Швейцарские учёные 7 лет изучали пивную пену…

Наша непостоянная рубрика "Безумные исследования" возвращается с новостью из ETH Zurich. Профессор Ян Вермант и его команда потратили семь лет на изучение физики пивной пены. И нет, они не нашли универсальный рецепт — они обнаружили, что разные сорта пива используют совершенно разные механизмы для стабилизации пены.

Всё началось с вопроса бельгийскому пивовару: "Как контролируете процесс варки?" — "По пене смотрю", — ответил тот. Учёные заинтересовались и решили разобраться в физике процесса.

Протестировали шесть сортов: бельгийские Tripel, Dubbel и Singel, плюс пару швейцарских лагеров. Оказалось, что пена в лагере и бельгийском эле держится по принципиально разным причинам.

В лагерах работает поверхностная вязкоупругость. Белки создают прочную плёнку вокруг пузырьков — как резиновая оболочка воздушного шарика. Чем больше белков и чем сильнее они денатурированы, тем прочнее плёнка.

А вот бельгийский Tripel удивил всех. У него почти нет поверхностной вязкости, зато работает эффект Марангони — это когда разница в поверхностном натяжении создаёт потоки жидкости. Представьте: капните мыло в чай с плавающими листьями — они резко уплывут к краям. В Tripel такие потоки циркулируют внутри самой пены, не давая ей разрушиться.

Белок LTP1 (липид-транспортный протеин) оказался ключевым игроком именно для бельгийских элей. При интенсивной ферментации его становится больше, он правильно модифицируется и создаёт условия для эффекта Марангони. А вот в лагерах важнее другие белки, которые формируют вязкую сетку.

Учёные использовали динамический тонкоплёночный баланс (да, это реальное название), измеряли толщину плёнок с точностью до нанометров и даже снимали на камеру, как белковые агрегаты движутся внутри пузырьков.

Почему это важно за пределами пивоварения? Те же принципы работают в смазках для электромобилей (где пена опасна), в разработке экологичных моющих средств без фтора и даже в стабилизации молочной пены для кофе. Shell уже заинтересовалась результатами.

P.S. Tripel — это не тройная ферментация. Просто больше алкоголя, чем в Singel или Dubbel. Семь лет, чтобы выяснить и это...

@vselennayaplus

Микроб, который нарушает законы биохимии

В горячих источниках Йеллоустоуна обнаружили бактерию, которая делает невозможное — дышит кислородом и серой одновременно. Биохимически такое считалось невозможным.

Эрик Бойд из Университета Монтаны изучает микроорганизмы в экстремальных условиях. Его команда выделила штамм Hydrogenobacter RSW1 из термального источника возле озера Нимф. Температура там зашкаливает, химический состав меняется каждую секунду — идеальное место для эволюционных экспериментов природы.

Сначала исследователи наткнулись на старые научные отчёты начала 2000-х. В них говорилось о бактериях, производящих сульфид в присутствии кислорода. "Это противоречит учебникам", — вспоминает Бойд. Кислород должен блокировать анаэробное дыхание. Это базовый принцип микробиологии.

Почему это важно? Для нас кислород — источник жизни. Но для большинства микроорганизмов на планете он токсичен. Кислород разрушает молекулярные механизмы анаэробного дыхания, как ржавчина разъедает металл. Поэтому аэробные и анаэробные организмы обычно живут в разных мирах — там, где есть кислород, и там, где его нет.

RSW1 сломала эту парадигму. В лаборатории бактерия росла на водороде и сере без кислорода, но не размножалась — просто поддерживала жизнь. Добавили кислород — начала активно расти. Но сюрприз: она продолжала производить сероводород, признак анаэробного дыхания!

Бактерия извлекает энергию из обоих процессов одновременно. В постоянно меняющихся условиях горячих источников, где кислород то появляется, то исчезает, такая метаболическая гибкость — эволюционное преимущество. Один момент вокруг полно кислорода, в следующий — его нет. RSW1 просто переключает режимы, не останавливаясь.

Как клетка защищает анаэробные механизмы от разрушительного кислорода? Возможно, создаёт внутри себя химические суперкомплексы, которые изолируют и мгновенно поглощают кислород, не давая ему навредить серному метаболизму. Точный механизм пока загадка.

Открытие переворачивает представления о Великом окислительном событии 2.7 миллиарда лет назад. Тогда цианобактерии наполнили атмосферу кислородом, устроив массовое вымирание анаэробной жизни. Но организмы вроде RSW1 показывают возможный путь адаптации — использовать оба типа дыхания в переходный период.

Возможно, микробы с двойным дыханием широко распространены. Просто никто не искал — считалось, что такое невозможно. Сколько ещё "невозможных" организмов скрывается в экстремальных средах нашей планеты? А в других мирах?

@vselennayaplus

Мозг игнорирует сигналы, опоздавшие на миллисекунду

Шумный ресторан, десятки разговоров — но вы слышите собеседника за своим столиком. Исследователи из Университета Бремена выяснили, как мозг выполняет этот трюк. Сигналы должны приходить в нужную фазу мозговых волн.

Нейроны работают циклами. Несколько миллисекунд активны, затем — окно пониженной активности. Цикл повторяется каждые 10-20 миллисекунд — это гамма-ритм, 30-90 колебаний в секунду. Доктор Эрик Древитц доказал: информация, приходящая синхронно с пиком гамма-волны, усиливается. Та, что не вовремя — игнорируется.

Эксперимент провели на макаках. Обезьяны следили за меняющими форму фигурами, нажимали рычаг при появлении исходной. Учёные стимулировали зрительную кору V2 электрическими импульсами и записывали активность в области V4.

Когда искусственный сигнал попадал в "правильную" фазу гамма-цикла, обезьяны ошибались на 60% чаще. Время реакции увеличивалось на 45-70 миллисекунд. Если тот же сигнал приходил в неподходящую фазу — эффект исчезал. Разница в несколько миллисекунд определяла всё.

На уровне нейронов сигналы, пришедшие за 36 градусов до пика гамма-волны (примерно 1,5 миллисекунды), вызывали максимальный всплеск активности. Мозг использует гамма-ритм как временные ворота — пропускает нужное, блокирует помехи.

При СДВГ, шизофрении и Альцгеймере гамма-активность нарушена. Сигналы приходят не в фазу. Отсюда проблемы с вниманием и памятью. В 2016 году обнаружили: мерцающий свет с частотой 40 Гц (гамма-диапазон) уменьшает амилоидные бляшки у мышей с моделью Альцгеймера. Теперь понятно почему — восстанавливается синхронизация.

Открытие меняет представление о мозге. Раньше думали, что важна сила сигнала. Оказалось, критично КОГДА нейроны активируются. Пара миллисекунд определяет, обработает мозг информацию или нет.

Для интерфейсов мозг-компьютер это прорыв. Чтобы передавать информацию в мозг, нужно попасть в правильную фазу гамма-цикла. Визуальные протезы должны учитывать эту синхронизацию.

Работа заняла годы — нужна была точность до миллисекунд при стимуляции и записи активности. Но мы наконец понимаем, как мозг фокусируется на важном среди информационного шума.

@vselennayaplus

Про нас пишут! Всегда приятно читать такие разборы — по полочкам!

@vselennayaplus

Сурдин и Семихатов – главный научпоп-дуэт русского Ютуба. Медиакейс

Владимир Сурдин и Алексей Семихатов – астроном и физик-математик, чьи беседы вы могли видеть в шортсах и на подкастах – занялись наукой еще в СССР. Первый стал кандидатом, второй – доктором наук, и сегодня у них 213 работ и 2000 цитирований на двоих. Оба стали звездами Ютуба уже в солидном возрасте и с копной седых волос на голове.

По меркам академии регалии сильные, но не исключительные. Все потому, что параллельно науке шла ее популяризация.

В научпоп они пришли по-разному. Сурдин еще 70-х вел астрономический кружок для пионеров. Дальше – лекции, книги и Беляевская премия – главная награда для популяризаторов науки.

Семихатов помоложе, и в просвещение пришел позже – начал со своей ТВ-передачи на "Науке", а добил нон-фикшн бестселлерами.

В 2023 оба встретились на подкаст-канале "Вселенная плюс".

YouTube

На первый взгляд – просто крепкий подкаст: Сурдин и Семихатов популярно обсуждают всякое научное – тайны космоса, параллельные миры, космо-конспирологии и ИИ. И много Илона Маска, куда без него.

Но весь сок – в деталях.

Кроме мощнейшей локации (купе, за окном которого – космос) подкаст тащат харизма Сурдина и Семихатова и гости, которые против этой харизмы не вывозят:

• С одной стороны, гости (часто) молодые, и рассказывают ведущим о штуках типа ИИ так, как вы объясняете своему деду устройство чатгпт.

• С другой, ведущие – все еще сильнейшие специалисты, и давят на гостей не только харизмой, но и знаниями. Получается не просто научная дискуссия, но и поколенческий обмен.

Сурдин в этом дуэте – лидер и прямо сейчас – главный научпоп-деятель страны. Помимо общего канала (350 тыс. подписчиков) у него есть свой "Неземной подкаст" (660 тыс.).

Семихатов без своей площадки, но востребован не меньше: помимо "Вселенной плюс" и передачи на ТВ он регулярно раздает интервью на миллионы просмотров.

Интересно, что оба – в ладах с научным сообществом: у коллег нет с ними склок, как у того же Дробышевского. Возможно потому что у тех есть противники похлеще – астрологи и уфологи, с которыми Сурдин сам активно бьется в комиссии РАН по борьбе с лженаукой.

Успех

Он бы не был таким громким (а кроме миллиона подписчиков и просмотров видео мощно разлетаются в шортсах), если бы подкаст держался на одной харизме.

Процессом дирижирует продюсер Иван Кобзарев –
с огромным опытом, в его продакшне – 10+ человек из РФ и Казахстана.

Ну и Сурдин с Семихатовым: в подкастах они не просто щеголяют багажом знаний (хотя это тоже), но и заранее готовятся – ищут инфу, уточняют цифры.

Отсюда – 1) большие издержки: по словам Кобзарева, еще летом подкаст бултыхался на грани рентабельности; 2) отличный продукт, аналогов которому нет на русскоязычном Ютубе.

Проклятие научпопа

При объективной крутости контента, что делают Сурдин, Семихатов и другие спецы по точным наукам, не покидает ощущение, что и такой научпоп – жанр развлекательный (наш научпоп – тем более).

Это подтверждает "иллюзия глубины понимания" – когнитивное искажение, когда люди склонны считать, что понимают тему лучше, чем это есть на самом деле. Притом если тема наблюдаемая – будь то космос, биология или техника – люди переоценивают свое знание сильнее.

И кажется, что раз астрономия и физика – это не предмет нашей экспертизы, десятки часов просмотра естественнонаучных подкастов нам ничего не дадут.

Проблема ли это? Сурдин и Семихатов так не думают (согласимся). Как они видят свою миссию:

Науке нужны разные люди. Ей нужны и серьезные академики, и романтики, которые будут искать внеземные цивилизации. Наука – сложный организм. Сурдин

Такие разговоры – без формул, с метафорами и упрощениями – помогают показать удивительность этого мира, способствуют появлению новых мыслей и дарят радость от узнавания нового. Семихатов

Почему не стоит брать телефон в туалет

Исследователи из Beth Israel Deaconess Medical Center в Бостоне выяснили: использование смартфона в туалете повышает риск геморроя на 46%. Теперь у нас есть научное обоснование того, что залипать в уборной действительно вредно.

В исследовании участвовали 125 взрослых старше 45 лет, которым предстояла плановая колоноскопия. Учёные собрали данные о физической активности, потреблении клетчатки и туалетных привычках. Использовали опросник Rome IV для оценки функции кишечника. А врачи во время колоноскопии визуально подтверждали наличие или отсутствие геморроя.

66% участников признались, что берут телефон с собой в туалет. И вот что интересно — 37% телефонозависимых проводят там больше 5 минут за визит. Среди тех, кто оставляет гаджет снаружи, таких всего 7%. Основные занятия: чтение новостей (54%) и скроллинг соцсетей (44%). По сути, люди превратили санузел в мини-офис.

Механизм оказался проще, чем думали. Дело не в натуживании — это популярный миф. Проблема в длительном сидении без нормальной поддержки тазового дна. В такой позе кровь приливает к геморроидальным венозным сплетениям. Они переполняются, увеличиваются, воспаляются. Чем дольше сидишь — тем выше риск.

Колоноскопия показала: у 43% всех участников есть геморрой. После поправки на возраст, вес, физическую активность и потребление клетчатки, смартфон в туалете остался независимым фактором риска. Любители телефонов также меньше двигались в целом — возможно, привычка к пассивному потреблению контента распространяется не только на туалет.

Исследование имеет ограничения. Участники сами сообщали о своих привычках — могли преуменьшать время. Выборка включала только людей старше 45 лет, проходящих колоноскопию. Неизвестно, как долго люди практиковали туалетное залипание — год или десятилетие. Но связь прослеживается чётко.

Медики теперь рекомендуют ограничить визиты в туалет пятью минутами. Приложения специально разработаны, чтобы затягивать внимание — в уборной это работает против вас. Можно даже поставить таймер, если самоконтроль хромает.

P.S. Отправьте это исследование вашей второй половинке, которая оккупирует туалет на полчаса с телефоном. Наука на вашей стороне!

@vselennayaplus

Давно обещал рассказать, как появился канал «Вселенная Плюс»,
начинаю выполнять обещания.

Как появилась Вселенная?
«Отматывая» расширение Вселенной назад, мы придём к точке, где у вещества - бесконечная плотность и температура, а знакомые нам законы физики – не работают. Эта точка космологической сингулярности - и есть «место рождения» Вселенной. Так утверждает общая теория относительности.

А как появилась «Вселенная Плюс»?

Тот канал на YouTube, где «умные мужики болтают в космическом поезде»? (Такое определение подкаста, который ведут Владимир Сурдин и Алексей Семихатов, я однажды случайно услышал в метро).
Давайте вместе проследим, как родилась и расширялась «Вселенная Плюс». Скажу сразу: плотность материала была тоже очень высока и случилось всё также вопреки существующим законам (правда, не физики, а медиа).

Кстати, забыл представиться.
Меня зовут Иван Кобзарев, и я продюсер «Вселенной Плюс» (а ещё «Неземного подкаста» и других медиапроектов).

Что означает это страшное слово «продюсер»?
В западном шоу-бизнесе это – человек, который определяет звучание музыки. В отечественном – тот, кто организует гастроли и оберегает музыкантов от веществ тяжёлого действия и женщин лёгкого поведения (кстати, именно поэтому я предпочитаю работать с учёными).
А в кино и медиа (в том числе в YouTube) продюсер - это человек, который придумывает идею/концепцию, следит за точной реализацией замысла и (конечно, вместе с командой) воплощает в жизнь. А ещё находит деньги, чтобы вся эта фабрика смыслов работала.
Именно такую роль я выполняю в канале «Вселенная Плюс». Много лет я был сценаристом и продюсером научно-популярных программ на радио и ТВ, а потом стал делать проекты в Интернете.

Так вот, «Вселенная Плюс» родилась из… «Неземного подкаста». Именно на этом канале будущие попутчики по купе космического поезда впервые оказались в одном кадре.
Помимо сольных выступлений и программ с соведущим Алексеем Кияном, я иногда приглашал подкаст к Владимиру Георгиевичу гостей – учёных и просветителей. К этому времени у нас гостях уже были астрофизик Сергей Попов, астрохимик Дмитрий Вибе, физик Александр Панов и многие другие.
Когда осенью 2022 года предложил Сурдину организовать беседу с Семихатовым, в ответе услышал энтузиазм: «Конечно, с Алексеем поговорю с удовольствием! Мы дружим!»

Когда я написал Алексею Михайловичу, он тоже отозвался мгновенно: «Буду рад участвовать». Правда дату совместной записи пришлось отложить на несколько недель – слишком большая занятость.

Продолжение следует
(подпишитесь на мой канал, если хотите это продолжение прочитать)

Парадокс родительского примера

Бразильские учёные из Университета Сан-Паулу обнаружили любопытную закономерность: дети копируют сидячий образ жизни родителей, только если те неактивны. Когда родители двигаются достаточно, связь пропадает.

В исследовании участвовали 182 ребёнка от 6 до 17 лет и их родители (161 мать, 136 отцов). Все носили акселерометры на бедре семь дней подряд. Устройства фиксировали каждое движение и период покоя.

Родителей разделили на две группы. "Активные" — те, кто набирал 150+ минут физической активности средней интенсивности в неделю (рекомендация ВОЗ). "Недостаточно активные" — все остальные.

Результаты получились интересными. Все группы — дети, матери, отцы — проводили сидя по 8-9 часов в день. Это много. Но самое интересное происходило с корреляцией.

Когда матери были неактивными, их дети копировали сидячее поведение — сильная статистическая связь. Когда матери соответствовали нормам активности, связь исчезала. Дети всё равно сидели много, но уже не зеркалили материнские привычки.

С отцами картина похожая, хотя связь слабее. Неактивный отец — ребёнок копирует. Активный отец — корреляция пропадает.

Доктор Диего Кристофаро, руководивший исследованием, объясняет: когда родители поддерживают активный образ жизни, дети с меньшей вероятностью будут сидеть долгие периоды. Но это не значит, что дети автоматически становятся активнее — просто перестают слепо копировать.

Механизм неясен. Возможно, активные родители создают дома другую атмосферу. Или просто не сидят рядом с детьми часами, подавая пример. Может, дело в общем подходе к воспитанию — активные люди иначе организуют семейное время.

У исследования есть ограничения. Это срез одного момента времени, не долгосрочное наблюдение. Семьи сами вызвались участвовать — возможно, они не представляют общую популяцию. Результаты из Бразилии могут отличаться от других стран.

Но вывод интригующий. Активность родителей работает как защитный фактор. Она разрывает цепочку "сидячий родитель — сидячий ребёнок". Не гарантирует активного ребёнка, но хотя бы убирает плохой пример.

Для общественного здравоохранения это важно. Вместо попыток заставить детей двигаться, может, стоит сфокусироваться на родителях. 150 минут активности в неделю — это 20 минут быстрой ходьбы в день. Не так уж много для защиты следующего поколения от копирования вредных привычек.

@vselennayaplus

Впервые создали полную карту активности мозга при принятии решений

Международная группа из 22 лабораторий опубликовала первое картирование работы мозга млекопитающего с разрешением до отдельного нейрона. Исследование охватило 620 тысяч нейронов в 279 регионах мозга у 139 мышей - беспрецедентный масштаб для нейробиологии.

Группа International Brain Laboratory координировала работу лабораторий в Европе и США. Каждая из них отвечала за конкретный регион мозга, используя стандартизированную методологию.

Экспериментальная задача проверяла способность к быстрым решениям. Мыши управляли миниатюрным рулевым колесом, перемещая полосатый круг к центру экрана за вознаграждение - глоток сахарной воды. При слабо различимых стимулах животные опирались на предыдущий опыт, что позволило изучить роль ожиданий в принятии решений.

Высокоплотные электроды регистрировали активность сотен нейронов одновременно во время выполнения задачи. Выяснилось, что процесс принятия решений распределен по всему мозгу, включая области, традиционно связанные только с движением, а не с когнитивными функциями.

Визуализация данных показывает 75 тысяч активных нейронов как цветные точки разного размера в зависимости от частоты импульсов. Полный датасет находится в открытом доступе для научного сообщества и станет эталоном для проверки теорий о механизмах принятия решений.

@vselennayaplus

⚡️ Внеземная недвижимость

Недавно Владимир Сурдин побывал в гостях на канале Виктора Зубика "Smarent Pro недвижимость". В выпуске обсуждается:

🔹 Какие есть концепции колонизации Луны и Марса с созданием жилых комплексов?
🔹 Когда можно ожидать первые поселения на Луне или Марсе?
🔹 Какие технологические и биологические проблемы нужно решить для жизни вне Земли?
🔹 Кто будет юридически владеть территориями Луны и Марса?
🔹 Какими могут быть дома на Луне и Марсе — конструкции, материалы, автономность?
🔹 На какой планете хотел бы жить Владимир Сурдин?

Получился интересный и познавательный выпуск.

✅ Рекомендуем к просмотру это видео - https://www.youtube.com/watch?v=uCIrlvcorS0

Роговица больше не нужна для зрения

Учёные компаний XPANCEO и INTRA-KER показали рабочий прототип импланта, который восстанавливает зрение без пересадки донорской роговицы. Устройство проецирует изображения напрямую на сетчатку, игнорируя повреждённую или мутную роговицу.

Сначала разберёмся, как работает зрение. Свет проходит через прозрачную роговицу, затем через хрусталик и попадает на сетчатку — слой нервных клеток, который превращает свет в электрические сигналы для мозга. Роговица обеспечивает 70% фокусирующей силы глаза. Если она помутнела или покрылась рубцами — всё, свет не проходит. Даже со здоровой сетчаткой человек слеп.

Сейчас единственное решение — пересадка донорской роговицы. Но цифры удручающие. 12 миллионов человек ждут операции, а проводится всего 185 000 трансплантаций в год. Каждый год 8000 пересаженных роговиц отторгаются. Многие пациенты остаются юридически слепыми даже после успешной операции.

XPANCEO и INTRA-KER решили проблему радикально. Зачем восстанавливать биологическую ткань, если можно обойти её технологически?

Система работает так. Умные очки с камерой снимают окружающий мир. Видео беспроводно передаётся на микродисплей 450×450 пикселей, встроенный в область повреждённой роговицы. Дисплей размером 5.6 мм проецирует изображение прямо на сетчатку. Роговица больше не участвует в процессе — она просто держит имплант.

Для передачи данных и питания используют те же протоколы, что XPANCEO разработала для своих умных контактных линз. Никаких проводов или батареек внутри глаза.

До сих пор попытки вживить электронику в переднюю камеру глаза проваливались — всё отторгалось или вызывало воспаление. INTRA-KER запатентовала технологию безопасной имплантации герметичных электронных компонентов. Операция не сложнее стандартной на роговице.

Самое впечатляющее — тесты на донорском человеческом глазу. На сетчатку мёртвого глаза поставили камеру, которая передавала изображение на экран ноутбука. Исследователи в халатах фотографировались через этот глаз в реальном времени. Имплант успешно проецировал их изображения на сетчатку — на мониторе появлялись фигуры людей. Искажения были только из-за особенностей камеры, живой человек видел бы нормально.

За два года команда планирует миниатюризировать систему для клинических испытаний. Для миллионов людей с роговичной слепотой это шанс увидеть мир без ожидания донора, который может никогда не появиться.

@vselennayaplus

Почему космонавтам нужны роботы-спасатели

Представьте: остановка сердца на МКС. Врач пытается делать непрямой массаж сердца, но вместо компрессии грудной клетки просто отталкивается от пациента и улетает к противоположной стене. В невесомости нет веса тела, который на Земле делает всю работу при СЛР (сердечно-легочной реанимации).

NASA рекомендует метод "стойка на руках" — астронавт упирается ногами в стену станции и давит на грудь пациента. Звучит акробатично, но французские кардиологи выяснили, что это почти бесполезно. Глубина компрессии достигает всего 34,5 мм при необходимых 50-60 мм. Кровь к мозгу практически не поступает.

Исследователи из Университета Лотарингии забрались в модифицированный Airbus A310 — "летающую лабораторию" для имитации невесомости.

На борту тестировали три типа автоматических устройств для СЛР. Победил стандартный механический поршень — 53 мм глубины компрессии, прямо в середине рекомендованного диапазона. Компактный поршень и компрессионный пояс показали жалкие 29 мм. Манекен с высокоточными датчиками беспристрастно фиксировал каждое нажатие.

Парадокс в том, что на Земле автоматические устройства не считаются лучше ручной СЛР. Их используют в тесных вертолетах скорой помощи или когда реанимация длится больше 40 минут. Но в космосе они становятся единственным работающим вариантом.

Натан Рейнетт из команды исследователей отмечает дилемму космических агентств: механический поршень весит килограммы и занимает место. Каждый грамм груза на орбиту стоит тысячи долларов. С другой стороны, остановка сердца может прервать всю миссию. Пока риск минимальный — астронавты проходят жесткий медотбор. Но космический туризм и возможные полёты к Марсу меняют расклад.

Технология пригодится не только в космосе. Подводные лодки, полярные станции, нефтяные платформы — везде, где медицинская помощь далеко, а условия экстремальные. В замкнутом пространстве подлодки автоматический поршень может спасти жизнь там, где обычная СЛР невозможна.

А для тех, кто остается на твердой земле — освежите навыки первой помощи. Британский фонд сердца снял гениальный (и смешной) ролик с футболистом Винни Джонсом, где тот под Bee Gees учит правильному ритму компрессий. Две минуты, которые могут спасти чью-то жизнь.

@vselennayaplus