Стволовым клеткам космос не нравится
Влияние микрогравитации на эмбриональные стволовые клетки изучали биолог Брендан Бернс и его коллеги из университета Нового Южного Уэльса. В ходе исследования выяснилась необычная особенность поведения белков, которые вырабатывают клетки.
Ученые поместили в специальный сосуд, разработанный в NASA, эмбриональные стволовые клетки человека. Во время его вращения внутри создаются условия, копирующие те, что присутствуют на низкой околоземной орбите. Таким образом, биологи на некоторое время как бы отправили подопытных в космос.
Затем экспериментаторы изолировали, тщательно обследовали и сравнили белки, экспрессия которых происходила в обычных и «космических» стволовых клетках. В результате выяснилось, что 75 % «микрогравитационных» белков не встречались в клетках, выращенных при нормальной силе тяжести.
Среди «космических» белков были соединения, ответственные за понижение плотности костей (то есть в человеческом теле они бы привели к остеопорозу). При этом ученые заметили, что производится гораздо меньше белков, обладающих антиоксидантными эффектами, а значит, повышается вероятность повреждения клеточной ДНК.
«Большой объем работ был посвящен исследованию влияния низкой гравитации на иммунную систему людей, но почти никто не изучал воздействие на клеточном уровне. Мы считаем это большим упущением», — рассказывает Брендан и добавляет, что в ближайшем будущем он и его команда планируют разобраться, какие гены ответственны за те или иные изменения.
Ученые уверены, что это исследование поможет лучше понять причины негативного воздействия длительного пребывания в космосе на организм астронавтов.
---------------------------------------
МАРК запускает время вспять
Исследование биологов Калифорнийского университета в Беркли помогло выявить биохимические процессы, связанные со старением человеческих мускулов. Используя полученные сведения, ученые смогли обратить вспять биологические часы износившейся мышцы.
В эксперименте участвовали люди двух возрастных групп — средний возраст в них составлял 23 и 71 год соответственно. У испытуемых трижды брались образцы ткани четырехглавой мышцы. Первый раз — до начала эксперимента, когда ноги участников с целью имитировать атрофию мускулов лишили подвижности на две недели. Затем — по истечении трех дней после снятия гипса, когда испытуемые занимались на тренажерах, чтобы вернуть ногам тонус. И наконец — спустя четыре недели по завершении опыта, когда мышечная масса должна была полностью восстановиться.
Две недели, проведенные в неподвижности, лишь слегка повредили молодым мышцам, в то время как мускулы представителей старшего поколения продемонстрировали явные признаки атрофии. Более того, ткани пожилых людей регрессировали даже месяц спустя.
Из предыдущих опытов уже было известно, что во взрослых стволовых клетках мышц есть так называемый рецептор Notch, который вызывает рост ткани при своей активации. Но главным прорывом исследования Моргана Карлсона и Майкла Конбоя стала демонстрация значимости так называемых митогенактивируемых протеинкиназ (MAPK). При искусственном их блокировании клетки молодых мышц переставали восстанавливаться, и, наоборот, при запуске этого ключа биохимическими методами старые клетки начинали регенерацию.
Цепочки MAPK известны как фермент, необходимый для формирования органов у таких разнообразных видов, как нематоды, плодовые мушки и мыши. Теперь же фермент приобретает дополнительное значение как важный регулятор деятельности Notch-рецепторов, необходимых человеческим мышцам для регенерации. В мышечной ткани стариков уровень МАРК снижен, из-за чего Notch не активируются, и, следовательно, стволовые клетки уже не могут, как раньше, выполнять свою работу по восстановлению организма.
«Тот факт, что биохимическая цепочка МАРК сохранялась на протяжении всего процесса эволюции, от червей и мух до людей, показывает нам ее важность, — говорит Конбой. — Теперь мы знаем, что именно она играет ключевую роль в регуляции старения человеческих тканей. С практической точки зрения мы отныне знаем, что для повышения уровня регенерации и восстановления здоровья можем работать напрямую с МАРК или Notch. Конечная цель, разумеется, перенести в ближайшее время исследования из лаборатории в прикладную область».
---------------------------------------
Двухколесный «ванька-встанька»
Колесо «Gyrowheel» от американской компании «Gyrobike» вскоре окажется на прилавках магазинов. Любопытное изобретение студентов Дартмутского колледжа призвано существенно облегчить и ускорить обучение езде на велосипеде, так как их колесо не позволяет двухколесной машине упасть.
Базируется идея на гироскопе, заключенном внутри пустотелого внешнего колеса. Гироскоп этот крутится с приличной скоростью, даже когда велосипед едет медленно или стоит, а возникающие на оси гироскопа силы не дают новичку разбить себе коленки. Уже первый экспериментальный прототип, построенный руками студентов, вызвал восторженные отклики целевой аудитории — детишек 4—6 лет.
В 2007-м авторы устройства основали компанию «Gyrobike» и принялись разрабатывать промышленную модель. В ходе этого процесса колесо «Gyrowheel» получило встроенные электромоторчик и компактные аккумуляторы, раскручивающие гироскоп. Так удалось исключить любую зависимость темпа его вращения от предварительного разгона велосипеда, который движется вперед по-прежнему только усилиями седока, а заодно поднять частоту вращения, нарастив стабилизирующее влияние маховика.
«Gyrowheel» выпускается в качестве замены для обычного переднего колеса и легко устанавливается на его место. В планах компании также выпуск готового фирменного велосипеда.
---------------------------------------
А мед от пчел-роботов будет?
Национальный научный фонд США выделил $ 10 миллионов на проект «Робопчелы» («RoboBees»). Колония крохотных летающих роботов должна быть построена в Гарварде через 5 лет. Во главе проекта стоят профессор Роберт Вуд и команда из его лаборатории микроробототехники, черпающая вдохновение у насекомых.
В 2007 году Вуд со товарищи демонстрировали 60-миллиграммового робота с размахом крыльев 3 сантиметра. Он летал и был схож с прообразом, но то был один из первых шагов. «RoboBees» — задача на порядки сложнее. Заявлены три главных направления ее решения: тело, мозг и колония. Первое — это компактные источники энергии и связанная с ними электроника, полностью интегрированные в тело машинки. Второе — набор датчиков, похожих на глаза и антенны пчел, а также другое оборудование и программное обеспечение, которое будет служить мозгом, контролирующим полет. Третье — разработка алгоритмов координации и связи роботов с целью имитации коллективного поведения колонии. Всем этим и будут заниматься американские ученые в ближайшую пятилетку.
---------------------------------------
Для чего нужна черепица-хамелеон
Группа выпускников Массачусетского технологического института создала прототип черепицы, которая летом — белая, а зимой — черная.
Проблема «неправильного» цвета крыш волнует многих специалистов в странах с жарким климатом. Любимые массами темно-красный, коричневый или темно-зеленый поглощают слишком много солнечного света, что приводит к росту расхода энергии на кондиционирование. Однако в холодное время года, напротив, крышу лучше иметь максимально темную (в тех краях, где идет снег, предполагается, что ее регулярно очищают), дабы хотя бы немного согревать воздух под ней и тем самым снизить затраты на обогрев дома.
Удовлетворить противоречивые требования к одному покрытию призван проект «Thermeleon». Секрет чудо-плитки заключен в полимере, растворенном в воде. Эта жидкость находится между двумя слоями стекла либо пластика. Верхний слой такой плитки прозрачен, а нижний — покрыт черной краской. Свойства заполнителя таковы, что при низкой температуре полимер остается растворенным, а жидкость — совершенно прозрачной. Потому свет солнца проходит всю толщу плитки до самого дна, где поглощается черной подложкой. Однако при подъеме температуры полимер конденсируется в мириады крошечных капелек, хорошо отражающих свет. Плитка становится белой.
Такая черепица может снизить затраты на кондиционирование дома на 20 %. Выгода от новинки в холодное время года пока не определена.
---------------------------------------
Когда мы стали прямоходящими?
Оказывается, предки человека совершали свои первые прогулки на двух ногах вовсе не на открытых пространствах, а еще под сенью лесов. Целые поколения ученых, начиная с Чарльза Дарвина, считали иначе.
О неожиданном результате исследования сообщил Стэнли Эмброуз из университета Иллинойса. Профессор антропологии — соавтор двух из 11 статей, опубликованных в спецвыпуске «Science», посвященном загадке Ardipithecus ramidus. Напомним, что этот гоминид, предположительно, был ранним предком современного Homo sapiens и жил в Эфиопии примерно 4,4 миллиона лет назад.
По словам Эмброуза, одним из важнейших доказательств неправоты Дарвина послужил анализ изотопов углерода в ископаемой почве, а также в зубах пяти экземпляров A. ramidus и других животных, которые обитали в этой же местности.
«Диета A. ramidus свидетельствует о том, что он жил в лесистой местности, — говорит Эмброуз. — У него в рационе зафиксировано немного больше лугопастбищных изотопов углерода, чем у шимпанзе, но гораздо меньше, чем у его потомков, прямоходящих австралопитеков, обитавших преимущественно в саванне».
Наряду с опубликованными в спецвыпуске «Science» анатомическими исследованиями, показывающими, что ардипитек мог ходить на задних лапах, иногда опираясь на ветви, эти данные позволяют предположить — древний гоминид сделал свои первые шаги на двух ногах еще в лесу, задолго до того, как решился выйти на открытое пространство.
