Мышей с болезнью Лайма вылечили специфическим антибиотиком

14.03.2022 23:01

Ученые из США обнаружили и исследовали антибиотик специфического действия против болезни Лайма. Этим препаратом оказался уже известный гигромицин А.

Возбудителем болезни Лайма являются грамотрицательные бактерии типа Спирохеты Borreliella burgdorferi, передающиеся человеку через укусы клещей. Инфекция является широко распространенной: в Украине, по данным Центра общественного здоровья, в 2020 году зарегистрировали 2745 случаев, а по оценке Центра контроля и профилактики заболеваний (CDC), в США болезнь Лайма поражает около полумиллиона человек в год. Характерным признаком болезни Лайма является мигрирующая эритема на месте укуса — красное пятно с уплотнением, которая со временем расширяется, при этом центр бледнеет и пятно становится похожей на кольцо. Оттуда бактерии быстро распространяются на другие участки кожи, сердце, периферическую и центральную нервную систему, вызывая миокардит, радикулит, паралич нервов и менингит. Острая стадия заболевания лечится антибиотиками широкого спектра действия, такими как оксациллин, ампициллин и цефтриаксон. Но такое лечение может нарушать микрофлору кишечника, которая играет важную роль в работе иммунной системы, предотвращении сердечно-сосудистым заболеваний. Кроме того, использование таких антибиотиков приводит к распространению резистентных штаммов бактерии. Зато антибиотик узкого спектра действия позволил бы бороться только с возбудителем, оставляя невредимыми другие бактерии, населяющие кишечник. Найти такой препарат попытались ученые Северо-Восточного университета с коллегами.

Для поиска необходимого вещества ученые провели скрининг экстрактов бактерий актиномицетов (Actinomycetales) против Borreliella burgdorferi. Большинство известных сегодня антибиотиков были выделены из актиномицетов, кроме того, в своих предыдущих работах авторов данного исследования удалось найти в актиномицетах несколько специфических антибиотиков. Именно поэтому эти организмы были выбраны как потенциальный источник нового антибактериального препарата. С 452-х актиномицетов шесть обнаружили специфическую активность, и только один (Streptomyces hygroscopicus) оказался достаточно активным и селективным для последующих исследований. Интересно, что этот вид актиномицетов уже используется как источник многих метаболитов, которые стали коммерческим продуктом, например, иммунодепрессант ровамицин.

В результате скрининга выделили единственную молекулу, а методами хромато-масс-спектрометрии и ядерно магнитного резонанса была установлено ее структура. Для ученых стало неожиданностью, что это активное соединение было открыто еще в 1953 году и называлось антибиотик гигромицин. Эта молекула была забыта из-за низкой активности в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, которые исследовали в те времена.

Ученые исследовали влияние гигромицину, А на мышей, зараженных болезнью Лайма. Через пять дней внутрибрюшной инъекции у мышей не нашли B. burgdorferi. Подобные результаты наблюдали и при оральном введении. Эффективность в отношении возбудителя болезни была подобна антибиотиком широкого спектра действия, однако влияние гигромицину, А на микрофлору кишечника мышей был существенно меньшим по сравнению с амоксициллином и цефтриаксоном. Интересно, что гигромицин, А вызвал увеличение количества полезных симбиотических лактобактерий (Lactobacillus) и лактококки (Lactococcus) в кишечнике мышей, но причина такого влияния пока неизвестна.

Авторам исследования не удалось обнаружить никаких признаков токсичности как в клеточных линиях человека, так и при оральном лечении мышей гигромицином, А даже при введении доз, превышающих минимальную концентрацию ингибирования в две с половиной тысячи раз, что свидетельствует о безопасности соединения.

Однако, это лишь первые шаги доклинической оценки потенциального лекарственного средства. Следующие опыты должны показать, можно ли гигромицин, А использовать в своей естественной форме или же необходимо будет оптимизировать структуру методами медицинской химии для улучшения его свойств.

Группа ученых из Австралии, Новой Зеландии и Германии выяснила, что повышенное кровяное давление, даже если оно не выходит за пределы нормы, связанны с быстрым старением мозга.

Исследовав МРТ-снимки головного мозга людей среднего и пожилого возраста, ученые выяснили, что люди с давлением 135 миллиметров ртутного столба систолического давления и 85 миллиметров диастолического давления имеют мозг в среднем на шесть месяцев старше, по сравнению с теми, у кого 110 миллиметров ртутного столба систолического давления и 70 миллиметров диастолического. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Aging Neuroscience. По данным 2015 года, примерно 31% взрослого населения мира страдает артериальной гипертензией. Этот диагноз ставится, если систолическое давление превышает 139 миллиметров ртутного столба, а диастолическое — 89 миллиметров ртутного столба. Еще 25−50% населения имеет перед гипертензиею, и этот показатель постоянно растет. Гипертензия повышает риск возникновения ишемической болезни сердца, инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, она является доказанным фактором развития деменции. Однако до сих пор точная граница, после которой повышенное артериальное давление начинает влиять на здоровье мозга, не установлена. Для выяснения этого может быть использован так называемый показатель «мозгового века» (BrainAGE), который применяется для оценки индивидуального состояния мозга на основе структурной МРТ.

Младший, по сравнению с хронологическим, «мозговой возраст» наблюдается у людей, которые регулярно медитируют. Зато старший возраст мозга был обнаружен у лиц с когнитивными нарушениями, сахарным диабетом второго типа и у носителей гена, кодирующего форму ɛ4 аполипопротеина Е. В последнем случае считается, что аллель ɛ4 этого гена дает преимущество в молодом возрасте вследствие его связи с усиленной фертильностью у женщин и улучшенными когнитивными способностями у обоих полов. Однако в старшем возрасте из-за него повышается риск атеросклероза, болезни Альцгеймера и тому подобное. Поэтому группа ученых из Австралийского национального университета совместно с коллегами из Австралии, Новой Зеландии и Германии в течение двенадцати лет выясняли, какой именно показатель артериального давления приведет к изменениям в состоянии мозга и насколько сильным будет это влияние.

Было отобрано две группы людей: среднего и пожилого возраста, которым в начале исследования было 44−46 и 60−64 года соответственно, прошедших от двух до четырех МРТ-сканирование мозга. Постепенно из общего числа всех исследуемых исключили тех, у кого диагностировали инсульт, болезнь Паркинсона или деменцию. В результате была получена окончательная выборка из 686 участников, из которых в первой группе было 335 человек (из них 52% женщин), а во второй — 351 (из них женщин 46%).

Здоровье мозга оценивали с помощью стандартного алгоритма машинного обучения в три этапа: обработка 2601 скана мозга, обучение алгоритма и определения показателя BrainAGE для каждого испытуемого. Значение 0 для показателя BrainAGE означало, что мозг человека к ее хронологическому возрасту. Отрицательный результат BrainAGE указывал на то, что мозг выглядит моложе, а положительный — старшим своего хронологического возраста. Далее с помощью линейных моделей оценивали наличие связи между BrainAGE и артериальным давлением.

Все показатели артериального давления были значительно выше в старшей группе, по сравнению с группой среднего возраста, у мужчин по сравнению с женщинами. Однако это существенно не повлияло на связь между давлением и BrainAGE. Итак, негативное влияние на мозг повышенного артериального давления, даже если он не приводит к гипертензии, возникает не в возрасте, а постепенно в течение всей жизни.

В среднем для женщин был характерен низкий почти на 10 месяцев уровень BrainAGE, чем для мужчин (среднее значение женщин — -0,55 года, а для мужчин — 0,26 года). Это свидетельствует о том, что мозг женщин относительно молодой и, соответственно, здоровый.

Ученые выяснили, что при показателях артериального давления более 114 миллиметров ртутного столба для систолического давления и 74 миллиметра диастолического каждый следующий миллиметр ртутного столба связан с ростом BrainAGE на 5,11 (суток). Соответственно, прогнозируется, что по сравнению с гипертоником, мозг человека среднего возраста с идеальным давлением будет минимум на 6 месяцев моложе. Исследователи считают, что поддержка артериального давления в оптимальном диапазоне — меньше 115 миллиметров ртутного столба для систолического давления и 75 миллиметров для диастолического — на всю жизнь является необходимым условием здоровья мозга

Пока ученые исследуют, как лучше в раннем и среднем возрасте предотвратить возникновение гипертензии, для омоложения мозга можно заняться медитацией. Или подождать, когда к людям начнут применять метод блокировки возникновения воспаления в иммунных клетках. По крайней мере, старые мыши демонстрируют такие же результаты когнитивных тестов, как и молодые. А вот каракатицы точно имеют меньше проблем с мозгом чем люди, потому что согласно новому исследованию, сохраняют хорошую эпизодическую память даже в пожилом возрасте.

На территории современной Австрии в районе соляной шахты Гольштата люди изготавливали и употребляли голубой сыр и пиво. Данные исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Ученые исследовательского центра Eurac Research в Италии и Музея естествознания Вены вместе с коллегами из США и Германии на территории современной Австрии, где расположена соляная шахта, исследовали материалы различных исторических времен. В частности, люди оставили после себя в шахте экскременты, которые благодаря холодной и соленой среде хорошо сохранились.

Ученые выбрали для исследования четыре образца фекалий, извлеченных из слоев, соответствующих бронзовой и железной эпохе.

Молекулярные и микроскопические исследования указывают, что значительная часть рациона древних шахтеров состояла из злаков, например, пшеницы, ячменя и проса. Белки они получали из бобовых, иногда — из фруктов, орехов или животных продуктов. В фекалиях человека XVIII века тоже обнаружили высокое содержание остатков злаков и фруктов, но если в древних образцах это были грубые остатки зерен и семян, то они были более обработанными. Ученые считают это признаком потребления злаков и бобовых древними шахтерами преимущественно в виде каш, тогда как солекоп Нового времени употребил их в составе хлеба или печенья.

Интересно, что в одном из образцов фекалий железного века ученые обнаружили останки грибов пеницилла рокфорного (Penicillium roqueforti) и пивных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). В наше время первый используется для ферментации голубых сыров, а второй — алкогольных напитков, например пива.

Также ученые пришли к выводу, что древние шахтеры Гольштата до периода барокко имели структуру кишечного микробиома, сходного с современными незападными обществами, где диета состояла преимущественно из непереработанных продуктов и свежих фруктов и овощей. Это подкрепляет гипотезу о том, что изменение кишечного микробиома в западных обществах состоялась относительно недавно из-за изменений в рационе и образе жизни.

Французские инженеры попытались решить задачу кота, падающего четвероногого робота Mini Cheetah и помогли ему приземлиться на ноги при падении с трехметровой высоты.

Для этого работа обули в напечатанные на 3D-принтере сапоги, которые наполнили пяти центовыми монетами. Как научить робота падать на ноги независимо от ориентации тела относительно земли, ученые рассказали в статье, опубликованной на сервисе препринтов arXiv. Способность кошек (а также белок) как бы вопреки физике всегда приземляться на лапы независимо от своего первоначального положения чрезвычайно захватывает ученых. Задачу кота, который падает (falling cat problem) удалось решить с появлением фотографии. Выяснилось, что если посмотреть на животное как на систему из двух связанных между собой цилиндров, один из которых моделирует переднюю половину тела кошки, а другой — заднюю, то феномен ее падения можно объяснить с точки зрения динамики. В статье 1968 года «Объяснение феномена падения кота с точки зрения динамики», пара американских физиков при поддержке NASA объяснили: тело кошки сгибается в разные стороны. В начале падения, когда кошка поднимает лапы вверх, ее передние лапы приближаются к задним, затем она сгибается в боковом направлении, изгибается назад, а затем снова выгибается вперед так, что переворачивается лапами вниз и готова приземлится.

Наделение роботов принципами, которыми пользуются животные, может очень облегчить работу, ведь в частности коты, уже имеют готовые решения для проблем, с которыми сталкивается робототехника. Разработчики четвероногих роботов наделили их эффективными алгоритмами по управлению конечностями, благодаря чему те способны легко обходить людей и препятствия в парках, преодолевать смазанный маслом пол и даже держать винтовку. В целом они умеют оправляться от падения — не зря инженеры постоянно пытаются достать их клюшкой или ногой. Четвероногие Mini Cheetah также умеют самостоятельно вставать на ноги, отталкиваясь коленом. В новой работе инженеры университета Нотр Дам задались целью — поставить работа на ноги после падения с высоты.

В Mini Cheetah форуме гибкого позвоночника, поэтому прямое копирование кошки невозможно. Чтобы решить с земным притяжением, ему нужно научиться более резких движений, а следовательно инженерам нужно наделить его искусственным интеллектом, который помог бы оптимизировать их и направлял Mini Cheetah. Ведь хотя алгоритмы оптимизации траектории становятся все лучше и лучше, они все еще недостаточно быстры, чтобы найти решение с нуля за доли секунды между моментом, когда робот чувствует падения, и тем, когда ему нужно начать движение для приземления на ноги. Чтобы обойти эту проблему, оптимизацию траектории поручили искусственному интеллекту, который приобрел опыт непосредственно в падениях. Четвероногий пережил множество падений в симуляциях, пока нейросеть не начала рефлективного подстраивать его движение — автоматически реагировать сразу как только робот чувствовал, что падает. Благодаря тому, что алгоритм запоминал движения, которые понадобились работу, чтобы стать ровно на ноги после падения, он принимал решение для безопасного приземления всего за половину секунды, переворачивая робота в воздухе на 90 градусов.

Впрочем, ноги Mini Cheetah были специально разработаны, чтобы быть очень легкими, поэтому их перемещения вместе с роботом в воздухе не особо меняет распределение массы, которое нужно для успешного приземления. Так робот обзавелся печатным на 3D-принтере обувью, который ученые заполнили пяти центовыми монетами — примерно по 500 граммов на каждую ногу.

Свой режим кошки, падающей робот включает сразу как начинает собственное падать (не без помощи инженера по лестнице). Mini Cheetah проявляет себя в падении как только его гиростабилизатор улавливает ускорение свободного падения — 9,8 метра в секунду квадратную — в течение 30 миллисекунд. Как только это происходит, Mini Cheetah передается в управление своей рефлекторной нейросети, которая уже за пол секунды продумала ему траекторию правильного падения, оценив положение робота. Так с помощью стандартного контроллера баланса Mini Cheetah и приземляется в безопасном для себя положении. Этот контроллер следит, чтобы ноги Mini Cheetah не создавали лишних движений, сбили бы все настройки для приземления еще до того, как робот достиг земли. Все это помогло работу пережить падение с трехметровой высоты лестницы, с которой его за ноги сбросили разработчики.

По их словам, пока успех в приземлении подопечному возможно обеспечить только если сбрасывать его с лестницы под углом 90 градусов и с достаточной высоты. Важно отметить, что котам нет разницы, из какого положения они будут падать (хотя бы лапами вверх), а также требуют гораздо меньшей высоты, чтобы переориентироваться. Впрочем, Mini Cheetah труднее кошки, особенно с ботинками, поэтому для его поворота на 90 градусов нужна работа на пределе крутящего момента. Также в создаваемых нейросетью траекториях учитывается только переориентация в полете, а не фаза контакта с землей. Например, сейчас робот бился о коврик ногами, а затем подпрыгивал и приземлялся на спину. Но это можно смягчить, используя стратегии оптимизации траектории с учетом контакта. Все это инженеры планируют учесть в следующих разработках, а пока эта работа доказывает, что так называемые рефлективные алгоритмы превосходят заранее продуманные последовательности действий по крайней мере для коротких и высоко динамичных траекторий.

Во время исследования центрального региона Млечного Пути с помощью радиоинтерферометра ASCAP, астрономы нашли кратковременный источник радиоизлучения.

Он имел необычные характеристики изменения поляризации сигнала, а зафиксировать его удалось тринадцать раз в течение полутора лет. Ученые провели дополнительные исследования источника этого сигнала с помощью наземных телескопов и даже космической обсерватории «Чандра». Впрочем, ни звезды, ни пульсары или магнетары не могут объяснить наблюдаемые характеристики. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Транзиентным радиоисточниками называют космические источники радиосигналов, которые наблюдаются некоторое время, после чего исчезают. Особенно богатым на такие источники есть регион центра нашей Галактики, где идут интенсивные процессы формирования и эволюции массивных звезд. Первый пульсирующий транзиентный источник радиосигнала был открыт вблизи галактического центра в 1976 году и впоследствии оказался пульсаром. Затем транзиентные периодические источники радиоизлучения открывали в 1992, 2002, 2005 и 2009 годах. Во всех этих случаях природу источника радиосигналов установить не удалось. Известно только, что эти источники представляют собой достаточно компактные объекты, действительно находящиеся вблизи от центра нашей Галактики. Эти объекты выделили в отдельный класс радио транзиента галактического центра.

В 2019 году большая программа исследований центральных регионов Галактики стартовала на Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) — массиве радиотелескопов, расположенного в Австралии. Наблюдения проводились на частоте 888 мегагерц с апреля 2019 по август 2020. Один из источников, который в течение наблюдений был замечен тринадцать раз с большими интервалами очень заинтересовал ученых. Он получилп обозначение ASKAP J173608.2−321635. Однако от остальных ранее зарегистрированных радио транзиентов галактического центра ASKAP J173608.2−321635 отличался очень заметной радиальной поляризацией, которая достигала 25%. Ученые из Университета Сиднея решили подробнее изучить этот источник в других диапазонах волн, для чего привлекли еще целый ряд радиоастрономических инструментов.

Для начала исследователи предположили, что новый источник сигнала — это пульсар. И попытались его найти с помощью 64-метрового радиотелескопа Паркс, который работает в диапазоне от 704 до 4032 мегагерц и просто не смогли найти кандидата на то, чтобы быть источником ранее обнаруженного сигнала. Это свидетельствовало о том, что в «тихой» фазе излучения ASKAP J173608.2−321635 ниже чувствительности старого телескопа.

Далее настал черед южноафриканского радиотелескопа MeerKAT. Ранее с его помощью тоже осуществлялся обзор центральных регионов нашей Галактики, но нового удивительного источника тогда не заметили. Этот радиотелескоп работает на частоте 1,28 гигагерца. И с его помощью в феврале 2021-таки был обнаружен источник, положения которого примерно соответствовало ASKAP J173608.2−321635. Источник показывал радиальную поляризацию, однако при этом не демонстрировал никаких пульсаций. При этом источник также был достаточно сильно поляризованный с относительно низким поворотом плоскости вследствие эффекта Фарадея.

Дальнейшее исследование проводили на Компактном Австралийском радиоинтерферометра (Australia Telescope Compact Array, ATCA). Исследования на нем проводились уже на других частотах — 2,1, 5,5 и 9,0 гигагерц. На частотах 9,0 и 5,5 гигагерц выявить источник не удалось. А вот на частоте 2,1 гигагерца выявить его удалось и в нем опять не было пульсаций, но была радиальная поляризация.

Также к исследованиям были привлечены рентгеновские телескопы «Чандра» и «Свифт». Однако излучение рентгеновских лучей от ASKAP J173608.2−321635 было слишком слабым, чтобы его могли заметить эти инструменты. Наконец был осуществлен инфракрасный обзор неба и благодаря ему и предыдущим исследованием были четко локализованы источник излучения, на инфракрасных снимках ничем не выделяющиеся из окружающей среды.

Исследователи попытались понять, чем же на самом деле является ASKAP J173608.2−321635. В своих предположениях они учитывали основные особенности источника, установленные в процессе исследований. Между активной и неактивной фазами он увеличивает свою активность в сто раз. Также активность источника может сохраняться в течение недель, после чего она исчезает за одни сутки. Новый радиоисточник демонстрирует радиальную и линейную поляризации, а также низкую активность в рентгеновском диапазоне.

Что касается звезд, то источниками радиоизлучения могут быть некоторые белые карлики и некоторые звезды-гиганты. Исследователи проверили оба предположения и пришли к выводу, что ни один из указанных типов звезд не мог бы создать картину излучения, что наблюдается. У звезд, как правило, величины рентгеновского и радиоизлучений обычно коррелируют, а в ASKAP J173608.2−321635 активность в рентгеновском диапазоне значительно ниже активности в радиодиапазоне.

Далее были проверены пульсары. Обычные пульсары имеют период обращения, что измеряется миллисекундами и секундами. Но кроме вращения изменение их активности может вызвать прецессия оси вращения, которая происходит значительно медленнее. Но ни у одного из известных пульсаров даже прецессия не может продолжаться неделями. Поэтому традиционные нейтронные звезды отпадают.

Но кроме них есть еще и магнетары — разновидность нейтронных звезд, имеющих чрезвычайно мощное магнитное поле. И вот верхняя граница периодичности магнетаров действительно лежит в тех же пределах, что и периодичность появлений-исчезновений ASKAP J173608.2−321635. Но авторам публикации не удалось окончательно установить, является ли этот объект магнетаром, потому что для этого необходимы исследования на высших радиочастотах, чем те, на которых происходило наблюдения.

Также исследователи рассмотрели еще одну возможность. Что указанная выше картина излучения определяется не столько самим объектом, а условиями его наблюдения. Если излучение от какого-то мощного источника радиоволн на своем пути проходит через мощное гравитационное поле или плазму поверхности звезды, то это действительно может вызвать и поляризацию, и изменения интенсивности излучения, и все другие особенности. Но данных для подтверждения этого предположения, как и в предыдущем случае, недостаточно.

Фото в анонсе: Обсерватория ASKAP / ATNF

Пока внеземные цивилизации не нашли нас, мы упорно пытаемся найти их. Если не цивилизации, то хотя бы признаки внеземной жизни.

Так, недавно астрономы сообщили, что зафиксировали в атмосфере Венеры фосфин — газ, который может свидетельствовать о наличии жизни. На какие биомаркеры обращают внимание ученые, надеясь отыскать внеземные организмы? Почему среди более 4 тысяч выявленных экзопланет мы до сих пор не нашли с живыми организмами? Что вообще мы должны увидеть, чтобы убедиться, что мы во Вселенной не единственные? Если представить, что где-то во Вселенной есть астроном, наблюдающий за нашей Солнечной системой, то вряд ли бы он увидел жизнь на Земле — планете, которую по сравнению с Солнцем и разглядеть трудно. Нет, Великая китайская стена из космоса не видно, а наш первый радиосигнал, зафиксировали бы только на расстоянии 130 световых лет, не больше. Так же и мы, кстати, еще не слышали ни одного технического отзыва инопланетных цивилизаций.

Но не обязательно ждать развития технологий у наших гипотетических соседей по Вселенной. Жизнь можно найти по химическим следам веществ, которые свидетельствуют о жизнедеятельности. Такие вещества называются биомаркерами. Основных биомаркеров пять: кислород, озон, вода, метан и углекислый газ. Отдельно каждый из них может ничего и не значить, а вот их комбинации могут свидетельствовать о жизни земного типа. Последняя новость о «жизни» на Венере именно об этом: наземные телескопы обнаружили в верхних слоях ее атмосферы газ фосфин (PH3), который входит в число потенциальных биомаркеров. Он не является стопроцентным доказательством, поскольку может образовываться в результате молний, например, но его нашли в достаточно привлекательной, учитывая климат Венеры зоне, где температуры и давления весьма похожи на земные.

Что искать, мы уже определились. Биохимики решили создать список комбинаций шести основных элементов, связанных с жизнью на Земле: углерода, азота, кислорода, фосфора, серы и водорода, чтобы ограничить круг потенциально обитаемых планет. Как теперь их увидеть?

Чтобы найти биомаркеры, необходимо получить данные о спектре атмосферы планеты. То есть разложить излучаемый свет, где отсутствие цветов — черные линии на спектре — укажут на присутствие определенных газов, поскольку каждый поглощает свет на разной длине волны. Есть целых три способа «поймать» свет от планеты. Планеты, которые находятся в зоне, пригодной для жизни (habitable zone), то есть на таком расстоянии от своей звезды, являются источником инфракрасного излучения. Следовательно, его можно разложить на спектр и искать там следы газов-биомаркеров. То же самое можно сделать и с отраженным от планеты светом ее звезды. Да и не только от планеты — недавно «Хаббл» подтвердил населенность Земли с отраженным от Луны солнечным светом. Еще один способ позволяет сразу найти экзопланету, и проанализировать ее атмосферу. Это транзитный метод обнаружения, то есть наблюдение за прохождением планеты на фоне ее звезды, которое позволяет увидеть атмосферу через свет. Так, «Хаббл» первым обнаружил экзопланету со следами водяного пара в атмосфере, а в ближайшее время этим заниматься его преемник «Джеймс Уэбб» и космический телескоп «Хеопс».

То, что наша планета вращается вокруг Солнца, на самом деле, очень удачный выбор, ведь Солнце — одинокая звезда, желтый карлик. Она живет дольше гигантов, а потому светила ровно столько, сколько было нужно, чтобы мы вышли из воды и заговорили. И будет светить еще как минимум 5000000000 лет. На ней не происходят сильные вспышки опасного ультрафиолетового излучения, как на красных карликах, и она достаточно горячая, чтобы прогревать всю поверхность Земли.

Но совсем необязательно искать нужные нам экзопланеты у солнца подобных звезд. Так, например, экзопланеты у на первый взгляд холодных белых карликов также следует изучать. Моделирование показывают, что планета должна находиться совсем близко к такой звезде, чтобы поддерживать жизнь. Следовательно, она будет всегда обращена к заре одной своей стороной, как Луна к Земле. Но ветры на ее поверхности все равно смогут поддерживать умеренный климат, уравновешивая температуру обоих полушарий.

Планеты, похожие на Татуин из вселенной «Звездных войн», над которыми светит два солнца, также вполне возможны, и на них даже может образоваться жизни. Кроме того, звезда — не единственный источник энергии. Спутники газовых гигантов Европа и Энцелад это подтверждают. Воздействие на них приливных сил Юпитера и Сатурна разогревает их достаточно, чтобы под их ледяной поверхностью могла существовать вода в жидком состоянии.

Астрономы довольно быстро определились с тем, куда именно смотреть, когда находишь нужную звезду. В первую очередь они определяют зону, пригодную для жизни. Вокруг каждой звезды можно определить такую область: в нашей Солнечной системе, например, это расстояние от 0.95 до 1.37 астрономических единиц. Мы, кстати, находимся в 1 астрономической единицы от Солнца, а вот Марс уже в 1.5. Такие пределы обусловлены возможностью планеты сохранять воду в жидком состоянии, иначе вода или испаряется, или замерзает.

Чтобы жизнь по крайней мере на Земле было возможной, должно было состояться множество совпадений. Остается много открытых вопросов: нужны спутники, каким должно быть планетарное ядро и продолжительность суток, или, возможно, человечество вообще обязана своим существованием Юпитеру? Некоторые ученые даже считают, что на появление жизни влияет удаленность планеты от других планет. Поэтому следующий шаг — выявление в экзопланет магнитного поля, наличия тектонических процессов, парникового эффекта и тому подобное. В общем, идеальный кандидат для жизни — это каменистый мир размером с Землей, удобно расположенный в зоне, пригодной для жизни своей звезды. А именно, например, экзопланета Kepler-1649c, что на данный момент наиболее похожа на Землю по размерам и температурой. Хотя и здесь ученые настроены скептически и считают, что даже на экзопланетах-двойниках Земли шансы на появление жизни равны 3: 2.

Казалось бы, вода — залог жизни, и если она появилась на Земле, то на планетах-океанах она должна бурлить. Кстати, вода составляет всего 0.02% массы Земли. Что уж говорить об экзопланеты, если рядом есть спутники Европа и Энцелад, которые скрывают под своим ледяным слоем соленую и даже привычную к земной, воду. Но, как оказалось, все не так просто.

Мы уже писали, что развитые экосистемы сначала возникли в прибрежных зонах океана, да и сейчас на Земле самая биологическая активность в океане наблюдается на побережье Калифорнии, Перу, Северо-Западной и Южной Африки. Это объясняется апвеллинга — процессом, который с помощью ветров позволяет поднимать со дна питательные вещества, например остатки животных, в верхние слои океана, и обуславливает разнообразие жизни. Океаны на экзопланетах должны иметь освещенные области для существования фотосинтезирующих форм жизни и достаточную циркуляцию, чтобы возвращать их остатки обратно. Моделирование показывает, что скорость вращения планеты, плотность ее атмосферы и наличие континентов, обусловливают эффективный апвеллинг, а следовательно, и биоразнообразия.

В научной фантастике инопланетян и вообще внеземную жизнь часто изображают наподобие нашей, что неудивительно — других форм мы пока не видели. Такая отрасль как альтернативная биохимия предполагает, НЕ углеродные формы жизни, например, кремниевые, вполне возможны, хотя и требуют совершенно других условий. Но пока НАСА говорит нам, что живыми существами можно называть тех, кто является автономными химическими системами, способными к дарвиновской эволюции.

На самом деле, выбор внеземной жизни и без кремниевых форм достаточно широк. Начать хотя бы с вирусов. Их очень много на Земле, если вирусы выстроить в одну линию, она протянулась бы на 100мил. световых лет. Так, фактически вирусы не являются само воспроизводимыми формами, но им обязательно нужна живая клетка.

Замечательными кандидатами на возможных жителей космоса является экстремофилы — выносливые жители Земли, способные выдержать почти любые условия.

Недавние исследования показали, что, теоретически, могут существовать микроорганизмы, которые находятся в верхних слоях атмосферы Венеры, в облаках серной кислоты, а биологи из MIT заставили кишечную палочку и дрожжи размножатся в водородной среде.

Американские ученые разработали ручное, легкое и дешевое устройство на основе пьезоэлектрической зажигалки, которое призвано повысить эффективность ДНК-вакцин благодаря обработке места инъекции электрическим током.

Подвергая кожу коротким высоковольтным импульсам, можно увеличить проницаемость клеток для молекул ДНК в вакцине и усилить этим реакцию иммунной системы, показало исследование на мышах, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Произведенные во время пандемии COVID-19 мРНК-вакцины оказались одними из самых действенных против инфекции. Кроме этого, их преимуществами являются относительная скорость и дешевизна изготовления. Однако вскоре в клиническую практику могут прийти ДНК-вакцины, из которых по меньшей мере четырнадцать сейчас проходят клинические испытания против коронавирусной инфекции. В отличие от РНК-вакцин, они более стабильны, не требуют заморозки до десятков градусов ниже нуля, а потому могут шире применяться в регионах с плохим материальным обеспечением. Однако одним из ограничений использования ДНК-вакцин есть опасения относительно недостаточной иммуногенности, то есть способности вызывать иммунный ответ у человека. Потенциальное решение видят в использовании электропорации — технологии, при которой короткими импульсами электрического тока увеличивают проницаемость клеток в месте инъекции для таких молекул, как ДНК. Проблема в том, что устройства для электропорации громоздкие, требуют подключения к электросети, сложные в изготовлении, а кроме этого стоят тысячи долларов США. Поэтому ученые из Технологического института Джорджии и Медицинской школы Университета Эмори объединились для создания удобного устройства для электропорации, что позволит сделать вакцины, в частности против ковида, доступными и эффективными.

Ученые разработали собственный портативный дешевый прототип електропоратора, который получил название ePatch. Для этого они использовали обычную бытовую пьезоэлектрическую зажигалку, которая производится в количестве миллионов и может стоить менее доллара и производит электрический ток, силой в тысячи вольт. Это заставляет газ при нажатии на кнопку, загореться. Таким образом, эти зажигалки не требуют батареек или другого источника питания.

В своих опытах ученые использовали пьезоэлектрический механизм с бытовой зажигалки, дополнив ее массивом микро игл на конце, которые служат микроэлектродами и увеличивают площадь воздействия. Такое устройство может генерировать ток силой как обычный електропоратор, но с более короткими импульсами, благодаря чему уменьшается риск болевых ощущений и подергивания мышц. Ученые предположили, что устройство улучшит эффективность иммунизации, если немедленно после вакцинации приставить его к коже в месте инъекции и обработать ее электрическим током.

Эффективность ePatch при вакцинации проверили на лабораторных мышах, которым сделали внутрикожные инъекции ДНК-вакцины против COVID-19. Для сравнения, часть испытуемых после укола подвергли воздействию устройства, а других — нет. Кроме этого некоторым из них сделали внутримышечные инъекции без дальнейшей электропорации.

Опыты показали, что иммунные реакции были существенно сильнее у мышей, получивших вакцину внутри кожно с электропорацией, по сравнению с другими животными, которые электропорации избежали. Количество антител в белке SARS-CoV-2, образовавшихся у мышей, было почти в десять раз выше, чем у животных, которым вводили внутрикожную инъекцию вакцины без электропорации.

Ученые отмечают, что не заметили у животных побочных эффектов электропорации. Даже следы микро игл через 3:00 после процедуры не оказывались на коже животных под увеличением. Обследование также не выявило никаких признаков воспаления кожи, свойственного типичному електропоратору. Состояние животных в течение недели после вакцинации не вызывало беспокойства, отмечается в работе ученых.

Авторы считают, что електропоратор можно применить и для повышения эффективности РНК-вакцин, хотя нужно провести дополнительные исследования. Они надеются, что их разработка поможет бороться с COVID-19 и другими эпидемиями, сделав ДНК-вакцины доступными и действенными.

Исследование британских ученых указало на неэффективность антидепрессанта миртазапина при лечении ажитации у больных деменцией.

Деменция проявляется постепенным, необратимым снижением когнитивных возможностей: ухудшением памяти, мышления, речевых навыков и способности выполнять обычные активности. Кроме этого, до 90% таких пациентов имеют нейропсихические симптомы, например депрессию, психозы, нарушения сна и ажитации, причем последняя из них является наиболее распространенной. Ажитацией называют состояние беспокойства, нервного возбуждения, при котором человек демонстрирует вербальную или двигательную активность, часто в контексте агрессивного поведения. Например, плачет, кричит, повторяет отдельные фразы или вопросы, не находит себе места и тому подобное. Это может осложнять отношения между пациентом и родственниками или опекунами, поэтому устранение симптома является одной из важных задач лечения деменции. Ученые из Университета Сассекса и Плимутского университета вместе с коллегами сосредоточились на способах лечения состояния в Великобритании. Они выяснили, что при ажитации врачи широко назначали Анти психотики, но исследования показали их низкую эффективность при деменции и высокий риск побочных эффектов. Из-за этого многие врачи стали выписывать больным с деменцией против возбуждения антидепрессанты, хотя в рекомендациях лечения их использование не указывается. Это побудило авторов исследовать, насколько выбор врачей целесообразен.

Ученые обратили внимание на чотирицикличний антидепрессант миртазапин, его используют для лечения тревожно-депрессивных расстройств. Его эффективность против ажитации при деменции выясняли в процессе рандомизированного двойного слепого плацебо-контролируемого исследования.

Изучение провели на 204 участниках с деменцией, средний возраст которых составил 82 года. Опекунов больных просили заполнить опросники о состоянии пациентов, чтобы оценить проявления ажитации. Поэтому в течение двенадцати недель половина пациентов принимала миртазапин с постепенным увеличением дозы до 45 мг в сутки, а остальные — плацебо. После этого состояние пациентов вновь оценивали по тому же опроснику, что и перед началом испытания.

Ученые отмечают, что со временем в обеих группах наблюдалось снижение проявлений ажитации, но они не заметили различий между участниками, которые принимали миртазапин, и теми, которые принимали плацебо. Так же не было различий в том, что касается побочных эффектов. Однако в группе антидепрессантов наблюдалась высокая смертность: от нее до конца исследования погибло семеро участников, тогда как в группе плацебо — только один.

Ученые отмечают, что их исследование не позволяет установить, связана ли высокая смертность с приемом миртазапина. Но поскольку эффективность препарата также не была доведена, то они считают, что не стоит рисковать, и поэтому не рекомендуют антидепрессант для лечения ажитации у больных деменцией. В то же время ученые не исключают, что другие антидепрессанты могут иметь больший эффект.

Паттерны активации каждого мозга имеют свой уникальный «отпечаток» (brainprint)

. По этому параметру можно идентифицировать лицо с такой же точностью, как и по отпечатку пальца. Исследования швейцарских ученых показало, что достаточно короткого промежутка времени в несколько минут, чтобы собрать нужные данные с помощью МРТ, при этом они могут быть собраны в любой момент времени. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Еще в XVII веке итальянский анатом Марчелла Мальпиги заметил, что палец каждого человека имеет свой уникальный узор. В современном мире это до сих пор широко используется в биометрики как средство идентификации. Также для этих целей используют сканирование сетчатки глаза, распознавание голоса, лица и т. д. Однако ученые обнаружили, что связи в мозгу каждого человека являются такими же уникальными как отпечаток пальца и другие биометрические показатели. Иными словами, по данным сканирования связей в мозге во время магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно идентифицировать человека. Что интересно, уникальность наблюдается как в структуре анатомических связей между нейронами, так и в партерных активациях. Авторы назвали этот показатель «brainprint», что можно перевести на украинский как «отпечаток мозга».

Однако это открытие вызвало много вопросов. Нужно ли для точного анализа много данных, или достаточно проводить МРТ-сканирование в течение пары секунд? Можно ли зафиксировать эту уникальность в любом случайном промежуток времени? Какие зоны мозга играют главную роль в формировании «отпечатка»? Таким образом, исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии решили выяснить, что делает мозг уникальным и зависит ли это от того, когда и как долго проводилось сканирование.

В исследовании были проанализированы результаты МРТ-сканирования 100 респондентов. Данные были взяты из масштабного проекта, инициированного Национальным институтом здоровья США, Human Connectome. В течение сканирования респондентов просили расслабиться и ничего не делать, то есть их мозг находился в состоянии покоя. Каждый респондент принял участие в двух сессиях сканирования в несколько дней. На основе полученных данных создавались так называемые «функциональные конектомы мозга». В частности, профайлы с полным описанием функциональных связей в мозге. Для того чтобы сравнить точность идентификации в зависимости от продолжительности сканирования, ученые создавали конектомы для каждого респондента с данными за разные промежутки времени: 7, 36, 72, 144, 288 и 576 секунд. Также, они использовали различные комбинации зон мозга в конектомах для того, чтобы понять, какие зоны дают наиболее точную информацию

Ученые обнаружили, чем дольше сканирования, тем больше более точные результаты. Например, 72 секунды в аппарате МРТ давали точность 92%, а 144 секунды улучшали точность до 96%. Данных, собранных за семь секунд, было недостаточно. Также выяснилось, что успешность идентификации не зависит от того, в какой именно момент времени собирались данные. Анализ различных комбинаций зон в мозгу тоже продемонстрировал интересные результаты. Оказалось, что точная идентификация достигается быстрее, если принимать во внимание части мозга, которые отвечают за органы чувств. Активность, связанная с более сложными когнитивными процессами, требует более длительного времени.

Это открытие может пролить свет на лечение и профилактику неврологических заболеваний. По словам авторов, при заболеваниях, связанных с нарушениями в работе мозга, например, болезни Альцгеймера, может наблюдаться исчезновение «отпечатка» и тенденция к сходству в функциональных связях с другими больными. Поскольку эти данные нуждаются в дальнейшей проверки, важную роль может сыграть совершенствование идентификации по активности в мозге.