Частица Майораны — это экзотический квантовый объект, который ведет себя одновременно и как частица, и как своя собственная противоположность (античастица). Ученые охотятся за частицами Майораны, потому что из них можно было бы собрать идеальные кубиты — вычислительные элементы квантового компьютера, которым не страшны внешние шумы и помехи. В их поисках ученые часто используют хитроумные устройства. Одно из таких устройств — джозефсоновский переход: «бутерброд» из двух сверхпроводников, разделенных тонкой прослойкой из топологического изолятора (материала, который проводит ток только по поверхности). Если подвергнуть такой переход воздействию микроволнового излучения, на графике зависимости напряжения от тока появляются характерные горизонтальные участки — ступени Шапиро. Обычная физика предсказывает появление всех ступеней подряд. Но если в системе присутствуют частицы Майораны, ток через переход начинает зависеть от разности фаз необычным образом — с периодом 4π, а не 2π, как в обычных сверхпроводниках. А это, в свою очередь, должно приводить к исчезновению нечетных ступенек Шапиро, прежде всего первой. Многие научные группы по всему миру наблюдали этот эффект и интерпретировали его как маркер наличия топографической сверхпроводимости. Группа профессора Василия Столярова из Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ создала предельно чистый («баллистический») джозефсоновский переход. Работа опубликована в журнале Communications Materials, входящем в семейство Nature. В качестве прослойки использовался монокристалл топологического изолятора Bi₂Te₂.₃Se₀.₇ толщиной всего 23 нанометра, подключенный к двум ниобиевым электродам. Ученые воздействовали на структуру микроволнами разной частоты и смотрели, как меняются ступени Шапиро. На низких частотах (ниже 2 ГГц) первая ступень действительно пропадала. Но как только частоту повышали до 2 ГГц и выше, ступенька появлялась вновь. В целом это известный экспериментальный факт: на низких частотах ступени расположены ближе друг к другу по напряжению и их труднее разрешить, особенно при малой мощности сигнала. Однако исследователей заинтересовало, может ли исчезновение первой ступени быть вызвано не техническими сложностями, а физической причиной (в том числе, не только ожидаемой для топологической сверхпроводимости 4π-периодичностью, но и тепловыми эффектами). Для этого исследователи построили модель, которая учитывает не только квантовые процессы, но и обычный разогрев структуры током (так называемый джоулев нагрев). Модель получила название tRSJ — тепловая резистивно-шунтированная модель (thermal resistively shunted junction). Исследователи представили джозефсоновский переход в виде схемы, где два параллельных джозефсоновских перехода: тривиальный, где есть все ступени Шапиро, и топологический, где видны только четные. Оба канала «зашунтированы» сопротивлением, это как если бы они были подключены параллельно с обычным резистором, который регулирует ток. У каждого канала есть своя «предельная частота» — если внешнее излучение слишком быстрое (частота выше предела), канал просто не успевает реагировать и перестает давать вклад в ступеньки Шапиро. Это означает, что, меняя частоту облучения, можно «включать» и «выключать» вклад разных каналов. Расчеты показали, что наблюдаемое исчезновение первой ступени можно объяснить и без привлечения топологического канала. Руководитель работы, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ, д. ф.-м. н. Василий Столяров, подчеркнул: «Мы показали, что отсутствие первой ступени Шапиро само по себе не является достаточным доказательством топологической сверхпроводимости. Даже в баллистическом режиме классические тепловые процессы и нелинейная динамика перехода могут приводить к такому эффекту». Результаты исследования существенно усложняют жизнь экспериментаторам. Отныне, увидев исчезновение первой ступени Шапиро, нельзя делать однозначный вывод. Ученым придется учитывать тепловые эффекты и использовать более сложный набор критериев для поиска частиц Майораны, необходимых для создания нового поколения квантовых компьютеров. Работа поддержана Российским научным фондом (проект №25-42-00058) и Министерством науки и высшего образования РФ.

Дермцидин — белок, который вырабатывают потовые железы. Около четверти века назад ученые выяснили, что дермцидин, синтез которого у человека кодирует ген DCD, обладает антибактериальными и антигрибковыми свойствами. Благодаря своему постоянному присутствию в составе пота, а значит, и на поверхности кожи, дермцидин, как компонент врожденного иммунитета, играет важную роль в защите организма от бактериальных и грибковых инфекций. Однако, как установила группа испанских исследователей, статья которых опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, защитная активность дермцидина не ограничивается бактериями и грибами. Как выяснилось, этот белок также способен блокировать размножение возбудителей ОРВИ (острых респираторных вирусных инфекций). Респираторные вирусы проникают в организм через верхние дыхательные пути и поражают слизистую носа и его пазух, горла, гортани, трахеи, бронхов и легких. Проводя эксперименты in vitro («в пробирке»), исследователи обнаружили, что дермцидин эффективно подавил все протестированные штаммы вируса гриппа А, а также вирус кори и человеческий коронавирус OC43 (один из распространенных возбудителей ОРВИ). А в экспериментах in vivo (на лабораторных мышах) дермцидин защитил организм грызунов от распространения вируса гриппа А. Причем в случае вируса гриппа у дермцидина обнаружился совершенно новый, ранее неизвестный механизм действия. Ученые выяснили, что дермцидин связывается с гемагглютинином — белком, необходимым для проникновения вируса гриппа в клетку — в ключевом регионе, участвующем в процессе проникновения. Это приводит к изменениям в гемагглютинине, из-за чего способность вируса сливаться с клеточной мембраной и, следовательно, инициировать инфекцию нарушается. Таким образом, дермцидин инактивирует вирус до того, как он сможет инфицировать клетку. Этот механизм действия отличается от того, как работает большинство противовирусных препаратов от гриппа. Они блокируют другой вирусный белок, нейраминидазу (например, осельтамивир («Тамифлю»)). Недостаток такого механизма действия связан с тем, что у разных штаммов нейроминидаза может различаться. Это позволяет вирусу избегать воздействия препаратов, и они теряют свою эффективность. В то же время дермцидин связывается с гемагглютинином на участке, который практически не изменяется между штаммами (в высококонсервативном регионе), а значит, способен защищать от разных вариантов вируса гриппа. Вполне возможно, что аналогичный механизм действия дермцидина распространяется на другие респираторные вирусы, такие как вирус кори и коронавирусы, предположили ученые. Исследование показало, что дермицидин присутствует не только в поту, но и в других биологических жидкостях, которые выделяются в основных точках проникновения респираторных вирусов в организм, — выделениях из носоглотки, слюне и слезах. При этом во время ОРВИ концентрация дермцидина в этих жидкостях значительно повышается. Но что особенно примечательно, у людей, которые устойчивы к ОРВИ и обычно не страдают от их распространенных симптомов, базовый уровень дермцидина в биологических жидкостях оказался в шесть раз выше, чем у тех, кто подвержен респираторным вирусным инфекциям. «В целом эти результаты подтверждают идею о том, что дермцидин — часть первой линии врожденной иммунной защиты от этого типа инфекций», — отметила первый автор исследования Паула Корелл-Эскуин. Она и ее коллеги уверены, что дермцидин — очень многообещающий кандидат для разработки новых стратегий борьбы с респираторными вирусными инфекциями.

Самоповреждение, или селфхарм, — это намеренное причинение вреда собственному телу, которое часто становится тревожным сигналом. Помимо непосредственных увечий, оно сильно повышает риск суицида. При этом наблюдается парадокс: женщины чаще наносят себе повреждения, но мужчины гораздо чаще погибают вследствие самоубийства — в Великобритании, например, в три раза чаще. По мнению специалистов, так происходит из-за того, что мужчины нередко выбирают более опасные способы самоповреждения. Из-за распространенных стереотипов им бывает сложнее говорить о своих чувствах и обращаться за помощью. Кроме того, мотивы могут различаться: если у женщин самоповреждение часто связано с попыткой справиться с тяжелыми эмоциями, то у мужчин оно порой выступает как способ «доказать силу» или отреагировать на давление социальных ожиданий. Ученые из Лондонского городского университета сравнили эффективность разных видов психотерапии и поддержки для мужчин и женщин, которые наносили себе повреждения. Они собрали и проанализировали данные 108 научных исследований, проводившихся с 1999 по 2024 год. Всего в этих исследованиях участвовали 15 405 человек, из них 76,1% составляли женщины. Результаты исследования опубликованы в журнале Lancet Regional Health — Europe. Авторы сравнили результаты мужчина и женщин, а также сопоставили их с теми, кто не получал специализированной поддержки. Анализировали разные методы: когнитивно-поведенческую терапию, диалектическую поведенческую терапию, семейную терапию, дистанционное сопровождение через сообщения и звонки и другие виды вмешательства. Результаты показали, что психосоциальные вмешательства оказались эффективнее для женщин, чем для мужчин. Среди мужчин, проходивших лечение, 14,6% снова наносили себе повреждения после завершения программы, тогда как среди женщин с аналогичным лечением повторные случаи происходили реже. У женщин программы помощи действительно снижали риск повторных самоповреждений по сравнению с обычными методами поддержки — то есть работали лучше, чем стандартные подходы. А вот у мужчин такого снижения не наблюдали: стандартные методы не давали для них значимого эффекта. [shesht-info-block number=1] При этом по другим показателям — уровню депрессии, социальной адаптации, мыслям о суициде и так далее — различий между мужчинами и женщинами не нашли. Не удалось выделить и какой-то один вид терапии, который однозначно лучше работал бы для мужчин. В подростковой группе половых различий в эффективности помощи тоже не обнаружили, а вот взрослые мужчины чаще повторяли самоповреждения, чем женщины. Таким образом, ученые показали, что терапия селфхарма и суицида должна учитывать половые различия, особенно с учетом серьезности последствий при неэффективной терапии.

Среди множества минеральных элементов, используемых в сельском хозяйстве, особую роль играет фосфор. Он необходим животным, так как входит в состав костной ткани, участвует в энергетическом обмене, поддерживает работу нервной системы и процессы деления клеток. Не менее значим фосфор и для растений: он стимулирует развитие корней, ускоряет цветение и созревание плодов, повышает устойчивость к засухе и болезням. Данный элемент уже присутствует и в почве, и в кормах для животных, но находится в биологически недоступной для них форме и не усваивается. Это приводит к тому, что животные чаще болеют, их иммунитет ослабевает, размягчаются кости, а также снижается продуктивность: куры дают меньше яиц, коровы — меньше молока. Дефицит сказывается и на растениях: они медленно растут, поздно цветут, плоды мельчают, а урожайность падает. Чтобы высвободить этот «недоступный» фосфор, нужен особый фермент — фитаза. Это белок, который осуществляет биохимические реакции в организмах, а также расщепляет соли фитиновой кислоты, содержащиеся в зерне, семенах и кормах, делая фосфор доступным для животных и растений. Фитаза повышает усвояемость этого минерального элемента и позволяет снизить потребность в дорогостоящих добавках. В промышленности этот фермент часто используют в свободной форме, то есть просто растворяют в жидкости. Это самый простой, однако неэффективный способ, поскольку природная форма фитазы чувствительна к внешним условиям. При нагревании, резких изменениях кислотности или даже при долгом хранении она быстро теряет свойства. В результате большая часть фермента разрушается до того, как успевает выполнить свою функцию, что делает его использование экономически невыгодным. Другой способ — иммобилизация, то есть закрепление на твердом носителе. При таком подходе фермент становится более устойчивым к воздействию высоких температур, менее подвержен разрушению, однако традиционные методы иммобилизации, применяющиеся исследователями, часто приводят к снижению его активности (до 50–70%). Основной проблемой при производстве кормов на основе фитаз является их разрушение под действием высоких температур. Фермент значительно снижает свою активность, из-за чего дальнейшее его использование требуется уже в больших объемах, что приводит к увеличению затрат. Еще одной сложностью является способность фитаз работать в основном в кислой среде, характерной для желудка животных. В других же отделах пищеварительной системы активность фермента падает, что приводит к снижению усвояемости фосфора организмом и также требует использования добавок в большом количестве. В связи с этим, для сельского хозяйства очень важен такой фермент, который бы выдерживал нагревание при производстве кормов, работал в изменяющихся внешних условиях, а также сохранял свои свойства после нескольких применений. Ученые Пермского Политеха и Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН впервые выделили фитазу из бактерий, обитающих в среде содового шламохранилища. Фермент при нагреве разрушается медленнее, сохраняет активность при разной кислотности среды и работает в 1,5–2 раза дольше по сравнению с существующими аналогами. Статья опубликована в журнале «Прикладная биохимия и микробиология». Исследование проведено в рамках программы «Приоритет 2030». Исследователи использовали в качестве среды для выделения именно содовый шлам, поскольку он отличается более агрессивными условиями – высокой щелочностью и высокой концентрацией солей. Там обитают микроорганизмы, устойчивые к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Это позволит применять их в условиях нагрева и перепадов кислотности. Из выделенных бактерий ученые получили фитазу. Но сам по себе природный фермент — это растворенный белок, поэтому его необходимо было закрепить на твердом носителе. — Мы попробовали два известных способа закрепления. Первый — физический: раствор фитазы добавили в гель из альгината – вещества, извлекаемого из бурых водорослей, и далее придали ему форму, получив маленькие шарики, внутри которых находился фермент. Второй способ — химический: фермент прикрепили к поверхности гранул из хитозана – вещества, которое получают из панцирей ракообразных. Нами были выбраны именно данные материалы, поскольку их нередко используют в биотехнологии: они не токсичные, дешевые и безопасные для животных и растений, — рассказала Ксения Иванова, студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ. Однако даже при использовании известных способов иммобилизации для каждого конкретного образца необходимо изучить влияние закрепления на твердом носителе на конечные свойства. Ученые измеряли, сколько активности сохраняется при воздействии различных температур и кислотности среды, а также при многократном ее использовании. Эксперимент по определению активности фермента / © Пресс-служба ПНИПУ — Полученные образцы мы сравнили с другими фитазами, которые уже используются в сельском хозяйстве. Результаты анализа показали, что при закреплении на носителе удалось сохранить 95–97% активности. У других препаратов при иммобилизации активность падает в среднем до 50–70%. Фермент также сохранял активность в очень широком диапазоне pH — от 3 до 12. У аналогов диапазон работы уже: большинство активны только в кислой среде (pH 4–6), а при повышении pH быстро теряют активность, — поделилась Юлия Максимова, заведующая лабораторией молекулярной биотехнологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. Наиболее значимый результат связан с длительностью использования фермента. После шести циклов работы подряд закрепленная фитаза сохраняла 70% своей исходной активности. Это означает, что один и тот же препарат можно использовать многократно, что значительно снижает затраты. Для сравнения: существующие фитазы после 4–5 циклов использования сохраняют не более 50–60% активности. У некоторых аналогов этот показатель падает до 38–43%. Таким образом, разработка пермских ученых работает в 1,5–2 раза дольше, чем известные ферменты. Культивирование микроорганизмов в ламинарном боксе / © Пресс-служба ПНИПУ Полученный препарат можно использовать в кормопроизводстве, чтобы повысить усвояемость фосфора. Это позволит снизить добавление дорогих и экологически опасных минеральных добавок. Кроме того, фитазу можно вносить непосредственно в почву. Фермент высвободит связанный фосфор из органических соединений, и растения смогут его усваивать. Это снизит потребность в удобрениях и позволит сделать сельское хозяйство более экологичным.

Жители тихоокеанских островов тысячелетиями питались моллюсками. В некоторых современных общинах Соломоновых островов моллюски до сих пор составляют примерно 15% рациона. На побережьях региона часто встречаются так называемые раковинные кучи (кьёккенмединги) — скопления раковин и бытовых остатков, накопленных за столетия. Такие отложения помогают археологам восстанавливать картину прошлого: чем питались люди, как менялся ландшафт, где проходила береговая линия. Иногда благодаря многовековому накоплению пищевых отходов формируются целые раковинные острова. Впрочем, похожие отложения иногда формируют и природные катастрофы — например, цунами, переносящие донные осадки на берег. Отличить одно от другого — непростая задача. До сих пор раковинные острова описывали только в архипелаге Бисмарка у берегов Папуа — Новой Гвинеи и не находили восточнее. Вануа-Леву — второй по величине остров архипелага Фиджи — долгое время оставался малоизученным с археологической точки зрения. Новая научная работа отчасти восполнила этот пробел. Группа исследователей впервые описала предполагаемый раковинный остров к востоку от Папуа — Новой Гвинеи. Результаты опубликовали в журнале Geoarchaeology. [shesht-info-block number=1] Ученые впервые заметили необычный участок суши у побережья местности Куласавани в январе 2017 года, во время разведки береговой линии. Роющие крабы вида Scylla serrata выносили материал с глубины 30-50 сантиметров на поверхность, и уже по этим образцам стало ясно, что основная масса грунта — раковины моллюсков. В 2024 году исследователи вернулись для детального изучения. Оказалось, перед ними не мыс, а отдельный остров, окруженный мангровыми зарослями и протокой. Его поверхность поднимается на 20-60 сантиметров над уровнем воды во время прилива. Команда извлекла 20 кернов ручным буром диаметром 2,5 сантиметра и выкопала четыре шурфа размером метр на метр. Для радиоуглеродного датирования отобрали раковины моллюсков рода Anadara — они дают надежные результаты. Десять радиоуглеродных дат сгруппировались вокруг медианного значения 1190 лет назад (около 760 года нашей эры) с разбросом от 1530 до 910 лет назад. Отложения толщиной 20-40 сантиметров лежат на твердом основании из литифицированных дельтовых отложений и коренных пород. Никакой выраженной стратиграфии — слоистости — внутри раковинного слоя ученые не обнаружили. Радиоуглеродный анализ раковин с побережья Куласавани / © Patrick D. Nunn et al./Geoarchaeology(2026) Все найденные на острове виды моллюсков оказались съедобными двустворчатыми. Среди раковин попадались фрагменты неорнаментированной керамики, характерной для позднего периода доколониального гончарного производства Фиджи. При этом ни костей животных, ни каменных орудий на острове не нашли. Исследователи рассмотрели два объяснения происхождения острова. Согласно первому, поселенцы с близлежащего берега Куласавани приходили сюда разделывать моллюсков, а раковины выбрасывали на месте. Отсутствие костей и орудий указывало на узкоспециализированное использование площадки.  Второе объяснение допускало, что мощная волна — возможно, цунами — вырвала раковинный пласт со дна и сгрузила его в одном месте. Однако раковинный слой не выходил за пределы острова и не утончался по мере удаления от берега, как ожидалось бы при волновом переносе. Главный же аргумент против природной версии: все до единой раковины принадлежали съедобным видам. Цунами перемешало бы донные отложения случайным образом, захватив и несъедобные виды. Авторы статьи пришли к выводу, что остров у Куласавани — первый раковинный остров, описанный в тропической части Тихого океана к востоку от архипелага Бисмарка. [shesht-info-block number=2] Находка расширяет географию подобных памятников и показывает, как многовековой сбор моллюсков в сочетании с понижением уровня моря мог формировать новые участки суши. Команда планирует искать поселения на соседнем побережье Куласавани, чтобы установить, кто именно перерабатывал моллюсков на этом острове 1200 лет назад.

Ученые могут манипулировать электромагнитным излучением множеством способов. Если правильно подобрать параметры, можно облучить лазером газ, жидкость или твердое тело и этим заставить материал излучать на другой частоте. Когда получившаяся частота кратна частоте лазера, результат называют гармоникой.  Чаще всего нелинейная оптика использует вторую и третью гармоники, но в физике нет запрета на более высокие — двадцатую, сотую и далее. Высокие гармоники используют в науке и промышленности для анализа материалов, генерации сверхкоротких импульсов и излучения с высокой энергией.  В работе с этим эффектом из области нелинейной оптики ученые сталкиваются с неприятным эффектом — высокие гармоники могут подавляться по как будто неизвестной причине. Это явление назвали «сверхбыстрой электронной декогеренцей» — в течение нескольких квадриллионых долей секунды нарушается распределение электронов в твердом теле и высокие гармоники затухают. Фундаментальная причина этого явления оставалась неизвестной. [shesht-info-block number=1] Команда профессора Чжэдона Ли (JaeDong Lee) смогла решить эту загадку. Оказалось, что два сопутствующих высоким гармоникам физических явления интерферируют друг с другом. Статья об этом опубликована в журнале Advanced Science. Для того, чтобы разобраться с декогеренцией электронов ученые разработали новый вычислительный подход, построенный на основном уравнении Линдблада. Команда проанализировала сверхизлучение и широкополосную эмиссию, наблюдаемые в процессе генерации высоких гармоник в твердых телах. Сверхизлучение — явление, при котором группа объектов генерирует когерентное и мощное излучение. Широкополосная эмиссия означает, что сгенерированных гармоник так много, что если расположить их на спектре, он будет выглядеть не множеством отдельных узких полос, а ограниченным числом широких. Ученые обнаружили, что между сверхизлучением и широкополосным спектром возникает интерференция, приводящая к взаимному подавлению. То есть взаимодействия с окружением в открытых квантовых средах, которыми являются ансамбли атомов, играют решающую роль в стабильности высоких гармоник.  [shesht-info-block number=2] «Истинная значимость этой работы заключается в том, что она открывает путь от идеальной квантовой теории к практической и надежной квантовой инженерии и бросит новый серьезный вызов существующим концепциям квантовых технологий, основанным на предположении об изолированных квантовых системах», — рассказал профессор Ли. В процессе работы ученые создали микроскопическую теоретическую исследовательскую платформу, которая может точно учитывать не только взаимодействия между электронами, но и взаимодействия электронов с окружающей средой.