У каждого протона есть собственный угловой момент — спин. Когда протоны разгоняются мощными электромагнитами по кольцевой орбите, их спины подвергаются действию многочисленных возмущений электромагнитного поля. На энергиях, при которых частота прецессии спина совпадает с частотами орбитального движения, возникают так называемые спиновые резонансы — и поляризация, то есть преимущественная ориентация спинов в пучке, может быть потеряна. Комплекс NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) в Дубне — крупнейший российский проект в области ядерной и субъядерной физики. Его сердце — сверхпроводящий синхротрон Нуклотрон, разгоняющий частицы до импульса 12 ГэВ/c. Нуклотрон служит как инжектором частиц в кольца коллайдера NICA, так и самостоятельной экспериментальной площадкой. После инжекции тяжелых ионов в коллайдер для экспериментов на детекторе MPD Нуклотрон большую часть времени простаивает. Именно это время можно использовать для экспериментов с поляризованными протонами на внутренних и внешних мишенях, но только если удастся провести пучок через все спиновые резонансы, не растеряв драгоценную поляризацию. В диапазоне импульсов Нуклотрона протонный пучок проходит через два типа спиновых резонансов: внутренних резонансов, обязанных корреляции спинового движения с бетатронными колебаниями пучка протонов, и резонансов несовершенства структуры, связанных с неточностью выставки и изготовления магнитных элементов синхротрона. Наиболее опасными являются четыре внутренних и 22целочисленных резонанса, на каждом из которых поляризация может быть потеряна. Общий вид комплекса NICA в Дубне, включая кольцо Нуклотрона. БМ@Н / BM@N — это эксперимент «Барионная материя на Нуклотроне». Это первая действующая установка проекта NICA, на которой изучают взаимодействия релятивистских тяжелых ионов с фиксированной мишенью и свойства плотной барионной материи / © JINR / ОИЯИ Идея сибирской змейки была предложена еще в 1970-х годах новосибирскими физиками. Принцип довольно прост: если вставить в прямолинейный участок ускорителя специальное магнитное устройство, поворачивающее спин протона ровно на 180 градусов вокруг оси, лежащей в плоскости синхротрона, то условия резонанса перестают выполняться. Спин как бы «зеркально отражается» после прохождения змейки при каждом обороте, и резонансное накопление возмущений не происходит. Полная змейка — идеальное решение, но для нее требуется мощное магнитное поле и достаточно свободного пространства, которого в уже построенном ускорителе обычно не хватает. Авторы статьи, опубликованной в журнале JETP Letters, предложили компромиссный подход: частичные сибирские змейки, которые поворачивают спин не на полные 180 градусов, а на меньший угол. Этого оказывается достаточно, чтобы сдвинуть частоту прецессии спина от значений, соответствующих внутренним и целочисленным резонансам, и тем самым защитить поляризацию. Главное преимущество частичной змейки — компактная конструкция, помещающаяся в структуру Нуклотрона. Евгений Цыплаков, аспирант МФТИ и сотрудник ОИЯИ: «Когда мы начинали эту работу, ключевым вопросом было: можно ли вписать достаточно мощную соленоидальную частичную змейку в существующие прямолинейные промежутки Нуклотрона? Оказалось, что динамические сверхпроводящие соленоиды, созданные в ОИЯИ на основе кабеля из ниобий-титанового сплава, дают центральное поле до 5,6 тесла и позволяют менять величину поля со скоростью около 1 Тл/с. Это именно то, что нужно: поле змейки должно расти синхронно с импульсом пучка, чтобы обеспечить стабильные условия для бетатронных колебаний на протяжении всего цикла ускорения». Ученые рассмотрели два конструктивных варианта частичной змейки. Первый — без компенсации связи бетатронных колебаний: два соленоида длиной 2,8 метра каждый, расположенные во втором суперпериоде Нуклотрона, создают суммарный интеграл продольного поля 28 Тл·м, что эквивалентно примерно 60-процентной змейке. Второй вариант — с компенсацией связи, то есть с подавлением «перемешивания» горизонтальной и вертикальной мод бетатронных колебаний. Здесь используются четыре более коротких соленоида (по 1,2 метра) с суммарным интегралом 24 Тл·м (около 50-процентной змейки), дополненные четырьмя квадрупольными линзами, повернутыми на ±45 градусов. Схема расположения частичной соленоидальной змейки в Нуклотроне, с указанием мест инжекции и вывода пучка / © JETP Letters Моделирование динамики спина при ускорении протонов подтвердило эффективность обоих предложенных вариантов. Юрий Филатов, заведующий лабораторией физики ускорителей МФТИ и один из основоположников внедрения сибирских змеек в ускорительный комплекс NICA , подчеркнул: «Важно, что наши схемы не требуют кардинальной перестройки Нуклотрона. Соленоиды вписываются в свободные промежутки, а динамическое управление полем позволяет стабилизировать оптические характеристики пучка в процессе ускорения. Принципиально важно, что такие соленоиды позволят осуществлять быстроцикличную инжекцию поляризованных протонов в коллайдер NICA для достижения проектной светимости встречных пучков». Однако сохранить поляризацию при ускорении — лишь половина задачи. Для полноценного эксперимента нужно еще и управлять направлением спина, доставляя на мишень протоны с продольной, поперечной или любой другой заданной ориентацией поляризации. Авторы предложили для этого спин-ротатор с фиксированной орбитой, размещаемый в канале транспортировки пучка к экспериментальному залу. Ротатор состоит из дипольных магнитов и соленоидов, дипольные поля которых растут пропорционально импульсу пучка, благодаря чему орбита остается неподвижной. Подбирая величины продольного и поперечного полей, можно получить любое направление поляризации в вертикальной плоскости на внешней мишени во всем диапазоне импульсов: 2–12 ГэВ/c. Есть и альтернативный, более экономичный подход для определенных энергий. На целочисленных спиновых резонансах, расположенных с шагом примерно 523 МэВ, направление поляризации можно изменять прямо внутри Нуклотрона — с помощью так называемых спин-навигаторов, основанных на слабых магнитных полях. Такие навигаторы — два дополнительных слабых соленоида — стабилизируют любое направление спинов в плоскости Нуклотрона в любом месте его орбиты. Это позволяет менять ориентацию поляризации как на внутренней, так и на внешней мишенях, не прибегая к установке громоздкого спин-ротатора в канале транспортировки. Динамика компонент спина протона при ускорении в Нуклотроне с частичной змейкой: проекция на n-ось сохраняется на уровне выше 99,5% / © JETP Letters Эксперименты с поляризованными пучками в Нуклотроне могут проводиться на внешних и внутренних мишенях независимо или параллельно с работой коллайдера NICA при проведении исследований с пучками тяжелых ионов, что существенно расширит программу фундаментальных исследований в физике спина на комплексе NICA.

Галактики в ранней Вселенной излучают мощную Линию Лайман-альфа (Ly-α) — свет, возникающий, когда водородный газ вокруг галактик сначала нагревается и теряет электроны, а затем остывает и собирается обратно. В момент восстановления атом испускает вспышку ультрафиолетового света (своеобразный сигнал, по которому астрономы находят далекие галактики). Благодаря расширению Вселенной этот свет смещается в видимый диапазон и становится одним из главных инструментов поиска. Наблюдения последних десятилетий показали, что вокруг некоторых из них расположены огромные облака светящегося газа — так называемые Ly-α-гало и Ly-α-облака, размеры которых могут достигать десятков и даже сотен килопарсек. Предполагалось, что эти «космические амебы» связаны либо со вспышками звездообразования, либо с активными ядрами галактик, либо с потоками газа, падающего в темные гало. Правда, до сих пор изучали отдельные яркие объекты или небольшие выборки, из-за чего было неясно, насколько такие структуры вообще распространены.  Международная группа астрономов под руководством Эрин Ментуч Купер (Erin Mentuch Cooper) из Техасского университета в Остине (США) использовала данные проекта HETDEX— одного из крупнейших обзоров неба, наблюдающего галактики в эпоху космического полудня (примерно 10-11 миллиардов лет назад). Тогда скорость звездообразования во Вселенной была максимальной. [shesht-info-block number=2] Телескоп систематически сканировал большие участки неба без предварительного выбора целей, что позволило собрать беспрецедентно большую статистику. В общей сложности ученые проанализировали 70 тысяч галактик с излучением Ly-α, построив для каждой карту распределения света. Подход позволил проверить, ограничивается ли излучение компактным источником или распространяется далеко за пределы галактики. Чтобы отделить настоящие протяженные структуры от эффектов атмосферного размытия, астрономы применили модель из двух компонентов: яркого центрального источника и слабого экспоненциального «ореола». Если добавление второго статистического компонента улучшало описание наблюдений, объект считался окруженным протяженной туманностью.Таким образом, авторы научной работы, представленной в The Astrophysical Journal, провели первое по-настоящему массовое измерение размеров и свойств этих облаков.  Результаты показали, что примерно 47,5 процента всех исследованных галактик имеют заметное протяженное излучение. Значит, гигантские водородные оболочки — не экзотика, а почти распространенное свойство галактик. По итогу ученые создали каталог из 33 тысяч обнаруженных туманностей. [shesht-info-block number=2] При этом стандартные методы измерений систематически недооценивали яркость галактик примерно на 30 процентов. Дело в том, что значительная часть света распределена в слабом внешнем гало. Значит, предыдущие оценки энергии и газовых потоков во Вселенной могли быть занижены. К тому же лишь 12 процентов таких туманностей связаны с активными сверхмассивными черными дырами, тогда как большинство возникает вокруг обычных звездообразующих галактик. Выходит, протяженный водородный газ — фундаментальная часть галактической среды, а не редкий побочный эффект активности ядра. Исследователи также предположили, что светящиеся облака формируются путем нескольких процессов: рассеянием фотонов, излучением самого газа и охлаждением вещества, падающего вдоль нитей космической паутины. Главный вывод работы — объединение двух ранее считавшихся разными классов объектов: компактных гало и гигантских облаков. Теперь их рассматривают как части единого спектра явлений, отражающих взаимодействие галактик с окружающим межгалактическим газом.  Созданный каталог объектов станет базой для будущих исследований того, как галактики получают топливо для рождения звезд и как формировалась крупномасштабная структура Вселенной.

В биологии такой механизм полового отбора называется «скрытый выбор самки»: самка спаривается с несколькими самцами, но после совокупления к оплодотворению яйцеклеток допускаются лишь сперматозоиды определенного полового партнера. Этот скрытый отбор происходит внутри репродуктивного тракта путем так называемой дискриминации сперматозоидов: физиологическая реакция влагалища различается в зависимости от характеристик сперматозоидов, благоприятствуя одним и отвергая других. Ученые предполагают, что выбор может быть основан на генетическом материале самца, который несут сперматозоиды. Прежде всего на генах главного комплекса гистосовместимости — участка генома, отвечающего за идентификацию патогенов и регуляцию иммунного ответа. У близких родственников этот регион генома схож. Считается, что животные выбирают партнеров с максимально непохожим на свой генетическим набором аллелей главного комплекса гистосовместимости. Это снижает риск близкородственного скрещивания, обеспечивает генетическое разнообразие потомства и способствует его выживаемости. До сих пор процесс дискриминации сперматозоидов наблюдали лишь у грызунов. У более крупных млекопитающих, таких как приматы, доказательства существования подобного внутреннего отбора отсутствовали. Не было и подтверждений гипотезы о том, что дискриминация сперматозоидов основана именно на их генетических характеристиках. Чтобы разобраться в этой проблеме, международная группа исследователей, статья которой опубликована в журнале PLOS Biology, изучила популяцию из 13 павианов анубиса (Papio anubis), девяти самок и четырех самцов, содержащихся в центре приматов во Франции. Сначала ученые картировали ДНК каждого животного, сосредоточившись на генах главного комплекса гистосовместимости, а также на генах, обеспечивающих распознавание чужеродного и похожего генетического материала. Кроме того, исследователи натренировали самок так, чтобы те за угощение подходили и позволяли быстро брать у них мазки из влагалища. Самцов и самок в разном составе помещали вместе в вольеры, чтобы происходило спаривание как близкородственных, так и неродственных пар. У самок брали мазки до спаривания и через четыре часа после него, чтобы увидеть, как их организм реагирует на присутствие определенных сперматозоидов. В итоге ученые установили, что среда репродуктивного тракта самок меняется в ответ на попадание в нее спермы разных самцов, либо препятствуя, либо способствуя ее проникновению дальше, к яйцеклетке. Так, при спаривании самок с самцами, обладающими схожими генами главного комплекса гистосовместимости, pH влагалища значительно снижался. Это приводило к более кислой среде, уменьшая вероятность оплодотворения. А при спаривании с генетически отличающимися самцами pH влагалища оставался стабильным или снижался лишь незначительно, создавая более благоприятную среду для сперматозоидов и повышая шансы зачатия. Ученые также обнаружили, что после спаривания с генетически схожими самцами во влагалище происходил всплеск активности генов, связанных с воспалительной реакцией и иммунной сигнализацией, то есть взаимодействием иммунных клеток между собой для координации защиты от вторжения. Столь мощный иммунный ответ на нежелательные сперматозоиды свидетельствует о том, что организм самки способен их распознавать и запускать защитную реакцию, не разрешая участвовать в зачатии. Таким образом, с помощью механизма дискриминации сперматозоидов организм самки играет активную роль в обеспечении генетического разнообразия ее потомства, сделали вывод исследователи.

В последнее время мировые поисковые системы уделяют все больше внимания прямым ответам на запросы. То есть когда человек вбивает что-то в поиск, кроме выдачи ссылок, он получает в самом верху ответ, который нейросеть генерирует «на лету», в виде связного текста. «Генеративные ответы — важная часть пользовательского опыта. Такие ответы должны соответствовать требованиям Поиска: быть быстрыми, лаконичными и эффективно работать на большом потоке запросов», — отметила Екатерина Серажим. Для решения довольно непростой задачи компания развивает отдельный набор моделей — Alice AI Search, оптимизированный под задачи поиска. «За последний год мы внедрили улучшения во всех частях технологии — от обучения претрейн-моделей до оптимизации инфраструктуры», — добавила она. По ее словам, для таких моделей требуется и особая архитектура, так как в Поиске им приходится почти мгновенно анализировать большой объем информации из веб-документов. Это отличается от стандартного подхода нейросетей к генерации ответов. Поэтому важно использовать решения, которые обеспечивают высокое качество выдачи при ограниченных вычислительных ресурсах. Технический директор пояснила, что в экспериментах компании архитектура «энкодер-декодер» — где одна часть модели анализирует запрос и документы, а другая формирует ответ — при работе с большим объемом данных показала результаты лучше классических языковых моделей. Чтобы ускорение работы модели шло без потери качества, компания использовала подход Mixture of Experts (MoE). Это принятая в индустрии архитектура, которая позволяет значительно увеличить количество параметров модели (очень условно — ее «знания»), не увеличивая при этом вычислительные затраты на каждый отдельный запрос. Если обычная нейросетевая модель при каждом слове активирует все свои нейроны («плотная» модель), то MoE-модель активирует только малую часть своих мощностей («разреженная» модель). «Экспертами» в модели называют отдельные подсети, каждая из которых «учится» обрабатывать определенные типы данных. Один «эксперт» может хорошо разбираться в программировании, другой — в биологии, третий — в написании деловых писем. Серажим отметила, что MoE позволяет задействовать только часть модели для генерации каждого следующего токена, что ускоряет работу и повышает эффективность. «В Поиске модель должна одновременно работать с большим объемом данных и укладываться в жесткие ограничения по скорости и стоимости на каждом запросе. Нам удалось модифицировать архитектуру, добавив слои MoE. В совокупности все улучшения, включая создание гибридной архитектуры, позволили нам повысить качество и совокупно снизить стоимость инференса в три раза. В результате покрытие ИИ-ответами в Поиске (доля запросов, на которые Поиск сразу даёт генеративный ответ) выросло за год в 1,5 раза», — подытожила она. Инференсом в данном контексте называют процесс работы нейросети над генеративным ответом пользователю, задающему вопрос в поисковике. Внедрение компанией сочетания архитектур MoE и «энкодер-декодер» из научных исследований в промышленный поиск показывает, как такие разработки переходят в практическое применение — уже с учетом жестких требований к скорости, стабильности и стоимости инфраструктуры.

В последнее время мировые поисковые системы уделяют все больше внимания прямым ответам на запросы. То есть когда человек вбивает что-то в поиск, кроме выдачи ссылок, он получает в самом верху ответ, который нейросеть генерирует «на лету», в виде связного текста. «Генеративные ответы — важная часть пользовательского опыта. Такие ответы должны соответствовать требованиям «Поиска»: быть быстрыми, лаконичными и эффективно работать на большом потоке запросов», — отметила Екатерина Серажим. Для решения довольно непростой задачи компания развивает отдельный набор моделей — Alice AI Search, оптимизированный под задачи поиска. «За последний год мы внедрили улучшения во всех частях технологии — от обучения претрейн-моделей до оптимизации инфраструктуры», — добавила она. По ее словам, для таких моделей требуется и особая архитектура, так как в «Поиске» им приходится почти мгновенно анализировать большой объем информации из веб-документов. Это отличается от стандартного подхода нейросетей к генерации ответов. Поэтому важно использовать решения, которые обеспечивают высокое качество выдачи при ограниченных вычислительных ресурсах. Технический директор пояснила, что в экспериментах компании архитектура «энкодер-декодер» — где одна часть модели анализирует запрос и документы, а другая формирует ответ — при работе с большим объемом данных показала результаты лучше классических языковых моделей. Чтобы ускорение работы модели шло без потери качества, компания использовала подход Mixture of Experts (MoE). Это принятая в индустрии архитектура, которая позволяет значительно увеличить количество параметров модели (очень условно — ее «знания»), не увеличивая при этом вычислительные затраты на каждый отдельный запрос. Если обычная нейросетевая модель при каждом слове активирует все свои нейроны («плотная» модель), то MoE-модель активирует только малую часть своих мощностей («разреженная» модель). «Экспертами» в модели называют отдельные подсети, каждая из которых «учится» обрабатывать определенные типы данных. Один «эксперт» может хорошо разбираться в программировании, другой — в биологии, третий — в написании деловых писем. Серажим отметила, что MoE позволяет задействовать только часть модели для генерации каждого следующего токена, что ускоряет работу и повышает эффективность. «В «Поиске» модель должна одновременно работать с большим объемом данных и укладываться в жесткие ограничения по скорости и стоимости на каждом запросе. Нам удалось модифицировать архитектуру, добавив слои MoE. В совокупности все улучшения, включая создание гибридной архитектуры, позволили нам повысить качество и совокупно снизить стоимость инференса в три раза. В результате покрытие ИИ-ответами в Поиске (доля запросов, на которые Поиск сразу даёт генеративный ответ) выросло за год в 1,5 раза», — подытожила она. Инференсом в данном контексте называют процесс работы нейросети над генеративным ответом пользователю, задающему вопрос в поисковике. Внедрение компанией сочетания архитектур MoE и «энкодер-декодер» из научных исследований в промышленный поиск показывает, как такие разработки переходят в практическое применение — уже с учетом жестких требований к скорости, стабильности и стоимости инфраструктуры.

Олдувайское ущелье в Танзании считается колыбелью человечества. Именно там в прошлом веке нашли останки древних предков человека и примитивные каменные орудия. Долгое время антропологи вели споры: насколько важную роль в жизни древних людей играла охота на крупных животных? До сих пор считалось, что ранние гоминины, жившие до двух миллионов лет назад, были в основном падальщиками и собирателями. Случайно найденную тушу слона или бегемота они могли обглодать, но это было редкой удачей, а не продуманной стратегией. К тому же самые древние следы такой разделки были либо очень спорными, либо разрозненными. Например, более старая находка слона возрастом ровно 1,8 миллиона лет на той же территории не дала ученым однозначных доказательств: царапины на костях могли быть оставлены не каменными орудиями, а случайным растаптыванием или зубами хищников. Авторы исследования, опубликованного в журнале eLife, изучили породы возрастом около 1,78 миллиона лет на территории Олдувайского ущелья. Они нашли останки молодого слона Elephas recki: тазовые кости, задние ноги, ребра, фрагменты черепа и бивни. Рядом с ними лежало 80 каменных орудий — в основном острые отщепы и их фрагменты. Тем не менее сама стоянка не сохранилась в первозданном виде. Тысячи лет назад там произошел небольшой оползень, который сместил все находки примерно на 12 метров вниз по склону. Это вызвало скепсис в отношении связи остатков слона и предметов его разделки. В ответ на это авторы исследования смоделировали изначальное распределение предметов и доказали, что даже с учетом смещения кости и камни были частью одного скопления. Иными словами, оползень просто передвинул уже существовавшую стоянку, но не создал ее искусственно. На самих костях не выявили классических следов от каменных ножей, что случается, когда мясо срезают полностью. Зато ученые обнаружили так называемые зеленые переломы: это означает, что толстые кости ног слона разбили, пока они были свежими, чтобы извлечь костный мозг. Кроме того, на одном из фрагментов бедренной кости заметили следы заточки и полировки. Ученые предполагают, что это древнейшее костяное орудие, которое, возможно, использовали как наконечник или нож. [shesht-info-block number=1] Изучив этот памятник, а также сравнив его с данными соседних стоянок, специалисты сделали вывод, что начиная именно с рубежа 1,8 миллиона лет назад стоянки людей становятся намного больше по площади, а количество каменных орудий на них исчисляется тысячами. Археологи связывают это с появлением нового вида человека — Homo erectus (человек прямоходящий). У этого вида был крупнее мозг и больше размеры тела, что требовало более калорийной пищи. Этим же можно объяснить тягу к костному мозгу и тоннам мяса, добытым из слона. Кроме того, именно тогда появилась ашельская культура обработки камня с ее массивными ручными рубилами. Таким образом, сделали вывод авторы научной работы, в указанный период началась систематическая охота древних людей на крупную дичь.

Массивные звезды заканчивают жизнь по-разному. Когда у такой звезды иссякает термоядерное топливо, ее ядро может коллапсировать, что приводит к взрыву сверхновой. Иногда в результате коллапса образуется черная дыра: в таком случае вдоль оси вращения умирающей звезды возникают узкие релятивистские джеты — струи вещества и излучения, движущиеся почти со скоростью света. Речь идет о гамма-всплеске — одном из самых мощных процессов во Вселенной. За несколько секунд гамма-всплеск может выделить энергии больше, чем Солнце за всю жизнь. Несмотря на десятилетия наблюдений, ученые до сих пор не до конца понимают, как формируются такие струи и почему они отличаются друг от друга (по длительности, происхождению, спектру). Непонятно, как именно работает механизм выброса и как свойства звезды влияют на струю. В 1990-х физики выдвинули гипотезу, объясняющую, как может появляться один из таких джетов. В стандартной модели струя представлена релятивистским джетом, который излучает в гамма‑диапазоне. Но если в эту струю попадет материя звезды — протоны и нейтроны, — они должны затормозить поток. При таком «загрязнении» джет движется медленнее, а его спектр смещается в сторону более мягкого рентгеновского излучения. Процесс назвали «грязным взрывом». Однако до сих пор ученым не хватало данных, чтобы проверить эту гипотезу.  [shesht-info-block number=1] Международная группа астрономов под руководством Сян-Юй Ванга (Xiang-Yu Wang) из Нанкинского университета проанализировала данные, полученные космическим телескопом «Эйнштейн», и обнаружила в них странную вспышку рентгеновского излучения, которую связала с «грязным взрывом». Событие получило название EP241113a. Предположительно, сигнал связан с далекой галактикой с активным звездообразованием, красное смещение которой оценивается примерно как z ≈ 1,53. Если оценка подтвердится, это будет означать, что свет от нее шел к Земле почти девять миллиардов лет. Ванг отметил, что по своей энергии событие сопоставимо с энергией гамма-всплеска, но спектр излучения пришелся на рентгеновский диапазон, что сразу привлекло внимание исследователей.  После начального всплеска излучение ослабло и превратилось в «свечение», которое длилось несколько часов. Затем оно постепенно угасло. Событие похоже на обычный гамма-всплеск, но главное отличие заключается в типе излучения — вместо гамма-лучей наблюдались рентгеновские. [shesht-info-block number=2] По словам ученых, хотя астрономам известны тысячи гамма-всплесков, источник этой вспышки, скорее всего, устроен иначе. Вероятно, он связан с коллапсом массивного светила, либо это нейтронная звезда. В любом случае струя взаимодействует с этим объектом особым, пока неясным образом. Если источник — черная дыра, то у исследователей появится шанс составить более полную картину образования черных дыр по всей Вселенной. Однако утверждать со стопроцентной вероятностью, что это действительно «грязный взрыв», рано. Сперва нужно подтвердить, что вспышка произошла именно в этой далекой галактике, подчеркнули Ван и его коллеги. Если данные подтвердятся, это станет свидетельством ранее неизвестных процессов, происходящих в самых далеких уголках Вселенной, и позволит лучше понять механизм гибели массивных звезд. Выводы исследователей представлены на сайте препринтов arXiv.

Почти все процессы в клетке зависят от взаимодействия белков внутри нее. С их помощью клетка передает сигналы, запускает и регулирует химические реакции, образует молекулярные комплексы, необходимые для ее работы. И если такие взаимодействия нарушаются и клетка работает неправильно, это может приводить к заболеваниям. Поэтому для изучения механизма болезней и поиска мишеней для лечения ученым важно понимать, какие белки могут взаимодействовать друг с другом, а какие нет. Выяснять это экспериментально трудно: если в исследовании рассматриваются десятки или сотни белков, число возможных пар оказывается слишком большим для проверки. Из-за этого биологи используют методы машинного обучения, предсказывающие такие связи по структуре и свойствам молекул.  Исследователи НИУ ВШЭ разработали систему GSMFormer-PPI, которая учитывает три типа данных о каждом из белков в предполагаемой паре: аминокислотную последовательность, трехмерную структуру и свойства молекулярной поверхности.  Для их обработки авторы использовали существующие модели, которые переводят эти данные в числовые представления. Аминокислотную последовательность — порядок цепочки аминокислот, из которой построен белок, — анализирует белковая языковая модель. Трехмерная структура белка представляется как граф, где аминокислоты становятся вершинами, а их пространственные контакты — связями.  Такое описание обрабатывает графовая нейронная сеть. Также с помощью отдельного алгоритма учитывались свойства поверхности белка — форма и физико-химические характеристики участков, через которые белки распознают друг друга. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Затем эти числовые представления о белках поступали в разработанный авторами трансформерный модуль — нейросеть, которая совместно анализирует разные типы данных о белке. Если в работах других исследователей признаки часто просто объединялись в один вектор, то здесь модель не складывает их механически, а выявляет связи между ними.  «При взаимодействии белков особенно важна их поверхность: именно через нее молекулы распознают друг друга и на ней сосредоточены физико-химические свойства, от которых зависит связывание. В нашей модели мы попытались учесть эту информацию вместе с последовательностью и трехмерной структурой белка, а затем не просто объединить признаки, а дать алгоритму возможность анализировать связи между ними. Именно это и позволило точнее предсказывать белок-белковые взаимодействия», — комментирует один из авторов статьи, директор Центра биомедицинских исследований и технологий Института ИИиЦН ФКН НИУ ВШЭ Мария Попцова. Чтобы проверить, насколько хорошо работает новая модель, исследователи протестировали ее на наборе данных PINDER — крупной базе известных белковых взаимодействий.  В экспериментах GSMFormer-PPI показала точность 95,7% и превзошла популярные графовые модели, например GCN и GAT. Также исследователи провели тест с более простым вариантом GSMFormer-PPI — без модуля, который анализирует связи между разными типами данных. Эта версия работала хуже, что доказывает: дело не только в самих данных о белке, но и в том, как именно модель их сопоставляет. Дополнительные тесты показали, что для точного прогноза важны все три типа данных: последовательность, пространственная структура и свойства поверхности белка. Когда исследователи поочередно убирали один из компонентов, качество предсказания снижалось. Иными словами, модель работает лучше именно потому, что рассматривает белок сразу на нескольких уровнях. В перспективе такие системы могут помочь быстрее отбирать пары белков при изучении механизмов болезней и поиске мишеней для лекарств.

Абстрактное восприятие ритма — это способность узнавать временной паттерн (мелодию), даже если он воспроизводится в другом темпе. До сих пор этот навык считался фундаментом человеческой речи и музыки, а среди животных достоверно встречался лишь у видов, способных к вокальному обучению, например у певчих птиц. Ученые полагали, что для чувства ритма нужны специализированные нейронные связи между слухом и моторикой. Голуби и крысы с подобными тестами не справлялись, поэтому исследователи решили проверить когнитивные границы насекомых. Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, создали искусственный «луг» с шестью электронными «цветками», оборудованными микроконтроллерами и светодиодами. Цветки непрерывно мигали в двух разных сложных ритмах. В центре цветков с правильным ритмом была капля сладкого сиропа. Другой ритм сигнализировал о наличии горького раствора хинина, нелюбимого шмелями. Ученые уравняли паттерны: суммарная продолжительность свечения и длительность пауз в обоих вариантах абсолютно совпадали. Шмели не могли ориентироваться на общую освещенность или простые визуальные подсказки — им приходилось запоминать саму структуру ритма. В следующих тестах насекомым усложнили задачу: выученный ритм начали воспроизводить в новых, незнакомых темпах — быстрее или медленнее. В финальном эксперименте шмелей поодиночке запускали в Т-образный лабиринт, где свет заменили вибрацией. В лабиринте насекомые запомнили сложные ритмичные вибрации поверхности и успешно находили еду. После удачного обучения биологи отключали вибрацию и запускали визуальный тест, где тот же самый ритм подавался уже в виде вспышек света. Во всех испытаниях шмели уверенно выбирали правильные кормушки. Они успешно распознавали абстрактный ритм как при изменении темпа, так и при переносе с осязания на зрение. Перед тем как принять решение, насекомые вели себя как внимательные слушатели: не садились сразу, а зависали над цветком. Если шмель находился в воздухе примерно 1,2 секунды — время, равное одному полному циклу ритмического рисунка, — вероятность безошибочного выбора достигала 85-100%. Результаты исследования показали, что для восприятия абстрактного времени не требуются эволюционные инновации певчих видов. Умение считывать сложные ритмические паттерны может развиться даже в шмелином мозге размером с кунжутное зернышко. Авторы научной работы предположили, что у насекомых эта способность возникла из необходимости анализировать оптический поток — ритмичное мелькание света и тени, которое мозг шмеля обрабатывает для навигации и контроля скорости во время полета.

Parakneria thysi — обитающие в реках и ручьях верхнего бассейна реки Конго рыбы длиной всего 37-48 миллиметров. Максимальный размер, до которого эти крошечные рыбы способны дорасти, составляет примерно 96 миллиметров. Они обладают удлиненным телом и ведут преимущественно донный образ жизни. Паракнерий еще называют shellears (в буквальном переводе — «ракушкоухие») из-за их уникальной анатомической особенности: у взрослых самцов этих рыб на жаберных крышках есть специфический орган, который по форме напоминает миниатюрную ракушку или человеческое ухо. Этот орган снабжен присосками и помогает самцу удерживаться рядом с самкой во время нереста, что особенно важно в условиях быстротекущей воды. Но это не единственная особенность паракнерий. Местные жители уже более полувека рассказывают о том, что эти рыбки умеют взбираться вертикально вверх по водопадам, однако до сих пор такие истории не были официально подтверждены. Теперь это поведение паракнерий впервые получило подтверждение. Международная команда ученых во главе с Пасификом Кивеле Мутамбалой из Университета Лубумбаши (Демократическая Республика Конго) в течение трех лет следила за «ракушкоухими».В конце концов исследователям, статья которых опубликована в журнале Scientific Reports, удалось запечатлеть на камеру, как тысячи рыбок, цепляясь за влажные скальные поверхности, карабкаются вверх по 15-метровому водопаду Лувиломбо на одноименной реке. Как установили ученые, способность к скалолазанию у паракнерий обеспечивается крошечными крючкообразными выступами на специальных подушечках, расположенных на брюшной поверхности грудных и анальных плавников. Рыбки, цепляясь за скалы «крючками», передвигаются вертикально за счет боковых движений задней части тела, как при плавании. Кроме того, у паракнерий гипертрофированно развиты мышцы обеих пар плавников, что позволяют им нести свой вес. По наблюдениям исследователей, к скалолазанию способны только рыбки длиной менее 48 миллиметров — более крупные особи, по-видимому, слишком тяжелы для вертикального подъема, поэтому по мере роста паракнерии теряют способность эффективно преодолевать водопад. Процесс восхождения требует от паракнерий больших затрат энергии: путь до вершины водопада может занимать почти 10 часов и состоять в основном из передышек. Иногда рыбки лежат всего несколько секунд, прижавшись к скале, а в других случаях подолгу, порой по часу, отдыхают на горизонтальных уступах. В общей сложности, по оценкам исследователей, на сам подъем уходит всего примерно 15 минут. Вертикальный подъем африканских рыбок по водопаду / © Scientific Reports Но даже с учетом периодов отдыха далеко не всем паракнериям удается преодолеть весь путь — некоторые падают вниз, сбитые струями воды. Особенно часто такое случалось, когда рыбкам приходилось передвигаться «вверх ногами» под нависающими скалами, заметили ученые. Миграция паракнерий вверх по водопаду происходила не постоянно, а только во время наводнений, которые в бассейне Конго обычно случаются в конце сезона дождей — в апреле и мае. Цель подобной миграции до сих пор не совсем ясна, хотя у исследовательской группы есть несколько гипотез на этот счет. Возможно, во время сильных дождей рыбок вымывает из привычного ареала обитания в верховьях реки и они пытаются вернуться обратно. Кроме того, не исключено, что паракнерии пытаются добраться до мест, расположенных выше водопада, где меньше конкуренции за пищу или реже встречаются хищники.

Экипаж миссии «Артемида II» с вечера 6 апреля начал максимальное сближение с Луной, а 7 апреля, в 01.37 по Москве, зашел за ее диск, из-за чего связь с ним прервалась и возобновилась только в 02.27. Примерно в 02.03 он достиг расчетного максимального удаления от нашей планеты примерно в 406 771 километр. До сих пор рекорд для пилотируемых полетов был около 400 тысяч километров. Его установили во время миссии «Аполлон-13». Из-за ряда технических неисправностей на борту, NASA тогда отменило для него высадку на Луне, поэтому вместо этого корабль «Аполлон» пролетел мимо Луны по орбите, отдаленно похожей на ту, что использовал и Orion в наши дни. Такая орбита выбрана потому, что она не требует дополнительных включений двигателей для возвращения к Земле: корабль на ней возвращается обратно к нашей планете благодаря сочетанию инерции и влияния лунной гравитации. Максимальное сближение между ним и Луной на ней в этот раз составило 6550 километров. Это намного выше стандартной окололунной орбиты, на которую выходили лунные миссии «Аполлонов». И все же, за счет отсутствия атмосферы, поверхность спутника и с нее видно весьма неплохо. Даже фотографии поверхности, сделанные на смартфоны астронавтов (в этой миссии им впервые было разрешено их использовать) достаточно детальны. Вид Луны из иллюминатора корабля Orion незадолго до их максимального сближения / © NASA NASA вело трансляцию, в ходе которой астронавт Кристина Кук отметила наличие на наблюдаемой ими Луне новых кратеров, которых они не видели на тренировках. Свежие кратеры Луны легко отличить от остальных за счет их повышенной яркости. Канадский астронавт Джереми Хансен (первый неамериканец, когда-либо покинувший пределы околоземной орбиты) предложил назвать один из новых кратеров (они пока не имеют официальных имен) «Кэррол», в честь жены командира корабля Рида Уайсмена. Она умерла от рака в 2020 году, в возрасте 46 лет, оставив двух дочерей. После окончания миссии предложение о наименовании кратера будет формально подано в Международный астрономический союз. Судьба заявки неочевидна: обычно кратеры на Луне называют в честь выдающихся ученых или инженеров, внесших вклад в изучение космоса, причем посмертно. Официальную трансляцию сближения с Луной от NASA можно посмотреть ниже: https://www.youtube.com/live/6RwfNBtepa4?si=e4LM_PjtXkpeW9HA В данный момент корабль возвращается к Земле по пролетной траектории. На борту по-прежнему продолжаются мелкие технические инциденты, в частности, опять не работает туалет, который до этого уже два раза частично терял функциональность и два раза ее возвращал. [shesht-info-block number=1] Вообще, как Naked Science уже отмечал, полет насыщен мелкими неприятностями технического плана — проблемами в работе систем корабля. До этого Orion в 2022 году летал на Луну без людей, но в таком полете нельзя выявить проблемы работы систем жизнеобеспечения и того же туалета. Для их выявления до посадки на земном спутнике во многом и проводится миссия «Артемида II».

Расположенные вне центров галактик ультрамощные рентгеновские источники (ULX) излучают настолько интенсивно, что их светимость превышает предел Эддингтона для нейтронной звезды, при котором давление излучения должно раскрывать падающее вещество и останавливать аккрецию. Предполагалось, что такие источники содержат черные дыры. Однако открытие рентгеновских пульсаций в последние годы показало, что по крайней мере часть ULX представляют собой обычные по массе нейтронные звезды, на которые вещество падает в экстремальном режиме сверхэддингтоновской аккреции. Но что именно позволяет нейтронной звезде выдерживать такой поток вещества? Одно из возможных объяснений — чрезвычайно сильные магнитные поля, сравнимые с полями самых магнитных объектов во Вселенной — магнетаров. Правда, прямых спектральных доказательств их существования практически не было. [shesht-info-block number=1] Изучив источник NGC 4656 ULX-1 с помощью Европейской рентгеновской обсерватории XMM-Newton, астрономы обнаружили в его спектре узкую линию поглощения. Это важно, поскольку они возникают, когда частицы движутся в сильном магнитном поле и начинают поглощать фотоны на строго определенном уровне энергии. Исследователи называют такое явление циклотронным резонансом. Результаты научной работы, представленной в журнале Astronomy and Astrophysics, показали, что линия устойчива к изменениям модели спектра и сохраняет статистическую значимость порядка трех сигм даже при различных способах обработки данных. Открытие снижает вероятность того, что сигнал — артефакт наблюдений или особенность приборов. Эта линия могла бы возникнуть из-за поглощения сильно ионизированными атомами в быстром звездном ветре, однако в таком случае в спектре должны были появиться и другие переходы, однако их не наблюдалось. Поэтому исследователи заключили, что более естественным объяснением может быть циклотронная линия излучения протонов. Дело в том, что такие линии появляются при гораздо более сильных магнитных полях: из-за большой массы протона энергия линии оказывается в рентгеновском диапазоне всего в несколько килоэлектронвольт. [shesht-info-block number=2] Если выводы верны, измеренная линия в области ее формирования соответствует магнетару. При этом речь может идти не о глобальном дипольном поле светила, а о более сложной мультиполярной структуре, сосредоточенной близко к поверхности. Именно такой сценарий чаще всего обсуждается для ULX-систем. Окончательные выводы делать пока рано: они требуют более глубоких наблюдений, в том числе с будущими рентгеновскими миссиями. Однако уже сейчас результат поддерживает картину, согласно которой по крайней мере часть источников ULX, судя по всему, скрывает нейтронные звезды с магнитными полями вблизи поверхности. В случае, если результаты работы получат подтверждение, такие источники перестанут быть просто слишком яркими и станут естественными лабораториями экстремальной физики, где одновременно проверяются модели аккреции, магнитных полей.

Образцы с астероида Бенну — одного из самых примитивных тел Солнечной системы — доставили на Землю миссией OSIRIS-REx в сентябре 2023 года. Поразительно, но они практически не изменились за 4,5 миллиарда лет: в отличие от метеоритов, способных загрязняться на нашей планете, образцы сохраняют исходную структуру вещества. С их помощью можно понять, как вода, минералы и органические соединения в ранней Солнечной системе взаимодействовали друг с другом.  Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале PNAS, проанализировали частицу OREX-800066-3 с помощью наноИК-спектроскопии (nano-FTIR) и рамановской спектроскопии. Оба метода позволили определить химический состав с пространственным разрешением порядка десятков нанометров и проследить распределение отдельных функциональных групп по характерным полосам поглощения, например в диапазоне от 1550 до 1310 обратных сантиметров. Там фиксируются сигналы органики и карбонатов. В результате исследователи выделили три четко различающихся типа областей. Первая — зоны, богатые алифатической органикой (углеводороды). Вторая — участки с высоким содержанием карбонатов (минералы, образованные при участии воды и CO₂). Третья — области с азотсодержащей органикой. Последняя потенциально важна с точки зрения пребиотической химии. [shesht-info-block number=1] Выяснилось, что эти области не смешаны, а пространственно разделены даже на наноуровне. Статистический анализ показал сильную отрицательную корреляцию. Там, где сигналы алифатических соединений — участков без ароматических фрагментов, — практически отсутствуют карбонаты и азотсодержащие соединения. При этом между карбонатами и азотной органикой связь практически отсутствует. Дополнительно были обнаружены органосерные соединения, но они локализованы только в карбонатных областях. Значит, на поздних стадиях эволюции в Бенну могли существовать рассолы, в которых происходили реакции между серой, органикой и минералами. Проще говоря, химическая эволюция астероида шла в несколько этапов, с участием жидкой воды. [shesht-info-block number=2] Углеродистое вещество, как оказалось, находится в крайне неупорядоченном состоянии и почти не подвергается нагреву. Вот почему температура Бенну оставалась низкой, а многие нестабильные органические группы (включая азотсодержащие) сохранились. Отметим, такие молекулы обычно разрушаются, однако в данном случае этого не произошло. Более того, сложная структура присутствует даже внутри карбонатных зон: разные типы карбонатов перемешаны на уровне десятков нанометров. То есть минералы формировались не одновременно, а в несколько этапов — вероятно, при изменяющемся составе жидкости. Образец астероида Бенну под оптическим микроскопом в рамках наноразмерного анализа. / © Mehmet Yesiltas Таким образом, вещество Бенну — это набор микросред. Вода двигалась по ограниченным каналам, создавая локальные области химических реакций. В одних местах образовывались карбонаты и соединения серы, в других — органика, включая азотсодержащие молекулы. Сравнение с Рюгу также показало, что у двух астероидов есть общие черты, которые различаются распределением органики и карбонатов. Выходит, даже похожие небесные тела могли эволюционировать по разным сценариям. Напомним, ранее в образцах Рюгу нашли все пять «букв» генетического алфавита. Открытие существенно расширяет представление о том, где и как в ранней Солнечной системе могли сохраняться органические молекулы — потенциальные предшественники жизни.

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.

В самом начале полета Orion температура внутри корабля некоторое время была ниже оптимальных значений. Затем корабль испытал проблемы с отводом мочи в космос. Хотя ведущий американский космический журналист Эрик Бергер и написал об этом с иронией: «Артемида II проходит так хорошо, что нам приходится говорить о замерзшей моче», на самом деле, все далеко не так смешно. Дело в том, что в 1970 году, во время миссии «Аполлон-13», сочетание пониженных температур и замерзания мочевыводящей трубки снаружи корабля заставило экипаж использовать для мочеиспускания так называемые пакеты. В итоге у одного из астронавтов развилась сначала инфекция мочевыводящих путей, а затем и почек, что потребовало длительного лечения после возвращения на Землю. Мы расспросили о происходящем Георгия Тришкина, аналитика ракетных пусков, автора телеграм-канала «Техасский Вестник». В последние месяцы он уже не раз показывал, что его источники в американской космической отрасли весьма надежны и часто располагают информацией по критически важным вопросам раньше, чем другие. N.S.: У экипажа «Аполлона-13» были проблемы, сходные c нынешними на Orion: не работала система вывода мочи. Тогда тоже люди в итоге использовали пакеты вместо туалета, что, как считается, привело к инфекции мочевыводящих путей и почек у Фреда Хейза, поскольку пакеты не дают полной герметичности и стерильности. Сходство вызывает вопрос: может ли что-то такое развиться сейчас у кого-то из членов экипажа? Георгий Тришкин: Ну, для начала стоит обрадовать, что несколько часов назад проблему со сбросом отходов решили — разворот корабля в нужную сторону для прогрева солнечными лучами линии [вывода мочи] действительно помог, хотя и не с первого раза. И резервуар с жидкими отходами удалось опустошить. Так что на данный момент полная функциональность туалета восстановлена. Вообще же, несмотря на определенные сходства с проблемами эпохи программы «Аполлон-13», за 54 года многое поменялось. Особенно в бытовых вопросах — и многие средства индивидуальной гигиены достались Orion от программы МКС, где они также улучшались в несколько итераций за 25 лет. Надо сказать, что если и будет такая медицинская проблема, то мы вряд ли про нее узнаем. NASA заложило возможность приватных консультаций для астронавтов. Из, кстати, все той же кабинки с туалетом. И некоторые данные по их состоянию будут опубликованы только в рамках нескольких лет после этой миссии. Еще стоит помнить, что с температурой на борту разобрались — систему жизнеобеспечения докрутили на второй день, а это снижает риски. N.S.: Потенциально использование пакетов небезопасно, хорошо бы иметь возможность что-то с этим сделать силами экипажа, если повороты к Солнцу не помогут. На ваш взгляд, лучше была бы ситуация, если на Orion был хоть один скафандр для выхода в космос? Ведь тогда астронавты смогли бы выйти в открытый космос и попытаться прочистить трубку. Или на ваш взгляд даже для одного скафандра ВКД там слишком мало места? Приходилось читать, что Orion не рассчитали на такую производительность системы поддержания внутреннего давления, как Crew Dragon от SpaceX, поэтому там нельзя просто открыть люк и выпустить астронавта, а потом быстро вернуть давление. Это так, или это всего лишь слухи? Георгий Тришкин: NASA закладывало в Orion возможность выхода в открытый космос через сам корабль, как у «Аполлонов», но еще в рамках старой программы по экспедиции на астероид, которую отменили в пользу лунной программы «Артемида». Но требования сильно поменялись с тех пор, и для второй миссии подобный функционал на заложен. Новые скафандры для работы в космосе от Axiom еще не тестировались в реальных условиях. Это будет только в следующем году в обновленном плане миссии «Артемиды III», и то на одном или двух посадочных модулях по программе HLS [Starship и модуль от Blue Origin]. Но если представить, что такой скафандр бы был на корабле и в планах стоял выход в нем, то вряд ли удалось бы что-то починить. Ведь любой выход в открытый космос это дополнительный риск и сложности. И он может сработать, только если есть подготовленный план ремонта и инструмент для таких работ на борту корабля. К счастью, тут обошлись более простыми методами. Пределы рисков для этой миссии очень строгие. N.S.: Вы упоминали на своем телеграм-канале, что в этом полете к Луне были и другие мелкие неисправности, которые в целом ухудшили отношение Агентства к кораблю Orion. Какие бы вы выделили как самые важные? Георгий Тришкин: Да, первый день прошел нервно для всех, но после импульса, который вывел корабль к Луне, стало полегче. Для такого этот полет и нужен — отловить как можно больше «болячек» у корабля, чтобы не пришлось тратить на это время во время полета для высадки на Луне. Основные проблемы? Мы вновь слышим про проблемы с системой подачи давления в топливные баки с помощью гелия. Представители NASA на последней пресс-конференции упомянули, что пришлось перейти на дублирующий узел. А это критическая часть корабля. [shesht-info-block number=1] Есть также различные проблемы в электрических цепях. Все, что касается приборной части для этого корабля еще не летало на орбиту. Так что экипаж периодически сталкивается с всплывающими предупреждениями. Много внимания было приковано к запаху чего-то жженого из кабинки с туалетом. Но его источник так и не нашли, видимо, где-то перегревается часть звукоизоляции кабинки. Впрочем, это скорее небольшая проблема. N.S.: Не получится ли так, что все эти мелкие проблемы в нынешней миссии склонят NASA к стыковке со Starship на эллиптической околоземной орбите? Чтобы астронавты могли перейти на Starship, где есть место и для скафандров для открытого космоса. Да и в целом там система жизнеобеспечения от SpaceX, показавшая лучшие результаты. Георгий Тришкин: Если мы говорим про будущие миссии «Артемида», то детали в них постоянно меняются. NASA вместе с Blue Origin и SpaceX почти не делятся информацией о прогрессе подготовки — он есть, но скрыт от публики, пока не будет утверждена новая архитектура миссии и выбрана одна из двух компаний. Да, оба подрядчика представили NASA несколько ускоренных вариантов для «Артемиды IV», но они пока обсуждаются за закрытыми дверями. И поскольку Агентство наконец-то отказалось от близкой к прямолинейной гало-орбиты (NRHO) у Луны, то это слегка сокращает требования по затратам энергии при полете к Луне. Один из нынешних непубличных планов — что Starship HLS сможет дотащить Orion до низкой окололунной орбиты. И поскольку сам корабль Orion при этом не будет тратить энергию на разгон с земной орбиты, это позволит ему сохранить запас горючего на обратный путь. У этого плана есть свои узкие места, и сейчас нельзя точно сказать, какой вариант будет выбран. Но, отвечая на ваш вопрос, можно сказать так: NASA предпочтут ту систему и план, который укладывается и в срок, и в нормы безопасности. Для них любой непросчитываемый риск — это недопустимый риск.