестными науке.

Эти вирусы находятся в сложных и до сих пор не до конца понятных отношениях со множеством морских организмов, включая бактерии, водоросли и грибы. А значит, они оказывают воздействие на более сложные организмы - например, планктон, который производит более половины кислорода, поступающего в атмосферу, а также поглощает углекислый газ.

"Без микроорганизмов планета Земля, ее океаны и даже мы сами существовать не могут, - говорит Мэтью Салливан, сотрудник Университета штата Огайо. - Наша лаборатория выявила скрытые вирусы, которые воздействуют на эти микроорганизмы".

Статья об этом опубликована в журнале Cell.

Нанороботы способны удалять зубной камень

Правообладатель иллюстрации Geelsu Hwang and Edward Steager/University of Penn
Image caption Микроботы способны проникать в сокровенные глубины зубной ткани

Многие не раз бывали у дантиста, который занимается гигиеной рта. Обычно дело кончается неприятными ощущениями - с зубов острым инструментом соскабливают особый налет или зубной камень, который часто приводит к воспалению десен и неприятным осложнениям.

А что, если этим делом занялись бы крошечные роботы, которые могут работать куда осторожнее и быстрее, чем врач-гигиенист, вооруженный скребком?

Группа инженеров, дантистов и биологов из Университета штата Пенсильвания создали именно такую систему, состоящую из двух типов микроботов. Первый тип наноустройств способен работать на поверхности, а второй - внутри замкнутого пространства.

Оба типа обладают способностью катализировать процессы, которые приводят к уничтожение биопленки, то есть липкой массы, состоящей из скоплений бактерий, которые поселяются в пространственных структурах десен и зубов.

Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Science Robotics, проводилось Майклом Ку из Школы зубоврачебной медицины и Эдвардом Стигером из Школы инженерных и прикладных наук.

"Речь идет о подлинно междисциплинарном исследовании, - рассказывает Майкл Ку. - Инженеры, создавшие эти микроботы, опирались на данные, представленные микробиологами".

Эти микроботы в процессе работы выделяют набор химических веществ, воздействующих на биопленочные покрытия, состоящие из вредных бактерий. Эти растворы состоят из наночастиц окислов железа, которые каталитически взаимодействуют с перекисью водорода, выделяя свободные радикалы и уничтожая миллионы бактерий.

Ученым удалось проверить действенность нового метода в клинических условиях. Оказалось, что созданные ими микроботы способны удалять биопленки не только с поверхности зуба или десны, но и в глубинных структурах зубного канала, куда проникнуть бывает особенно трудно.

В настоящее время ведутся дальнейшие испытания этих нанороботов. Ученые надеются, что они поступят в клиники уже в ближайшее время.

Игра для смартфонов, которая выявляет риск заболевания Альцгеймером

Правообладатель иллюстрации Ian Gavan/Getty Images
Image caption Сотрудница UCL Асами Здренка объявила о запуске игры Sea Hero Quest в качестве диагностического инструмента еще 3 мая 2016 года

Специально созданная игра для смартфона способна определять людей, которые подвергаются повышенному риску заболеть синдромом Альцгеймера. Эту игру разработали сотрудники Университета Восточной Англии.

Они изучили игровые данные приложения Sea Hero Quest, которое было загружено более чем 4,3 млн человек по всему миру.

Эта игра, созданная компанией Deutsche Telekom в сотрудничестве с британскими учеными и программистами, стала основой при разработке новой версии, получившей название Glitchers. Она помогает получать данные о том, как работает человеческий мозг, решая задачи ориентации и навигации в виртуальном пространстве.

Игра требует от участника пробираться через лабиринт из островов и айсбергов. При этом анализируются данные о скорости и правильности принимаемых решений, которые могут бросить свет на первые признаки старческой деменции или болезни Альцгеймера.

Ученые старались понять, в чем состоят различия стиля игры людей, генетически предрасположенных к синдрому Альцгеймера, от стиля людей, которые такой предрасположенностью не обладают.

Результаты исследования, опубликованные в журнале PNAS, показали, что такие различия действительно есть.

Эти результаты особенно важны, так как стандартные методы тестирования памяти и когнитивных функций не обнаруживают таких различий.

"Деменцией заболеют к 2050 году 135 миллионов человек по всему миру", - говорит руководитель исследования профессор Майкл Хорнбергер из медицинского факультета университета в Нориче.

"В настоящее время диагноз деменции основан в основном на симптомах нарушений памяти, которые, как мы знаем, становятся очевидными на поздних этапах заболевания. Однако новые данные указывают, что нарушения в пространственной ориентации и когнитивных функциях могут на много лет опережать симптоматику нарушений памяти", - рассказывает Майкл Хорнбергер.

Данные, собранные от приложения Sea Hero Quest, особенно важны для исследователей - ведь каждые две минуты, проведенные в игре ее участником, эквивалентны пять часам лабораторных исследований. Это означает, что три миллиона игроков дали данные, которые равноценны 1700 годам лабораторных исследований.

Ученые изучили игровые данные, взятые у 27 108 игроков в Британии в возрасте 50-75 лет. Затем они сравнили эти данные с данными полученными от контрольной группы в составе 60 человек, которые прошли генетические исследования. В этой группе 31 человек имели ген APOE4, который является маркером синдрома Альцгеймера. 29 человек такого маркера не имели.

"Мы обнаружили, что носители гена APOE4 хуже справлялись с задачами, требующими пространственной ориентации. Они выбирали менее продуманные маршруты к цели, - говорит профессор Хорнбергер. - И это очень важно, потому что у этих людей не обнаруживались симптомы отказа памяти".

Как долго живет отрубленная голова?

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Казнь Шарлотты Корде

Когда убийцу Жана-Поля Марата Шарлотту Корде отправили на гильотину в 1793 году, палач Франсуа ле Гро, по легенде, поднял ее отрубленную голову и отвесил ей пару пощечин.

Очевидцы утверждали, что на лице Корде появилась гримаса гнева, а щеки покраснели.

Другой пример - когда жену короля Генриха VIII Анн Болейн казнили, ее голова пыталась что-то выговорить побелевшими губами.

Как относиться к подобным историям - как к выдумкам, или же за ними стоят физиологические факты?

Мозг потребляет до 20% кислорода, который заключен в крови человека. Если артерии, ведущие в мозг, перерезать, то приток крови в мозг немедленно прекращается. Мозг может просуществовать какое-то время на запасе крови, которая уже поступила в него, но очень недолго.

Только те ткани, которые еще соединены нервными волокнами с мозгом, сохранят на этот период свою подвижность - например, веки или рот.

Как известно, у других животных активность отрубленной головы сохраняется намного дольше. Например, известна история китайского шеф-повара, который погиб от укуса ядовитой змеи, голова которой была отрублена за 20 минут до этого.

Есть данные о том, что активность головного мозга продолжается до 30 минут после остановки сердца. Так называемые дельта-волны мозговой активности постепенно затухают - а это те самые волны, которые сопутствуют сну и отдыху и фиксируются электроэнцефалограммой.

Исследования на лабораторных животных показали, что даже через 48-96 часов после смерти в организме продолжается процесс генетической экспрессии.

Требуются новые исследования для понимания того, как прекращение деятельности мозга у человека соотносится с прекращением когнитивных функций.

Оригинальная статья опубликована на сайте Conversation.

Похожие темы