Учёные обнаружили новый способ получения энергии чёрной дырой

Даже если объект свободно падает в чёрную дыру, его траектория искривляется из-за увлечения инерциальных систем отсчёта. Это заставляет объект двигаться по орбитальной траектории с нарастающей скоростью.

В результате чёрная дыра передаёт часть своей энергии вращения объекту, что является частью механизма Пенроуза. Однако учёные обнаружили, что аккреционный диск, состоящий из ионизированного газа и пыли, также может генерировать энергию.

Аккреционный диск вращается, создавая мощное магнитное поле. Увлечение инерциальных систем отсчёта влияет на разные части диска: внутренняя часть движется быстрее, чем ожидалось, а внешняя — медленнее.

Это создаёт относительное движение ионизированной материи относительно магнитного поля. Такое взаимодействие вызывает эффект динамо, при котором дополнительная энергия передаётся от вращающейся чёрной дыры к диску.

Это усиливает электромагнитную активность системы, генерируя больше энергии, чем предсказывалось ранее. Хотя влияние увлечения инерциальных систем отсчёта незначительно для чёрных дыр звёздной массы, оно становится важным для сверхмассивных чёрных дыр.

Именно в этих случаях эффект достаточно велик, чтобы можно было наблюдать его проявление в квазарах и анализировать энергетические спектры, где видны разрывы и аномалии. Это открытие помогает объяснить, каким образом чёрные дыры и квазары генерируют огромное количество энергии, наблюдаемой астрономами.

Речь идёт о так называемом «мягком митохондриальном разобщении» — процессе, при котором клетки начинают тратить больше калорий, не утрачивая способности вырабатывать жизненно важную энергию. Обычно митохондрии преобразуют питательные вещества в АТФ — универсальное «топливо» для организма.

При разобщении часть энергии не аккумулируется в виде АТФ, а рассеивается в виде тепла. Вследствие этого клетке приходится сжигать больше жиров и других субстратов.

Ранее известные вещества, вызывающие подобный эффект, действовали слишком резко и были токсичны. Новое исследование демонстрирует, что химическую структуру молекул можно настроить так, чтобы этот процесс протекал медленно и контролируемо.

Авторы создали серию модифицированных жирных кислот и обнаружили, что соединения с определённым расположением атомов в ароматическом кольце усиливают дыхание клеток и частично снижают заряд митохондрий. При этом выработка АТФ не нарушается, а клетки не повреждаются.

Механистический анализ показал, что «мягкий» эффект связан с более медленным переносом протонов через мембрану митохондрий. В результате энергетический градиент снижается не полностью, а лишь до уровня, при котором клетки начинают расходовать больше энергии, сохраняя нормальную работу.

По словам исследователей, результаты создают концептуальную основу для разработки препаратов нового поколения, которые потенциально могут быть полезны при ожирении, метаболических нарушениях и возрастных заболеваниях, но без рисков, характерных для старых подходов.

Исследование опубликовано в журнале Medicine. Для оценки висцерального ожирения учёные использовали индекс висцеральной жировой ткани (VAI).

Он рассчитывается на основе окружности талии, индекса массы тела, уровня триглицеридов и холестерина HDL. Когнитивные функции оценивались с помощью стандартных тестов на память, речевую беглость и скорость обработки информации.

В начальных моделях более высокий VAI был связан с худшими результатами, прежде всего по показателю скорости мышления и внимания. Однако после учёта социально-демографических факторов, образа жизни и клинических сопутствующих состояний — таких, как гипертония и нарушения липидного обмена — статистически значимая связь между VAI и когнитивными показателями исчезла.

Это указывает на то, что ранее наблюдавшиеся ассоциации во многом объясняются сопутствующими кардиометаболическими и социальными факторами, а не самим объёмом висцерального жира. Авторы подчёркивают, что результаты не отменяют негативного влияния висцерального ожирения на здоровье в целом, но уточняют его роль в когнитивном старении.

Ранее учёные выяснили, что ежедневное употребление жареного несолёного арахиса может улучшать мозговой кровоток и вербальную память.

Они опубликовали результаты своего исследования в журнале Oncogene. В экспериментах исследователи продемонстрировали, что нарушение циркадных ритмов — внутренних биологических «часов» организма — ускоряет появление опухолей и усиливает их злокачественные свойства.

У моделей с нарушенным световым режимом рак развивался раньше обычного и чаще распространялся в лёгкие, что является признаком неблагоприятного прогноза. При этом подавлялась работа иммунной системы, что создавало условия, при которых опухолевые клетки легче выживали и распространялись.

Циркадные сбои также изменяли структуру здоровой ткани молочной железы, делая её более уязвимой к злокачественным трансформациям. Авторы исследования выяснили, что ключевую роль в этом процессе играет иммунный рецептор LILRB4 — своеобразный «выключатель» иммунного ответа, который при нарушении биологических ритмов начинает чрезмерно подавлять защитные реакции организма.

Блокирование этого рецептора позволило частично восстановить противоопухолевый иммунитет даже в условиях сбитых биоритмов. Это указывает на потенциально новый подход к терапии агрессивных форм рака груди.

Учёные подчёркивают, что результаты их исследования особенно важны для людей, регулярно работающих ночью или живущих в условиях хронического джетлага. Они подтверждают, что нарушение сна — это не просто фактор дискомфорта, а серьёзная угроза для здоровья.

Ранее учёные обнаружили, что водный настой орегано способен подавлять рост клеток рака груди.

Они выяснили, что нетрин-1 блокирует прикрепление и проникновение вируса в клетки печени. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Pathogens.

Учёные предлагают принципиально новый подход к лечению инфекции, при котором вирус останавливают до начала его репликации. Исследователи установили, что нетрин-1 взаимодействует с клеточным ферментом эндотелиальной липазы (LIPG).

Этот фермент ранее был признан важным посредником прикрепления вируса к поверхности гепатоцитов. Благодаря этому взаимодействию нетрин-1 нарушает контакт вируса с гепарансульфатами и ключевым рецептором NTCP, что снижает вероятность успешного заражения на раннем этапе.

Кроме того, выяснилось, что нетрин-1 влияет на второй критический этап — интернализацию вируса. Белок связывается с рецептором EGFR и подавляет его активацию, блокируя формирование молекулярного комплекса, необходимого для втягивания вируса внутрь клетки.

Таким образом, нетрин-1 действует по двум направлениям, препятствуя проникновению вируса в клетку. Эффективность этого механизма была подтверждена в клеточных моделях и в экспериментах на мышах с пересаженными человеческими гепатоцитами.

Введение нетрина-1 значительно снизило уровень инфицирования. Авторы исследования считают, что такой многоэтапный «барьерный» подход может стать основой для создания новых противовирусных препаратов, которые смогут дополнить или заменить существующую терапию хронического гепатита B.