Японцы вырастили алмазы электронным лучом

Профессор Эйити Накамура из Токийского университета двадцать лет шел к этому открытию. Все специалисты по электронной микроскопии твердили одно — органические молекулы моментально разрушаются под электронным пучком. Накамура доказал обратное: при правильной подготовке электроны не разрушают органику, а заставляют ее превращаться в алмазы.

Традиционно синтетические алмазы получают сложными методами. Давление в десятки гигапаскалей, температура в тысячи кельвинов — условия, при которых углерод термодинамически стабилен именно в форме алмаза. Или химическое осаждение из газовой фазы, где алмаз вообще-то нестабилен, но хитрость процесса позволяет ему формироваться.

Накамура с коллегами пошли третьим путем. Взяли молекулу адамантана — это такая углеродная клетка из 10 атомов углерода и 16 водорода. Структура адамантана почти идентична алмазу — тот же тетраэдрический каркас, та же пространственная конфигурация атомов. По сути, адамантан — это крошечный фрагмент алмазной решетки с водородными "заглушками" по краям.

Фокус в том, чтобы аккуратно оторвать водород и дать углеродным каркасам соединиться друг с другом. Масс-спектрометрия давно показывала — одноэлектронная ионизация может разрывать связи C–H. Но масс-спектрометр работает с газовой фазой, а нужны твердые образцы. И главное — никто не верил, что это реально осуществить.

Команда облучала субмикрокристаллы адамантана в просвечивающем электронном микроскопе. Энергия пучка 80-200 киловольт, температура 100-296 кельвинов (от -173°C до +23°C), вакуум, время облучения — десятки секунд. И процесс пошел!

Молекулы адамантана сначала формируют олигомеры — цепочки из нескольких соединенных каркасов. Потом эти структуры начинают сворачиваться в сферы. Через минуту облучения образуются идеальные наноалмазы кубической структуры до 10 нанометров в диаметре. Никаких дефектов кристаллической решетки. Параллельно выделяется водород — те самые атомы, которые оторвались от адамантана.

Исследователи проверили другие углеводороды — бензол, циклогексан, различные алканы. Ничего не работает. Только адамантан со своей уникальной трехмерной структурой превращается в алмазы. Плоские молекулы просто полимеризуются в беспорядочную массу.

Более того, результаты объясняют загадку космических алмазов. В метеоритах и углеродистых породах с ураном находят микроскопические алмазы. Было непонятно, откуда они там без экстремальных температур и давлений. Теперь ясно — высокоэнергетическое излучение космических лучей или радиоактивный распад могут превращать органический углерод в алмазы точно так же, как электронный луч превращает адамантан.

@vselennayaplus

Бактерии-союзники: неожиданная помощь в борьбе с раком

Выяснилось, что внутри раковой опухоли живут бактерии, которые тайно помогают химиотерапии убивать злокачественные клетки. Международная команда ученых из Лондона и Кёльна обнаружила, что эти "жильцы" опухолей производят молекулу, способную кардинально усилить эффективность лечения рака. И самое удивительное — исследователи научились делать эту молекулу еще мощнее.

Долгое время врачи воспринимали бактерии в опухолях как нежелательных гостей или, в лучшем случае, как нейтральных наблюдателей. Но оказалось, что некоторые из них ведут настоящую химическую войну против рака! Исследователи выяснили, что кишечная палочка E. coli, обитающая в опухолях толстой кишки, производит соединение под названием 2-метилизоцитрат (2-MiCit). Эта молекула работает как усилитель для химиотерапевтического препарата 5-фторурацил — одного из самых распространенных лекарств против рака.

Как же ученые это обнаружили? Они провели эксперимент, протестировав более 1100 различных условий на микроскопических червях C. elegans. После того как червячки указали путь, исследователи проверили находку на человеческих раковых клетках и даже на мухах с колоректальным раком. Результат впечатлил — мухи жили дольше!

Молекула 2-MiCit бьет по "энергетическим станциям" раковых клеток — митохондриям. Она блокирует ключевой фермент IDH, из-за чего в клетках накапливаются повреждения ДНК. Раковые клетки впадают в метаболический хаос: нарушается производство нуклеотидов, необходимых для деления, активируется белок p53 — "страж генома", запускающий программу самоуничтожения. В комбинации с 5-фторурацилом эффект усиливается многократно — два удара вместо одного!

Компьютерное моделирование показало интересную закономерность. У пациентов с аденокарциномой кишечника микробиом производит значительно больше 2-MiCit, чем у здоровых людей. Получается парадокс: бактерии, ассоциированные с раком, одновременно создают оружие против него. Толстая кишка и молочная железа оказались органами с самым высоким потенциалом производства этой молекулы.

Но ученые пошли дальше простого наблюдения. Совместно с химиками они модифицировали природную молекулу, создав триметиловый эфир 2-MiCit. Эта синтетическая версия оказалась еще более смертоносной для раковых клеток. Новая молекула легче проникает через клеточные мембраны и эффективнее блокирует митохондрии.

Исследование решает сразу несколько проблем современной онкологии. Во-первых, объясняет, почему одна и та же химиотерапия у разных пациентов работает по-разному — дело может быть в составе их опухолевого микробиома. Во-вторых, открывает путь к созданию нового класса препаратов-адъювантов, которые будут усиливать существующую терапию.

@vselennayaplus

ПРЕМЬЕРА НОВОЙ «ВСЕЛЕННОЙ ПЛЮС»

Психических расстройств у современных людей диагностируется больше. Почему?
Как понять, что у тебя депрессия?
И кому и когда надо обращаться к психиатру?

В космическом купе обсуждают физик Алексей Семихатов, астроном Владимир Сурдин и психиатр Михаил Тетюшкин.

Ставьте лайк под видео (это приближает выход новых выпусков «Вселенной Плюс») и смотрите:

https://www.youtube.com/watch?v=vo-Rrmkc8v4
https://www.youtube.com/watch?v=vo-Rrmkc8v4
https://www.youtube.com/watch?v=vo-Rrmkc8v4

Анти-перец: ученые взломали код остроты

Наша непостоянная рубрика "безумные эксперименты" возвращается. На этот раз, исследователи попытались выяснить, как бороться с перцем Чили... и у них получилось! Команда из Университета штата Огайо обнаружила природные молекулы, способные "выключать" жжение от острой пищи. По сути, они создали научную основу для приправы-антидота.

Весь смысл эксперимента в том, что ученые взяли 10 разных сортов перца и привели их к единому знаменателю — все образцы имели одинаковое количество единиц по шкале Сковилла. Теоретически, если остроту определяют капсаициноиды, то перцы с одинаковым их содержанием должны жечь одинаково.

Но “тестировщики” обнаружили существенную разницу в восприятии. Некоторые образцы жгли заметно слабее при одинаковой концентрации капсаицина. Профессор Девин Питерсон и его коллеги поняли — в игре участвуют неизвестные до этого момента соединения.

После серии химических анализов и математического моделирования исследователи вычислили пятерку подозреваемых. Затем провели элегантный эксперимент: капали разные смеси на разные половинки языка одновременно. В итоге три соединения точно подавляли остроту: капсианозид I, розеозид и имбирный гликолипид А.

Практическое применение огромное! Во-первых, можно будет вывести перцы с заданным уровнем остроты, манипулируя концентрацией этих веществ. Во-вторых, на горизонте появление домашней "анти-острой" приправы. Заказали слишком острую еду? Посыпал специальным порошком — и проблема решена.

Но самое интригующее — медицинский потенциал. Эти соединения могут изменить подход к обезболивающим препаратам. Капсаицин уже используется в медицине — он сначала раздражает болевые рецепторы TRPV1, а потом их десенсибилизирует (обезбаливает). Проблема всегда была в начальном жжении, которое многие пациенты не переносят. Новые молекулы потенциально могут обезболивать без этого неприятного побочного эффекта.

Механизм работы открытых соединений пока изучается, но уже ясно, что они влияют на те же рецепторы, что и капсаицин, только иначе. Вместо стимуляции они блокируют восприятие остроты на молекулярном уровне.

Теперь остается ждать, когда технология доберется до массового производства. Первые образцы "анти-перца" могут появиться уже в ближайшие пару лет.

@vselennayaplus

Коллеги пишут. Кто бы мог подумать?

А вам нравится жанр киберпанк?

@vselennayaplus

Яйцеклетки из кожи: ученые сделали невозможное

Исследователи из Орегонского университета здравоохранения превратили клетки человеческой кожи в полноценные яйцеклетки и даже получили из них эмбрионы. Правда, с оговорками — все эмбрионы оказались нежизнеспособными из-за хромосомных аномалий. Но сам факт: мы научились делать яйцеклетки буквально из кожи.

Технология использует тот же принцип, что применялся для создания овечки Долли в 1997 году. Берется обычная клетка кожи взрослого человека, из неё извлекается ядро с полным набором ДНК. Это ядро пересаживают в донорскую яйцеклетку, из которой предварительно удалили собственное ядро. Получается гибридная клетка — оболочка яйцеклетки с ядром от кожи.

Тут начинается самое сложное. В обычной клетке кожи 46 хромосом, а в яйцеклетке должно быть 23. Иначе после оплодотворения сперматозоидом (еще 23 хромосомы) получится эмбрион с избыточным набором — 69 вместо 46. Такой организм нежизнеспособен.

Ученые разработали метод "митомейоз" — комбинацию электрического импульса и препарата росковитин, которые заставляют клетку избавиться от половины хромосом. Проблема в том, что клетка сбрасывает хромосомы как попало. Нужны правильные 23, а не случайный набор. Из 82 полученных яйцеклеток все после оплодотворения дали эмбрионы с хромосомными ошибками.

Впрочем, 9% эмбрионов дожили до стадии бластоцисты — это 6-й день развития, когда при ЭКО эмбрион пересаживают в матку. На этом этапе эксперимент остановили.

Зачем это нужно? Потенциально — революция в лечении бесплодия. Женщины после химиотерапии, с генетическими аномалиями или просто в возрасте смогут получить собственные яйцеклетки из клеток кожи. Однополые пары смогут иметь генетически родных детей — создавая яйцеклетки из мужских клеток или сперматозоиды из женских.

Этические вопросы огромны. Биоэтики предупреждают о риске "фермерства эмбрионов" — массового производства зародышей для выбора "лучшего". Теоретически любой человек в любом возрасте сможет завести ребенка. В сочетании с генетическим редактированием это открывает дверь к дизайнерским младенцам.

Так что пока это больше наука ради науки. Но от этого и удивительнее, как мир трансформируется в ближайшие 20 лет.

@vselennayaplus

Впервые в истории засняли, как антибиотик взламывает броню бактерий

Исследователи из UCL и Imperial College London впервые запечатлели, как антибиотик полимиксин B разрушает защитную броню бактерии E. coli. Снимки с атомно-силового микроскопа показали поразительный процесс: лекарство заставляет бактерию сбрасывать собственную защиту — чем активнее клетка пытается починить броню, тем быстрее она её теряет.

Полимиксины — антибиотики последней надежды против грамотрицательных бактерий с непроницаемым внешним слоем. Открытые 80 лет назад, они оставались загадкой до сегодняшнего дня.

Для съемки использовали атомно-силовую микроскопию — крошечная игла шириной в несколько нанометров "ощупывает" поверхность и создает изображение с недостижимым для световых микроскопов разрешением. Кадры поразили ученых: через минуты после контакта с антибиотиком на гладкой поверхности E. coli начали вздуваться бугры и выпуклости, а затем броня начала осыпаться.

Механизм оказался парадоксальным. Антибиотик провоцирует бактерию производить броню с бешеной скоростью, но клетка не успевает правильно встраивать новые "кирпичики". Защита осыпается быстрее восстановления, в ней появляются бреши, через которые антибиотик проникает внутрь.

Самое неожиданное на снимках — спящие бактерии остаются неуязвимыми. Дормантные клетки отключают производство брони для экономии энергии, и антибиотик не может причинить им вред. В эксперименте к спящим бактериям добавили сахар — через 15 минут проснувшиеся клетки начали умирать.

Исследователи десятилетиями считали, что антибиотики против бактериальной брони убивают микробов в любом состоянии. Но снимки доказали обратное — препарат работает только с помощью самой бактерии, если клетка в спячке, лекарство бесполезно.

Открытие объясняет рецидивы инфекций: дормантные бактерии годами прячутся в организме, переживают антибиотики, а потом "просыпаются". Теперь ученые думают над контринтуитивной стратегией — комбинировать полимиксины с веществами, которые будят спящие клетки или стимулируют производство брони. Парадоксально, но активация защитных механизмов делает бактерию более уязвимой.

@vselennayaplus

Нейрон из пробирки работает как настоящий

Инженеры из Университета Массачусетса создали искусственный нейрон, который невозможно отличить от настоящего. Он срабатывает, обучается и реагирует на химические сигналы точно как биологическая нервная клетка. И самое главное — потребляет столько же энергии, сколько нейроны в нашем мозге.

Проблема была серьёзной. Все предыдущие попытки создать искусственные нейроны упирались в энергетику — они требовали в 10 раз больше напряжения и в 100 раз больше мощности, чем клетки нашего мозга.

И вот прорыв. Команда под руководством Шуай Фу построила нейрон вокруг мемристора — этакого резистора с памятью. Но смысл не в самом мемристоре. Главный секрет — в белковых нанопроводах от бактерии с труднопроизносимым именем Geobacter sulfurreducens. Эта микроскопическая штука производит проводящие нанопровода, которые снижают напряжение переключения до 60 милливольт. Ток при этом — всего 1,7 наноампера. Это примерно столько же, сколько потребляют нейроны в вашей голове прямо сейчас, пока вы читаете этот текст.

Но энергоэффективность — полдела. Искусственный нейрон научили полному циклу работы настоящей нервной клетки. Накопление заряда перед выстрелом, резкий спайк при активации, возврат в состояние покоя... даже рефрактерный период включили — короткую паузу после срабатывания, когда нейрон "отдыхает".

Затем исследователи добавили химические сенсоры для обнаружения ионов натрия и нейромедиаторов типа дофамина. Теперь искусственный нейрон реагирует на химические сигналы окружающей среды точно так же, как биологический меняет своё поведение в ответ на нейромодуляцию.

А потом произошло самое интересное. Исследователи подключили свой нейрон к живым клеткам человеческого сердца — кардиомиоцитам. И он заработал! Мало того, искусственный нейрон в реальном времени интерпретировал биологические сигналы и даже зафиксировал изменения активности клеток после воздействия норадреналина.

Представьте носимые сенсоры, которым не нужны усилители сигнала. Или нейроинтерфейсы, работающие на том же "языке", что и ваш мозг. Восстановление повреждённых нейронных цепей? Теоретически возможно. Правда, пока это всё лабораторные эксперименты, до клинических испытаний ещё далеко.

@vselennayaplus

Друзья замедляют старение на клеточном уровне

Ученые из Корнельского университета, возможно, доказали то, что многие подозревали интуитивно. Крепкие социальные связи буквально тормозят биологическое старение. Причём речь идёт не о психологическом комфорте, а о конкретных молекулярных изменениях в организме.

Исследователи под руководством профессора Энтони Онга проанализировали данные 2100 американцев среднего возраста. Но вместо стандартного подхода "женаты/не женаты" или "сколько у вас друзей", команда разработала комплексный показатель — накопленное социальное преимущество (CSA).

Что туда вошло? Теплота и поддержка родителей в детстве. Связь с местным сообществом. Участие в религиозной жизни. Эмоциональная поддержка от друзей и семьи на протяжении жизни. По сути, вся глубина и широта социальных контактов человека с рождения до настоящего момента.

У участников взяли анализы крови и измерили эпигенетические часы — молекулярные маркеры, показывающие биологический возраст организма. Использовали семь разных "часов", включая GrimAge и DunedinPACE — самые точные предикторы риска заболеваний и продолжительности жизни.

Результаты впечатляют. Люди с высоким уровнем CSA показали значительно более молодой биологический возраст по всем эпигенетическим часам. Особенно сильный эффект наблюдался для GrimAge (β = −0.09 до −0.10) и DunedinPACE (β = −0.12). Говоря простым языком — их клетки старели медленнее.

У социально активных людей обнаружили более низкие уровни интерлейкина-6 (IL-6) — ключевого воспалительного маркера, связанного с болезнями сердца, диабетом и нейродегенерацией. Хроническое воспаление, или "инфламэйджинг", считается одним из главных механизмов старения. И вот оказалось, что социальные связи его эффективно подавляют.

Интересная деталь: на краткосрочные маркеры стресса вроде кортизола и катехоламинов социальные связи не влияли. Это подтверждает гипотезу — дело не в сиюминутном снижении стресса, а в долгосрочной биологической перестройке организма.

Механизм работает через несколько путей. Социальная поддержка модулирует экспрессию генов через метилирование ДНК. Она снижает системное воспаление через регуляцию цитокинов. И самое главное — эффект накапливается со временем. Тёплые отношения с родителями в детстве формируют базу. Дружба и вовлечённость в сообщество во взрослом возрасте её укрепляют.

Конечно, у исследования есть ограничения. Дизайн кросс-секционный, так что о причинно-следственной связи говорить рано. Возможно, здоровые люди просто легче заводят друзей. Нужны продольные исследования с повторными измерениями биомаркеров.

Но на заметку взять можно.

@vselennayaplus

Космическая логистика изменит глобальные поставки

Компания Inversion Space анонсировала Arc - многоразовый космический аппарат для сверхбыстрой доставки грузов в любую точку планеты. Технология обеспечивает доступ к самым удаленным и изолированным регионам менее чем за час, что важно для экстренных ситуаций и гуманитарной помощи.

Arc развивает скорость свыше 24,500 км/ч с возможностью точного маневрирования на всех этапах полета. Аппараты формируют орбитальные группировки, откуда по команде начинают контролируемый спуск. После прохождения гиперзвукового входа в атмосферу капсула приземляется на парашютах в заданной точке.

Технология открывает новые возможности для глобальной логистики. Доставка медикаментов и вакцин в районы стихийных бедствий, срочные поставки запчастей для критической инфраструктуры, обеспечение удаленных научных станций.

В январе 2025 был успешно запущен демонстратор Ray, подтвердивший работоспособность ключевых подсистем. Команда из 25 инженеров создала аппарат с бюджетом менее миллиона долларов, разработав большинство компонентов внутри компании.

К презентации Arc подготовлен полноразмерный производственный прототип, завершены аэродинамическое моделирование и десятки испытаний системы приземления. NASA участвует в разработке теплозащиты нового поколения для экстремальных условий входа в атмосферу.

Первая миссия Arc запланирована на 2026 год. В долгосрок, компания планирует создание космической логистической инфраструктуры из тысяч аппаратов.

@vselennayaplus

Объект от другой звезды - 3I/ATLAS - облетает планеты Солнечной системы.
Почему у него такая необычная траектория?
И что не так с его скоростью?

Об этих других новостях изучения Вселенной в новом выпуске «Неземного подкаста» рассказывает астроном Владимир Сурдин.

Ставьте под видео лайк (это помогает каналу) и смотрите:

https://www.youtube.com/watch?v=l3F0epoZAIs
https://www.youtube.com/watch?v=l3F0epoZAIs
https://www.youtube.com/watch?v=l3F0epoZAIs

Квантовые эксперименты уместили на чип размером с ладонь

Команда Университета Калифорнии в Санта-Барбаре сжала целую физическую лабораторию до размера микросхемы. Теперь эксперименты с холодными атомами, которые раньше занимали комнаты с оптическими столами, работают на небольших чипах из нитрида кремния.

Холодные атомы — основа самых точных измерений во Вселенной. Атомы ловят лазерами, охлаждают почти до абсолютного нуля и используют их квантовые свойства. С их помощью измеряют время с точностью до миллиардных долей секунды, обнаруживают гравитационные аномалии, ищут темную материю. Проблема в том, что установки занимают целые комнаты — оптические столы, стойки с лазерами, системы стабилизации от вибраций.

Прорыв случился в 2023 году. Команда Даниэля Блюменталя создала PICMOT — фотонную интегрированную 3D магнито-оптическую ловушку. Волноводы из нитрида кремния доставляют лазерные лучи в вакуумную камеру с парами рубидия. Три луча проходят через атомы, отражаются от зеркал и возвращаются, создавая область пересечения. Магнитные катушки завершают ловушку. Система поймала миллион атомов и охладила их до минус 273 градуса Цельсия.

Потом возник вопрос: а почему бы не уместить на чип весь оптический стол? Лазеры, зеркала, модуляторы, стабилизаторы, частотные сдвигатели — всё, что манипулирует светом.

В 2024 году решили проблему шумных лазеров. Коммерческие лазеры имеют широкие нестабильные линии — непригодны для квантовой точности. Взяли обычный диодный лазер Фабри-Перо за пару долларов, пропустили через резонаторы и волноводы на чипе. Получили стабильный одночастотный свет, который не уступает лабораторным системам. Более того, компактная форма дает быстрее обратную связь — меньше шума, стабильнее сигнал.

Применения выходят за пределы лаборатории. Портативные системы холодных атомов смогут измерять подъем уровня моря с точностью до сантиметра, обнаруживать подземные структуры, отслеживать изменения ледников. Землетрясения можно будет регистрировать за сотни километров через изменения гравитационного поля.

Вакуумная камера и источник атомов пока остаются громоздкими — их сложнее миниатюризировать для большого количества атомов. Команда активно работает над этой проблемой. Цель — устройство размером с ладонь, которое заменит целую лабораторию.

@vselennayaplus

Понедельники убивают не метафорически, а буквально

Нам попалось любопытное исследование, которое точно нужно прочитать в понедельник. Учёные из Англии, возможно доказали, что понедельники действительно вредят здоровью. Риск внезапной сердечной смерти в понедельник выше на 19%.

Тарани Чандола из Манчестерского университета решил разобраться, почему понедельники так опасны. Он проанализировал данные 3511 англичан старше 50 лет из масштабного исследования ELSA. Участников спрашивали, насколько тревожно они чувствовали себя вчера, и в какой день недели это было. А потом, через 1-2 месяца брали образцы волос для анализа кортизола.

Почему именно волосы? Кортизол накапливается в волосах постепенно, примерно 1 см в месяц. Образец длиной 2-3 см показывает уровень стресса за последние 2-3 месяца. Это как годовые кольца у деревьев, только для человеческого стресса.

У людей, испытавших тревогу в понедельник, уровень кортизола в волосах был на 23% выше, чем у тех, кто тревожился в другие дни. Причём эффект наблюдался через месяцы после самого понедельника. Организм как будто "запоминает" понедельничный стресс и не может от него оправиться.

Исследователи провели декомпозицию эффекта методом Оахаки-РИФ (звучит сложно, но суть простая). Они хотели понять: понедельники вредны потому, что в них больше тревоги, или потому, что организм реагирует на понедельничную тревогу острее?

Оказалось — второе. Только 23% повышенного кортизола объяснялось более высоким уровнем тревоги в понедельник. Остальные 77% — это именно усиленная реакция организма. Тревога в понедельник бьёт по телу в 3-4 раза сильнее, чем такая же тревога в среду или пятницу.

Чандола предполагает несколько механизмов. Во-первых, переход от расслабленных выходных к структурированной рабочей неделе — это стресс сам по себе. Во-вторых, понедельник несёт максимальную неопределённость — вся неделя впереди, неизвестно, что она принесёт.

Но главное — у некоторых людей формируется условный рефлекс. Тело начинает автоматически выбрасывать кортизол в понедельник, даже когда реальной угрозы нет. Это как собаки Павлова, только вместо слюны — гормон стресса, а вместо звонка — день недели.

Хронически повышенный кортизол — это не шутки. Он повышает давление, вызывает ожирение в области живота, нарушает метаболизм глюкозы, подавляет иммунитет. Всё это объясняет, почему в понедельник случается больше инфарктов и инсультов.

Что с этим делать? Авторы предлагают несколько стратегий. Медитация помогает перенастроить реакцию мозга на стресс. Регулярная физическая активность снижает базовый уровень кортизола. Хороший сон в воскресенье критически важен — недосып усиливает понедельничный эффект.

Самое грустное в исследовании — некоторые люди адаптируются к понедельникам, а некоторые нет. И те, кто не адаптировался за десятилетия работы, несут этот биологический груз до конца жизни.

Так что если вы ненавидите понедельники — возможно, организм пытается вам что-то сообщить.

@vselennayaplus

В MIT довели генное редактирование до ювелирной точности

Учёные из MIT решили проблему, которая мешала генной терапии стать массовой. Они снизили частоту ошибок при редактировании генов в 60 раз. Теперь на 543 успешные правки приходится всего одна ошибка — раньше было одна на семь.

В чём была проблема? Технология prime editing появилась в 2019 году как более точная альтернатива CRISPR. Вместо разрезания обеих нитей ДНК она делает надрез только в одной, открывает "створку" и вставляет новую последовательность. Но старая нить ДНК часто побеждала в конкуренции с новой — и тогда новый фрагмент мог случайно встроиться не туда. Большинство таких ошибок безвредны, но некоторые способны вызвать опухоли.

Команда под руководством профессоров Филлипа Шарпа и Роберта Лангера нашла элегантное решение. Они заметили странность — некоторые мутантные версии белка Cas9 делают надрез не всегда в одном месте, а иногда сдвигаются на пару оснований. И это оказалось преимуществом.

Когда надрез "гуляет", старая нить ДНК становится нестабильной и разрушается. Новой нити больше не с чем конкурировать — она встраивается без ошибок. Исследователи протестировали десятки мутаций Cas9 и нашли комбинацию K848A–H982A, которая снизила ошибки в 36 раз.

Но эффективность упала. Тогда учёные добавили четыре мутации, которые восстанавливают активность. Финальный вариант назвали xPE (extra-precise prime editor). А потом пошли ещё дальше.

Проблема оставалась с нестабильностью РНК-гида. Когда надрез смещается, укороченный конец ДНК хуже связывается с РНК-шаблоном. Решение нашли в белке La, который защищает РНК от деградации. Объединив всё в одну систему, получили vPE — very-precise prime editor.

Результаты впечатляют. В стандартном режиме vPE даёт соотношение правильных правок к ошибкам 465:1 против 138:1 у предыдущей версии PE7. В усиленном режиме с дополнительной направляющей РНК — 102:1 против 16:1. На некоторых мишенях удалось достичь рекорда — 543 успешные правки на одну ошибку.

Почему это важно? Сотни генетических заболеваний можно вылечить, исправив небольшие мутации. Но врачи опасались непредсказуемых изменений в ДНК. Теперь барьер снят — технология стала достаточно безопасной для клинического применения.

@vselennayaplus

В мозге нашли сахарный переключатель депрессии

Десятилетиями психиатры лечили депрессию через нейромедиаторы — серотонин, норадреналин, дофамин. Не помогает трети пациентов? Меняем класс препарата. Всё равно не работает? Комбинируем несколько. А корейские учёные тем временем обнаружили, что мы, возможно, искали не там.

Исследование опубликовал институт фундаментальной науки в Южной Корее. Оказывается, хронический стресс ломает не только баланс нейромедиаторов. Он нарушает процесс, о котором психиатры даже не думали — добавление сахарных молекул к белкам мозга.

Звучит безобидно? Как бы не так. Эти сахарные "украшения" определяют, как нейроны общаются друг с другом. Представьте, что контакты между нервными клетками — это розетки и вилки. А сахара — изоляция на проводах. Без неё начинаются короткие замыкания.

Учёные проанализировали девять областей мозга у мышей. Каждая зона имела свой уникальный узор сахарных меток — как отпечаток пальца. Но у животных в стрессовой ситуации в префронтальной коре, командном центре настроения, картина резко менялась.

Виновника нашли быстро. Фермент St3gal1, который добавляет последний сахар в цепочку. При стрессе его уровень падал, и вся система связи между нейронами начинала сбоить. Как если бы кто-то выдернул половину проводов из серверной комнаты и удивлялся, почему интернет не работает.

Дальше — красивый эксперимент. У здоровых мышей отключили ген St3gal1. Результат? Классическая депрессия — апатия, тревожность, потеря интереса к жизни. А потом взяли депрессивных мышей и искусственно повысили уровень фермента. Симптомы исчезли.

St3gal1 поддерживает сахарные метки на белке нейрексин-2 — это что-то вроде клея между нейронами. Нет сахарных меток — нет нормального контакта. Нейроны кричат друг другу через пропасть, но никто не слышит.

Самое интригующее — у самок мышей всё работает иначе. Стресс вызывал депрессивное поведение, но уровень St3gal1 не менялся. Женский мозг использует другую стратегию защиты от стресса. Какую именно — пока загадка.

Директор института Джастин Ли размахивается шире — тот же механизм может объяснить ПТСР и шизофрению.

Конечно, от мышей до людей — пропасть. Но впервые за долгие годы появился принципиально новый взгляд на природу депрессии. Не дисбаланс химии мозга, а поломка его молекулярной архитектуры. И главное — теперь мы знаем, какую деталь нужно починить.

@vselennayaplus

Приглашаем на запись подкаста с Алексеем Семихатовым и Владимиром Сурдиным — в НЦ «Россия»

Сегодня, 7 октября, в 19:00 в рамках II Международного симпозиума «Создавая будущее» пройдет секция «Контуры будущего: ожидание и реальность».

Во время встречи будет записываться подкаст.

Ведущие: астроном Владимир Сурдин и физик Алексей Семихатов.

Гость: метеоролог, кандидат географических наук, доцент кафедры климатологии и метеорологии геофака МГУ Павел Константинов.

Каким будет климат в России и мире через 100 лет?
Как это повлияет на нашу жизнь?
Как мы будем прогнозировать погоду и научимся ли делать это точнее?

Зарегистрироваться на мероприятие можно на сайте.

Реклама. АНО «ДВД "Россия"». ИНН: 9703137862. Erid: 2VtzqwY8ADK

Как превратить океанический CO2 в пластик

В океанах растворено в 150 раз больше углекислого газа, чем во всей атмосфере Земли. Это делает воду кислее, убивает коралловые рифы и разрушает пищевые цепи. Команда из Китайской академии наук нашла способ не просто извлекать этот CO2, но и превращать его в биоразлагаемый пластик. Причём делать это прибыльно.

Технология называется Direct Ocean Capture (DOC) — прямой захват углерода из морской воды. Многие компании пытаются это делать, но упираются в экономику. Обычные методы стоят $373 за тонну CO2 и дают мало полезного на выходе. Китайцы снизили цену до $230 за тонну и получают ценное химическое сырьё.

Процесс элегантен в своей сложности. Три этапа, каждый решает конкретную задачу.

Первый шаг — электрохимический реактор. Морскую воду подкисляют электричеством, растворённый углерод превращается в газообразный CO2. Его собирают, а воду возвращают в океан с восстановленным pH. Никакого вреда экосистеме.

Второй шаг — катализ. CO2 пропускают через висмутовый катализатор, получая концентрированную муравьиную кислоту. Это ключевой момент — муравьиная кислота служит едой для бактерий. Высокоэнергетической едой, которую микробы обожают.

Третий шаг — биологическая магия. Модифицированные морские бактерии Vibrio natriegens питаются муравьиной кислотой и производят янтарную кислоту. Эти микробы генетически отредактировали, чтобы они эффективно превращали углерод в нужный продукт. Янтарная кислота — прекурсор для производства PBS (полибутиленсукцината), полностью биоразлагаемого пластика.

Энергоэффективность впечатляет — всего 3 кВт·ч на килограмм CO2. КПД процесса 70%. Для сравнения: обычные методы захвата углерода тратят в разы больше энергии и не дают полезных продуктов.

Почему именно морские бактерии? Vibrio natriegens — чемпион по скорости деления среди бактерий. Она удваивается каждые 10 минут в оптимальных условиях. Плюс она родом из моря, поэтому устойчива к соли — не нужно опреснять воду перед обработкой.

PBS-пластик, который получается в итоге, разлагается в природе за 3-6 месяцев. Его можно использовать для упаковки, одноразовой посуды, сельскохозяйственных плёнок. В отличие от обычного пластика из нефти, этот материал углеродно-нейтрален — CO2 взяли из океана, туда же он вернётся после разложения.

Исследователи видят потенциал для масштабирования. Систему можно модифицировать для производства других химикатов — компонентов топлива, лекарств, пищевых добавок. Всё зависит от того, какие гены встроить в бактерии.

Главный вызов — масштабирование. Лабораторная установка работает отлично, но как построить завод, перерабатывающий тысячи тонн CO2 в день? Как обеспечить стабильную работу бактерий в промышленных масштабах? Как интегрировать это в существующие производственные цепочки?

Если получится, мы увидим редкий случай “win-win” технологии. Океаны очищаются от избытка CO2, снижается закисление воды, производится экологичный пластик, и всё это экономически выгодно. Обычно приходится выбирать между экологией и прибылью. Здесь они работают вместе.

@vselennayaplus