• Новости
  • Наука
  • Ученые разработали метод сделать ткани прозрачными с помощью пищевого красителя
Нейросеть

Ученые разработали метод сделать ткани прозрачными с помощью пищевого красителя

Прозрачность живых организмов: открытие учёных Стэнфордского университета Когда мы смотрим на объекты, свет, отражающийся от них, позволяет нам различать формы и цвета.

Но как быть с живыми тканями, состоящими из воды, белков и жиров, которые преломляют свет под разными углами? Исследователи долгое время разрабатывали более сложные методы визуализации, такие как двухфотонная микроскопия и флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне.

Однако многие из этих методов требуют использования вредных химических веществ или действуют только на мёртвые ткани. Целью стало нахождение безопасного и обратимого способа достижения прозрачности живых организмов.

Учёные обратились к интересному решению — пищевому красителю тартразину, который содержится в чипсах и безалкогольных напитках. При растворении в воде и нанесении на кожу он изменяет взаимодействие света с биологическими тканями.

Ключ к этому открытию заключается в физике поглощения и преломления света, в частности, в соотношениях Крамерса-Кронига, которые описывают, как материалы взаимодействуют со светом на разных длинах волн. Тартразин уже использовался в микроскопии для окрашивания отдельных частей тела, но никогда не применялся ко всем тканям живых организмов.

Добавляя тартразин в воду и нанося его на ткани живых мышей под наркозом, исследователи смогли изменить показатель преломления воды в тканях, что сделало их более прозрачными. Они смогли увидеть кровеносные сосуды и мышечные волокна мышей.

Например, они наблюдали за движениями кишечника в реальном времени через прозрачную брюшную полость. «Это открытие может стать революционным.

Представьте себе возможность контролировать работу органов без инвазивных процедур или точно определять местоположение вен для взятия крови. Оно также может открыть новые горизонты в понимании того, как болезни воздействуют на организм на микроскопическом уровне», — подчёркивают исследователи.

Сделать человека полностью невидимым остаётся маловероятным по нескольким причинам. Хотя тартразин позволяет свету проходить через ткани, он эффективен лишь для определённых длин волн, преимущественно в красной и инфракрасной областях спектра.

Это означает, что при обычном освещении мыши не становятся невидимыми для невооруженного глаза. Их прозрачность обнаруживается с помощью специального оборудования для визуализации.

«Эта прозрачность затрагивает только те ткани, на которые был нанесён краситель, и даже тогда она ограничена глубиной проникновения красителя. Человеческий организм гораздо сложнее, а кожа толще, чем у мышей», — объясняют специалисты.

Добавляется, даже если бы учёные могли усовершенствовать технологию, достижение прозрачности всего тела создало бы серьёзные проблемы, например, обеспечение того, чтобы краситель равномерно достигал всех частей тела, не вызывая повреждений. Дело в том, что тартразин безопасен при приёме в ежедневных дозах, но может вызывать побочные эффекты, аллергические реакции, а в высоких дозах оказывает токсическое воздействие на клетки, вызывая генетические мутации.

Московский комсомолец

Изучают озеро Иссык-Куль
Российское географическое общество (РГО) изучает природные системы не только в России, но и в сопредельных государствах, например, в Средней Азии.

В преддверии 200-летия со дня рождения Петра Семёнова-Тянь-Шанского, которое будет в 2027 году, РГО продолжает миссию учёного, проводя международную научно-исследовательскую экспедицию по маршрутам знаменитого географа. С 2025 года особое внимание уделяется высокогорному озеру Иссык-Куль — уникальному природному объекту, расположенному между хребтами Северного Тянь-Шаня на высоте более 1600 метров над уровнем моря.

Младший научный сотрудник Института археологии РАН Максим Меньшиков рассказывает, что интерес учёных к подводным работам на Иссык-Куле возник ещё с 1871 года. Многие местные российские чиновники того времени понимали, что эта территория могла бы стать колыбелью подводной археологии России.

Они писали письма в Кронштадт с просьбой прислать водолазов и оборудование, но из-за сложности логистики и дороговизны оборудования первые работы начались только в советское время. Группы археологов, историков, биологов из Российской академии наук и Академии наук Киргизии продолжили дело советской многолетней экспедиции, работавшей на берегах Иссык-Куля в 1980–90 годах под руководством академика и вице-президента Национальной академии наук Киргизии Владимира Плоских.

Максим Меньшиков поясняет, что из-за регулярных землетрясений территории периодически затапливались. На дне озера известны места, где находятся более 50 памятников археологии.

Подводные археологи используют неинвазивные методы исследования памятников, чтобы как можно меньше артефактов извлекать на поверхность. Они проводят подводную съёмку с помощью дрона «Трионикс-6М» и используют гидроакустическую систему для навигации.

Археологи-аквалангисты обследовали 15–20 процентов подводного участка на дне Иссык-Куля площадью около пяти квадратных километров. Они нашли постройки из сырцового и обожжённого кирпича, из которых строились древние медресе, мавзолеи, мечети и минареты древнего Караханидского государства.

Археологи нашли 140 предметов, представляющих историческую и научную ценность, 300 фрагментов керамики и образцы дерева. Они планируют подвергнуть углеродному анализу образцы дерева для установления времени их произрастания.

Учёные узнали, что люди, жившие на берегу до природных катаклизмов, выращивали ячмень, пшеницу, просо, занимались садоводством и масличным производством. В прошлом году группа археологов из Москвы нашла два целых скелета из размытых водой погребений.

Останки принадлежали юноше лет 18-ти и женщине 32–35 лет. В этом году учёные впервые завершили реконструкцию их лиц по черепам по методике пластической реконструкции советского антрополога Михаила Герасимова.

Эта реконструкция показала, что черты лица у обоих были монголоидного типа, правда, у парня — ещё и с примесью европеоидного. Дальнейшие исследования ДНК останков, изотопный анализ костей, вероятно, раскроют много дополнительных деталей жизни этих людей.

Московский комсомолец

Нейросеть
Учёные фиксируют потепление климата
Алексей Викторович утверждает, что потепление происходит с ускорением, но это ускорение небольшое — всего на несколько процентов за десятилетие.

С 2015 по 2025 год общее потепление по сравнению со средним значением второй половины XIX века составляет около 1–3 градусов Цельсия. В отдельные сезоны и в отдельных регионах потепление может достигать нескольких градусов.

Российские данные подтверждают зарубежные исследования. Природная изменчивость климата, безусловно, существует и способна давать заметный вклад в изменение климата на масштабах 10–20 лет или больше.

Однако множество математиков по всему миру создавали модели потепления климата, и ещё никому из них не удалось воспроизвести потепление климата, начиная с начала индустриального периода, без учёта антропогенного фактора на количественном уровне. Необычно продолжительная жара в июле этого года в Европе признана рекордной за всю историю метеонаблюдений.

Это проявление изменения климата? Алексей Викторович считает, что погода — это то, что происходит в данный момент времени, а климат — это средняя погода за несколько десятилетий.

Поэтому рекордный июль сам по себе говорит скорее о погодной вариации, чем о климатической. Но потепление климата способствует увеличению частоты тёплых рекордов.

Общее потепление климата может привести к таянию горных ледников. В Британской антарктической службе заявили, что ледник Туэйтса (Судного дня) в Западной Антарктиде может обрушиться уже в 2026 году.

Алексей Викторович считает, что такой большой ледник быстро растаять не может. В нём самом могут произойти необратимые изменения, но весь он не исчезнет.

Эволюция шельфовых ледников сильно зависит от тёплых океанических течений, а мы их моделировать пока как следует не научились. За весь индустриальный период, если брать с середины XIX века до настоящего момента, рост уровня океана оценивается в 23 сантиметра.

Если и дальше уровень океана будет подниматься такими темпами, то первое, что приходит в голову, — могут оказаться затопленными целые регионы суши, если ничего не делать. При самом негативном сценарии это может повлиять на рост социальных катаклизмов, переселение народов понадобится?

Алексей Викторович считает, что люди, которые сейчас живут возле океана, вряд ли что-то замечают. Большинство пляжей остаются на своих местах.

Те 23 сантиметра, похоже, величина, которая не сказывается принципиальным образом на положении береговой линии.

Московский комсомолец

Развенчиваем стереотип о дронтах
Профессор Вера Вайсбекер из Университета Флиндерса в Аделаиде (Австралия) утверждает в интервью The Conversation, что результаты исследований опровергают стереотип о дронтах как о неуклюжих и глупых дневных собирателях пищи.

Исследователи решили бросить вызов стигматизации, окружающей дронтов, которые вымерли в конце XVII века. Голландские моряки уничтожили этих птиц, которые не боялись людей.

Дронты вымерли в результате охоты и нападения завезённых с Европы на остров животных — собак, кошек, свиней и крыс. Впоследствии птица стала синонимом глупости, появились рассказы о том, как их держали в неволе, чтобы жалобные крики привлекали собратьев.

В английском языке появилось выражение «пойти по пути дронтов», что означает вымереть или устареть. Однако недавнее исследование показывает, что дронты не заслужили этой эволюционной «премии Дарвина».

Чтобы определить когнитивные способности вымершей птицы, команда международных исследователей провела компьютерную томографию с высоким разрешением идеально сохранившихся черепов додо. Учёные воссоздали форму головы, пролив свет на размер и структуру мозга.

Они также смогли сравнить дронта с различными представителями семейства голубиных. Команда обнаружила, что передний мозг дронта, связанный с познанием и памятью, в пропорциях схож с другими голубями по сравнению с остальной частью мозга.

Исследователи пишут: «Другими словами, нет никаких доказательств того, что дронт был менее умён, чем любой другой голубь». Исследователи также отметили, что зрительные доли дронта — область, ответственная за первоначальную обработку визуальных данных, — были меньше, чем у их собратьев.

Это позволяет предположить, что дронты были приспособлены к условиям низкой освещённости в ночное время, что опровергает представление о том, что они ведут строго дневной образ жизни.

Московский комсомолец

Собаки различают человеческие лица
Собаки способны различать разные типы человеческих лиц, в частности, недовольные.

Это выяснили исследователи из Венского университета, среди которых была доктор Лаура Куайя. Предыдущие поведенческие эксперименты показывали, что собаки могут различать некоторые выражения лица человека, но они, как правило, проводили только две проверки одновременно: одну положительную и одну отрицательную.

В новом исследовании доктор Куайя и её коллеги обнаружили, что мозг собак способен не только отличать счастливые лица от других выражений, но и различать различные негативные выражения, отличая испуганные лица от сердитых или грустных. «Это первая демонстрация того, что мозг собаки может различать эмоции с одинаковой валентностью», — сказала она.

Исследователи работали с домашними собаками, которые были обучены добровольно лежать неподвижно внутри МРТ-сканера. В первом эксперименте восьми собакам показали пять наборов счастливых лиц и пять наборов нейтральных.

Результаты показали повышенную активность в определённых областях мозга, когда собакам показывали счастливые лица по сравнению с нейтральными. Эти области были связаны с более высокой визуальной обработкой, социальной обработкой и обработкой вознаграждения.

Затем команда провела второй МРТ-эксперимент с участием 12 собак. Каждой из них были показаны новые наборы незнакомых лиц с четырьмя различными выражениями: счастья, печали, страха и гнева.

Исследователи использовали машинное обучение для анализа активности в тех же областях мозга, которые были выявлены в ходе первого эксперимента, и обнаружили, что такая активность позволяет отличать счастливые лица от негативного выражения, но не может отличить разные типы недовольных лиц. Однако, когда команда проанализировала активность всего мозга собаки, они обнаружили, что можно различить грустные и испуганные лица, а также сердитые и испуганные лица — с различиями в активности в разных частях мозга — но не сердитые и печальные лица.

Доктор Рауль Эрнандес Перес, один из авторов исследования, подчеркнул, что различные негативные выражения могут вызвать разную реакцию, поскольку они представляют собой разный тип угрозы. Профессор Бриджит Уоллер из Ноттингемского Трентского университета описала эту работу как увлекательную, сказав, что она показала, как собаки были одомашнены, чтобы понимать поведение человека.

«Улыбка — это наиболее часто используемое выражение лица человека, жизненно важное для наших социальных взаимодействий, и поэтому вполне логично, что у собак развилась особая способность отличать её от других мимических движений», — комментирует она. «Кажется менее очевидным, что они могут различать другие выражения лица, и опять же, это имело бы смысл, поскольку они гораздо реже возникают при социальном взаимодействии людей».

Московский комсомолец

Другие новости