Открытия и гипотезы, 2015 №01

Обнаружить физиологический субстрат того, что раньше было доступно психиатрии только и исключительно в поведенческих проявлениях, значит найти потенциальную «мишень для вмешательства»: шанс на коррекцию. На снимках: МЭГ демонстрирует, что мозг ребёнка с аутизмом (внизу) реагирует на неожиданный звук иначе, чем в норме (вверху)

Возвращаясь к вопросу о наследуемых и средовых факторах интеллекта: наши результаты, опубликованные в журнале “Psychophysiology”, содержали в себе ещё одну важную вещь. В отличие от многих других параметров энцефалограммы младенцев, которые очень, просто до неприятного, наследуемы, тета-ритм как раз оказался сильно зависящим от факторов общей среды, то есть той среды, которая была одинаковой для обоих близнецов в паре.

Нам стало интересно, от каких именно. Возможно, внутриутробных? Проверили, вроде нет. Потом моей коллеге Елене Ореховой пришла в голову идея: «А давайте посмотрим, у каких близнецов есть бабушки, а у каких нет. У мамы, если она одна в доме, мало времени на общение с близнецами остаётся, ей всю домашнюю работу надо самой выполнять. Когда в семье есть бабушка — другое дело. В такой семейной ситуации у взрослых больше возможностей поиграть и позаниматься с детьми. Будет ли это деление коррелировать с различиями между детьми в тета-ритме?»

Так мы открыли «эффект бабушки» — статистически достоверно и надёжно. У младенцев, с которыми занимались бабушки, тета-ритм в состоянии внимания был выражен сильнее и само внимание удерживалось лучше, потому что они его «тренировали»; у них было больше социального взаимодействия.

Внимание — крайне тренируемая вещь, внутренней сосредоточенности можно научить. Мы же знаем, как это важно, как от умения удерживать внимание зависит не просто способность человека решать задачки, а вообще всё: совокупный результат его деятельности.

Татьяна Строганова, доктор биологических наук

Что съесть, чтобы похудеть?

Многие сладкоежки мечтают о таблетках, которые можно было бы принимать, например, перед употреблением очередного пирожного, так, чтобы новая порция сладкого не оставалась в организме в виде лишнего веса. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Communications, решили сделать эту фантазию реальностью, работая с круглыми червями Caenorhabditis elegans.

В норме эти нематоды, как и люди, начинают толстеть, если держать их на диете с высоким содержанием сахаров. Однако ученые обнаружили, что круглые черви с мутацией в гене SKN-1, которая делает его гиперактивным, не набирают массу даже в случае усиленного потребления сладкого.

Аналог гена SKN-1 есть и у человека — он носит название Nrf2 и кодирует белок, который связывается с ДНК и индуцирует восстановительные процессы в том случае, если клетка пострадала от активных форм кислорода. Поскольку базовые метаболические пути у нематод и людей очень похожи, то исследователи предполагают, что человеческий ген Nrf2 также способен противодействовать набору избыточного веса.

Как отмечается, ранее уже была разработана линейка препаратов, которые воздействуют на ген Nrf2 с тем, чтобы замедлить старение. Поэтому есть надежда, что удастся создать похожие препараты, которые бы активировали Nrf2 и не давали бы любителям сладкого толстеть.

Впрочем, как подчеркивают исследователи, у таких таблеток могут быть и побочные эффекты.

Вино вводит в заблуждение

Мнение, что алкоголь помогает общаться и делает человека более раскованным и готовым к новым знакомствам, достаточно распространено. Однако психологи установили, что такие представления могут стать причиной недопонимания между мужчинами и женщинами.

Исследователи из Университета Дикина (Австралия) поставили любопытный эксперимент: около полутора сотен мужчин и женщин смотрели видео, на которых люди общались между собой в компании с бутылкой вина или же простой воды. При этом мужчины и женщины в видеороликах ничего не пили, бутылки с вином и водой просто стояли рядом в кадре. От тех, кто смотрел, требовалось определить, насколько соблазнительной выглядит женщина на видео и склонна ли она к флирту.

Авторы пишут, что одно лишь присутствие спиртного в кадре заставляло мужчин видеть в женщине «искательницу приключений». Им казалось, что женщина не только привлекательна, но и явно готова познакомиться поближе с собеседником. У женщин-зрительниц этот эффект был выражен в гораздо меньшей степени, то есть присутствие бутылки вина не вводило их в заблуждение относительно чужих тайных желаний.

Ещё раз подчеркнём, что спиртное в эксперименте никто не употреблял — ни актёры, ни зрители. То есть речь идёт о сугубо социально-психологическом перекосе в восприятии алкоголя мужчинами. Вполне возможно, что такой рефлекс развился у мужчин не в последнюю очередь благодаря массовой культуре: если мы видим в фильме мужчину и женщину с бокалами в руках, то это почти всегда означает флирт.

Подготовил Г. Павличенко

Создан новый прочный и легкий сплав

Ученые Университета штата Северная Каролина и Катарского университета создали новый высокоэнтропийный металлический сплав.

Высокоэнтропийные сплавы — это материалы, состоящие из 5-ти и более металлов, содержание которых в сплаве приблизительно одинаковое. Объединив литий, магний, титан, алюминий и скандий, ученые получили нанокристаллический сплав низкой плотности, но с очень высоким показателем прочности. По словам исследователей, его плотность сопоставима с алюминием, при этом прочность — как у титановых сплавов.

Сфера применения легких и при этом прочных материалов чрезвычайно широка — от машиностроения до протезирования. На данный момент наибольшая проблема заключается в том, что сплав на 20 % состоит из скандия, который является очень дорогим материалом.

Найден оптимальный угол

Профессор Тэдд Траскотт из Университета Бригама Янга в штате Юта определил оптимальный угол броска, который обеспечит максимальное число подпрыгиваний камня на поверхности воды.

Значение угла, найденное ученым, составляет 20 градусов. В случае если камень слишком тяжелый, угол необходимо уменьшить вплоть до нуля. Также камень должен иметь обтекаемую дискообразную форму.

Чем ближе объект по форме к сфере, тем реже он будет подскакивать на воде. Так, для стальных пушечных ядер оптимальный угол броска не превышает 7 градусов. Дополнительно увеличить число прыжков камня можно, заставляя его вращаться при броске. Предыдущие исследования показывали, что оптимальный угол начинается с 18 градусов.

Траскотт в своей работе ориентировался на изобретение британского инженера Барнса Уоллеса, который в начале 1940-х разработал прыгающую бомбу. После сбрасывания на воду бомба несколько раз подскакивала, двигаясь в направлении плотины, которую она должна была подорвать.

Мировой рекорд по числу подпрыгиваний камня от одного броска принадлежит Курту Штайнеру: он заставил предмет подскочить на воде 88 раз.

Гусеницы утилизируют пластик?

Ежегодно на Земле производится около 140 миллионов тонн полиэтилена, из которого затем изготавливаются бутылки, пакеты и другие предметы повседневного обихода. Долгое время считалось, что полиэтилен не относится к числу биоразлагаемых материалов Однако в последние годы это подвергнуто сомнению.

Ученые заметили, что в некоторых случаях гусеницы индийских бабочек-огнёвок Plodia interpunctella, которые являются вредителями зерновых культур, могут проедать дырки в полиэтиленовых пакетах. Ученые выделили из их кишечников два бактериальных штамма — Enterobacter asburiae и Bacillussp. Поместив штаммы на полиэтилен, исследователи обнаружили, что бактерии образуют на нем биопленки, после чего этот материал покрывается трещинами и ямками.

Как надеются авторы работы, бактерии, выделенные из кишечников гусениц, найдут применение при переработке бытовых отходов.

Секреты пива

Ученые из Принстонского университета разобрались, почему кофе чаще разливают, чем пиво. Специалисты отмечают, что даже самые осторожные официанты, принося кофе, проявляют большую аккуратность, чтобы не разлить напиток. При малейших неустойчивостях в движении в кофе возникают небольшие волны, которые могут привести к выливанию напитка даже из полупустой чашки.

С другой стороны, пиво разлить гораздо сложнее. Исследователи это связали с наличием у алкогольного напитка пены. Чтобы убедиться в своей гипотезе, специалисты использовали высокоскоростную съемку движущейся кружки пива с пеной и без нее.

Их наблюдения показывают, что пена действительно затормаживает возмущения жидкости и ее выплескивание. К их удивлению, даже небольшого слоя пены достаточно для гашения колебаний. Ученые связывают это с рассеиванием энергии колебаний в вязкой среде при трении о стенки кружки.

Подготовил К. Савинов

Окраска без краски

Многие жуки и бабочки окрашены без применения красителей — за счет того, что на поверхности крыльев расположены наноструктуры, которые преобразовывают белый свет в окрашенный. Если бы человек научился применять аналогичный способ в промышленных масштабах, он бы избавился от необходимости иметь дело с огромным разнообразием красок.

Шаг в этом направлении сделали исследователи из Технологического университета Дании во главе с Асгером Мортенсеном. С помощью структурной окраски они изобразили на полимере эмблему своего института.

Сначала они сделали кремниевый штамп из периодически расположенных ямок цилиндрической формы диаметром в несколько десятков нанометров. Затем этот штамп отпечатали на поверхности полимера. На полученный рельеф нанесли слой алюминия толщиной 20 нм и получили алюминиевые диски высотой 50 нм. Изображение проявилось! В зависимости от диаметра дисков и расстояния между ними одни участки оказались желтыми, другие — синими.

Магнитная приманка

О том, что птицы и рыбы ориентируются по магнитному полю, знают многие. Более того, уже известно, что обеспечивает эту способность: биологи нашли у них магниточувствительные клетки. Теперь настала очередь других существ, преодолевающих в своих скитаниях большие расстояния.

Дороти Кремерс вместе с коллегами из Реннского университета работали в дельфинарии парка «Дикая планета» в Порт-сан-Пьере. Они установили в бассейне две бочки. В одну помещали сильный магнит, в другую — кусок такого же металла, но ненамагниченного. Затем в бассейн запускали дельфинов и снимали на видео их передвижения.

Результат показал, что к бочке с магнитом дельфины плыли гораздо быстрее, чем к безмагнитной. Причем, подплыв, они ничего особенного с бочкой не проделывали, поэтому исследователи решили, что к бочке их привлекало только любопытство. Стало быть, дельфины чувствуют магнитное поле.

Электростанция в каблуке

Идея собирать с помощью пьезоэлектрика энергию, возникающую от нажатия стопы человека на подошву, не нова. В частности, специалисты из Центра исследований перспективных материалов в городе Чихуахуа (Мексика) придумали пластину диаметром в пять сантиметров и толщиной в три миллиметра. Ее можно встроить в каблук, и тот станет передавать энергию в виде микроволнового излучения в приемник, способный заряжать батарейки для часов или мобильник.

«Это лишь прототип. Перспектива же такая: встроить подобные генераторы в пол там, где проходит много людей, например в переходах подземки. По нашим расчетам, их шаги смогут выработать достаточно энергии для ее освещения», — мечтает участник работы Уртадо Масиез.

Легенды о камикадзе

Одна из японских легенд рассказывает о «божественном ветре» (камикадзе) — посланных богами тайфунах, разметавших без боя два огромных монгольских флота, отправленных для завоевания Японии. Вторгнуться в Японию попытался внук Чингисхана Хубилай. Оба раза (в 1274 и 1281 годах) за короткий срок собирались мощные флоты — второй считается самым большим в истории человечества до высадки союзников в Нормандии в 1944 году. Однако не имевшие никакого опыта в море- плавании, навигации и морских сражениях армады континентальной империи были побеждены как более маневренным японским флотом и оборонительными силами, так и сильным ветром. Возникший в связи с этим термин «камикадзе» впоследствии использовался в годы Второй мировой войны для пилотов- смертников.

Геологи решили проверить истинность легенды и изучили двухтысячелетнюю историю прибрежной полосы острова Кюсю. Ученые работали с донными отложениями озера Даидзя: взятые оттуда пробы показывают когда и как часто огромные волны накатывали на берег и доходили до озера. В результате проделанной учеными работы нашлись свидетельства двух случаев катастрофического наводнения в конце XIII века — что совпадает с традиционной датировкой неудачных попыток вторжения в Японию. Реконструкция указала на повышенную частоту наводнений в регионе с 250 по 1600 год нашей эры и на обилие тайфунов в период монгольских завоеваний (XIII век).

Динозавров погубили индийские вулканы

Около 65,5 миллионов лет назад, на рубеже мела и палеогена, на Земле исчез целый ряд групп морских и наземных животных, таких как аммониты и динозавры. Многие ученые связывают это событие с падением крупного астероида, который явился причиной образования кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан.

Однако еще в середине XX века некоторые специалисты связывали вымирание мезозойской биоты с вулканическими явлениями. При массовых извержениях в атмосферу попадает углекислый газ и минеральные взвеси, что влияет на климат не слабее упавшего астероида.

Авторы статьи опубликованной в журнале Science, выяснили, что в случае с вымиранием на границе мела и палеогена сыграли свою роль оба фактора. Исследователям удалось датировать Деканские траппы — так называется одна из крупнейших вулканических провинций в мире. Она расположена в западной и центральной Индии и представляет собой ступенчатые застывшие потоки лавы.

Ученые измерили в кристалликах циркона соотношение изотопов урана и свинца. Оказалось, что вулканы в Индии (в конце мела она была отдельным континентом) стали извергаться за 250 тысяч лет до падения Чиксулубского астероида и продолжали выплескивать потоки лавы еще 500 тысяч лет после его падения. За это время излилось более 1,1 миллиона кубических километров лавы.

Это значит, что динозаврам и прочим мезозойским организмам просто не повезло — в конце мела на них одновременно обрушились сразу две напасти. Что именно явилось более пагубным — вулканы или астероид — авторы исследования пока сказать не могут.

Подготовил М. Стеценко

Древняя гравировка

Археологи обнаружили раковину с зигзагообразными царапинами, которые были нанесены представителями Homo erectus, человека прямоходящего.

Открытие было сделано учёными из Лейденского университета в ходе изучения коллекций, собранных голландским антропологом Эженом Дюбуа на острове Ява (Индонезия). В 1891 году этот ученый нашел зуб, черепную крышку и берцовую кость ранее неизвестного вида древних людей, который получил название Homo erectus. В этих же слоях он собрал 166 раковин пресноводных моллюсков, однако до настоящего времени они оставались неизученными. Судя по радиоизотопному анализу, возраст раковин составляет от 430 до 540 тысяч лет.

Исследователи обнаружили, что примерно треть раковин имеет недалеко от края круглое отверстие, сделанное каким-то острым предметом. Опыты с современными моллюсками показали, что прокол в этом месте раковины повреждает мышцы моллюска, соединяющие створки, позволяя без труда добраться до содержимого.

Кроме того, судя по заостренному и отполированному краю одной из раковин, она использовалась в качестве скребка или ножа. Наконец, внутри еще одной створки моллюска ученые обнаружили тонкие зигзагообразные царапины. Теоретически, их можно было нанести острым зубом акулы. Казалось бы, всего лишь царапины, но находка разрушает стереотип, согласно которому Homo erectus был неповоротливым и туповатым созданием. Судя по характеру царапин, он владел своими руками столь же хорошо, как и современные люди.

Древнейший образец полифонической музыки

В Британской библиотеке обнаружена нотная запись древнейшей полифонической мелодии, датируемая X столетием. Находка проливает свет на зарождение европейской музыки. Открытие было сделано Джованни Варелли, аспирантом Сент-Джонс колледжа при Кембриджском университете.

Полифонической называется музыка, основанная на одновременном звучании нескольких голосов, каждый из которых выводит свою мелодию. На этом приеме строилась вся средневековая музыка, а позже он нашел воплощение в творчестве И.С. Баха. В XIX веке полифония сменяется гомофонией, когда голоса в хоре разделяются на главный и сопровождающие.

До настоящего времени самым древним образцом полифонической музыки считался Винчестерский тропарь, датируемый 1000-м годом н. э… Однако Варелли посчастливилось найти ноты с полифонической музыкой в манускрипте, написанном за сто лет до него. Он представляет собой житие святого Матерниануса, епископа из города Реймс.

В конце рукописи Варелли наткнулся на две нотные строчки с гимном, посвященным святому Бонифацию, покровителю Германии. Нотная грамота, на которой записана мелодия, относится к очень редкому типу, поэтому предыдущие исследователи просто проглядели эти строки.