Номер 06, 2004

Как модернизировать образование?

Ключи к гиперзвуковому транспорту

Вечный стеклопластик

ДНК-диагностика тяжелой болезни

Кобра из кишечной палочки

Лазер уничтожает атеросклеротические бляшки

Прибор для генной терапии

Сначала – полевки, потом – лес

Стресс уравнивает всех

Мини-галактики повсюду

Какие волны на Титане?

Жевательная резинка убивает бактерии

Радиокредитка

Весы для одиночного вируса

Мухи помогают бороться с заразой

Змеиный яд лучше «Тайда»

Собаки действительно похожи на своих хозяев

Как модернизировать образование?

Каким должен быть «исследовательской университет» в России и что необходимо сделать, чтобы российские высшие учебные заведения стали первоклассными научно-исследовательскими центрами? Об этом шла речь на встрече руководителей российских и американских университетов. В открытии конференции принимали участие министр образования и науки РФ Андрей Фурсенко и посол США в России А. Вербшоу.

Университеты в нашей стране традиционно служат не только для получения высшего образования, но и тесного взаимодействия с наукой. По меньшей мере, 25 - 30 ведущих российских университетов являются таковыми. В первую очередь это МГУ, Физико-технический университет, Санкт-Петербургский, Новосибирский, Нижегородский университеты, МВТУ им. Н.Э. Баумана. Не должна стоять в стороне от вузовской науки и Академия наук. По мнению ее вице-президента академика Валерия Козлова, она просто обязана участвовать в модернизации образования, цель которого - сохранить все лучшие российские традиции и вписать их в новые экономические отношения.

Ректор МГУ академик Виктор Садовничий сравнил современное состояние российской науки со стройплощадкой. На ней заложены фундаменты будущих зданий - местами очень прочные и основательные, а кое-где - лишь котлованы. Есть даже подъездные дороги и международный аэропорт. Но самих зданий еще нет. Часть из них нужно восстанавливать из руин после пережитых землетрясений, часть - строить заново. А задача состоит в том, чтобы построить здание науки и образования по самым современным требованиям и мировым стандартам. Для этого не хватает законодательной базы, недостаточно используются финансовые потоки, и, наконец, надо разработать критерии для исследовательских университетов. Ректор предложил создать ассоциацию университетов США и России, чтобы взаимно перенимать опыт. Не помешало бы и определить рейтинги ведущих университетов мира.

Об особенностях и традициях российских технических университетов говорил ректор МВТУ им. Н.Э. Баумана, чл.-корр. РАН И.Б. Федоров. В практику уже давно вошла исследовательская ступень, которую должны освоить студенты технических университетов. Особую важность сейчас приобретает все, что связано с инновациями, с внедрением разработок в практику.

Критерии исследовательских университетов и задачи по их созданию представил профессор М.Н. Стриханов. Основная задача - обновление содержания образования и адаптация образования к экономике через рынок труда. Он подчеркнул, что многие достижения современной науки пока еще не попали в учебники и не добрались до учебных аудиторий вузов. Для создания современного исследовательского университета необходимо развивать международные связи и, помимо всего прочего, совершенствовать структуру управления университетом.

.

Ключи к гиперзвуковому транспорту

Лазерное поджигание горючей смеси позволяет ужать двигатель для гиперзауковой авиации до приемлемых размеров, - показывают исследования российских ученых.

Пока что человек еще не освоил гиперзвуковую авиацию, когда самолеты летают со скоростью, превышающую скорость звука в 6 - 20 раз, то есть от 7200 до 24 000 км/ч. Проблема заключается в том, что для развития такой скорости необходима очень большая камера сгорания топлива - длиной в десятки или сотни метров. Дело в том, что воздух подается в камеру извне, то есть со скоростью движения самолета. При гиперзвуковых скоростях воздух врывается в камеру и улетает из нее столь стремительно, что смесь не успевает прореагировать, и топливо, по сути, вылетает в трубу, так и не сгорев. Длинная камера позволяет отчасти удержать этот процесс. Ученые из Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова предложили способ интенсифицировать горение топлива, которое позволит сильно уменьшить размеры камеры сгорания. Исследования финансировали НПО «Энергия», NASA, МНТЦ и РФФИ.

Горение можно интенсифицировать, если поднять температуру реакции. Но это всегда дополнительная нагрузка на оборудование. Российские ученые предложили принципиально иное решение - понизить температуру горения, а ее функцию - активацию молекул того же кислорода - передать лазерному излучение. Этот процесс исследовали доктор физ.-мат. наук, профессор А.М. Старик и канд. техн. наук Н.С. Титова, причем впервые в мире.

Ученые предложили возбуждать лазером молекулы кислорода прямо в камере горения. Для этой работы подходит твердотельный ниодимовый лазер с длиной волны 762 нанометра, чье излучение непрерывно попадает в камеру горения. В результате происходит лазерная раскачка молекул кислорода, горение смеси ускоряется и протекает при значительно более низких температурах. Существенно, что для рывка возгораемости смеси достаточно бывает горстки возбужденных молекул. Как итог - детонационное горение укладывается в камеру сгорания значительно меньшей протяженности.

Исследователи поставили эксперимент на модельной установке, который подтвердил теоретические ожидания. Экспериментировали с метаном, который относится к наихудшим по возгораемости видам горючего. Его воспламенение произошло при 300 - 600 градусах вместо «законных» 1 000 и со скоростью, позволяющей при детонационном горении резко сократить длину камеры сгорания. До создания опытной установки дело еще не дошло.

«Это направление исследований касается широкого круга процессов - химических, физических, технологических, где цепные реакции могут быть запущены горсткой возбужденных молекул, на раскачку которых требуется в сотни и тысячи раз меньше энергии», - подчеркивает А.М. Старик. К слову сказать, мощность лазерной установки эквивалентна питанию десяти 100-ваттных ламп.

К этой необычной технологии проявили интерес металлурги: лучше подавать в печь холодный метан и раскачивать лазером молекулы кислорода, чем платить по счетам энергетиков. Аэрокосмические корпорации предложили в рамках этой технологии решить задачу по поджигу топлива в третьих ступенях многоступенчатых ракет.

Совершенно очевидно, что технология будет востребована и в России, и за рубежом. Но пока все остается на стадии лабораторных исследований - нет денег даже на строительство опытной установки.

Вечный стеклопластик

Каски, бронежилеты, лыжные палки и прочие изделия из стеклопластиков в самое ближайшее время будут прочнее. Если, конечно, предприятия, их выпускающие, воспользуются новой технологией. Той, которую разработали ученые из Черноголовки при поддержке РФФИ и Фонда содействия МП НТС.

Когда самые первые изделия из стеклопластиков только появились, казалось, что возможности этого материала поистине безграничны. Позже выяснилось, что при массе достоинств хватает и недостатков. Каски разбиваются, палки лыжные ломаются, лодки трескаются. Причина вполне для композиционного материала тривиальная: недостаточно высокое сцепление основы - стекловолокна - с полимерной матрицей. Под нагрузкой и особенно в присутствии влаги полимер отслаивается от стеклянных волокон, и в результате появляются трещины. Кроме того, в экстремальных условиях и сама армирующая стеклонить раздирается на отдельные моноволокна, что в свою очередь ведет к разрушению изделия.

Теоретически способ решения проблемы очевиден - нужно усилить связь армирующих волокон между собой и с матрицей. Однако на практике сделать это не просто: стекло химически достаточно инертно, да и полимерная полиолефиновая матрица тоже: ведь именно инертность - одно из важнейших достоинств этих композитов. А способность приклеиться (адгезионная способность) у наиболее дешевых (полиэтилен, полипропилен) полимеров, которых хотелось бы использовать в качестве матрицы, тоже невелика.

Весьма эффективный способ решения проблемы предложили ученые из Института проблем химической физики РАН. Они смогли химически связать между собой армирующие стекловолокна и полимерную матрицу, предварительно развив поверхность стекловолокна и повысив поверхностную концентрацию силанольных групп, способных к химическому взаимодействию с аппретирующими добавками.

Правда, добиться эффективного взаимодействия напрямую между этими двумя пассивными субстанциями авторам пока не удалось. Зато они придумали, какие вещества могли бы сыграть роль связующих звеньев между полимером и стеклом. Этими своеобразными «мостиками» ученым послужили специальные вещества - аппреты, в том числе соединения кремния и титана. А чтобы повысить эффективность связывания этих «посредников» со стекловолокном, ученые научились активизировать его поверхность.

Полученные новым способом материалы авторы растягивали, гнули, ломали - испытывали на прочность всеми доступными методами. И выяснили, что некоторые варианты технологии позволяют получить настоящих чемпионов в мире стеклопластиков - конечно, в своей категории.

Итак, рецепт стеклопластиков из Черноголовки таков. Взять готовое стекловолокно, проактивировать кислотой, пропитать специальным раствором и залить расплавленным полимером. Материал, который получится, будет в несколько раз прочнее, чем его аналог, сделанный по традиционной технологии, конструкционно гораздо более жестким, а заодно и намокать будет меньше. Значит, и изделия из такого стеклопластика прослужат дольше и надежнее.

Впрочем, есть и другие варианты технологии - для каждого вида полимерной матрицы свой. О подробностях авторы умалчивают - они их патентуют. Параллельно ученые продолжают совершенствовать технологию, изучают структуру и свойства новых материалов, ищут альтернативные пути как связать полимерную матрицу со стекловолокном, например, радиационные. Но в одном они уверены уже сейчас: практически разработан целый спектр новых материалов, не имеющих аналогов ни в России, ни за рубежом.

ДНК-диагностика тяжелой болезни

Величайшего уважения достойна работа ученых, которые, не выдвигая будоражащих гипотез, ежедневно выполняют рутинные и порой очень нудные анализы, в результате которых рождается, например, система молекулярной диагностики какого-нибудь заболевания. Ключ к распознаванию тяжелого наследственного заболевания - перемежающейся порфирии - нашли российские ученые.

Проблема молекулярной диагностики возникает, если болезнь тяжела и опасна, а распознать ее вовремя удается не всегда. Такова, к примеру, острая перемежающаяся порфирия. Это наследственная болезнь, обусловленная дефицитом одного из ферментов в цикле биосинтеза гема (функционального центра гемоглобина). Болезнь вызвана мутациями в гене порфобилиногендезаминазы (ПБГД). От нее страдает один из 10 - 50 тысяч человек, а летальность до недавнего времени составляла 40 – 60 процентов. Подавляющее большинство пациентов может спасти своевременная и точная диагностика (один из характерных признаков болезни - красная моча), но часто острая порфирия протекает бессимптомно. Тогда единственным спасением остается молекулярно-генетическое исследование, позволяющее выявить мутации в гене ПБГД. Сотрудники Гематологического центра РАН с середины 90-х годов занимаются обследованием пациентов с различными нарушениями обмена порфиринов, а также ее биохимической и молекулярно-генетической диагностикой. В ходе исследования российские гематологи создали самую полную на сегодняшний день базу данных о 243 мутациях в гене ПБГД, найденных в различных популяциях, в том числе в их собственном исследовании.

Врачам немудрено ошибиться с диагнозом. Пациенты заболевают внезапно, приступ вызывает какое-нибудь лекарство, сильно пахнущая краска, вирусная инфекция, беременность, изрядная выпивка или вообще непонятно что. Когда человек с сильными болями в животе, параличом скелетной мускулатуры, судорогами, сердцебиением и лихорадкой (список возможных симптомов можно и продолжить) попадает в больницу, ему часто назначают не то лечение или срочно укладывают на операционный стол, что больным порфирией категорически противопоказано. Из-за ошибок в лечении больные чаще всего и умирают, так что вся надежда на молекулярную диагностику.

Ученые определили последовательность гена ПБГД у 33 неродственных больных общей перемежающейся порфирией и нашли несколько редких и уникальных нарушений. Но очевидной связи между типом нарушения и клиническим течением болезни, а также ее биохимическими характеристиками исследователи не обнаружили. Даже в одной семье могут наблюдаться значительные вариации от тяжелых проявлений до бессимптомного носительства, которое пока остается загадкой. По мнению исследователей, факторов, вызывающих порфирию, очень много, поэтому объяснять бессимптомное носительство, которое может продолжаться в течение всей жизни человека, тем, что он с этими факторами не сталкивался, вряд ли возможно. Скорее всего, помимо гена ПБГД существуют какие-то дополнительные гены, определяющие характер течения порфирии.

Если у человека обнаружили порфирию, то, возможно, больны и его родственники. Чтобы провести семейную ДНК-диагностику порфирии, нет необходимости определять последовательность гена. В большинстве случаев можно использовать более простые тест-системы анализа ДНК. Обследовав с помощью этих тестов 60 родственников больных с установленными дефектами в гене ПБГД, ученые обнаружили у 26 из них бессимптомное носительство.

Одним из основных итогов своей работы московские специалисты считают создание рутинной молекулярно-генетической диагностики острой перемежающейся порфирии. Ученые предполагают продолжить исследования в этом направлении и обследовать другие российские семьи, затронутые порфирией (по самым скромным подсчетам их должно быть несколько тысяч). Кроме того, исследователи планируют в ближайшее время начать разработку аналогичных систем для молекулярной диагностики более редких острых печеночных порфирий.

Кобра из кишечной палочки

Московские специалисты решили сложнейшую задачу - заставили кишечную палочку синтезировать один из самых токсичных компонентов яда кобры. Сделать это оказалось не легче, чем содержать террариум. Усилия ученых поддержали РФФИ и INTAS.

Природные яды всегда привлекали внимание исследователей, но изучать их очень сложно, поскольку яды состоят из многих компонентов, каждый из которых по-своему действует на клетки. Таковы и альфа-нейротоксины - самые токсичные компоненты яда кобры. Данные о структуре и свойствах альфа-нейротоксинов и знание механизма их действия на молекулярном уровне необходимы для разработки лекарств от болезней нервной системы. Внимание специалистов Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН привлек нейротоксин II, который специфически взаимодействует с определенным типом рецепторов мускульных клеток. Чтобы исследовать действие токсина, надо постоянно получать нужный белок в чистом виде и в достаточном количестве. Такие задачи традиционно решают с помощью кишечной палочки, в которую «загоняют» нужный ген и заставляют его работать (доить перед каждым опытом змею очень дорого, хлопотно и неудобно). Однако получать таким способом альфа-нейротоксин II практически невозможно, поскольку в бактериальной клетке этот белок не может правильно сложиться и быстро разрушается. Но московским биоорганикам удалось обойти все сложности и получить стабильный белок в достаточном количестве. Правда, сделать это оказалось не легче, чем содержать террариум с кобрами.

Чтобы заставить кишечную палочку синтезировать нейротоксин, потребовалось, во-первых, получить ген этого токсина. Его собирали из десяти кусочков ДНК, синтезированных в лаборатории. В конструкцию также включили ген родного белка кишечной палочки тиоредоксина, который стабилизирует нейротоксин. Но чтобы тиоредоксин, сделав свое дело, не болтался на токсине ненужным придатком, его надо отщепить от готового белка. Для этого между двумя генами вставили специальный участок ДНК, своеобразную молекулярную пуговицу, которая позволяет потом отстегнуть лишний кусок.

Сборку заключительной конструкции пришлось проводить в несколько этапов, а затем корректировать ее структуру. Но усилия ученых себя оправдали. Они получили генно-инженерный белок, который, по данным физико-химического анализа, идентичен природному нейротоксину. С одного литра бактериальной культуры ученые получили примерно 6 мг белка, количество, вполне достаточное для исследований взаимодействия токсина и его мутантов с клеточными рецепторами. Такого чистого токсина и в таких количествах не удавалось получить ни одной зарубежной исследовательской группе, хотя попыток было немало. Система имеет еще одно достоинство. Если модифицированная кишечная палочка каким-то образом «сбежит» из лаборатории, она не будет представлять опасности. Чтобы получить растворимый токсин, бактерии надо выращивать при некомфортной для них температуре 12 С, а затем специально удалять стабилизирующий белок тиоредоксин в условиях, которых в природе никогда не бывает.

В ближайшем будущем исследователи планируют сравнительные биологические испытания двух альфа-нейротоксинов II, искусственного и натурального.

Лазер уничтожает атеросклеротические бляшки

Российские медики пытаются победить атеросклероз с помощью низкоинтенсивной инфракрасной лазерной терапии. Клинические испытания демонстрируют успех на этом пути.

Атеросклероз стал основной причиной инвалидности и смерти населения индустриально развитых стран. Атеросклеротические бляшки закрывают просвет сосудов и нарушают нормальное кровоснабжение, из-за чего развиваются ишемическая болезнь сердца, мозговые инсульты, энцефалопатии, нарушения проходимости сосудов ног и многие другие болезни. Хотя медики добились значительных успехов в борьбе с атеросклерозом, победить его пока не удается. Основную проблему создают уже имеющиеся в сосудах бляшки, от которых очень сложно избавиться (операции дают много осложнений). Специалисты Медицинского радиологического научного центра РАМН под руководством академика А.Ф. Цыба предлагают использовать для этой цели низкоинтенсивное инфракрасное лазерное излучение (НИЛИ). За несколько лет ученые провели лабораторные и клинические испытания и убедились в эффективности применения НИЛИ в лечении атеросклероза.

Низкоинтенсивное инфракрасное лазерное излучение не повреждает ткани и не вызывает мутаций, поэтому его можно использовать в терапевтических целях. Обнинские медики работали с арсенид-галлиевым лазером с длиной волны 890 нм, излучение которого проникает через кожу и большинство тканей на 6 - 8 см - глубже, чем другие виды НИЛИ. Чтобы ткани, расположенные на максимальной глубине, получили как можно больше энергии и не «привыкли» к действию лазера, исследователи использовали импульсный режим излучения (длительность импульса не менее 50 нс, максимальная мощность не менее 5 Вт). Испытания, как и полагается, начали с крыс, и, подобрав оптимальные режимы облучения для разных случаев, перешли к клиническим исследованиям.

Медики обследовали и пролечили с помощью НИЛИ 196 больных с заболеваниями сосудов ног; 98 мужчин с энцефалопатией, вызванной атеросклерозом аорты, легочной артерии и сосудов головного мозга; 133 пациента с сердечными заболеваниями. Пациенты выдержали от 10 до 30 сеансов НИЛИ по 10 минут каждый, облучали им те участки кожи, под которыми находились больные сосуды. За результатами лечения врачи наблюдали с помощью самой современной диагностической аппаратуры. Во всех случаях пациенты, прошедшие курс НИЛИ, чувствовали себя значительно лучше. Наблюдения показали, что облученные сосуды расширились и наполнились кровью, а атеросклеротические бляшки стали меньше. Еще лучше, когда больных лечат не только облучением, но и традиционными лекарствами. В этих случаях клинический эффект от одного сеанса сохраняется примерно сутки, а от курса - около года.

Во время клинических испытаний больше всего досталось сердечникам. Из них сформировали контрольную группу, которой проводили мнимую лазерную терапию (с отключенным излучателем). Легче им не стало, зато врачи убедились, что пациентам помогает лазер, а не самовнушение. Основываясь на результатах лабораторных экспериментов и клинических исследований, ученые пришли к выводу, что НИЛИ можно эффективно применять в комплексном лечении атеросклеротических поражений сосудов головного мозга, миокарда и периферических артерий.

Прибор для генной терапии

Российские ученые разрабатывают метод генной терапии смертельной наследственной болезни - миодистрофии Дюшенна. Они уже нашли оптимальный способ введения нужного гена непосредственно в мышцы. Исследования частично поддержали Научно-образовательный центр Санкт-Петербургского университета «Молекулярно-биологические основы здоровья человека и окружающей среды Северо-Западного региона России» и РФФИ.

Один из 5000 новорожденных мальчиков обречен погибнуть от страшного наследственного заболевания - миодистрофии Дюшенна. Причина болезни заключена в испорченном гене дистрофина, структурного белка мембраны мышечной клетки. Без дистрофина мышцы постепенно разрушаются, их место занимает другая ткань и человек, у которого уже не работают ни диафрагма, ни сердце, умирает, не дожив до 20 лет. Теоретически больного можно спасти, введя ему в мышцы нормальный ген дистрофина, но основная проблема генной терапии в том и состоит, что ученые пока не умеют точно, эффективно и дешево доставлять нужный ген в нужную клетку. Самыми перспективными в этом отношении представляются физические средства доставки ДНК, в том числе импульсы электрического тока (электропорация). Многочисленные опыты ученых разных стран показали, что с помощью электропорации можно очень эффективно вводить ДНК в мышцу. Но каждая исследовательская группа использует свой прибор и указывает разные оптимальные параметры тока. Петербургские специалисты из НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта, Санкт-Петербургского государственного технического университета и Института цитологии РАН создали собственный оригинальный прибор и оптимальный режим введения генов в мышечные волокна. При этом они решили одну из важнейших проблем электропорации: новый прибор, в отличие от зарубежных аналогов, не разрушает мышечные волокна.

Электропоратор разработали на кафедре биофизики Санкт-Петербургского государственного технического университета. Прибор состоит из двух независимых блоков - генераторов постоянного тока и импульсов напряжения. Прибор позволяет менять форму и длительность импульсов, расстояние между ними и их полярность. Всю эту техническую мощь ученые обратили на мышей. Зверькам под наркозом рассекали кожу на задней лапке, делали микроинъекцию ДНК в обнаженную мышцу бедра, через 20 - 30 сек. на мышцу накладывали плоские позолоченные электродики площадью 20 кв. мм и включали электропоратор. В некоторых опытах ДНК вводили прямо через кожу, в этих случаях электроды были побольше и алюминиевые. Для отработки метода мышам вводили ДНК с маркерным геном LacZ, продукт которого внутри клетки хорошо заметен при специальном окрашивании. Через неделю после электропорации у мышей извлекали мышцу, в которую вводили ДНК (и симметричную мышцу из другой лапки для контроля), приготовляли срезы и искали под микроскопом специфическую синюю окраску в клеточных ядрах. Где ядра синие, там и работает введенная ДНК.

Обычно при электропорации используют высокое напряжение и небольшое число протяженных импульсов. При таких условиях ДНК хорошо проникает в клетки, но сами мышечные волокна разрушаются и гибнут. Питерским исследователям удалось избежать повреждения мышцы благодаря щадящему режиму электропорации: напряженности электрического поля не выше 100 В/см и очень коротким импульсам.

Одной из важнейших характеристик нового прибора стала возможность изменять полярность импульсов, благодаря чему ученым удалось существенно (в 1,5 раза) увеличить эффективность электропорации.

К сожалению, вводимая генетическая конструкция не распространяется по мышце равномерно: клеточные ядра синели точно в месте инъекции и на 2 - 3 мм по бокам. Очевидно, распространению ДНК мешает соединительная ткань, окружающая группы мышечных волокон. Ученые планируют решить эту проблему, используя препараты, размягчающие соединительную ткань, а также изменяя полярность импульсов при электропорации. В ближайшее время они намерены применить свой метод в исследованиях по комбинированной генной терапии миодистрофии Дюшенна.

Сначала – полевки, потом – лес

Лес - это не только деревья, но и множество обитающей между ними специфической живности. Но новый лес не вырастет и в нем не заведутся звери, если прежде не поселится на этом месте серая полевка - к такому выводу пришли российские ученые.

На месте вырубленного леса со временем вырастает новый, и этот процесс неплохо изучен. О том, как новый лес заселяют мелкие млекопитающие, известно гораздо меньше. Специалист по лесной живности А.В. Быков отследил и до некоторой степени реконструировал сорокалетний процесс зарастания и заселения таежной вырубки на берегу реки Онега, в зоне елового леса, заросшего мхами и черникой. Новая тайга вырастала на вырубке постепенно, а население мелких млекопитающих менялось скачкообразно, причем первыми под деревьями появились представители нелесного вида.

Открытая вырубка выглядит печально: почва разворочена, подстилка смыта, моховой покров разрушен и погиб, травы и кустарнички сохнут. Уцелевшие среди этого разгрома мелкие лесные животные, главным образом рыжая и красная полевки и обыкновенная бурозубка, уходят в первый же год. Только на шестой год на вырубке появляется густая поросль молоденьких березок, шиповник и иван-чай, через 12 лет под березовым пологом начинают расти елочки, а на 22 - 25 год формируется выраженный ярус елового леса. Среди редкой травы пробивается черника. Затем появляются пятна мха, куртины злаков, формируется лесная подстилка. После 36 лет зарастания ель выходит в первый ярус, а под березами растет густой мох с черникой и таежным разнотравьем.

На разновозрастных вырубках исследователи время от времени ставили ловушки и учитывали попадавшихся в них животных. Оказалось, что первые четверть века на вырубке никто не живет: есть им нечего, укрыться негде - ни валежника, ни подстилки, в которой можно вырыть норку. Из мелких млекопитающих менее всего нуждаются в укрытии пашенные полевки, относящиеся к группе серых полевок. Они и роют первые норки прямо в почве, благо хорошо умеют это делать, и с годами протаптывают тропинки. Только тогда появляются лесные полевки.

Они приходят на готовенькое: им очень нужны укрытия, а землекопы из них никакие, поэтому зверьки занимают норы, вырытые пашенной полевкой и со временем объединяют их в настоящую норную сеть. К тому времени почвенный покров уже достаточно толстый, и рыжие полевки прокладывают ходы в нем, а не собственно в земле. Поэтому рыжая полевка заселяет вырубки по мере их освоения пашенной полевкой и не раньше, чем на этом месте появятся гнилые пни, упавшие стволы и пустоты под комлями деревьев. А пашенная полевка уходит в более спокойные и открытые места.

А.В. Быков отмечает, что данный случай - не исключение. Аналогичный процесс он наблюдал в искусственных лесных насаждениях Заволжья, где в вязовых полосах сначала селились серые полевки и лишь потом лесные мыши. Специалисты отмечают, что деревья и кустарники легче всего укореняются на многочисленных пороях и выбросах серой полевки, причем не только в лесу, но и на безлесных пространствах: опушках, полянах и т.д., что ведет к расширению границы леса. Но с другой стороны, именно серые полевки уничтожают всходы, молодые и даже старые деревья, и эта их деятельность тоже протекает в основном на границах леса. Так что серые полевки сводят лес, разводят лес и приманивают в него жильцов. По-видимому, эти зверьки влияют на жизнь леса гораздо сильнее, чем принято думать.

Стресс уравнивает всех

Лишения тяжелее переносят те, кому было что терять, а большое несчастье уравнивает всех. Московские ученые выяснили, что эти истины справедливы и по отношению к мозговому кровообращению. Работу ученых в этой области поддержал Региональный общественный Фонд содействия отечественной медицине.

Жизнь головного мозга больше, чем какого-либо другого органа, зависит от кровоснабжения. Сотрудники НИИ неврологии РАМН и НИИ нормальной физиологии РАМН им. П.К. Анохина не первый год изучают факторы, влияющие на нарушение мозгового кровообращения у крыс. Ученые обнаружили, что животные по-разному переносят ишемию мозга: более эмоциональные гибнут чаще. Но сильный стресс нивелирует все индивидуальные отличия.

Эмоциональная неустойчивость крыс выражается в том, например, что они, будучи брошены в бассейн с водой, часто впадают в состояние, близкое к депрессии. Ученые привлекли к исследованиям 300 самцов крыс линии Вистар. Эмоциональность у крыс этой линии легко определить, наблюдая за их поведением в открытом незнакомом вольере, лишенном укромных мест. Менее эмоциональные крысы испытывают меньший страх в незнакомой обстановке, зато у них включается ориентировочно-исследовательская реакция, и они активно обследуют новую территорию, суют нос во все щелочки. Более эмоциональные животные более пугливы, а поэтому неактивны - они замирают в углу. Отобрав нужное количество разных животных, исследователи под наркозом пережимали у них сонные артерии, вызывая ишемию головного мозга. До, во время и после ишемии крысам измеряли интенсивность мозгового кровотока с помощью игольчатых световодов.

Оказалось, что у эмоциональных крыс головной мозг обильнее снабжается кровью. Сразу после пережатия сонных артерий локальный мозговой кровоток у всех животных резко снижается до одинаково низкого уровня, но эмоциональные крысы недополучают при этом на 10 - 15 процентов больше крови по сравнению со своими устойчивыми собратьями. Снижение локального мозгового кровотока на большую величину определяет и большую чувствительность к ишемии: через сутки после опыта погибает 38 процентов эмоциональных крыс и только 20 процентов - неэмоциональных.

Однако пережитый сильный стресс ставит всех животных в равные условия. Крыс привязывали за хвост на 18 часов, после такой встряски и последующей ишемии умирало около 90 процентов крыс, независимо от их исходного эмоционального состояния. Такую высокую смертность ученые объясняют тем, что после сильного стресса не включаются защитные механизмы, способные частично компенсировать недостаток мозгового кровообращения.

Какой же урок могут извлечь люди в данном случае? Советовать им спокойнее относиться к жизни бессмысленно, поскольку эмоциональная восприимчивость предопределена генетически. Остается лишь по возможности избегать сильных стрессов, памятуя, чем это может закончиться, а также вести здоровый образ жизни и поддерживать свою сердечно-сосудистую систему в образцовом состоянии, чтобы не оскудел внезапно локальный мозговой кровоток. Этот совет непросто исполнить, но ничего другого не остается: триста крыс погибло, чтобы научить людей бережному отношению к себе и друг к другу.

Мини-галактики повсюду

Астрономы открыли десятки новых ультра компактных мини-галактик. И, похоже, их значительно больше, чем можно себе представить.

Новый обзор, полученный с помощью англо-австралийского телескопа, «открыл» для астрономов десятки незамеченных ранее новых миров - множество крошечных галактик. Такие галактики принадлежат классу ультра компактных карликов (UCDs - ultra-compact dwarfs), которые также впервые были обнаружены в 2000 году группой астрономов под руководством Стивена Филлиппса из Бристольского университета.

Ученые говорят, что такие крошечные галактики численностью превосходят обычные эллиптические и спиральные галактики, по крайней мере, в галактическом кластере Fornax, в 60 миллионах световых лет от нас. UCDs были открыты случайно, когда астрономы использовали спектрографы с большой разрешающей способностью. Дальнейшие исследования показали их удивительные свойства. Хотя их массы порядка масс карликовых галактик, они очень маленькие: около 120 световых лет в поперечнике. Десятки миллионов звезд заперты в клетке, которая имеет крошечные размеры по галактическим масштабам.

Было высказано предположение, что такие ультра компактные карликовые галактики - это ядра галактик, которые лишились внешних звезд. Поэтому таких «крошек» можно найти в кластерах, где продолжается процесс отделения внешних звезд. Когда ученые проверили свои предсказания, результаты превзошли ожидания: в галактике Fornax за три дня наблюдений нашли 46 мини-галактик, а в галактике Virgo - восемь за несколько часов.

«Эти результаты показывают, что UCDs - действительно распространенные галактики. Поскольку мы открыли так много галактик за короткое время, вероятно, это остатки самых первых галактик, строительных кирпичиков больших галактик, которых мы находим в центрах кластеров», - говорит Стив Филлиппс.

Какие волны на Титане?

Когда космический корабль «Гюйгенс» пробьется через облачную атмосферу Титана, спутника Сатурна, он может опуститься в море из углеводородов. Какие волны в этом море?

Английские ученые стали первыми океанографами, которые занялись исследованием внеземных морей. В январе следующего года на спутник Сатурна должен приземлиться исследовательский корабль Европейского Космического Агентства «Гюйгенс», который отделится от американской экспедиции «Кассини». Два часа «Кассини» сможет передавать бесценные сведения о титанической поверхности на Землю, а потом продолжит полет за новыми открытиями.

Что ждет «Гюйгенс» на Титане? Ответить на этот вопрос ученые пытаются много лет, выдвигая самые разные теории. Одни считают, что второй по величине (после Ганимеда) спутник в Солнечной системе закован в ледяной панцирь, другие - что на Титане есть моря из жидкого этана и метана. После того, как радарные исследования в Аресибо (Пуэрто-Рико) показали, что в 12 случаях из 16 попыток отклик от Титана напоминает зеркальное отражение, ученые остановились на предположении, что большая часть поверхности спутника покрыта морями из углеводородов.

Английские исследователи Надим Гафур и Джон Зарнеки попытались представить, как будут выглядеть эти моря. Они приспособили компьютерную модель, описывающую распространение волн в земных морях, к условиям на Титане: слабой гравитации и особым свойствам жидкости. Оказалось, что углеводородные волны, гонимые титаническим ветром, в семь раз выше, но медленнее.

«Надеюсь, что исследование корабля «Гюйгенс» Европейского Космического Агентства положит конец спорам», - говорит Надим Гафур.

Жевательная резинка убивает бактерии

Жевательная резинка может попасть в постоянно растущий список функциональных продуктов. По результатам исследований, резинка со вкусом корицы уменьшает количество бактерий, вызывающих неприятный запах изо рта.

По словам пародонтолога Кристины Ву, результаты исследований были предсказуемы. В состав одной из популярных жвачек фирмы Wrigley входит альдегид коричной кислоты - эфирное масло, которое добавляют для аромата. Ву занималась изучением растительных эфирных масел, подавляющих патогенные бактерии в полости рта. Некоторые масла действительно губительны для микробов, вызывающих кариес и заболевания десен.

В лабораторных испытаниях некоторые масла подавляли рост бактерий трех типов, связанных с неприятным запахом изо рта, а также выработку летучих веществ, которые плохо пахнут. К результатам проявила интерес компания Wrigley, и Ву решила провести клинические испытания.

Пятнадцать человек в течение 20 минут жевали одну из трех резинок: со вкусом корицы, с натуральными ароматизаторами, но без коричного альдегида, и просто резиновую основу. По истечении времени сравнили пробу слюны каждого до и после эксперимента.

Жвачка со вкусом корицы показала наилучшие результаты - концентрация анаэробных бактерий в слюне уменьшилась более чем на 50 процентов. Она особенно эффективна против бактерий на задней части языка - их количество снизилась на 43 процента. Именно они, разлагая белки, производят летучие соединения серы, что является причиной запаха. Жевательная резинка с натуральными ароматизаторами тоже «работала» - бактерий стало меньше примерно на 40 процентов.

По словам Ву, сначала результаты ее удивили, но когда компания сообщила, что ароматизаторы жевательной резинки содержат растительные экстракты, все встало на свои места. То есть, жевательная резинка тоже может быть полезным продуктом, влияющим на гигиену полости рта, хотя бы на короткое время. Она не просто маскирует запах, а устраняет вызывающие его бактерии.

Радиокредитка

В скором времени для оплаты по кредитной карточке не нужно будет ни расписываться, ни даже вводить секретный код - достаточно просто провести по ней рукой.

Профессор Тед Селкер из Массачусетского технологического института предложил использовать в качестве виртуальной подписи на кредитных карточках радиометки. То, как человек пошевелит пальцами, уникальным образом исказит радиосигнал, считает ученый. Можно придумать какой-то жест - и это будет персональной подписью владельца.

Сама идея внедрять радиометки не настолько далека от реальности, как может показаться. Компания Mastercard уже провела эксперименты с применением технологии радиоидентификации (RFID). Метки представляют собой крошечные ретрансляторы, пересылающие радиосигналы. В ближайшие десять лет они станут использоваться повсеместно, полагают эксперты.

В прошлом году Mastercard выпустила 15 тысяч таких пробных карт на срок в 9 месяцев. Чтобы расплатиться по кредитке, достаточно было помахать ею перед специальным аппаратом, он считывал с нее всю нужную информацию.

Профессор Селкер предложил идентифицировать человека с помощью радиометок. Оказалось, что простые движения пальцев заметно меняют действие антенны. Можно просто нарисовать пальцем буквы, этого достаточно, чтобы определить, тот ли это человек или нет. Предложенная система может как дополнить, так и заменить существующие методы аутентификации владельца кредитной карты.

Однако защитники прав человека выражают сомнения насчет технологии радиометок. В частности, их беспокоит, что по карточкам с радиометками можно определить, где находится тот или иной человек. Например, можно ходить с детектором радиочастот и находить людей с такими кредитными картами.

Весы для одиночного вируса

Исследователи из Корнельского университета под руководством Харольда Крейгхеда совсем недавно удивили ученых, взвесив единичные клетки бактерий с помощью миниатюрных приспособлений. Теперь они примеряются к вирусам.

Весы для вирусов и бактерий - это небольшая металлическая пластинка, у которой один конец закреплен. Такое устройство называется консольным осциллятором. С помощью электрического поля или лазера его заставляют колебаться. Частоту колебаний измеряют, направив на пластинку луч лазера и следя за отражением.

В прошлом году корнельцы сделали из нескольких таких осцилляторов с разными размерами самый маленький в мире музыкальный инструмент, который они назвали гитарой. «Струны» гитары колебались с частотой от 1 до 15 мГц, то есть в одном ритме с радиоволнами.

Если к свободному концу осциллятора прикрепить крохотный грузик, частота колебаний изменится. Измерив разницу частот, можно вычислить добавленную массу. Для того чтобы прикрепить бактерию к пластинке, ее покрыли подходящими антителами, а затем опустили в пробирку с кишечными палочками. Однажды попалась единственная клетка, и ее массу удалось измерить - она составила 665 фемтограмм.

Точно также с помощью антител можно ловить вирусы или молекулы белков. А вот взвешивать их намного труднее. Для этого пришлось сделать пластинку из кремния и нитрида кремния еще меньше (4 мкм длиной и 500 нм шириной) и поместить ее в вакуум. Для взвешивания вирусов они прикрепили к концу пластинки золотую нашлепку диаметром в 50 нм, а затем покрыли ее органическим веществом, содержащим серу. Вещество присоединилось к золоту и образовало слой толщиной в молекулу, всего в нем было несколько сот молекул. Исследователи определили, что масса этого вещества составила 6,3 аттограмма. А минимальная масса, которую можно измерить на таких весах - 0,37 аттограмм.

Мухи помогают бороться с заразой

Ученые применили генную инженерию, чтобы защитить культурные растения от паразитического сорняка заразихи.

Заразиха - растение-паразит. Она присасывается к корням помидоров, картофеля, бобовых и подсолнечника, высасывая из них воду с питательными веществами и уменьшая урожай. Листьев у нее нет - только цветочный побег. Египетская заразиха наносит большой ущерб сельскому хозяйству в странах Африки, Ближнего Востока и местами - в Европе. Марокканец Нуреддин Хамамауч, работающий в Технологическом институте Вирджинии (США), решил бороться с ней с помощью генной инженерии. Его руководитель Джеймс Вествуд обратился к своему знакомому, Ради Али из одного сельскохозяйственного института Израиля. Али работал с противобактериальным токсином мясной мухи, и ученые решили проверить, нельзя ли приспособить этот яд для борьбы с заразихой.

Для начала взяли табак, с которым часто проделывают подобные эксперименты. Ген токсина ввели в клетки табака таким образом, что он начинал производить яд только при заражении растением-паразитом. В экспериментах выяснилось, что заразиха иногда действительно погибала. А когда этого не происходило, она явно была угнетена, в то время как растение-хозяин чувствовало себя намного лучше.

Ученые доказали, что заразиха может всасывать крупные молекулы, и токсин, вероятно, попадал в нее вместе с соками табака. Как работает мушиный пептид в растении-паразите, пока неясно, это нужно выяснить. А для того чтобы он был более эффективен, можно увеличить его выработку в клетках.

До сих пор непонятно, почему у мухи есть яд против растения, с которым ей совсем не нужно бороться. Впрочем, этим насекомым, учитывая их образ жизни, приходится тщательно соблюдать гигиену, чтобы не подхватить какую-нибудь заразу и не заболеть. Неудивительно, что у них есть антибактериальный токсин с широким спектром действия, который неспецифически действует также на клетки растений. А почему токсин действует только на паразита и не трогает хозяина? Вествуд объясняет это так. В трансгенных растениях яд вырабатывается только в месте контакта с заразихой. Однако оттуда его вместе с водой всасывает ненасытный паразит. Ему и достается.

Змеиный яд лучше «Тайда»

Человечество уже давно использует ядовитых змей в мирных целях. Но, оказывается, змеиный яд ценен не только в медицине. Он может пригодиться при стирке одежды, поскольку идеально удаляет пятна засохшей крови.

Девин Лимото, биохимик из Уитти колледжа в Калифорнии, давно интересуется змеями, поскольку занимается поиском нового лекарства от инфаркта и инсульта. Змеиный яд содержит вещество, которое предотвращает свертывание крови после укуса жертвы. Медикам интересно это вещество, поскольку оно может спасти сосуды пациента от образования тромбов. Но, как догадался Лимото, оно может быть полезным еще кое-где - когда надо отстирать от крови одежду. Коллеги-биохимики отнеслись к этой идее скептически, но Лимото уверен, что можно добиться хорошего результата, используя различные пептиды.

К счастью для студентов Лимото, им не пришлось доить ядовитых змей - змеи кусали подушечку из латекса. Из змеиного яда извлекали действующее вещество - фермент, которое, кстати, совершенно нетоксично, и проверяли его в деле. Испытывали на ткани, запачканной пятнами засохшей крови. Фермент удалял кровь с ткани почти полностью.

Синтетические моющие средства обычно содержат ферменты, разлагающие кровь, которые, чаще всего, получают при помощи бактерий. Теоретически для этого можно использовать любых животных, которые умерщвляют свои жертву, впрыскивая в нее яд, или сосут кровь, таких как пиявка, пауки и клещи.

Фермент из змеиного яда работает, расщепляя массу фибрина, который образует тромб в пораненном кровеносном сосуде. Усилить его действие можно, если смешать его с другими ферментами, тогда он полностью удаляет пятна крови. Но для того, чтобы внедрить новый продукт на рынок, придется преодолеть немало сложностей. Большинство ферментов работает в очень ограниченном диапазоне температур. Сейчас ученые добиваются того, чтобы фермент из змеиного яда работал и в холодной, и в горячей воде. «Хотя еще неизвестно, понравится ли людям сама идея отстирывать одежду с помощью змеиного яда», - добавляет Лимото.

Собаки действительно похожи на своих хозяев

Старая истина, что собака похожа на хозяина, получила экспериментальное подтверждение. Как утверждают американские ученые, это верно в большей степени для собак чистокровных пород, чем для полукровок.

На эту мысль Николаса Кристенфельда и Майкла Роя, психологов из Калифорнийского университета в Сан-Диего, натолкнули наблюдения за людьми и разглядывание картинок в детских книжках. Они подумали, что не случайно художники рисуют собак и их хозяев удивительно похожими, и решили проверить идею. Исследователи пошли в парк и стали фотографировать собачников с их питомцами на цифровую камеру. Затем фотографии людей и собак отделили друг от друга. Испытуемыми были 28 студентов-юристов, которым предлагали решить очень простую задачу - определить, кому принадлежит какая собака. Критерий похожести был таким: если половина опрошенных составили правильные пары, значит собака и хозяин действительно похожи.

Из 25 пар собака-хозяин испытуемые признали похожими 16 в том случае, если собаки были чистокровными. Если же это были гибриды, то похожими признаны только 7 из 20 пар. Эта разница статистически достоверна.

Однако исследователи не могут сказать, какие именно черты собак и людей лежат в основе этой похожести: черты внешности или же стиль поведения, манеры. Скорее всего, и то, и другое. Например, среди самых выдающихся пар были лохматый парень с глуповатой улыбкой и золотистый ретривер, такой же лохматый и с такой же глуповатой «улыбкой». Все до единого определили в них пару.

Это похоже на то, как супруги приобретают сходство, прожив какое-то время вместе. Хотя в случае с собаками нет зависимости между степенью похожести собак на владельцев и длительностью их совместного проживания. «Но, скорее всего, так происходит не потому, что люди становятся похожими на своих собак, - объясняет Кристенфельд. - Более вероятно, что люди приобретают собаку, похожую на них самих».

К началу ^