Леводопа (L-ДОФА) в сочетании с карбидопой остается стандартным методом лечения болезни Паркинсона, поскольку она восстанавливает уровень дофамина и улучшает двигательные функции. Однако при длительном применении ее эффективность часто снижается, и могут развиться такие осложнения, как двигательные флуктуации и дискинезии. Это побудило ученых искать дополнительные методы лечения, которые могли бы улучшить результаты терапии.

В связи с этим исследователи из Университета Гвадалахары решили выяснить, может ли пчелиный яд усилить терапевтический эффект L-ДОФА/карбидопы на мышиной модели болезни Паркинсона. Пчелиный яд содержит биологически активные соединения, в том числе мелиттин, фосфолипазу А2 и апамин, которые обладают противовоспалительными, антиоксидантными и нейроактивными свойствами. «Мы хотели выяснить, может ли пчелиный яд усиливать действие стандартной терапии на модели болезни Паркинсона, вызванной введением 6-гидроксидофамина (6-OHDA)», — объяснила ведущий автор исследования, профессор Альма Карен Ломели-Лепе из Университета Гвадалахары. Исследование было опубликовано в журнале Neuroprotection.

Ученые использовали хорошо зарекомендовавшую себя модель болезни Паркинсона на мышах с введением 6-OHDA. Взрослых самцов мышей линии CD-1 разделили на 4 группы: здоровые мыши из контрольной группы, мыши с болезнью Паркинсона без лечения, мыши, получавшие L-ДОФА/карбидопу, и мыши, получавшие L-ДОФА/карбидопу и лиофилизированный пчелиный яд. Лечение проводилось с 13-го по 30-й день после повреждения мозга. Двигательные и когнитивные функции оценивались с помощью тестов «Цилиндр», «Перетаскивание лапы», «Распознавание нового объекта» и «Коридор».

Результаты показали, что пчелиный яд улучшает некоторые поведенческие показатели в сочетании со стандартной терапией болезни Паркинсона. У мышей, получавших комбинированное лечение, сохранялась почти нормальная симметрия передних конечностей, и они меньше волочили лапы, чем мыши, получавшие только леводопу/карбидопу, что свидетельствует об улучшении двигательных функций. Терапия также положительно влияла на когнитивные функции. При оценке памяти мыши, получавшие пчелиный яд, сохраняли способность распознавать новые объекты, в то время как у мышей, не получавших лечения, и у тех, кто получал только стандартную терапию, когнитивные функции оставались нарушенными. Кроме того, комбинированная терапия обеспечила наиболее полное восстановление латерализованного двигательного поведения в задании «коридор».

В исследовании оценивались только поведенческие результаты, а выживаемость дофаминергических нейронов или молекулярные маркеры воспаления и окислительного стресса не оценивались напрямую. Таким образом, биологические механизмы, лежащие в основе наблюдаемых улучшений, еще предстоит установить.

Результаты показывают, что пчелиный яд может усиливать функциональное действие леводопы/карбидопы, улучшая как двигательные, так и когнитивные функции при экспериментальной болезни Паркинсона. «Наши результаты демонстрируют многообещающие поведенческие эффекты пчелиного яда в качестве дополнения к терапии леводопой/карбидопой, но для понимания лежащих в их основе механизмов необходимы дальнейшие исследования», — отметила профессор Ломели-Лепе.

[Фото: "200907011 Honey Bee 001" by cygnus921 from Openverse Image Source Link: https://openverse.org/image/50092c26-d0b1-4888-86ef-bfee4549b81a?q=honey+bee&p=12]

В химической промышленности реакторы часто работают в режиме, когда одни и те же настройки могут давать разный результат — например, разную температуру в аппарате или разный выход продукта. Это явление называется множественными стационарными состояниями. Если выбрать неправильный режим, реактор может работать нестабильно, перегреваться или выдавать меньше целевого продукта, чем мог бы. Особенно это актуально для экзотермических реакций — тех, что идут с выделением тепла (например, реакция димеризации ацетона в диацетоновый спирт). Ученые РТУ МИРЭА создали математическую модель, которая позволяет заранее, еще до физического запуска, предсказать все возможные режимы работы реактора и выбрать из них самый выгодный и надежный.

«Разработанный подход универсален. Он применим не только к одиночному реактору, но и к сложным рециркуляционным схемам, где реактор соединен с блоком разделения. В таких системах множественные стационарные состояния возникают гораздо чаще, и их анализ становится критически важным. Наша методика позволяет инженерам-технологам на этапе проектирования заглянуть в будущее и избежать проблем, которые могут проявиться только через несколько месяцев работы промышленной установки», — объясняет Михаил Солохин, кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем в химической технологии Института тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова РТУ МИРЭА.

В работе они рассмотрели жидкофазную обратимую реакцию. Для этого составили уравнения материального и теплового баланса, учли кинетику реакции (зависимость скорости от температуры по закону Аррениуса) и теплообмен с окружающей средой. Количество возможных стационарных состояний определяли по числу точек пересечения графика функции невязки теплового баланса с осью температур. Нелинейные уравнения решали методом Ньютона.

«Результаты показали, что в зависимости от объема реактора, температуры на входе, состава сырья и расхода теплоносителя может существовать от одного до трех различных стационарных состояний», — отмечает Наталья Королькова, автор проекта, аспирант кафедры химии и технологии основного органического синтеза РТУ МИРЭА. Они отличаются производительностью и температурой внутри аппарата. При этом все характеристические корни стационарных состояний оказались действительными — значит, колебаний в работе реактора не будет, и при небольшом отклонении система сама вернется в устойчивое состояние. Разработанную методику можно применять не только к одиночному реактору, но и к более сложным рециркуляционным системам (например, реактор плюс блок разделения), где множественные состояния возникают чаще.

«Химико-технологические системы часто ведут себя сложнее, чем кажется. При одних и тех же входных параметрах в реакторе может установиться один из нескольких возможных режимов. Если не учесть это при проектировании и пуске, оборудование может работать нестабильно, что приведет к снижению выхода продукта или даже к аварии. Наша методика позволяет заранее выявить все возможные состояния, проанализировать их устойчивость и выбрать тот режим, который даст максимальную производительность при гарантированной безопасности. Это особенно важно для крупнотоннажных производств, где даже небольшое улучшение работы реактора дает огромный экономический эффект», — рассказывает Сергей Назанский, доктор технических наук, профессор кафедры химии и технологии основного органического синтеза Института тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова РТУ МИРЭА.

Разработанная методика позволяет инженерам-технологам на этапе проектирования заглянуть в будущее и избежать проблем, которые могут проявиться только через несколько месяцев работы промышленной установки. Это особенно актуально для импортозамещения: переход на отечественное оборудование и сырье часто сопровождается изменением кинетических и теплофизических параметров, что может привести к появлению новых стационарных состояний. Российская химическая промышленность получает инструмент, который позволит безопасно и эффективно эксплуатировать реакторное оборудование, снижая риски аварий и повышая выход целевой продукции.

Статья опубликована в журнале «Тонкие химические технологии». 

Источник информации и фото: пресс-служба РТУ МИРЭА

С ростом цифровизации и увеличением объёмов данных особую значимость приобретает защита от внутренних угроз — ситуаций, когда риски связаны с действиями самих пользователей системы. Для этого применяются методы анализа поведения пользователей, позволяющие выявлять отклонения от нормальной активности.

В работе рассматривается задача обработки разнородных данных, включая как структурированную информацию о действиях пользователей, так и текстовые материалы. Особую сложность представляют высокая размерность данных и их временная зависимость, поскольку поведение пользователя формируется как последовательность действий.

Для решения этой задачи предложен подход, сочетающий несколько методов обработки данных. На этапе подготовки используются статистические характеристики, тематическое моделирование (LDA) и нейросетевая модель для анализа текстов (BERT). Это позволяет сформировать более полное представление о поведении пользователя.

Для выявления аномалий применяется модель на основе двунаправленной рекуррентной нейронной сети с автокодировщиком (BiLSTM). Она учитывает последовательность действий и выявляет отклонения от типичного поведения сотрудников.

«Предложенный метод позволяет учитывать разные типы данных и выявлять отклонения в поведении пользователей с высокой точностью, что важно для своевременного обнаружения внутренних угроз», — отметила доцент кафедры интеллектуальных информационных технологий факультета ВМК МГУ Мария Казачук.

Разработанный метод был протестирован на открытых наборах данных, моделирующих реальные сценарии внутренних угроз. По результатам экспериментов достигнуто значение метрики ROC AUC 0,92 и F1-мера 0,90, что превышает показатели существующих решений и подтверждает применимость подхода на практике.

Работа была представлена на научной конференции «Ломоносовские чтения» на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ.

Информация предоставлена пресс-службой МГУ 

Источник фото: ru.123rf.com

Ученые из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН провели численное исследование теплопередачи в потоке гелий-ксеноновой смеси — системы, которая в перспективе может использоваться для высокотемпературных газовых реакторов. Такие реакторы могут применяться в энергетике будущего, включая космические миссии и технологии получения водорода. Статья опубликована в Journal of Applied Mechanics and Technical Physics.

Главная задача исследования — понять, как именно газ отводит тепло от нагретых стенок, и найти более точные законы теплообмена. Как объясняет научный сотрудник ИТ СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Сергеевич Наумкин, существующие зависимости дают слишком большой разброс: коэффициенты теплоотдачи могут отличаться почти в три раза. Это делает проектирование реальных установок менее надежным и точным.

Высокотемпературные газовые реакторы представляют собой ядерные энергетические установки, в которых тепло выделяется в активной зоне при делении топлива и затем отводится потоком газа-теплоносителя. Газ циркулирует по каналам, омывая нагретые поверхности и унося тепло, которое далее используется для выработки энергии, например в газовой турбине. Поэтому ключевая задача — эффективно отводить тепло от стенок каналов и конструкционных элементов, чтобы избежать их перегрева. 

В реальных реакторах источником тепла служит ядерное топливо, однако в лабораторных и численных исследованиях его работу моделируют другими способами, например с помощью электрического нагрева стенок канала. Именно такие нагревательные элементы (электроды) используются в экспериментальных установках и моделях, позволяя воспроизводить теплонапряженные условия и изучать, как газ отводит тепло. В отличие от традиционных систем с водой или жидкими металлами, газ в таких установках не меняет фазу и может работать при очень высоких температурах, что повышает КПД энергетической установки. Это особенно важно для компактных энергетических систем, в том числе перспективных космических установок, где критичны масса и габариты. 

В качестве теплоносителя в высокотемпературных газовых реакторах чаще всего используют гелий из-за его химической инертности, высокой теплопроводности и способности эффективно отводить тепло. Ксенон в чистом виде в таких установках, как правило, не применяется, однако его можно использовать как компонент смесевого теплоносителя. Добавление тяжелого газа к гелию позволяет изменять свойства теплоносителя, например плотность и теплоемкость смеси, что улучшает отвод тепла в теплообменниках и эффективность работы турбомашин. Использование гелий-ксеноновой смеси положительно сказывается и на компоновке энергетической системы. При этом следует помнить, что свойства смеси меняются нелинейно, а эффективность ее применения в энергоустановке нельзя определить простой зависимостью от плотности или теплопроводности. Исследования динамики потока и теплоотдачи к гелий-ксеноновым смесям помогают найти оптимальные параметры теплоносителя для конкретных условий эксплуатации.

Интересно, что при определенной доле гелия в смеси теплоотдача от нагретой стенки, наоборот, уменьшается. Это связано с числом Прандтля смеси — безразмерным комплексом (поэтому и число), который объединяет теплоемкость, теплопроводность и вязкость смеси. У гелий-ксеноновой смеси оно может снижаться до 0,23, тогда как у обычных газов составляет около 0,7. При низких значениях этого числа газ прогревается более равномерно, и разница температур между стенкой и потоком уменьшается, а значит, снижается и интенсивность теплоотдачи.

Результат исследований показывает, что перегрев стенок представляет реальную опасность. Если газовая смесь не успевает уносить тепло, температура конструкции может превысить допустимые значения, что может привести к разрушению. Особенно это критично для каналов сложной формы, где в углах, за уступами и в поворотах могут возникать зоны с почти неподвижным газом.

Отдельное внимание ученые уделили влиянию конструктивных элементов экспериментальной установки на результаты измерений, например массивных электродов, используемых для нагрева. Оказалось, что они существенно искажают температурное поле: их влияние распространяется на расстояние до 10-15 диаметров трубы. Поэтому при анализе такие участки необходимо исключать, иначе результаты будут неточными.

Исследование проводилось с помощью численного моделирования. Это связано с тем, что реальные эксперименты при температурах в тысячи градусов крайне сложны: невозможно напрямую измерить все характеристики течения и теплообмен внутри системы. Моделирование позволяет заглянуть внутрь конструкции и увидеть распределение температуры и скорости газа. При этом модель была проверена на экспериментальных данных и показала достаточно точное совпадение.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании реальных энергетических установок. Более точные законы теплообмена позволят уменьшить размеры устройств, снизить затраты на материалы и повысить эффективность.

В то же время многие вопросы остаются открытыми. В частности, ученые продолжают искать универсальные зависимости для описания теплоотдачи, а также изучают поведение газа при высоких скоростях, вплоть до околозвуковых и сверхзвуковых. В таких условиях температура (внутренняя энергия) потока становится сопоставимой с его кинетической энергией, а теплоотдача может неожиданно снижаться при увеличении скорости.

В будущем исследователи планируют создать экспериментальную установку, которая позволит проверить эти эффекты на практике.

Информация предоставлена Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН

Источник фото: captainvector / ru.123rf.com

«Мы разработали световой микроскоп, который позволяет быстро получать объемные изображения с коррекцией аберраций — несовершенств, возникающих при формировании изображения в микроскопе», — рассказал руководитель исследовательской группы Питер Кнер из Университета Джорджии. «Большинство изображений судорожных припадков у рыбок данио-рерио представляют собой двумерные снимки. Наша система позволяет получать трехмерные изображения с высоким разрешением в большем объеме, чем это было возможно ранее».

В журнале Biomedical Optics Express исследователи показывают, что новая система микроскопии может захватывать объекты размером до 499 × 499 × 150 микрон³ со скоростью 4 объекта в секунду с разрешением, близким к дифракционному пределу. С помощью этой системы ученые наблюдали за распространением судорог по нервной системе личинок данио, которые часто используются в нейробиологических исследованиях.

«Детальная визуализация может дать новое представление о механизмах возникновения и распространения эпилептических припадков, что поможет в разработке более эффективных методов лечения, — говорит Кнер. — В более широком смысле этот подход может улучшить понимание работы мозга, что поможет в лечении различных заболеваний и расстройств».

Новая работа была начата с целью понять, как судороги распространяются по мозгу и как на этот процесс влияет ген gad1b. Этот ген помогает контролировать нейромедиатор ГАМК, который важен для развития мозга и передачи сигналов. После использования двумерной световой микроскопии для фиксации судорожной активности у обычных рыбок данио и рыбок данио, у которых отсутствует ген gad1b, исследователи захотели визуализировать, как эти процессы протекают в мозге в трехмерном пространстве.

В методе светового листа для освещения образца сбоку используется тонкий световой слой, что значительно снижает уровень внефокального света по сравнению с широкопольной микроскопией. Кроме того, новый метод намного быстрее и менее фототоксичен, чем, например, конфокальная микроскопия, которая также блокирует внефокальное освещение.

В предыдущей работе исследователи создали систему светового листа с большим полем зрения и адаптивной оптикой без сенсора — подход, при котором оптические коррекции рассчитываются непосредственно на основе измерений качества изображения. Однако системе требовалось около 1,75 секунды для получения одного необработанного объема данных, что недостаточно быстро для фиксации быстро меняющейся активности мозга в 3D.

Чтобы создать более быструю систему визуализации, исследователи использовали линзу с электрической настройкой для быстрого перемещения фокальной плоскости по образцу. Хотя это ускорило получение изображений, исследователям также пришлось разработать метод синхронизации адаптивной оптики с обновлением в миллисекундном масштабе с камерой и сканирующими компонентами микроскопа. Эти усовершенствования позволили добиться непрерывной высокоскоростной объемной визуализации без ущерба для качества изображения.

С помощью нового микроскопа исследователи наблюдали за распространением индуцированных судорог у личинок рыбок данио. Новая система непрерывно получала 600 изображений в течение 2,5 минут — в 7 раз быстрее, чем предыдущая.

Снимки рыбок показали, что судороги возникали в задней части мозга, распространялись вперед, к таламусу — области мозга, участвующей в обработке зрительной информации, — и затем постепенно утихали в течение десятков секунд.

Далее исследователи планируют использовать эту систему для визуализации большего количества образцов, в том числе рыбок данио, у которых отсутствует ген gad1b. Ученые также работают над методом прямого волнового зондирования для коррекции аберраций в образце данио, а не только в оптической системе.

[Фото: Peter Kner, University of Georgia]

Исследователи Шэньянского сельскохозяйственного университета приготовили серию биоугольных композитов, используя растворенное органическое вещество, или DOM, извлеченное из органического удобрения. Они разделили DOM на три группы по молекулярной массе и проверили, как каждая из них влияет на адсорбцию кадмия, химический состав почвы и поглощение кадмия пекинской капустой.

Результаты показывают, что размер молекул DOM, полученных из органических удобрений, является важным фактором, определяющим эффективность иммобилизации кадмия биоуглем.

«Органические удобрения содержат очень сложную смесь растворенных соединений, но эти соединения взаимодействуют с тяжелыми металлами по-разному», — говорит автор исследования Яньхун Ван. «Результаты показывают, что выбор подходящих молекулярных фракций поможет разработать биоугольные добавки, которые будут лучше удерживать кадмий в почве и препятствовать его попаданию в сельскохозяйственные культуры».

Исследователи получили биоуголь из веток помело и смешали его с фракциями органического вещества с молекулярной массой менее 3 килодальтон, от 3 до 10 килодальтон и более 10 килодальтон. Лабораторные адсорбционные тесты показали, что добавление органического вещества к биоуглю повышает его способность поглощать ионы кадмия. В целом эффективность адсорбции повышалась с увеличением молекулярной массы органического вещества.

Самый прочный композит достиг максимальной адсорбционной способности по кадмию в 84,25 миллиграмма на грамм, по сравнению с 54,53 миллиграмма на грамм для исходного биоугля.

Химические анализы показали, что фракции DOM иммобилизуют кадмий с помощью различных механизмов. Высокомолекулярный DOM основан главным образом на взаимодействии кадмия с ароматическими π-электронами, в то время как низкомолекулярный DOM обеспечивает кислородсодержащие функциональные группы, которые могут образовывать комплексы с кадмием.

Затем команда добавила композиты в загрязненную кадмием сельскохозяйственную почву. В ходе 90-дневного эксперимента по инкубированию почвы добавки повысили ее pH на 0,43–0,84 единицы и снизили содержание доступного кадмия на 71–74% к концу эксперимента.

Ученые также изменили химическую форму металла. Содержание водорастворимого и легкоподвижного кадмия снизилось, а остаточная фракция, которая считается более стабильной и менее доступной для организмов, увеличилась на целых 123,77%.

Наиболее эффективные методы обработки снижали концентрацию кадмия в побегах на 74,46%. Композиты, содержащие более крупные молекулы органического вещества почвы, также более эффективно снижали обогащение растений кадмием и его перенос из корней в побеги.

При использовании материалов с самой высокой молекулярной массой наблюдалось наибольшее снижение концентрации кадмия, но при этом в некоторых экспериментальных условиях уменьшалась биомасса пекинской капусты. Это открытие подчеркивает необходимость оптимизации норм внесения удобрений, чтобы повышение безопасности пищевых продуктов не происходило за счет снижения урожайности.

Исследование, опубликованное в журнале Agricultural Ecology and Environment, дает молекулярное обоснование для превращения компонентов органических удобрений и сельскохозяйственных отходов в материалы для рекультивации. В будущих исследованиях необходимо протестировать композиты в полевых условиях, на разных типах почв и с более широким спектром культур.

[Фото: Lan Wei, Danni Liu, Weisheng Chen, Lianxi Huang, Shaojun Jiang, Xiaodong Zheng, Zhongzhen Liu, & Yanhong Wang]

Процессы таяния льдов Арктики в наши дни значительно ускорились. За последнее десятилетие площадь морского льда (оцениваемая в конце летнего периода) сократилась примерно на 40%. Исчезновение арктических льдов чревато серьезными экологическими последствиями, в частности вымиранием редких видов животных. С другой стороны, освобождение вод Северного Ледовитого океана из-подо льда открывает новые возможности в разработке полезных ископаемых на арктических шельфах, расширяет зону промышленного рыболовства, улучшает условия для навигации.

Сотрудники Гидрометцентра РФ вместе с коллегами изучили процессы таяния льдов в приатлантической части Северного Ледовитого океана и описали последствия этих процессов для всего Арктического региона. В результате работы получена целостная картина гидрометеорологических изменений в Арктике.

Теплые океанические течения приносят прогретые воды из Атлантического океана в Арктический бассейн и Баренцево море, обеспечивая ускоренное таяние льдов. Свободные ото льда акватории эффективно поглощают солнечную энергию и быстро прогреваются, отдавая излишек тепла и влаги в атмосферу. Затем воздушные потоки и крупные штормы перераспределяют тепло и влагу почти по всей территории Арктики, что приводит к изменениям энергетического баланса между океаном и атмосферой. В частности, ученые установили, что значительно возрастает нисходящее длинноволновое излучение (НДИ). Это инфракрасное (тепловое) излучение, испускаемое в первую очередь водяным паром и облаками и направленное к земной поверхности. Возрастание НДИ способствует нагреванию и таянию арктического морского льда.

Российские ученые обратили внимание на существенное влияние крупных штормов и режима атмосферной циркуляции на состояние ледяного покрова. Например, шторм Фрэнк, произошедший в декабре 2015 года, принес в высокие широты Арктики аномально высокую температуру (отклонение от средней климатической температуры составило 16°С), а поток НДИ значительно (по сравнению с климатической нормой). В результате уменьшение толщины льда в некоторых регионах Северного Ледовитого океана достигло 10 сантиметров.

Данные о площади морского льда ученые получали со спутников, а поля распределений температуры, давления, влажности и излучения из так называемого продукта реанализа (ERA-Interim). Реанализ представляет собой компьютерную модель, усваивающую многолетние данные наблюдений (радиозондовых, авиационных и др.) за различными характеристиками атмосферы.

"Новые знания, полученные в результате нашей работы, позволяют более точно анализировать причины и последствия процессов, происходящих в Северном Ледовитом океане. Если достаточно большая область Арктики оказывается не покрытой льдом, возможны вторжения холодного и влажного воздуха на европейскую территорию России. В последнее время такая ситуация наблюдается все чаще и чаще и становится причиной погодных аномалий, таких как нетипично холодное лето 2017 года," — рассказал заведующий лабораторией гидрометеорологии Арктики, доктор физико-математических наук Владимир Владимирович Иванов.

Метеорологам необходимо разработать новые алгоритмы, включающие в себя информацию о природных процессах, происходящих в Арктике. Это позволит сделать прогнозы погоды более надежными и учитывающими современные климатические изменения.

Исследование проводилось в сотрудничестве с учеными Университета Аляски в Фэрбенксе (США), Арктического и антарктического научно-исследовательского института (Россия) и Института географии Российской академии наук.

Изображение: bee32 / Фотобанк ru.123rf.com

Сотрудник биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с российскими коллегами объяснил широкое распространение партеногенеза — развития организмов из неоплодотворенных половых клеток — у насекомых. Изучение этого явления необходимо для успешного контроля численности вредных для сельского хозяйства видов. Результаты работы были опубликованы в журнале Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research.

Насекомые с полным превращением Holometabola — надотряд крылатых насекомых, которые проходят четыре стадии развития: яйцо, личинка, куколка и взрослое насекомое. Для некоторых представителей Holometabola характерен партеногенез. Ученый МГУ в обзорной статье описал типы партеногенетического развития, наблюдаемого в различных группах этих насекомых.

Существует три типа партеногенеза: арренотокия, телитокия и дейтеротокия. Арренотокия – появление из неоплодотворенных половых клеток только самцов – характерна, например, для большинства представителей отряда перепончатокрылых, к которому относятся осы, пчелы и шмели. У таких животных самцы обычно рождаются из неоплодотворенных яиц и содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом, а самки появляются диплоидными (с двойным набором хромосом) из оплодотворенных половых клеток.

При телитокии, напротив, самки появляются из неоплодотворенных яйцеклеток, а самцы отсутствуют. Такой тип партеногенеза свойственен, как правило, не крупным группам, а отдельным видам насекомых, например, некоторым жукам-долгоносикам и чешуекрылым мешочницам. При дейтеротокии, последнем типе партеногенеза, из неоплодотворенных половых клеток развиваются организмы и мужского, и женского полов. В частности, дейтеротокию обнаружили у многих орехотворок семейства Cynipidae.

«Показано, что партеногенез благоприятствует возникновению и дальнейшему существованию групп при низкой плотности популяции и во многих случаях, когда возникает необходимость быстрого размножения определенного генотипа в благоприятных для этого условиях. С другой стороны, иногда популяции насекомых, размножающихся половым путем, достигают очень высокой численности, и это также может способствовать появлению партеногенетических линий», — рассказал один из авторов статьи Владимир Гохман, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Ботанического сада биологического факультета МГУ.

Ученые нашли основную причину возникновения партеногенеза, она проста: насекомым очень сложно найти половых партнеров при низкой численности популяции, что зачастую обусловлено экстремальными условиями обитания. Напротив, становление партеногенеза при высокой плотности популяции может объясняться тем, что при такой численности, особенно у растительноядных насекомых-фитофагов, питающихся на деревьях, очевидно, снимаются многие эволюционные запреты, препятствующие партеногенетическому развитию.

«Многие серьезные вредители сельского и лесного хозяйства, как и их естественные враги из числа насекомых, являются партеногенетиками, и, следовательно, изучение различных сторон партеногенеза необходимо для успешного контроля численности вредных видов. В настоящее время в мировой научной литературе наблюдается резкий рост числа работ, посвященных исследованию экологических, генетических и других аспектов партеногенеза у насекомых. Данная информация нуждается в адекватном и своевременном обобщении и осмыслении, однако различные обзоры, публикуемые по этой тематике, как правило, быстро устаревают», — добавил ученый.

Растительноядные насекомые, размножающиеся путем телитокии, могут наносить большой вред сельскому и лесному хозяйству, потому что немногие самки могут в короткий срок без помощи самцов воспроизвести полноценную популяцию вредителей.

Работа подготовлена в сотрудничестве со специалистом из Зоологического института РАН.

Изображение: kasirasuda / Фотобанк ru.123rf.com

Филовирусы Марбург и Эбола обычно изучаются параллельно — из-за практически идентичной структуры. Оба вызывают высокую смертность, передаются через жидкости организма, и против них нет зарегистрированных лекарств. Во всех случаях симптомы проявляются не сразу (примерно через 7—10 дней), и всё это время человек ничего не подозревает, заражая других.

Против данных микроорганизмов уже существует вакцина: препарат на основе антигенов либо ослабленных частей вируса. Однако это не лекарство, а профилактика: даже если вакцинация была своевременно проведена, она не всегда помогает. Для действенной борьбы с заболеванием ученые из НИОХ СО РАН планируют использовать ингибиторы — вещества, блокирующие ту или иную стадию жизненного цикла патогенного организма. 

Обычно ингибитор встраивается в вирус или связывается, например, с его жизненно важными белками. У патогенного организма всё работает как часы: малейшее вмешательство может привести к нарушению работы и вызвать гибель. На разработку новых эффективных противовирусных препаратов с более широким спектром активности был выделен грант РНФ.

«Когда вирус попадает в организм, то проходит там несколько стадий: прикрепление к клетке хозяина, проникновение, размножение и выход к другой клетке, — рассказывает научный сотрудник НИОХ СО РАН кандидат химических наук Анастасия Соколова. — Мы не нацелены на конкретную стадию: главное — уничтожить вирус».

 Для создания ингибиторов ученые выбрали два вещества: камфору и борнеол. Первая в чистом виде не проявляет противовирусных свойств, но если в нее что-то добавить, внося изменения в структуру, можно получить много соединений против различных заболеваний. Ранее уже было подтверждено: производные камфоры и борнеола проявляют выраженную противовирусную активность в отношении гриппа. Недавно сибирские исследователи провели эксперименты, показавшие, что соединения на основе камфоры ингибируют вирус Марбург на псевдовирусных системах (основанных на рекомбинантных вирусных частицах, которые физиологически практически идентичны природным, но биологически безопасны). Схожесть с Эболой позволяет предположить высокую вероятность победы над обоими микроорганизмами.

 «Пока проведены эксперименты только на псевдовирусных системах, содержащих поверхностные гликопротеиды (сложные белки), ответственные за вход вируса в клетку, — поясняет исследовательница. — Такой подход более безопасен, и если соединение ингибирует данную систему, есть предпосылки к победе над болезнетворным агентом». 

Для того чтобы производить эксперименты непосредственно с вирусами Марбург и Эбола, нужна лаборатория самого высокого класса биобезопасности BSL-4 (Biosafety level): в России такая есть лишь в новосибирском в Государственном научном центре вирусологии и биотехнологии «Вектор». Подобные исследования являются очень дорогостоящими, так что только самые перспективные соединения проверяют на реальных вирусах. Для этого ученые вначале синтезируют библиотеки — структурно схожие соединения на основе борнеола или других реагентов. После данные вещества передаются на биологические исследования, а на их основе выделяются потенциальные ингибиторы, которые могут отправить «сражаться» с настоящим вирусом.

«Сложно ответить, как именно данные соединения борются с вирусом, ведь исследования только начались, — добавляет Анастасия Соколова. — Чтобы более-менее понять механизм действия препарата против гриппа, у нас ушло около пяти лет. Здесь мы работаем всего год, и пока задача — подтвердить эффективность соединений. На клетках это сделать уже удалось, а на морских свинках — еще нет, так что о клинических испытаниях говорить рано». 

Еще одна немаловажная польза такого исследования — предотвращение возможных биотеррористических атак: преднамеренного использования вирусов или бактерий в качестве средства, вызывающего массовые заболевания.

Так, после завершения программы глобальной ликвидации оспы на Земле и отмены вакцинации в 1980 году более половины людей не имеет иммунитета против ортопоксвирусных инфекций. В 1972 году была подписана Конвенция о биологическом оружии, которая запрещала производство и накопление биологического оружия, однако риск биотеррористических атак существует до сих пор.

Сотрудничество с Лёвенским университетом в Бельгии даст специалистам из НИОХ СО РАН возможность провести более масштабные исследования эффективности данных соединений. В рамках проекта кроме филовирусов Марбург и Эбола планируется проверить библиотеку сибирских ученых на ингибирование так называемых флавивирусов — желтой лихорадки, лихорадки Западного Нила. Между собой они отличаются строением и набором белков, что важно, так как именно с ними связываются ингибиторы. Также совместно с ГНЦ ВБ «Вектор» будут проведены испытания ингибиторов на вирусе натуральной оспы.

«С низкомолекулярными (весом меньше 1 000 г/моль) ингибиторами в нашей стране и даже мире ученые работают достаточно редко, что опять же связано с недостатком необходимых лабораторий, — заключает исследовательница. — Также камфора и борнеол — сравнительно недорогое и нетоксичное природное сырье: данные вещества давно используются в косметике и парфюмерии».

Фото предоставлено Анастасией Соколовой

«Диоксины – это токсичные вещества, продукты различных промышленных технологий и природных явлений. При попадании в организм они накапливаются там, где есть липиды. Так, множество липидов содержится в крови и молоке. Если мы говорим про организм маленького ребенка, то первое, откуда он получает диоксины, – это материнское молоко. В течение дальнейшей жизни основным источником диоксинов становятся продукты питания и пыль в воздухе», – сообщил автор исследования, руководитель гранта РНФ, старший научный сотрудник НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ, кандидат медицинских наук Олег Сергеев.

В исследовании участвовали 516 мальчиков в возрасте 8-9 лет, проживающих в городе Чапаевск – промышленном центре Самарской области. В начале работы ученые измерили содержание диоксинов в крови участников. Затем мальчики ежегодно, на протяжении более 10 лет, посещали исследовательский центр, где специалисты оценивали показатели роста, полового и физического развития участников, а также собирали образцы их крови и мочи. Когда мальчикам исполнилось 18 лет, ученые исследовали образцы их семени. В процессе работы биологи учитывали факторы образа жизни и быта, течение беременности у матери.

Ученые выяснили, что высокое содержание диоксинов в крови мальчиков перед началом полового созревания отрицательно сказалось на качестве семени после достижения 18 лет. В частности, если у мальчиков содержание диоксинов в 8-9 лет было повышенным, то в 18 лет концентрация сперматозоидов у них оказалась на 40% меньше, чем у сверстников, имевших низкое содержание диоксинов в 8-9 лет.

«Период полового развития сопровождается бурной гормональной перестройкой, поэтому является одним из периодов, особенно уязвимых к действию факторов окружающей среды, в частности химических веществ, нарушающих работу эндокринной системы. Повышенное содержание диоксинов в период полового созревания отрицательно сказывается на репродуктивном потенциале мужчины», – отметил Олег Сергеев.

В параллельном аналогичном исследовании ученые измерили содержание свинца в крови мальчиков 8-9 лет. Оказалось, что даже при относительно невысоком содержании свинца в крови перед началом полового созревания у мальчиков наблюдались меньшие по сравнению со сверстниками рост и индекс массы тела (ИМТ) в течение последующих 10 лет до 18-летнего возраста.

«С учетом новых данных о неблагоприятных эффектах воздействия химических веществ на долгосрочные показатели здоровья, следует тщательнее регулировать производимые и добавляемые в товары широкого потребления химические вещества. В целом новые данные позволят разработать новые подходы для диагностики, а также для прогнозирования и профилактики патологии сперматозоидов на молекулярном уровне у мужчин. Также необходимо жестче регулировать содержание свинца и диоксинов в окружающей среде и в крови детей, ведь период полувыведения из организма этих стойких токсикантов исчисляется годами, а с точки зрения доказательной медицины общество очень ограничено в возможностях их выведения из организма», – заключил Олег Сергеев.

Фото: Елена Либрик/«Научная Россия»

Основные элементы модуля — это инерциальные датчики на основе микроэлектромеханических систем. К ним относятся гироскоп — устройство, фиксирующее угловое движение объекта в пространстве; акселерометр — устройство, отслеживающее линейное движение объекта; магнитометр — датчик, реагирующий на магнитное поле Земли, он помогает определять стороны света.

«За рубежом микроэлектромеханические датчики очень развиты, на рынке они представлены в большом количестве. Но в нашей стране эта область развита недостаточно, производители вынуждены использовать импортные компоненты.

Поэтому существует потребность в отечественных системах навигации для транспорта гражданского и специального назначения. При этом нужны миниатюрные системы навигации. К концу 2019 года мы представим экспериментальный образец интеллектуального модуля на основе микроэлектромеханических датчиков, он уже ляжет в основу систем навигации», — говорит научный руководитель проекта, доцент кафедры точного приборостроения ТПУ Тамара Нестеренко.

Аналогичные модули, как правило, состоят из девяти датчиков: трех гироскопов, трех акселерометров и трех магнитометров. Политехники нашли способ сократить их количество до двух.

«В модуль войдут всего два датчика. Один сочетает функции гироскопа и акселерометра, второй — это магнитометр. Размещены они будут на одной плоскости. Площадь всего модуля будет в пределах нескольких квадратных миллиметров. Такой небольшой размер позволяет в перспективе использовать модуль для пешеходных систем навигации. Если дополнить его устройством для беспроводной передачи данных, то он сможет передавать информацию о перемещениях объекта в пункт управления. Это актуально, например, для сотрудников МЧС. Можно будет отслеживать передвижения пожарных внутри горящих строений», — отмечает инженер кафедры точного приборостроения Евгений Барбин.

Добиться сокращения количества датчиков, а, следовательно, и размера всего модуля политехникам удалось за счет новых конструктивных решений. Они защищены уже пятью патентами, последний был получен летом 2017 года.

«Такие системы навигации, для работы которых не нужна связь со спутником, относятся к системам средней и грубой точности. Это по сути резервные системы, когда навигация по спутнику невозможна — это отдаленные районы, густой лес, плотная городская застройка, подводные глубины или когда аппарат может, но не должен связываться со спутником», — добавляет Тамара Нестеренко.

Изображение логотипа с сайта ТПУ

Весь прогнозный период ученые ИНП РАН разделили на три ключевых стадии – восстановление экономического роста, повышение его темпов и качества за пределами 2021 года и создание устойчивости экономического роста до 2035 года.
«Все основные мероприятия разбиваются также на три основные части. Для восстановления экономического роста необходимо запустить инвестиционную активность. То есть государство, финансовые структуры должны отбирать проекты и
финансировать их определенным образом. Дальше следует проводить комплексные мероприятия и развивать новые технологии. Кроме того, необходима модернизация производства, государственная поддержка высокотехнологичных проектов и так далее», - рассказала А.А. Широв.
С полным текстом доклада можно познакомиться на сайте ИНП РАН: 

https://ecfor.ru/publication/ctrukturno-investitsionnaya-politika-v-tselyah-obespecheniya-ekonomicheskogo-rosta-v-rossii/

Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»

"В качестве добавок использовали белки животного и растительного происхождения. Так как при окислении 1 г белка выделяется 16,5 г энергии. Обогащенное белками питание помогает пережить холодное время года. Кроме того, в продуктах мы используем жирные кислоты морских гидробионтов", - цитируются в сообщении слова профессора департамента пищевых наук и технологий ДВФУ Татьяны Каленик.

Мясной паштет с кукумарией, мармелад с бурыми водорослями, колбасные изделия с ламинарией и другие новинки представили аспиранты ДВФУ на Международной конференции по технологии производства пищевых продуктов для питания в холодных регионах в Харбине. Отмечается, что паштет на основе мясного и морского сырья, разработанный аспиранткой Тамарой Косенко, ранее был удостоен золотой медали престижной выставки "Биотех 2030". Теперь новинка нашла признание у зарубежных экспертов. Мармелад с добавлением бурых водорослей - настоящее ноу-хау молодых ученых ДВФУ - также заслужил высокие оценки во время дегустации, а вареная колбаса и сосиски с морской капустой уже начали выпускать в производственном объединении "Никольск" и апробировали в меню одной из общеобразовательных школ Владивостока.

"Мы хотим расширить границы нашего сотрудничества и заниматься совместными разработками с зарубежными коллегами. Есть запрос от нового Харбинского университета пищевой промышленности. Они заинтересованы в наших продуктах, а мы заинтересованы в том, чтобы продвигать российские разработки на китайский рынок", - цитирует пресс-служба слова профессора департамента пищевых наук и технологий ДВФУ Оксаны Табакаевой.

Ученые Школы биомедицины ДВФУ являются авторами многочисленных разработок новых продуктов питания на основе морских гидробионтов. В линейке инновационных рецептов также есть разные салаты и наношоколад с морской капустой, хлебобулочные изделия и напитки с экстрактами зеленых водорослей, соусы на основе морских добавок и другие.

Изображение логотипа с сайта ДВФУ

По последним оценкам, до 91% существующих видов растений, животных, грибов и бактерий еще не открыты. Основная проблема состоит в том, что во всех царствах органического мира существуют видовые комплексы, морфологические признаки которых очень похожи. Также встречаются ситуации, когда у морфологически различных видов есть множество генетических сходств. Идентификация отдельных видов важна для их сохранения, для биомедицинских целей и других областей применения.

Так, голожаберных моллюсков, обитающих в морской воде, иногда бывает достаточно сложно различить между собой, несмотря на наличие множества источников, где описаны характеристики видов. Ввиду того, что предполагаемое разнообразие голожаберных моллюсков выше, чем известно на сегодняшний день, использование «идентификаторов» становится проблематичным. Выделение новых видов, тем не менее, считается актуальной задачей, так как в некоторых голожаберных моллюсках содержатся вещества, перспективные для использования при лечении рака.

В ходе водолазных экспедиций в морях Норвегии и России биологи идентифицировали новый вид голожаберных моллюсков, который назвали Dendronotus europaeus (Дендронотус европейский). Его размеры могут достигать 10 сантиметров. Dendronotus europaeus обитает на мелководье в Северной Европе практически повсеместно. Согласно молекулярным данным, существовало два тесно связанных вида рода Dendronotus в европейских водах, Dendronotus frondosus и Dendronotus lacteus, но их сложно отличить друг от друга из-за схожего цвета. Оказалось, что в течение многих лет представителей Dendronotus europaeus также принимали за эти два вида.

«В ходе исследования моллюска мы применяли комплекс современных методов, включающий методы электронной сканирующей микроскопии и молекулярно-филогенетический анализ, — рассказал один из авторов работы, Александр Мартынов, сотрудник Научно-исследовательского зоологического музея биологического факультета МГУ. — Благодаря полученным морфологическим и генетическим данным было продемонстрировано, что огромный размах внешнего разнообразия в исследуемом комплексе близких видов голожаберных моллюсков оказался существенно ограничен консерватизмом их внутренних признаков».

По словам исследователей, результаты работы проиллюстрировали важную проблему современной биологии — определение так называемых криптических видов животных, т.е. таких видов, морфологическое различение которых затруднено. Ученые пришли к выводу, что само понятие «криптический вид» следует использовать с осторожностью, как временный термин, пока не будут обнаружены те или иные морфологические или этологические признаки, которые позволят надежно различать на первый взгляд сходные виды.

Проект МГУ «Ноев Ковчег» направлен на исследования малоизученных организмов и биологического разнообразия в планетарном масштабе, а также на создание временного прототипа банка-депозитария живых систем для хранения и исследования собранного материала.

В исследовании принимали участие ученые из Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Норвежского университета естественных и технических наук в Тронхейме и Национального музея Северной Ирландии.

Фото: Елена Либрик/«Научная Россия»

"В процессе исследований гидрографы открыли ряд новых географических объектов, которые образовались после разрушения ледников. В частности, открыты два неизвестных ранее мыса и новый остров, вышедший из-под ледника Чаева. Длина острова – около 500 метров, наибольшая ширина – 250 метров. Протяжённость береговой линии – около двух километров" — говорится в сообщении пресс-службы.

Арктическая экспедиция длилась 55 дней. За это время, по данным врио начальника пресс-службы, судно прошло около восьми тысяч миль по морям Северного Ледовитого океана на восток до Новосибирских островов в море Лаптевых и обратно вдоль ледовой кромки до Новой Земли. Исследования выполнялись в акваториях Баренцева, Карского морей, в море Лаптевых, а также в Енисейском заливе в районе порта Диксон. Работы проводились в рамках нескольких программ по изучению арктических территорий РФ и развитию прибрежной инфраструктуры российского Севера.

Гидрографическая группа занималась изучением "белых пятен" в Карском море, выполнила ряд исследовательских работ в море Лаптевых и приняла участие в обеспечении похода отряда боевых кораблей, выполнявшего задачи под флагом командующего Кольской флотилией разнородных сил в арктической зоне.

Фото © РИА Новости / Екатерина Ильяшенко

"Сейчас Московский авиационный институт и "НПП "Салют", дочернее предприятие концерна "Моринформсистема — Агат", ведут переговоры о совместной работе над инновационной технологией "технического зрения" на базе гомодинного радиолокационного датчика микроволнового диапазона. Предназначена разрабатываемая система для мониторинга зон высокой ответственности в условиях ограниченной оптической видимости: туман, снег, задымленность, дождь, пыль", — рассказали в пресс-службе.

На предприятии отметили, что созданная и апробированная технология технического зрения на базе запатентованного гомодинного радиолокационного датчика микроволнового диапазона является малогабаритной, всепогодной и высокоинформационной. Она позволит буквально видеть сквозь бурю или ливень, в отличие от других датчиков, которые будут показывать по большей части только помехи.

"Уверен, что система "технического зрения" найдет применение на многих объектах транспорта: железной дороге, малой авиации, беспилотных летательных аппаратах, автомобилях, малых судах, а также в интегрированных системах охраны различных объектов", — объяснил предназначение системы директор по развитию гражданской продукции и инновациям концерна "Моринформсистема — Агат" Станислав Чуй, которого цитирует пресс-служба.

Он добавил, что к настоящему моменту завершены исследовательские работы, получен соответствующий патент и создан макет-демонстратор технологии. Также первые демонстрационные испытания для потенциальных потребителей подтвердили высокую степень инновационности разрабатываемого продукта и его востребованность.

Изображение: fotogigi85 / Фотобанк ru.123rf.com