Породы собак с укороченной мордой и приплюснутым носом называют брахицефальными породами. В последние годы они стали невероятно модными. Французские бульдоги, мопсы и пекинесы заполонили страницы соцсетей и городские парки. Люди в основном выбирают этих животных из-за внешности, размера и характера. Но за популярность пришлось платить здоровьем. Желая сделать мордочку еще короче, а складки кожи еще толще, работа селекционеров привела к появлению у этих собак опасных анатомических дефектов. Одна из главных проблем — брахицефалический обструктивный синдром дыхательных путей. Его можно легко распознать по характерному сопению и хрипам, которые многие владельцы ошибочно принимают за норму. На самом деле это симптомы нарушения дыхания. Считается, что брахицефалический обструктивный синдром вызывается анатомическими аномалиями. Из-за сплющенной носовой кости, суженных ноздрей и избытка мягких тканей в глотке воздух с трудом попадает в легкие. Такие собаки не могут полноценно спать, быстрее устают во время игр и бега и хуже переносят жару. Ранее ветеринары и ученые называли три основные породы, которые чаще других испытывают проблемы с дыханием — английские и французские бульдоги, а также мопсы. Группа исследователей под руководством Франчески Томлинсон (Francesca Tomlinson) из Кембриджского университета решила проверить, насколько эта проблема распространена среди других, не столь популярных брахицефальных пород. [shesht-info-block number=1] Томлинсон и ее коллеги провели масштабную диагностику и изучили состояние здоровья 898 собак. В выборку вошли 14 пород: аффенпинчер, бостон-терьер, немецкий боксер, кавалер-кинг-чарльз-спаниель, чихуахуа, бордоский дог, брюссельский гриффон, японский хин, мальтийская болонка, пекинес, кинг-чарльз-спаниель, померанский шпиц, ши-тцу и стаффордширский бультерьер. Каждое животное прошло тщательное обследование. Ученые провели кардиореспираторный тест и сделали замеры тела и черепа, фиксируя малейшие отклонения. Абсолютными антилидерами стали пекинесы и японские хины. Анализ показал, что от серьезных нарушений дыхания страдают более 80 процентов этих собак. В группу умеренного риска попали пять пород: кавалер-кинг-чарльз-спаниель, ши-тцу, брюссельский гриффон, бостон-терьер и бордоский дог. В этой группе признаки синдрома встречались у 50-70 процентов животных.  Только у двух пород специалисты не нашли проблем с дыханием. Речь идет о мальтийской болонке и померанском шпице. [shesht-info-block number=2] В научной работе исследователи указали, что всего выявили 12 пород с предрасположенностью к синдрому. При этом специалисты подробно описали две породы с самым высоким риском и пять с умеренным. Остальные породы из числа 12 тоже продемонстрировали склонность к синдрому, но их показатели попали в категорию «низкий риск». Анализ данных позволил выделить два главных анатомических фактора, ведущих к нарушению дыхания. Первый — строение черепа (плоская морда), которое влечет за собой целый комплекс проблем: от чрезмерно узких ноздрей до деформации носовых ходов и избытка мягких тканей в глотке. Второй фактор — ожирение, создающее дополнительную нагрузку на и без того ослабленную дыхательную систему. [shesht-info-block number=3] Неожиданным открытием стала связь между анатомическими особенностями хвоста и признаками синдрома: у собак с очень короткими или туго закрученными («штопорообразными») хвостами нарушения дыхания встречались чаще. Исследователи предположили, что оба признака — и форма хвоста, и тяжесть синдрома — могут быть результатом одних и тех же анатомических изменений. Однако точные механизмы пока остаются неясными и требуют дальнейшего изучения. Авторы исследования посоветовали людям выбирать щенков от родителей, которые прошли все необходимые медицинские проверки. Перед покупкой важно изучить, как чрезмерно выраженные черты внешности, особенно очень короткая и плоская морда, могут повлиять на дыхание и общее здоровье собаки. Научная работа опубликована в журнале PLOS One.

В учебниках химии молекулы часто изображают жесткими структурами из сфер — атомов и стержней — связей между ними. Муравьиная кислота (CH2O2, HCOOH), широко используемая многими живыми организмами, на таких рисунках выглядит плоской. Но на самом деле такие молекулы не двумерные. Объем им придают квантовые эффекты. Международная команда ученых под руководством профессора Райнхарда Дёрнера (Reinhard Dörner) определила точную пространственную структуру молекулы муравьиной кислоты и описала механизм, придающий кислоте «динамическую хиральность». Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Для тщательного исследования молекулы физики использовали рентгеновское излучение синхротрона PETRA III в ускорительном центре DESY в Гамбурге (Германия).  [shesht-info-block number=1] Чтобы добиться максимально точного определения расположения частей молекулы, ученые измеряли два процесса, происходящих при облучении вещества рентгеновским пучком. Рентген выбивает из муравьиной кислоты электроны по механизму фотоэффекта и оже-эффекта и атомы оказываются заряжены так сильно, что молекула распадается кулоновским взрывом на отдельные атомы. Оба процесса протекают в течение фемтосекунд, но ученые успели измерить их последовательно и раздельно. Для этого потребовался реакционный микроскоп COLTRIMS.  На основе полученных данных ученые рассчитали исходную геометрию молекулы муравьиной кислоты. Оказалось, что два атома водорода в муравьиной кислоте слегка колеблются, а это означает, что молекула не плоская. «В квантовом мире атомные ядра — не крошечные сферы, застывшие на месте. Они больше похожи на вибрирующие облака. Даже если мы охладим молекулу до абсолютного нуля, это дрожание — так называемые нулевые колебания — никогда не прекращается», — сказал профессор Дернер. Такое дрожание означает, что атомные ядра не имеют точного расположения, существует лишь вероятность обнаружить их в конкретном месте. Получается, что молекула муравьиной кислоты объемна практически в каждый момент времени. Если мысленно зафиксировать один из атомов водорода (белый) в плоскости углерода (серый) и атомы кислорода (красные), то движение второго атома водорода (сверху, разноцветный) будет на мгновения создавать левую и правую муравьиную кислоту. Левую нельзя повернуть так, чтобы она стала правой, как нельзя и преобразовать левую руку в правую / © Institute for Nuclear Physics, Goethe University Frankfurt Из-за появления третьего измерения молекула перестает быть симметричной и становится хиральной, левой или правой, как человеческие руки. Мы не можем повернуть правую руку так, чтобы она идеально повторяла левую, левые и правые молекулы организованы так же, хоть и состоят из одинаковых атомов. Левые и правые формы веществ могут значительно отличаться по свойствам. Например, у болеутоляющего ибупрофена есть лечащая форма, а есть вообще не обладающая действием на организм. Обычно эта зеркальность возникает из-за фиксированной структуры молекулы. Новое исследование показывает, что геометрия молекул не статична. Муравьиная кислота на доли секунды становится левой или правой из-за происходящего на квантовом уровне. Плоская конфигурация молекулы — усреднение ее состояний, а не строгое отражение реальности. Форма молекулы оказалась динамической, как и хиральность. Этот вывод может помочь физикам и химикам в изучении свойств молекул и порядков протекания химических реакций.