Биокомпьютер решает, когда вводить лекарства

Биокомпьютер решает, когда вводить лекарства

Система отвечает только на определенные комбинации биомолекулярных сигналов.

Американские исследователи разработали ферментативную логическую систему, которая в перспективе может найти применение для высвобождения лекарств. Представленная работа является первой искусственной биомолекулярной системой, которая может обрабатывать серии физиологических сигналов без применения электроники [1].

Логическая система, основанная на биокомпьютере и обрабатывающая биомолекулярные сигналы, могла бы кардинально изменить доставку лекарственного препарата в организм. С использованием поверхности чувствительных электродов, реагирующих на определенные биохимические импульсы, персонификация терапевтического подхода «под конкретного пациента» становится все ближе к реальной действительности.

Недостатком систем, высвобождающих лекарства, являлось медленное и бесконтрольное высвобождение фармацевтически активного компонента. Для того, чтобы простимулировать высвобождение лекарственного препарата использовались различные внешние факторы воздействия, включая температуру, pH и биологически активные вещества.

Системы, активирующиеся биохимическими сигналами, часто являются сложными и ограниченными в применении из-за того, что для их работы необходимо сочетание как рецептора, так и системы высвобождения лекарства. Физическое разделение этих двух компонентов на отдельных электродах смогло бы упростить процесс.

Дополнив свою последнюю работу [2] электродами, чувствительными к глюкозе, Евгений Кац (Evgeny Katz) и Шей Мэйлокс (Shay Mailloux) из Университета Кларксон при сотрудничестве с Жаном Халамек (Jan Halámek) из Университета Нью-Йорка в Олбани разработали логическую биомолекулярную систему высвобождения фармацевтически активного компонента. Электрод, покрытый редокс-активной полимерной пленкой альгината, поперечно сшитой ионами железа(III) и содержащей механически связанные биомолекулы, выполняет функцию элемента, высвобождающего лекарственное вещество, а электрод, модифицированный пирролохинолинхиноном [pyrroloquinoline quinone (PQQ)], выступает в качестве биокаталитического электрода.

Система отличается высокой селективностью, поскольку она реагирует только на специфические комбинации биомолекулярных возбуждающих сигналов, которые обрабатываются тщательно разработанной системой последовательно расположенных логических элементов – затворов. В результате окисления NADH биокаталитический электрод генерирует отрицательный потенциал и ток восстановления. В свою очередь, ионы железа (III) восстанавливаются до железа(II), пленка становится растворимой и инкапсулированные в ней биомолекулы высвобождаются. Использование NADH для инициирования высвобождения является важным достижением, поскольку NADH может быть сгенерирован многочисленными биокаталитическими системами организма, а это позволяет расширить применение разработанной модельной системы.

Евгений Кац говорит, что новизна представленного подхода заключается в высвобождении целевой молекулы при получении определенных сигналов, которые в итоге могли бы быть сигналами, получаемыми от тела пациента.

Он подчеркивает, что эта работа впервые представляет систему объединяющую биологические вычисления с высвобождением биомолекулы.

Кац поясняет, что исследование демонстрирует применение биологических вычислений, иными словами обработки данных с помощью биохимических способов, для инициирования последующего процесса. Такой процесс мог бы сравниться с соединением компьютера с принтером. В таком сочетании компьютер обрабатывает информацию, а принтер печатает данные. По существу, разработанная исследователями биохимическая система работает именно таким образом.

Э Празанна де Силва (A Prasanna de Silva), эксперт по квантовой химии из Королевского университета Белфаста в Великобритании, описывает систему как редкий образец логического высвобождения лекарства. Ему вторит Энди Адамацки (Andy Adamatzky) из Университета Западной Англии в Великобритании, говоря, что

проведенное учеными исследование открыло новые области применения для вновь появляющихся моделей расчетов. Исследователи смогли перенести необычные способы вычислений из исключительно теоретической области в живую прикладную сферу, где представления о необычной обработке данных и принятие решения могут осуществляться с участием биомолекул и, в перспективе, применяться для лечения заболеваний.

Хотя представленная исследователями концепция еще не готова для полноценного медицинского применения, работа над повышением ее практичности уже находится на пути реализации, Исследователи для осуществления поставленной задачи пытаются использовать настоящие биологические жидкости.

Источники:

[1] Analyst, 2014, DOI: 101.1039/c3an02162a;

[2] Chem. Commun., 2013, 49, 4755 (DOI: 10.1039/c3cc42027b).

chemport.ru

Марсоход Curiosity отмечает 500 дней на Марсе

Оригинал взят у zelenyikot в Марсоход Curiosity отмечает 500 дней на Марсе

В честь своего юбилея он прислал большую круговую панораму кратера Гейла, где он работает с 6 августа 2012 года. Медленно, но верно он подбирается к горе Шарпа и периодически осматривается.


Развернуть (4 мб).
( Читать и смотреть дальше... )

Итоги 2013 года в физике и нанотехнологиях по версии sci-lib.com

Итоги 2013 года в физике и нанотехнологиях по версии sci-lib.com

Продолжая хорошую предновогоднюю традицию, подводим итоги уходящего 2013 года, согласно версии сайта sci-lib.com. .

Наноустройства

Этот год оказался богат на сообщения о разработке новых наноустройств. Причем, научные группы обращали внимание как на дальнейшее развитие уже существовавших концепций, так и на принципиально новые идеи.

Продолжилась доработка элементарных электронных компонент на основе наноструктур, в частности, были предложены новые конструкции электродов, улучшенные схемы транзисторов на основе графена, молибденита, нанотрубок и других наноструктур.

Более того, ученым из Великобритании удалось выявить так называемую «бистабильность» графена, что обещает в будущем создание на основе двумерных кристаллических структур так называемых «бистабильных» логических элементов (логикой работы которых при определенных условиях можно управлять, что недоступно в обычной электронике).

Можно очень долго перечислять новинки, увидевшие свет в этом году. Это и новые датчики (к примеру, сверхбыстрый и высокопроизводительный фотодетектор на основе графена, новый высокочувствительный тепловой и инфракрасный нанодатчик из кремния или магнитометр, созданный на основе углеродных нанотрубок и предназначенный для исследования свойств отдельных атомов и молекул), и ячейки памяти на основе поливинилиденфторида, и оптические процессоры (в частности, для сложения лучей с различными частотными характеристиками), и даже новые источники оптического когерентного излучения, работающие при комнатной температуре. Подобные разработки появлялись в буквальном смысле, как грибы после дождя.

Среди наиболее интересных и перспективных устройств нельзя не упомянуть самый маленький радиопередатчик с частотной модуляцией на основе графеновой наномеханической системы.

Устройство было предложено американскими учеными. Несмотря на его скромные размеры, его работоспособность исследователи смогли проверить с помощью приема сигнала обычным бытовым радио. Чуть ранее на основе того же графена другой группой из США была предложена схема первого гигагерцового генератора. Ее разработчики уверены в том, что своей работой обеспечили недостающее звено в цепочке, необходимой для создания микроволновых устройств на основе графена.

Еще одна перспективная разработка – термогенератор на гибкой подложке из силикона, созданный учеными из Саудовской Аравии и в 30 раз превосходящий по своим параметрам существующие аналоги. Хотя термогенератор имеет вполне зримые размеры, ему прочат большое будущее в питании мобильных устройств и даже медицинских имплантатов.

Надо отметить, если раньше научные группы трудились над созданием какого-то одного единственного элемента, то теперь все чаще появляются работы, где исследователи занимаются клонированием одной хорошей идеи с целью создания более функциональных устройств на чипе. В частности, предлагаются методы, позволяющие создать массив элементов с определенными свойствами. Так, к примеру, в начале года появилось сообщение о том, что исследователям из США удалось разработать самый крупный массив наноантенн на кремниевом чипе.

Несколько работ, всколыхнувших общественность, было посвящено созданию массивов датчиков, близких по своей чувствительности к человеческой коже. Для наглядности в большинстве таких работ в качестве индикации реакции на давление используется свет. В первой работе чувствительным элементом по отношению к давлению являлся специальный полимер; а второй образец был построен на основе идей пьезофототроники. Хотя пока предложенные массивы датчиков и нельзя рассматривать, как полноценную замену кожи, определенно можно говорить о прорыве в этой области, который наверняка подтолкнет дальнейшие исследования и новые разработки.

Еще одну интересную разработку ученых из Германии и Великобритании нельзя в полной мере назвать устройством. Хотя, как мне кажется, она открывает новую сферу применения для наноустройств. С помощью массива наностержней золота научная группа создала самую маленькую в мире голограмму – всего 500 на 500 нм.

Работа интересна не только с теоретической, но и с практической точки зрения. В будущем такие голограммы вполне могут использоваться для эффективного кодирования больших объемов информации.

Наноматериалы

Безусловно, описанные выше удивительные наноустройства не достигли бы такого уровня развития без интенсивной работы ученых над усовершенствованием свойств создаваемых наноматериалов.

В этой области можно отметить одну глобальную тенденцию: если раньше ученые работали над чистыми наноструктурами, то уже не первый год постепенно переключаются на изучение сложных гетероструктур, обладающих оптимальными характеристиками. Часть предложенных структур предназначена для решения строго определенной задачи. К примеру, гетероструктура из кремниевых наночастиц, проводящего гидрогеля и углеродных нанотрубок, созданная учеными из США, вполне может заменить стандартные аноды в литий-ионных аккумуляторах, благодаря тому, что выдерживает более 1000 циклов перезарядки сравнительно большим током. А сложные органические молекулы, разработанные исследователями из Японии, обеспечат большую эффективность эмиссии света в органических светодиодах.

Другие структуры демонстрируют перспективные свойства, благодаря которым может значительно расшириться применение нанотехнологий. Например, совместная группа из США, Германии и Японии предложила доказательства того, что трехстенные углеродные нанотрубки могут быть даже интереснее одностенных, активно изучавшихся до сих пор. А все благодаря тому, что внутренние слои структуры оказываются экранированы от внешнего воздействия.

Нельзя не отметить, что внимание многих ученых было уделено дальнейшему изучению графена, как в чистом виде, так и в сочетании с другими материалами и наноструктурами. Среди опубликованных за год работ хочется отметить различные попытки варьировать электронные и магнитные свойства графена, в частности, за счет объединения с нитридом бора, нитрофениловыми группами, атомами бора и т.п. Надо отметить, что

часть перечисленных работ подтвердила сделанные ранее теоретические предсказания. Все эти сложные гетероструктуры в перспективе помогут разрабатывать новые электронные и оптоэлектронные устройства, в том числе, со свойствами, поддающимися гибкой настройке.

Интересно, что именно в этом году сразу несколько научных групп придали огласке свои работы, в которых они обратили внимание на взаимное движение одних наноструктур относительно других. Трение на микро- и наноуровне изучалось применительно к движению двух нанотрубок (одна в другой) и нанокристаллам внутри нанотрубок. Кроме того, громко заявила о себе работа над общей теорией трения для подобных масштабов.

Естественно, одновременно с наноматериалами активно развиваются и техники их производства. Но если раньше большая часть используемых в экспериментах структур производилась методом «от большого к малому» (когда из крупного объекта каким-то образом получалась одна единственная наноструктура), то теперь все активнее задействуются противоположные методы, например, самосборка структур, которая, к слову, гораздо лучше масштабируется на коммерческое производство. Параллельно разрабатываются способы более чистого производства (например, графена), позволяющего получить материалы с совершенными характеристиками для новых приложений.

Плазмоника

Говоря о наноматериалах и наноустройствах нельзя не отметить активное развитие такого направления, как плазмоника. Пока, правда, данное направление несколько дальше от использования в быту, нежели упомянутые выше простейшие устройства на основе наноструктур. На данном этапе основное внимание ученых сосредоточено на изучении транспорта плазмонов в различных структурах (к примеру, графене или металлических нанопроводах) и поиске оптимальных структур и методик производства для создания новых устройств.

Квантовые вычисления

Этот год не принес нам вестей о создании полномасштабного действующего квантового компьютера. Но благодаря ряду разработок, ученые оказались несколько ближе к его практической реализации. В этой сфере хочется вспомнить четыре работы: две из них касаются самой сути работы квантового компьютера, а еще две – так скажем, обеспечением его деятельности.

Схематическое изображение магнитной ловушки
для удержания атомов в квантовом компьютере.

Во-первых, исследователям из США удалось создать азот-вакансии в наноалмазах, способные длительное время сохранять стабильный спин электронов, т.е. хранить квантовую информацию дольше 200 мкс (надо отметить, что работа открывает перспективы не только для квантового компьютера, но и в принципе для практического применения азот-вакансий).

С другой стороны, научная группа из Австрии и Германии предложила способ удержания массива атомов, необходимого для работы квантового компьютера (уже по другой принципиальной схеме), с помощью магнитного поля, построенного по определенному шаблону. Ни первая, ни вторая разработка, к сожалению, пока не были опробованы на квантовых вычислениях. Но работы в этом направлении ведутся.

Другие научные группы занимались развитием «вспомогательных» областей. Так ученые из США создали схему для записи и извлечения информации из квантового механического осциллятора, а их коллеги из Китая, Великобритании и Германии получили источник одного единственного фотона на основе квантовой точки.

Альтернативные источники энергии

Помимо темы нанотехнологий, публикации на нашем портале часто поднимали тематику развития альтернативных источников энергии. Условно это развитие можно разделить на три направления: усовершенствование электрохимических ячеек, позволяющих получать из воды водород, дальнейшее развитие солнечных батарей, а также разработка устройств, позволяющих эффективно сохранять полученную из альтернативных источников энергию.

В сфере разработки электрохимических ячеек для расщепления воды (производства водорода) наметилась тенденция постоянного совершенствования существующей технологии. За счет применения альтернативных фотоанодов (к примеру, из кремния, покрытого тонким слоем никеля или наноструктурированного оксида железа) и более эффективных катализаторов (из платиново-никилевых нанокристаллов или атомарно-тонких листов тунгстенита – соединения вольфрама с серой) ученым удалось значительно повысить не только эффективность производства водорода, но и продлить срок службы ячеек. Это необходимо для трансляции научных разработок на коммерческое массовое производство.

Что интересно, в начале года была опубликована работа ученых из США, предлагавших получать водород при помощи простой реакции воды с наночастицами кремния. К сожалению, пока ученые говорили лишь о лабораторных исследованиях. Однако если будет найден способ дешево транслировать эту идею на коммерческие масштабы, это можно будет смело назвать прорывом.

В сегменте солнечных батарей ситуация развивается схожим образом. Главной проблемой до сих пор остается поиск материала, который обеспечил бы эффективное поглощение света и образование пар электро-дырка, а также технологии, которая позволила бы снизить рекомбинацию образованных носителей заряда. Как показывают опубликованные работы, нанотехнологии позволяют частично решать обе проблемы.

К примеру, ученые из Великобритании, Португалии, Кореи и Германии предложили производить батареи из полупроводниковых дихалькогенидов переходных металлов, их коллеги из Швеции и Германии с той же целью применили нанопровода фосфида индия, а группа из США использовала квантовые точки из арсенида галлия (надо отметить, что этим список предложений не ограничивался).

Во всех случаях применяемые гетероструктуры позволяют повысить эффективность преобразования энергии. Увы, как и в случае с электрохимическими ячейками, технологии пока не перешли на коммерческий уровень.

Для альтернативных источников (солнца, ветра и т.п.) актуальны вопросы сохранения запаса энергии на те периоды, когда она не может быть произведена. Таким образом, отдельное направление альтернативной энергетики – разработка хранилищ для энергии. К сожалению, за прошедший год на нашем ресурсе было опубликовано всего несколько работ, посвященных этой интересной теме. В одной из них совместная группа из США и Китая предлагала использовать псевдоконденсаторы из фосфата ванадила, в другой их коллеги из США делали ставку на суперконденсаторы на основе графена и углеродных нанотрубок. А в середине года появились даже весьма необычные расчеты исследователей из Германии, доказывающие эффективность хранения энергии в виде тепла.


Возможно, в будущем году мы еще услышим об этих идеях. Какие из описанных научных идей найдут практическое применение, покажет время.

Пусть новый 2014 год принесет нам больше интересных открытий!

Стала возможной 3D-печать печени человека

Стала возможной 3D-печать печени человека

2014 год может стать новой вехой для медицинских технологий, так как исследователи объявили, что они приблизились к созданию первого органа, напечатанного на 3D-принтере. Компания биотехнологий Organovo, базирующаяся в Сан-Диего, планирует использовать свою биопечатную технологию для печати в 3D печени человека к концу 2014 года. В интервью для онлайн издания ComputerWorld компания сказала, что она преодолела огромное препятствие при создании сосудистой системы, необходимой для обеспечения органов кислородом и питательными веществами.

Органы небольшого размера созданы при помощи биопечатной платформы «NovoGen», и как поясняет интернет-издание New Scientist, данный 3D-принтер основан на 20 слоях клеток печени и звездчатых клеток – двух основных типов клеток печени. Затем туда добавили клетки из выстилки кровеносных сосудов, чтобы «сформировать тонкую сеть каналов, которые обеспечивают клетки печени питательными веществами и кислородом, обеспечивая для тканей жизнеспособность в течение 5 дней или более».

Данные 3D-репродукции печени могут выполнять большинство функций настоящей печени: они производят протеины, генерируют холестерин и даже могут перерабатывать алкоголь.

«Мы верим, что эти модели докажут свое превосходство над моделями животных или существующими моделями клеток в способности предоставлять прогнозируемые данные для открытия новых лекарств и их разработки», – говорит Кейт Мерфи (Keith Murphy) председатель и генеральный исполнительный директор в компании Organovo.

Данные органы можно заражать какими-либо болезнями, а затем лечить различными медикаментами, чтобы обеспечить более точные результаты, чем тесты, проводимые на 2D-объектах. К тому же, 3D-печатные органы живут дольше, чем обычные 2D-структуры.

Вдобавок, как бы необычно это не звучало, Organovo верит, что в будущем они смогут создать более большую «печень», которую можно будеть использовать в трансплантации, что означает развитие технологии до 3D-печати сетей кровеносных сосудов, которые по размеру будут равны настоящим человеческим сосудам, чтобы они были в состоянии питать целый орган.

Продолжаем праздники с улыбкой. )

Ещё немного околонаучного юмора. )

Снеговичок.

Всем хорошего настроения!

Мертвые души

Мертвые души

Международная группа исследователей под руководством известного датского специалиста Эске Виллерслева опубликовала исследование, которое может перевернуть наше представление о сразу нескольких областях биологической науки. Группе Виллерслева удался простейший, но потрясающий воображение эксперимент. Они взяли кость мамонта возрастом в 43 тысячи лет, выделили из неё полуразложившиеся остатки ДНК и смешали с бактериями, после чего проанализировали их геном. Выяснилось, что фрагменты генов мамонта были подхвачены бактериями и встроены в их собственную ДНК. Природа информации в живых системах, эволюция ранних организмов, наследственность и изменчивость бактерий – похоже, на всё это придётся взглянуть по-новому.



Профессор Эске Виллерслев (Eske Willerslev) является
одним из самых известных в мире специалистов по древней ДНК.
http://geogenetics.ku.dk/staff/beskrivelse/?id=26558

Природа примитивности

В массовом сознании существует представление о человеке как вершине эволюции – так рисуются эволюционные деревья, по такой логике ведётся курс биологии в школах и университетах. Исходя из этой парадигмы, бактерии – самые примитивные живые существа на планете.

Они в подавляющем большинстве случаев строго одноклеточные, у них нет ядра, хромосом и ещё тысячи других «наворотов», которыми обладает клетка растения, гриба или животного. Иллюзии о примитивности бактерии очень легко поддаться.

Весь живой мир делится биологами на три крупные эволюционные и систематические группы, или домены:

• бактерии,


• археи,


• эукариоты.

К эукариотам относится всё, что мы обычно представляем, когда говорим о живых организмах – от амёб и водорослей до животных и высших растений.
Эукариоты с их крупными клетками, ядрами, сложными механизмами деления и полового размножения действительно кажутся «передовыми» по сравнению с бактериями и внешне похожими на них археями. Но есть ли основания для такого «эукариотического гонора»?

Бактерии живут на планете большую часть времени её существования. По сравнению с ними, животные и растения – самые настоящие младенцы. Бактерии проникают всюду, где только возможно поддержание жизни. Они могут существовать в кипящей воде и концентрированной кислоте.

Точно оценить биомассу бактерий практически невозможно, но по современным оценкам многих специалистов, она превышает таковую животных и растений. Задумайтесь о масштабах сибирской тайги и оцените, насколько потрясает воображение даже сама идея о сопоставимости бактериальной биомассы со всеми лесами мира.

Другая генетика

Наконец, по многим параметрам бактериальная генетика гораздо совершеннее нашей. Генетика, то есть наука о наследственности и изменчивости, изучает, в сущности, передачу и хранение живыми организмами наследственной информации.

Если генетика животных в плане передачи информации – это грузовой поезд, то генетика бактерий – это широкополосный интернет. Чтобы передать огромный багаж эукариотического генома от одного организма другому, надо прибегать к сложнейшим ухищрениям. В случае с высшими животными, к которым относимся и мы, к этому добавляются недели и месяцы эмбриогенеза, когда генетическая информация медленно и осторожно «распаковывается» и тонко настраивается в каждом органе и каждой ткани.

Бактерии не нужны такие сложности.

• С одной стороны, минимальные потребности и простейшая (по сравнению с эукариотами) организация означают, что и размножение бактерий происходит несопоставимо быстрее.


• С другой стороны, бактерия не дорожит собственной жизнью. У неё отсутствует инстинкт самосохранения.

Эукариоты проверяют и перепроверяют каждый нуклеотид, чтобы ни в коем случае не допустить ошибок и перестроек – с переменным успехом, конечно.

Изменчивость нужна и им, но она по возможности строго контролируется. Бактериям же перестройки, мутации и вообще любые способы каким-то образом (пусть даже случайным) изменить свой геном – на руку. Пусть большинство таких изменений окажутся непродуктивными, но в отдельных удачных случаях польза для популяции будет огромной. Можно провести аналогию со взломом паролей брутфорс-методом – иначе говоря, простым перебором вариантов.

Бактерии поступают именно так: они берут скоростью и количеством и в итоге крайне эффективны во «взломе» любой генетической проблемы: например, именно таким образом формируется устойчивость к антибиотикам.
Ещё одна сногсшибательная способность бактерий – это горизонтальный перенос генов. Представьте, что вы плохо переносите алкоголь, но очень не хотите обижать потенциального тестя, который ранжирует женихов дочери по устойчивости к опьянению. Если бы вы были бактерией, то проблемы бы не было: ваш друг бы просто передал вам ген алкогольдегидрогеназы, и вам бы не пришлось искать отговорок.

Тот же механизм действовал бы и для менее важных вещей, вроде фенилкетонурии или гемофилии. Это и называется горизонтальным (в противоположность вертикальному – из поколения в поколение) переносом генов.

Новая жизнь мамонта

Открытие скандинавских учёных включает в себя элементы обоих описанных генетических механизмов: мутационной изменчивости и горизонтального переноса генов. Если о способности бактерий «встраивать» целые гены, полученные от других бактерий, было известно давно, то о том, что происходит с гораздо более мелкими фрагментами ДНК, исследователи до сих пор не знали. Отчасти это объясняется сложностью наблюдения за такими маленькими участками: чем меньше фрагмент, тем сложнее определить его источник. Именно по этой причине учёные решили использовать ДНК мамонта. Во-первых, за сорок пять тысяч лет она сильно деградировала и в основном представляла собой небольшие фрагменты с разрывами и случайными химическими модификациями. Во-вторых, ДНК мамонта довольно сильно отличается от ДНК человека и других потенциальных загрязнителей эксперимента, что позволяет исключить ложные результаты.

Выяснилось, что бактерии действительно умеют встраивать в свой геном очень мелкие участки ДНК, причём делают они это с ещё большей лёгкостью, чем обычный горизонтальный перенос генов. Но если встраиваемые участки настолько короткие (значительно короче целых генов), то какую ценность они могут представлять для бактерии?

Дело в том, что обычные мутации – случайные замены нуклеотидов в ДНК – имеют довольно низкую вероятность. Соответственно, вероятность, например, одновременной двойной замены в одном отдельно взятом гене – практически нулевая. Встраивание же небольших фрагментов ДНК – мутагенный механизм гораздо большей «мощности».

Он на много порядков повышает вероятность изменений, захватывающих не один нуклеотид, а целые участки генов.

Вопросы жизни и смерти

Открытие группы Виллерслева может показаться забавным курьёзом, но на самом деле оно имеет целый ряд фундаментальных следствий.

С практической точки зрения, оно прежде всего имеет значение в контексте устойчивости бактерий к антибиотикам. Для приобретения бактерией такой устойчивости зачастую достаточно нескольких точечных мутаций в тех или иных участках генов.

На данный момент вся наша борьба с этой серьёзнейшей проблемой сводится к уничтожению живых переносчиков «генов устойчивости». Мы предполагаем, что если уничтожить бактериальную клетку, то её гены теряют способность как-то воздействовать на другие бактерии.

Теперь нам известно, что это далеко не так: мало того, что бактерии могут «усваивать» ДНК из «мёртвых» источников (куда уж мертвее мамонта!), оказывается, даже целостность этой ДНК – не проблема. Достаточно обрывка генетической информации, содержащего нужную мутацию – и устойчивость к антибиотикам может вернуться в живую клетку!

С другой стороны, исследование скандинавских учёных заставляет в принципе задуматься о природе информации в биологических системах. Уже горизонтальный перенос генов («от друга к другу» вместо «от отца к сыну») сильно затрудняет биологическую систематику. Чего уж говорить о переносе информации от мёртвых к живым! Получается, что мегатонны оседающей в реках и океанах «мёртвой» ДНК – на самом деле огромная база «информационного сырья», которое бактерии могут «воскрешать» и перерабатывать для собственных целей.

Если генетическая информация – пусть и в виде отдельных обломков и мелких фрагментов «кода» – может заново использоваться через сорок тысяч лет после смерти её носителя, то не ставит ли это под сомнение понятие смерти как таковое? Возможно, и ваши гены когда-нибудь будут переработаны и усвоены бактериями. Непонятно только, как они смогут научить бактерию чему-нибудь, чего она не умеет делать и без нас.

Япония планирует к 2020 году создать новый суперкомпьютер экза-уровня

Япония планирует к 2020 году создать новый суперкомпьютер экза-уровня

Представители Института физико-химических исследований RIKEN, одного из ведущих научно-исследовательских учреждений Японии, объявили о планах создания нового суперкомпьютера экза-уровня, который сможет выполнить один квинтиллион (миллион триллионов) операций с плавающей запятой в секунду. Согласно предварительным планам, этот новый суперкомпьютер, вычислительная мощность которого в 30 раз будет превышать возможности нынешнего самого мощного суперкомпьютера, китайской системы Tianhe-2, должен войти в строй в 2020 году.

Создание нового суперкомпьютера будет финансироваться японским Министерством образования, культуры, спорта, науки и техники (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology). Согласно заявлению представителей RIKEN, целью создания нового суперкомпьютера является "удержание Японии на самом острие современных достижений вычислительной техники и науки".

Новая суперкомпьютерная система буде в 100 раз быстрее, нежели созданный в свое время специалистами RIKEN и компании Fujitsu суперкомпьютер K computer, который занимал первое место рейтинга Top-500 в 2011 году. И институт RIKEN был выбран японским правительством в качестве координатора нового проекта совершенно не случайно. Специалисты этого учреждения уже имеют весьма богатый опыт в создании и эксплуатации высокопроизводительных суперкомпьютерных систем, ведь вышеупомянутый суперкомпьютер K computer находится в распоряжении и эксплуатируется специалистами Института передовых вычислительных технологий RIKEN (RIKEN Advanced Institute for Computational Science, AICS).

Введение в строй вычислительной системы экза-уровня сможет продвинуть на качественно новый уровень некоторые области науки и техники, основой которых являются интенсивные вычисления и обработка огромных массивов информации. К этим областям относятся разработка новых лекарственных препаратов, моделирование климатических изменений и создание прогнозов погоды, исследования в области астрофизики, моделирование мозга и другие области, где требуется расчет невероятно сложных математических моделей.

http://www.kurzweilai.net/riken-to-develop-exascale-supercomputer-by-2020

Ученые планируют посещение огромного космического магнита

Ученые планируют посещение огромного космического магнита, астероида, состоящего из железа и никеля

В 1852 году итальянский астроном Аннибале де Гаспарис впервые обнаружил массивный астероид 16 Psyche. Но ученые-астрономы обратили свое пристальное внимание на это космическое тело после того, как наблюдения, произведенные с помощью радарных систем с Земли, показали исключительность этого астероида, выделяющую его из общего ряда других подобных космических тел. Так что же делает астероид 16 Psyche столь уникальным? Оказывается, что этот астероид, размером около 200 километров, на 90 процентов состоит из железно-никелевого сплава, а оставшиеся 10 процентов приходятся на долю кремнийсодержащих каменных пород. Ученые полагают, что этот астероид является остатком от некогда существовавшего космического тела больших размеров, возможно, планеты. Материал астероида, подобный материалу ядра планеты, вызывает интерес у многих групп ученых, и исследователи из Института Карнеги в Вашингтоне предлагают осуществить миссию по тщательному исследованию астероида 16 Psyche.

Исследования астероида 16 Psyche имеют огромное значение для ученых из-за того, что его материал почти точно соответствует материалу ядра Земли. Вполне вероятно, что этот астероид и является обломком яра планеты, которая в далеком прошлом была "раздета" в результате столкновения с другим массивным космическим телом. Если это предположение окажется верным, то астероид 16 Psyche должен иметь собственное магнитное поле, не уступающее по силе магнитному полю Земли, которое сможет притянуть другие астероиды и удерживать в близлежащем пространстве исследовательские космические аппараты. С учетом таких возможных вариантов, реализация миссии по изучению астероида 16 Psyche будет в корне отличаться от реализации других космических миссий, ведь наличие магнитного поля и сил гравитации у астероида потребуют использования в конструкции космического аппарата нетрадиционных для этой области материалов и подходов.

"Самой большой интригой исследований астероида 16 Psyche является то, что мы абсолютно не знаем, с чем нам придется столкнуться и что мы сможет там обнаружить. Мы уже видели скалистые космические тела, ледяные миры, газовые планеты, но никогда не посещали металлический магнитный мир. Мы не знаем, на что это может быть похоже и рассчитываем на то, что исследовательская миссия принесет нам множество удивительных данных" - рассказывает Линда Элкинз-Тэнтон (Linda Elkins-Tanton), ученая, впервые предложившая миссию по исследованию астероида 16 Psyche.

Ученые предлагают создать, снарядить соответствующим научным оборудованием и отправить к астероиду 16 Psyche космический аппарат, который понесет в одном из своих отсеков робота-"шахтера". В течение шести месяцев нахождения на орбите вокруг астероида, орбитальный аппарат и опущенный на поверхность робот совместными усилиями произведут множество всевозможных измерений и исследований. Собранные в ходе этой миссии данные позволят ученым пролить свет на некоторые загадки строения и функционирования ядра Земли, на процессы, которые происходили в момент формирования Земли и других планет.

http://www.dvice.com/2013-12-27/scientists-propose-visiting-magnetic-asteroid-metallic-core