Вид для чтения

Физики предложили использовать немагнитные примеси для обнаружения квазичастиц, что упростит разработку квантовых компьютеров

Квазичастицами в квантовой механике называют коллективное поведение группы частиц (например, возбуждение), с которыми можно обращаться так, как если бы они были одной частицей. Среди многочисленных видов квазичастиц имеются так называемые майорановские нулевые моды – это особые состояния, возникающие внутри сверхпроводников с особыми топологическими свойствами (так называемых топологических сверхпроводниках). Важная особенность этих квазичастиц заключается в том, что они обладают нулевой энергией. Майорановские нулевые моды уникальных квазичастиц считаются перспективными кандидатами на роль кубитов в квантовых компьютерах. Дело в том, что они обладают особым свойством так называемой топологической защищенностью: информация, закодированная в таких состояниях, устойчива к локальным возмущениям. Это свойство делает их идеальными «строительными блоками» для организации отказоустойчивых квантовых вычислений. Однако обнаружение этих квазичастиц на практике сопряжено с серьезными трудностями. В образующемсяв топологическом сверхпроводнике вихре, помимо самой майорановской моды, находящейся строго на нулевом уровне энергии, существует множество обычных возбуждений с конечными энергиями. Энергетический зазор между ними ничтожно мал, из-за чего в эксперименте их сигналы сливаются. Чтобы решить эту проблему, научное сообщество традиционно искало экзотические материалы с особым соотношением физических параметров, например, сверхпроводники на основе железа. Но такие материалы часто содержат магнитные дефекты, которые серьезно искажают результаты измерений. Ученые МИФИ предложили контринтуитивное решение: использовать обычные сверхпроводники, но намеренно вводить в них немагнитные примеси. Используя компьютерное моделирование на основе микроскопического подхода Боголюбова-де Жена, сотрудники кафедры ФТТиН совместно с коллегами продемонстрировали, что такие примеси действуют как своеобразный энергетический фильтр. Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Research. «Наши результаты опровергают распространенное мнение о том, что для обнаружения майорановских мод требуются идеально чистые материалы с экстремальными характеристиками. Мы показали, что немагнитная примесь, на которой может закрепляться вихрь, не затрагивает саму майорановскую моду благодаря ее топологической защищенности, но «расталкивает» остальные, паразитные энергетические состояния», — пояснил Андрей Красавин. Это объясняется разной природой связанных состояний: майорановская мода устойчива к локальному потенциалу примеси, тогда как обычные состояния чувствительны к беспорядку, и их уровни энергии смещаются. В результате энергетический зазор между полезным сигналом и шумом увеличивается, позволяя зафиксировать пик плотности состояний, соответствующий искомой квазичастице. Об устойчивости эффекта свидетельствуют расчеты для различных параметров потенциала примеси: при увеличении силы потенциала «обычные» уровни монотонно удаляются от центра запрещенной зоны, оставляя майорановскую нулевую моду в гордом одиночестве. Значимость полученных результатов для развития квантовых технологий в университете прокомментировал заведующий кафедрой физики твердого тела и наносистем НИЯУ МИФИ, доктор физико-математических наук Михаил Маслов: «На нашей кафедре исторически сложилась сильная школа как теоретической, так и экспериментальной физики сверхпроводимости. Наши сотрудники регулярно получают результаты мирового уровня, и мы продолжаем развивать эту область как одно из ключевых научных направлений. Данная работа имеет принципиальное значение, поскольку открывает путь к использованию более доступных материалов в квантовых вычислениях. Создание кубитов становится возможным на основе гибридных структур из обычных s-волновых сверхпроводников с помощью современных нанотехнологических подходов для формирования искусственных центров пиннинга».

Физики предложили использовать немагнитные примеси для обнаружения квазичастиц, что упростит разработку квантовых компьютеров
  •  

Летучие соединения раскрыли состав бальзамирующих материалов в египетских мумиях

Древние египтяне предохраняли трупы умерших от посмертного гниения, поскольку считали, что разложение тела — препятствие на пути в загробную жизнь. Некоторые из самых ранних мумий Древнего Египта относятся к додинастическому периоду: тогда тела оставляли в раскаленном песке для естественной мумификации. Практика искусственной мумификации тел с помощью бальзамирующих веществ развилась примерно к периоду Среднего царства (2040-1783 годы до нашей эры) и продолжалась более двух тысячелетий. В состав мумифицирующих бальзамов, которые использовали древние египтяне, входили растительные масла, животные жиры, пчелиный воск, битум и смолы. О характерном запахе египетских мумий упоминают все, кто непосредственно имел с ними дело. Его описывают «затхлым», «древесным», «пряным», «сладким». Специалисты считают, что этот запах — результат разложения тканей мумии в сочетании с летучими органическими соединениями, выделяющимися из древних бальзамов и бинтов. То, что эти летучие вещества, несмотря на прошедшие тысячелетия, все еще продолжают испаряться, вероятно, объясняется присутствием в бальзамах и тканях природных смол, которые удерживают некоторые из этих химических соединений. [shesht-info-block number=1] Химики из Бристольского университета (Великобритания), статья которых опубликована в издании Journal of Archaeological Science, предположили, что вариации в составе материалов для бальзамирования будут отражаться на химическом профиле выделяющихся летучих органических соединений. Результаты проведенного ими исследования не только подтвердили эту гипотезу, но и показали различия в методах бальзамирования в разные периоды истории Древнего Египта. Оказалось также, что свой профиль летучих соединений есть у разных частей тела мумий. Исследователи отобрали 35 образцов из 19 мумий, датируемых периодом с 2000 года до нашей эры по 295 год нашей эры, то есть представляющих почти весь известный период мумификации в Древнем Египте. [shesht-info-block number=2] Анализ показал, что у мумий, относящихся к разным историческим периодам, разный профиль летучих соединений, а рецепты бальзамирования со временем становились все сложнее. Так, в мумиях додинастического периода и эпохи Древнего царства использовали исключительно чистые жировые и масляные соединения. С течением времени в рецептах постепенно появились пчелиный воск, смолы хвойных деревьев и битум. Например, по процентному содержанию в бальзамирующем составе пчелиного воска оказалось легко отличить мумии римского периода от образцов, относящихся к периодам Птолемеев и Нового царства. Ученые также обнаружили, что разные части тела мумий имели различные профили летучих соединений, причем это касалось даже образцов, датированных одним и тем же периодом. По практическим соображениям или по ритуальным причинам разные ткани тела могли подвергаться воздействию разных бальзамирующих веществ либо методов, подытожили исследователи.

Летучие соединения раскрыли состав бальзамирующих материалов в египетских мумиях
  •  

Творческие задачи «внедрили» в осознанные сновидения

Сновидения исторически считались источником творческих озарений: от периодической системы химических элементов до мелодии Yesterday. Однако научное сообщество долго не могло подтвердить, действительно сны способствуют творчеству или выступают побочным продуктом иных процессов. Известно, что фаза быстрого сна, которая ассоциируется с яркими сновидениями, часто связана с переживаниями и мыслями человека, испытанными перед сном. Кроме того, ученые доказали, что быстрый сон способствует нестандартным ассоциациям. Особенно ценны в этом контексте могут быть осознанные сновидения — состояние, при котором человек понимает, что спит, находясь внутри сновидения, и может частично или полностью управлять его сюжетом. Ученые применили инновационный подход, сочетающий таргетную реактивацию памяти и работу с людьми, видящими осознанные сновидения. Они проверили, что будет, если вызвать осознанные сновидения о творческих задачах и поможет ли это их решить. Результаты опубликованы в издании Neuroscience of Consciousness. В исследовании участвовали 20 добровольцев, большинство с опытом осознанных сновидений. Перед сном участники безуспешно пытались решить головоломки, требующие творческого подхода. Каждая была связана с уникальным звуковым сигналом. Таким образом создали прочную ассоциацию. Во время быстрого сна исследователи проигрывали эти сигналы. Людей, видящие осознанные сновидения, проинструктировали: услышав знакомый звук во сне, они должны найти соответствующую головоломку в пространстве сна и попытаться ее решить, подавая сигналы ученым движениями глаз или паттернами дыхания. Результаты подтвердили эффективность подхода. Проигрывание звуков во время сна повышало вероятность, что именно «озвученные» головоломки становились частью сновидений. Но более важно, что испытуемые, которым снились задачи, с гораздо большей вероятностью решали их уже на следующее утро. Этот результат позволяет предположить, что сам по себе процесс таргетной реактивации памяти во сне не гарантирует творческого успеха. [shesht-info-block number=1] Решающим фактором стало именно возникновение релевантного сновидения, то есть субъективный опыт переживания проблемы во сне. Тот факт, что сигналы, которые были успешно интегрированы в сюжет снов, привели к решению задач, стал аргументом в пользу гипотезы о том, что креативная функция связана именно со сновидениями, а не с бессознательной нейрофизиологической реактивацией как таковой. Интересно, что наибольший процент решений наблюдался у головоломок, по которым участники подавали сигналы о работе во сне, но при пробуждении не могли вспомнить содержание сновидения. Это указывает на сложную связь между осознаваемыми и неосознаваемыми процессами во сне и требует дальнейшего изучения. Как предположили авторы исследования, неосознанная проработка проблемы во сне способствует забыванию неверных путей решения, что облегчает нахождение правильного ответа наяву.

Творческие задачи «внедрили» в осознанные сновидения
  •  

«Пропавшая» звезда коллапсировала в черную дыру без вспышки сверхновой

Обычно гибель массивных светил с начальной массой более 8-10 масс Солнца сопровождается ярчайшими вспышками сверхновых. Когда в ядре такой звезды заканчивается термоядерное топливо, оно коллапсирует, образуя нейтронную звезду или черную дыру. При этом ударная волна выбрасывает внешние слои светила в окружающее пространство. Эти взрывы астрономы регулярно наблюдают даже на межгалактических расстояниях. Теоретические модели, однако, уже несколько десятилетий предсказывают иной сценарий звездной гибели: если ударная волна оказывается слишком слабой, оболочка не разлетается, а падает обратно на коллапсирующее ядро. В этом случае вместо ослепительной сверхновой звезда просто «исчезает», оставляя после себя черную дыру. Именно такой случай группа ученых под руководством Кишалая Де (Kishalay De) из Колумбийского университета (США) зафиксировала в галактике Андромеды. Для этого исследователи проанализировали новые и архивные данные инфракрасного обзора неба NEOWISE, применив метод вычитания изображений. Подход позволил выявить переменные источники, в том числе звезду M31-2014-DS1. С 2014 по 2016 год ее яркость в среднем инфракрасном диапазоне возросла на 50%, после чего начала стремительно снижаться. [shesht-info-block number=1] Дополнительно астрономы изучили оптические данные наземных обзоров и космической обсерватории Gaia. Выяснилось, что с 2016 по 2019 год объект потускнел более чем в 100 раз, а к 2023-му стал полностью невидимым в оптическом диапазоне. В 2022 году «Хаббл» не увидел звезду в оптическом диапазоне, однако зафиксировал крайне слабый источник в ближнем инфракрасном. Наблюдения, проведенные с помощью телескопов Keck и IRTF (Infrared Telescope Facility), подтвердили наличие тусклого остатка. Основным аргументом в пользу «несостоявшейся» сверхновой стало отсутствие признаков полноценного взрыва: ни один обзор не зафиксировал яркой вспышки, характерной для выброса оболочки при коллапсе ядра. При этом суммарная светимость M31-2014-DS1 — то есть излучение во всех диапазонах — упала более чем в 10 тысяч раз примерно за тысячу дней. Объяснить такое «поведение» пылевым затмением нельзя: если бы оно закрыло собой звезду, энергия перераспределилась бы в инфракрасный диапазон, а общая светимость осталась бы прежней. Местонахождение и исчезновение звезды M31-2014-DS1 / © Science (2026) Затем, смоделировав сценарий слабого ударного импульса с энергией на четыре порядка меньше типичной сверхновой, астрономы обнаружили, что наружу выбрасывается небольшая часть оболочки, а остальное вещество падает обратно, формируя черную дыру массой около пяти солнечных. Выходит, в первые годы после коллапса вещество могло активно падать на новорожденную черную дыру, поддерживая ее слабое свечение. [shesht-info-block number=2] Результаты исследования, представленного в журнале Science, во многом напоминают историю еще одного кандидата в «несостоявшиеся» сверхновые  — объект NGC 6946-BH1. Новые данные позволяют объединить оба события в единую картину: коллапс массивных светил, частично лишенных водородной оболочки, может приводить к «тихому» рождению черных дыр. По оценкам, доля подобных объектов может быть значительной, что важно для понимания химической эволюции галактик. Если выводы научной группы верны, то часть космических «монстров» во Вселенной возникает почти незаметно — звезды просто исчезают, не оставляя после себя яркого финального взрыва.

«Пропавшая» звезда коллапсировала в черную дыру без вспышки сверхновой
  •  

Ученые предложили столкнуть три теории сознания в эксперименте со слепым пятном глаза

Природа сознания остается одной из самых сложных проблем современной науки. Несмотря на десятилетия работы, нейрофизиологи и философы не пришли к единой модели, которая объясняла бы субъективный опыт. Существует множество концепций: от теории функциональных систем П. К. Анохина до теории глобального рабочего пространства Бернарда Баарса. Однако большинство гипотез трудно проверить экспериментально, так как они оперируют абстрактными понятиями. Отсутствие эмпирических доказательств позволяет одновременно существовать десяткам противоречащих друг другу идей. Чтобы преодолеть этот тупик, ученые выбрали три современные теории и создали условия, в которых они дают взаимоисключающие прогнозы. Результаты разработки протокола опубликовали в журнале PLOS One. В центре внимания оказались теория интегрированной информации (IIT), а также две ветви теории прогностической обработки — активный вывод (AI) и нейрорепрезентализм (NREP). «Полигоном» для битвы идей стало слепое пятно — область сетчатки, где нет фоторецепторов из-за выхода зрительного нерва. Выбор слепого пятна неслучаен. Наука до сих пор не имеет однозначного ответа, как именно мозг справляется с этой «дырой» в зрительном поле. Либо нейронные сети полностью компенсируют отсутствие данных, достраивая идеальную картинку, либо в восприятии пространства возникают искажения, которые человек просто не замечает. Разные теории сознания объясняют этот процесс по-разному. [shesht-info-block number=2] Авторы научной работы предложили серию из трех психофизических задач, которые должны выполнить по 32 участника в каждом тесте. Чтобы изолировать эффекты восприятия, исследователи применили дихоптическую презентацию стимулов с помощью цветных очков. Эта техника позволяет показывать изображение одному глазу, в то время как другой глаз видит только метку слепого пятна. За точностью фиксации взгляда следит высокоскоростной айтрекер: если глаз смещается более чем на два градуса, система отменяет попытку, чтобы исключить попадание картинки на чувствительную зону сетчатки. Во время тестов добровольцы будут оценивать расстояние между двумя парами точек, сравнивать размеры кругов и определять кривизну траектории движения объекта. Стимулы будут появляться либо непосредственно в проекции слепого пятна, либо в симметричной зоне с нормальным зрением. Сравнение ответов позволит математически вычислить величину искажения восприятия и точность суждений для каждого случая. Суть эксперимента заключается в фундаментальных различиях архитектуры проверяемых теорий. Теория интегрированной информации (IIT) связывает сознание с причинно-следственной физической структурой нейронных связей. Поскольку в зоне слепого пятна отсутствует входящий сигнал от сетчатки, эта теория предсказывает неизбежное искажение пространства. Согласно IIT, расстояние между точками, проходящее через слепую зону, должно казаться короче, а объекты — меньше. Напротив, теории прогностической обработки (AI и NREP) исходят из того, что мозг работает как машина предсказаний. Он строит внутреннюю модель мира и постоянно обновляет ее, чтобы минимизировать ошибки. Сторонники этих взглядов полагают, что внутренние модели мозга успешно компенсируют анатомический дефект. Компьютерная симуляция, которую провели ученые, подтвердила это различие: модели AI и NREP прогнозируют, что искажения пространства будут нулевыми или минимальными. Возможно лишь незначительное снижение точности (рост «шума» в данных), но не систематическое смещение, как в случае с IIT. [shesht-info-block number=1] Однако протокол уже на стадии разработки имеет очевидные слабые места. Сами авторы исследования признали, что интерпретация будущих результатов может оказаться сложнее, чем предполагает моделирование. Проверяемые теории предсказывают лишь направление эффекта (будет искажение или нет), но не его точную величину. Это оставляет пространство для спекуляций. Кроме того, существует риск получить данные, которые не впишутся ни в одну из моделей. Например, если в зоне слепого пятна объекты будут казаться больше, а не меньше, или если искажения проявятся непредсказуемым образом. Самое главное: неясно, что стало преградой для авторов самим провести эксперимент в рамках одной научной публикации, а не «растягивать» на серию. В любом случае ждем теперь проверки этого протокола на практике, хотя вероятность, что в попытке обобщить, ученые ухватились за еще один частный случай, кажется, велика.

Ученые предложили столкнуть три теории сознания в эксперименте со слепым пятном глаза
  •  

Болезнь Альцгеймера связали с токсоплазмой и вирусом герпеса

Для болезни Альцгеймера характерно образование бляшек белка бета-амилоида и клубков тау-белка в тканях головного мозга, нарушение связей между нейронами и прогрессирующая их гибель (нейродегенерация). До сих пор не ясно, что именно дает толчок началу этих изменений. В последние годы все больше ученых склоняются к тому, что в основе болезни может лежать нейровоспаление, то есть постоянно повышенная активность микроглии (иммунных клеток мозга). Хроническое нейровоспаление может быть результатом латентной («спящей») инфекции: микроорганизмы, проникшие в ткани мозга и оставшиеся там, постоянно провоцируют иммунный ответ. Недавние наблюдательные исследования показали, что после вакцинации против инфекций, особенно против вируса ветряной оспы (вируса Varicella zoster или вируса герпеса человека третьего типа), снижается риск деменции. Существует ли тут причинно-следственная связь — неясно, однако ученые предположили, что благодаря прививке иммунная система держит вирус под контролем, а значит, он не провоцирует нейровоспаление. Гипотезу об инфекционно-воспалительной природе болезни Альцгеймера подтвердили и результаты нового исследования. Израильские специалисты, статья которых опубликована в журнале Brain, Behavior, and Immunity, проанализировали электронные медицинские карты более чем 27 тысяч пациентов одной из больничных касс Израиля. Возраст этих людей колебался от 40 до 89 лет, свыше девяти тысяч из них имели диагноз «болезнь Альцгеймера». [shesht-info-block number=1] Исследователи систематически изучили данные о покупках рецептурных лекарственных препаратов и вакцинации, зарегистрированные в картах всех пациентов за 10 лет до того, как у части из них диагностировали болезнь Альцгеймера. В общей сложности в скрининг вошли более 1300 различных лекарств и вакцин. Результаты анализа показали, что прием препарата атовакуон/прогуанил (торговое название «Маларон»), а также сделанная прививка от вируса ветряной оспы связаны со значительным — на 60% — снижением риска развития болезни Альцгеймера спустя 10 лет. Чтобы убедиться, что это не случайность, исследователи повторили анализ, используя американскую базу данных TriNetX. Она содержит более 120 миллионов электронных историй болезни. Результаты подтвердились. «Маларон» — противопаразитарный препарат, то есть направленный на уничтожение простейших микроорганизмов — возбудителей различных инфекций. Обычно его назначают для лечения и профилактики малярии, но он активен и против Toxoplasma gondii (токсоплазмы). Токсоплазма — чрезвычайно распространенный внутриклеточный паразит. Чаще всего люди заражаются этим простейшим от кошек. Токсоплазма способна проникать в мозг и подолгу находиться там в латентном состоянии. [shesht-info-block number=2] Предыдущие исследования показали, что токсоплазма может вызывать нейровоспаление, провоцируя активность микроглии. Кроме того, ученые выявили связь между заражением этим паразитом и повышенным риском шизофрении, когнитивных нарушений и деменции. Подтвержденное результатами анализов заражение токсоплазмой наблюдалось и у пациентов с деменцией, данные которых использовали в израильском исследовании. Ученые объяснили сложную взаимосвязь между токсоплазмой, противопаразитарным препаратом, вакцинацией от герпеса и развитием болезни Альцгеймера. У людей, которые не принимали лекарство, подавляющее токсоплазму, и не вакцинировались, с возрастом вирус герпеса активизировался (в пожилом возрасте этот вирус вызывает опоясывающий лишай). Активизация герпесвируса спровоцировала иммунный ответ. Этот сдвиг привел к тому, что контроль иммунной системы над токсоплазмой снизился, и паразит из спящего состояния перешел в активное. Это, в свою очередь, привело к усилению хронического нейровоспаления, ускорило гибель нейронов и подстегнуло развитие болезни Альцгеймера. Авторы научной работы подчеркнули, что это пока предположение, которое требует подтверждения. Во время экспериментальных исследований и клинических испытаний необходимо установить причинно-следственную связь: действительно ли прием противопаразитарных препаратов сам по себе или в сочетании с вакцинацией может повлиять на риск развития болезни Альцгеймера.

Болезнь Альцгеймера связали с токсоплазмой и вирусом герпеса
  •  

Биологические образцы XVIII века помогли найти старейший риновирус

Ученые давно научились извлекать ДНК древних бактерий и вирусов из костей и зубов людей, умерших тысячи лет назад. С помощью генетического анализа такой материал находят в скелетах возрастом до 50 тысяч лет. Например, сообщалось о находках генетических фрагментов вируса в костях неандертальцев. Но с риновирусами, вызывающими острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ), а также с вирусами гриппа или кори все иначе. Их геном состоит не из ДНК, а из РНК. РНК (рибонуклеиновая кислота) — это биологическая макромолекула, представляющая собой линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов. Она играет ключевую роль в клетке: переносит генетическую информацию от ДНК, участвует в синтезе белков и регулирует работу генов.  В отличие от ДНК, РНК в обычных условиях разрушается быстрее: через несколько часов или сутки после смерти. РНК быстро распадается под действием группы ферментов (нуклеаз) и химических процессов. Однако при благоприятных условиях, например в низких температурах, она может сохраняться значительно дольше.  Долгое время ученые считали, что шансов найти древние РНК-вирусы практически нет. Но в последние годы это представление изменилось. Исследователи научились извлекать древнюю РНК из исключительно хорошо сохранившихся образцов — например, из тканей мамонта, пролежавших в вечной мерзлоте 40 тысяч лет. Но как быть с обычными больницами и моргами прошлого, где условия хранения были далеки от сибирского холода? [shesht-info-block number=1] С конца XIX — начала XX века для сохранения структуры ткани врачи использовали формалин — химический раствор, который делает клетки и структуры в образце более «жесткими», предотвращает их гниение и самораспад. Однако формалин связывает молекулы внутри ткани, в том числе белки и нуклеиновые кислоты, что ухудшает качество РНК и ДНК. Иными словами, извлечь и проанализировать их становится гораздо сложнее.  Команда исследователей под руководством Эрин Барнетт (Erin Barnett) из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона в США решила изучить некоторые европейские анатомические коллекции, которые появились еще до эпохи формалина, чтобы попытаться найти удобный для работы биологический материал. Поиски увенчались успехом в Хантеровском анатомическом музее при Университете Глазго в Шотландии. Там хранились образцы легочной ткани двух людей. От более поздних коллекций их отличал способ консервации — вместо формалина ткани законсервировали в спирте.  [shesht-info-block number=2] Первый образец принадлежал женщине из Лондона, которая умерла в 1770-х. Второй — человеку, пол которого установить не удалось, скончавшемуся в 1877 году. Медицинские карты того времени указывали, что у обоих пациентов наблюдались симптомы ОРВИ. Барнетт и ее коллеги одновременно извлекли из обоих образцов древнюю ДНК и РНК. Полученная РНК оказалась крайне фрагментированной: большинство обнаруженных фрагментов были очень короткими, всего 20-30 нуклеотидов. Для восстановления генома пришлось собирать «пазл» из тысяч мельчайших обрывков генетической информации, реконструируя последовательность биоинформатическими методами. Работа продвигалась медленно, но в итоге исследователи смогли реконструировать геном РНК-содержащего вируса человека, выделенного из образца легочной ткани женщины XVIII века. На сегодня это старейший восстановленный геном РНК-содержащего вируса человека. Параллельно ученые нашли доказательства того, что в момент смерти ее организм также боролся с опасными бактериями: пневмококком (Streptococcus pneumoniae), гемофильной палочкой (Haemophilus influenzae) и моракселлой (Moraxella catarrhalis) — классический набор возбудителей респираторных инфекций верхних и нижних дыхательных путей. [shesht-info-block number=3] Собрав древний геном РНК-содержащего вируса, ученые сравнили его с базой данных Национальных институтов здравоохранения США, где хранятся миллионы записей о современных вирусах со всего света. Это необходимо было сделать для определения родства и типа. Филогенетический анализ показал, что вирус из 18 века принадлежит к группе риновирусов Human Rhinovirus A. Но это не прямой предок современных штаммов. Это вымершая линия, эволюционное тупиковое ответвление. «Когда мы сравнили древний геном с современными базами последовательностей, то определили близость этого вируса к современному генотипу A19 и оценили, что их общий предок жил примерно в XVI–XVII веках», — пояснила Барнетт. По словам авторов исследования, их открытие даст редкую возможность проследить эволюцию риновирусов на протяжении столетий. Результаты исследования представлены на сайте препринтов по биологии bioRxiv.

Биологические образцы XVIII века помогли найти старейший риновирус
  •  

Ученые выяснили, какие продукты питания связаны с риском неврологических заболеваний

Как показали исследования с участием семидесяти тысяч человек, увлечение ультра-обработанными продуктами (это чипсы, газировка, фастфуд, лапша быстрого приготовления, сосиски, сладкие йогурты, многие замороженные полуфабрикаты) связано с высоким риском деменции. То же касается депрессии — у молодежи с не самыми полезными пищевыми привычками она развивается чаще. Неправильное питание может способствовать и тому, что мигрень станет хронической. Результаты исследования опубликованы в Q1 Nutrients. Причиной таких изменений становится сразу несколько механизмов. Например, ультра-обработанные продукты, транс-жиры (в том числе выпечка и маргарин), добавленный сахар (сладости, соусы) нарушают работу митохондрий — органелл, отвечающих за производство энергии. Из-за сбоя в работе митохондрий выделяются активные формы кислорода и азота (свободные радикалы), которые повреждают клетки, в том числе нейроны, ускоряя их износ и старение — этот процесс называют окислительным стрессом. Пожалуй, самый известный пример подобных дисфункций — инсулинорезистентность, пояснил профессор Алексей Данилов: «Митохондрии теряют способность нормально производить энергию из глюкозы, снижается окисление энергетических субстратов, что способствует инсулинорезистентности, лежащей в основе сахарного диабета 2 типа. Митохондриальная дисфункция и окислительный стресс также способствуют развитию церебральной инсулинорезистентности, нарушению энергетического метаболизма нейронов и нейровоспалению, что повышает в первую очередь риск болезни Альцгеймера». И наконец из-за дурных пищевых привычек нарушается так называемая ось «кишечник-мозг». Это система двусторонней связи между пищеварительной системой и мозгом — они обмениваются информацией через блуждающий нерв, гормоны и иммунную систему. Если же на фоне дисбактериоза, то есть нарушения баланса «полезных» и «вредных» бактерий в кишечнике, в мозг поступают поврежденные молекулы и токсичные отходы, это способствует нейровоспалению и может повышать риски, например, болезни Паркинсона. Мотивационный и противотревожный обед Кроме переизбытка веществ, содержащихся во вредной пище, проблемы возникают из-за недобора жизненно необходимых организму элементов. Ученые считают, что будущее за нейронутрициологией, которое поможет восполнить дефицит одних веществ и нивелировать пагубное воздействие других. Например, исследования показывают, что омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты (его источники — тот самый рыбий жир, а также жирные сорта рыбы, морепродукты, семена льна, чиа, грецкие орехи) помогают регулировать систему мозга, отвечающую за настроение и мотивацию, снижают окислительный стресс и восстанавливают функции митохондрий, что снижает и тревогу, и депрессию. Для снижения симптомов депрессии и тревоги может понадобиться «подстегнуть» и производство нейромедиаторов, отвечающих за настроение, аппетит и когнитивные функции — «гормона счастья» серотонина, дофамина и норадреналина. В этом участвуют «предшественники» этих гормонов — соответственно триптофан (он содержится, например, в индейке и баранине), тирозин (можно получить из мяса, сыра, орехов) и гистидин (из мяса, рыбы, яиц, бобов, чечевицы), — а также витамин B6, витамин B12, фолиевая кислота и другие вещества. Специалисты в области нейронутрициологии на основе научных данных подобрали наиболее «нутриентноплотные» продукты для профилактики депрессивных расстройств. Среди них субпродукты (говяжья печень), рыбная икра, листовая зелень, перец и крестоцветные овощи. В целом средиземноморскую диету, основу которой составляют овощи, фрукты, зелень, бобовые, цельнозерновые продукты, рыба и морепродукты, признали «нейропротективной» — стимулирующей работу мозга. При фибромиалгии корректировка питания и восполнение дефицитов, например, витамина D и магния, а также поддержка кишечной микробиоты с помощью пробиотиков, могут частично снижать боль, тревожность и нарушения сна. «Однако исследования пока ограничены, поэтому такие нутритивные подходы рассматриваются как дополнение к комплексному лечению, а не как самостоятельная терапия», — отметила Анастасия Бадаева. При болезни Паркинсона сейчас рассматривают влияние нутриентов, поддерживающих энергетический метаболизм нейронов и уменьшающих окислительный стресс. Так, коэнзим Q10 (CoQ10), антиоксидант и ключевой компонент митохондрий, участвует в снижении окислительного стресса и выработке АТФ (молекулы, которая запасает и переносит энергию для жизненно важных процессов в организме), рассказала Анастасия Бадаева: «Поддержка митохондриальной функции с помощью CoQ10 помогает нейронам эффективнее производить энергию и защищает их от повреждения свободными радикалами. Это потенциально снижает утомляемость и поддерживает мышечный тонус, однако клинические данные пока остаются предварительными, и CoQ10 рассматривается как вспомогательный нутриентный подход, а не как замена стандартной терапии». Бактерии просят каши из козьего молока Ученые делают ставку также на восстановление микробиома: клетчатка из фруктов и овощей питает «хорошие бактерии», которые производят бутират, выступающий природным противовоспалительным средством, успокаивающим и восстанавливающим кишечник. На помощь приходят и моноштаммовые пробиотики, некоторые из которых называют психобиотиками из-за их влияния на мозг через ось «кишечник—мозг». Исследования показывают, что у пациентов с болезнью Паркинсона пробиотики помогают справляться с запорами — одним из ранних признаков заболевания, возникающих задолго до появления более заметных симптомов, таких как тремор. Современные данные также свидетельствуют, что такая терапия может оказывать положительное влияние на двигательные и когнитивные функции, улучшая качество жизни пациентов. Благодаря прямой связи между кишечником и мозгом, исследователи рассматривают пребиотики и пробиотики как потенциально полезные для профилактики болезни Альцгеймера, инсульта и рассеянного склероза. Кроме того, защищать мозг способны неперевариваемые олигосахариды — тип клетчатки, особые волокна, которые не расщепляются в верхних отделах пищеварительной системы, а достигают толстой кишки, где служат пищей для полезных бактерий. Олигосахариды входят в состав козьего молока, злаков, бобовых, лука, чеснока, цикория. «Но любые нутриенты полезны только в определенных дозах и по назначению врача. Например, дефицит меди может приводить к нарушениям работы нервной системы, снижению координации, слабости мышц, проблемам с памятью и вниманием, так что врач может назначить пациенту добавки, содержащие медь. Но ее переизбыток смертельно опасен. Большое количество меди в организме вызывает болезнь Вильсона — металл накапливается в печени, мозге и других органах и повреждает их», — пояснила Анастасия Бадаева. Нейронутрициология позволяет не только профилактировать заболевания, но и улучшить функции мозга у здоровых людей, считают ученые. Таких изысканий очень много. Например, в Японии сделали йогурт на основе бета-лактолина (его получают из белков коровьего молока), улучшающего память. «Исследования в области нейронутрициологии позволят управлять здоровьем своего мозга через культуру питания, диетические нутриенты, и, конечно, пищевое поведение — а это одно из важнейших условий здорового долголетия», — заключил Алексей Данилов.

Ученые выяснили, какие продукты питания связаны с риском неврологических заболеваний
  •  

Потепление не увеличило, а уменьшило ареалы пшеницы и ячменя

Долгое время считалось, что колыбелью земледелия был так называемый Золотой треугольник на стыке Турции и Сирии. Гипотеза строилась на том, что дикие предки культурных растений растут там сегодня, а потепление, наступившее после ледникового периода (в начале голоцена), позволило им захватить новые территории, создав изобилие для древних собирателей. Однако эта теория игнорировала тот факт, что климат 12 тысяч лет назад радикально отличался от современного. Ученые решили проверить, действительно ли родина земледелия находилась там, где мы привыкли ее искать. Авторы исследования, опубликованного в журнале Open Quaternary, применили метод экологического моделирования ниш в сочетании с прогнозированием назад во времени. Сначала они обучили алгоритм Random Forest на современных данных, связав места обитания 65 видов растений (предков пшеницы, ячменя, чечевицы и других) с нынешними климатическими условиями. Затем в модель загрузили палеоклиматические симуляции трех древних эпох — от позднего плейстоцена до раннего голоцена. Это позволило компьютеру предсказать, где эти растения физически могли выжить при температурах и влажности того времени. Полученные карты сравнили с реальными находками семян на археологических раскопках. Моделирование показало, что переход от ледникового периода к теплу сопровождался не расцветом, а сокращением пригодных для жизни зон для большинства диких злаков. Их ареалы уменьшились в среднем на 25%. Растения, адаптированные к холоду и сухости плейстоцена, плохо переносили потепление и отступали в рефугиумы (убежища). Главным таким убежищем оказался Левант (территория современных Израиля, Палестины и Иордании). Именно там сохранилось максимальное биоразнообразие диких злаков. А вот Золотой треугольник на севере потерял свое значение в модели, потому что условия там стали неподходящими для большинства видов. Исключением оказались только дикий нут и рожь, которые сохранили северный ареал, что объясняет их более позднюю историю одомашнивания. Также модель показала интересные результаты по Кипру. Считалось, что сельское хозяйство туда завезли люди с материка, но, согласно расчетам, дикая пшеница и ячмень могли расти на острове естественным образом. Это меняет представления о путях неолитизации региона. Исследование переворачивает логику возникновения сельского хозяйства. Оно могло возникнуть не от хорошей жизни и изобилия, а как реакция на кризис. Привычные источники пищи начали исчезать под давлением климата. Древним людям пришлось взять их под защиту и начать культивировать, чтобы выжить.

Потепление не увеличило, а уменьшило ареалы пшеницы и ячменя
  •  

Археологи датировали и установили назначение древнего уральского городища

Сохранение и осмысление нашего исторического наследия — одна из ключевых задач современности. И в эпоху, когда кажется, что все открытия уже сделаны, это становится особенно актуальным. По данным Министерства культуры РФ, в стране на государственную охрану поставлены более 157 тысяч объектов культурного наследия, в том числе более 56 тысяч – археологического. Однако детально изучена лишь малая их часть. Многие памятники, открытые десятилетия назад, до сих пор являются «археологическими незнакомцами»: мы знаем, где они находятся, но не понимаем, кто на них проживал и кем они были оставлены. Без этой информации невозможно выстроить точную историческую картину развития современных регионов, реконструировать социальную структуру, хозяйственную деятельность, а также религиозные представления и искусство давно исчезнувших народов. Часто такие объекты разрушаются временем и деятельностью человека, унося с собой нераскрытые тайны. Именно такую загадку много лет представляло собой городище Пармайлово I на Урале. Этот объект расположен в урочище «Карайн» (отдаленном лесном месте), в 1,2 километра к северу от деревни Пармайлово на одном из мысов в бассейне реки Лолог. Памятник занимает площадь около 280 квадратных метров. Пармайлово I, городище. Площадка и вал / © Леонид Половников, Пресс-служба ПНИПУ Место, о котором идет речь, было обнаружено еще в XIX веке, фигурировало в научных отчетах и краеведческих записках на протяжении более чем ста лет. Однако сведения о нем были крайне противоречивы. Согласно одним источникам, это был могильник финно-угорского населения IV–VI веков. Другие исследователи уже в XX веке утверждали, что это именно городище — укрепленное поселение, но датировали его уже совсем другой эпохой — X–XIII веками. Эта версия подтверждалась наличием защитных сооружений, однако из двух первоначально зафиксированных земляных валов (искусственных насыпей для защиты) сохранился лишь один. Кроме того, на дневной поверхности не находили керамику или другие артефакты, которые подтверждали культурную принадлежность поселения. Ввиду отсутствия археологических раскопок, все заключения были сделаны на основе визуальных наблюдений, архивных материалов и свидетельств местных жителей. Отдельные артефакты из случайных сборов, упомянутые в старых отчетах, не имели точной привязки к культурному слою памятника, и их происхождение оставалось под вопросом. В итоге точный возраст, культурная принадлежность Пармайлово I оставались невыясненными, что не позволяло определить его место в истории региона и страны. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПГГПУ впервые за всю историю изучения этого объекта провели на нем археологические раскопки. Для этого на территории городища был заложен разведочный шурф — небольшой раскоп площадью 16 квадратных метров. В результате проведенных работ удалось обнаружить хорошо сохранившийся культурный слой, в котором залегали 18 железных артефактов. Статья опубликована в журнале «Труды Камской археолого-этнографической экспедиции», вып. XXVI. — В ходе исследований были найдены четыре наконечника стрел одношипного типа. Для трех из них характерно плоское сечение пера и прямоугольный черешок. Четвертый предмет отличается ромбовидным сечением пера, но также имеет прямоугольный черешок. Изделия датируются XI–XIII веками. Они насаживались на древки стрел и служили для лучения рыбы (ее били из лука во время нереста, или когда она плавала поверху). Извлекали загарпуненную рыбу, вероятно, с помощью бечевки, закрепленной на древке этого орудия, — поделился Леонид Половников, старший преподаватель кафедры «Государственное управление и история» ПНИПУ. Наконечники стрел / © Леонид Половников, Пресс-служба ПНИПУ В процессе раскопок были обнаружены элементы поясной гарнитуры — пряжка и декоративная накладка. Стилистика этих предметов характерна для аскизской культуры, носителями которой были средневековые хакасы. Данные артефакты были распространены на территории Прикамья в XI–XII веках. Согласно одной из версий, эти вещи попали в этот регион через посредничество Волжской Булгарии, в экономическую орбиту которой входила данная территория. Импортные товары сначала поступали в булгарские торговые центры, а оттуда расходились по соседним землям. Хотя исследователи не исключают возможности того, что модные в то время аксессуары могли быть созданы местными мастерами, которые, возможно, стремились подражать аскизским (относящимся к культуре средневековых хакасов) изделиям, сохраняя при этом собственные технологические традиции. Развитое ремесло прикамских кузнецов позволяло им изготавливать предметы подобного типа. В первой половине II тысячелетия нашей эры черная металлообработка местных племен достигала высокого уровня. Язычок, пряжка, накладка / © Леонид Половников, Пресс-служба ПНИПУ Также среди находок было обнаружено зубило, фрагменты ножей, гвоздей и, что особенно интересно, часть пружины от неподвижного замка, который мог запирать сундук или ларь. Каждый предмет имеет свой «возрастной интервал». Сопоставив их все, ученые смогли определить временной отрезок, на который приходится основная деятельность людей на этом месте. — Мы выяснили, что поселение могло функционировать с X по XIV века нашей эры, и все предметы однозначно указывают на принадлежность памятника к родановской археологической культуре, носителями которой являлось финно-угорское население, оставившее яркий след в истории Прикамья, — рассказал Леонид Половников. Находки городища Пармайлово I: 1-4 - наконечники стрел и их фрагменты; 5-6 - зубила; 7 - заклепка; 8-9 - фрагменты гвоздей; 10-11 - фрагменты ножей; 12 - фрагмент ременной гарнитуры аскизского типа; 13 - язычок пряжки; 14 - накладка ременной гарнитуры аскизского типа; 15 - пластина; 16 - предмет неопределенного типа; 17 - фрагмент втулки; 18 - фрагмент пружины неподвижного (нутяного) замка / © Леонид Половников, Пресс-служба ПНИПУ Однако настоящим открытием стало не наличие, а полное отсутствие массового материала и каких-либо объектов хозяйственной деятельности. В шурфе не оказалось ни фрагментов глиняной посуды, ни костей животных, ни следов очагов или ям, что является главным маркером бурной жизни на поселении. Тем более мощность культурного слоя была небольшой. Площадь городища также была невелика, и на ней могло поместиться лишь несколько жилищ и хозяйственных построек, которые принадлежали нескольким расширенным семьям. Эти факты говорят о том, что на городище Пармайлово I люди, скорее всего, не жили постоянно, либо они покинули его после непродолжительной жизни. — Все указывает на то, что перед нами не поселение, а объект со специальным назначением, возможно, временное убежище. Укрепленный мыс с двумя валами идеально подходил для того, чтобы в случае военной угрозы здесь могли укрыться люди из ближайшей округи. Возможно, жизнь на городище некоторое время кипела, но по каким-то причинам жители покинули его после строительства. Не исключено, что население могло погибнуть от болезней, голода или иных социальных потрясений. Данную версию может объяснять наличие могильника, который датируется также родановской культурой, — пояснил Леонид Половников. Таким образом, исследование позволило не только уточнить датировку, но и установить его культурную принадлежность и функциональное назначение. Из загадочного места, описанного в местных легендах, оно превратилось в наглядный пример укрепленного поселения родановской культуры, которое существовало в X–XIV веках. Не исключено, что городище могло использоваться в качестве убежища. Результаты раскопок городища Пармайлово I вносят важный вклад в понимание системы расселения и хозяйственно-бытовой организации финно-угорских племен родановской культуры в Предуралье в X–XIV веках, демонстрируя разнообразие типов памятников и сложность адаптации сообществ к местным условиям. Для России это исследование имеет принципиальное значение. Оно доказывает, что наша история — это не только хроника известных событий и крупных городов, но и судьбы тысяч малых, неприметных мест, каждое из которых хранит уникальный след. Именно такие открытия, сделанные в разных уголках страны, и воссоздают подлинную картину нашего общего прошлого.

Археологи датировали и установили назначение древнего уральского городища
  •  

Машинное обучение показало, как предки пшеницы и ячменя вымирали от потепления

Долгое время считалось, что колыбелью земледелия был так называемый Золотой треугольник на стыке Турции и Сирии. Гипотеза строилась на том, что дикие предки культурных растений растут там сегодня, а потепление, наступившее после ледникового периода (в начале голоцена), позволило им захватить новые территории, создав изобилие для древних собирателей. Однако эта теория игнорировала тот факт, что климат 12 тысяч лет назад радикально отличался от современного. Ученые решили проверить, действительно ли родина земледелия находилась там, где мы привыкли ее искать. Авторы исследования, опубликованного в журнале Open Quaternary, применили метод экологического моделирования ниш в сочетании с прогнозированием назад во времени. Сначала они обучили алгоритм Random Forest на современных данных, связав места обитания 65 видов растений (предков пшеницы, ячменя, чечевицы и других) с нынешними климатическими условиями. Затем в модель загрузили палеоклиматические симуляции трех древних эпох — от позднего плейстоцена до раннего голоцена. Это позволило компьютеру предсказать, где эти растения физически могли выжить при температурах и влажности того времени. Полученные карты сравнили с реальными находками семян на археологических раскопках. Моделирование показало, что переход от ледникового периода к теплу сопровождался не расцветом, а сокращением пригодных для жизни зон для большинства диких злаков. Их ареалы уменьшились в среднем на 25%. Растения, адаптированные к холоду и сухости плейстоцена, плохо переносили потепление и отступали в рефугиумы (убежища). Главным таким убежищем оказался Левант (территория современных Израиля, Палестины и Иордании). Именно там сохранилось максимальное биоразнообразие диких злаков. А вот Золотой треугольник на севере потерял свое значение в модели, потому что условия там стали неподходящими для большинства видов. Исключением оказались только дикий нут и рожь, которые сохранили северный ареал, что объясняет их более позднюю историю одомашнивания. Также модель показала интересные результаты по Кипру. Считалось, что агрокультуру туда завезли люди с материка, но, согласно расчетам, дикая пшеница и ячмень могли расти на острове естественным образом. Это меняет представления о путях неолитизации региона. Исследование переворачивает логику возникновения сельского хозяйства. Оно могло возникнуть не от хорошей жизни и изобилия, а как реакция на кризис. Привычные источники пищи начали исчезать под давлением климата. Древним людям пришлось взять их под защиту и начать культивировать, чтобы выжить.

Машинное обучение показало, как предки пшеницы и ячменя вымирали от потепления
  •  
❌