Наука не молчит

В сентябре — октябре сеть информационных центров по атомной энергии провела фестивали науки в Новосибирске, Екатеринбурге и Владимире с общим слоганом «Наука всегда кстати». Лекции, ток-шоу, экскурсии, мастер-классы, квесты — если вы там не были, почитайте дайджест из выступлений экспертов — друзей ИЦАЭ. Оказывается, все мы немного неандертальцы с виноградными гроздями в крови и супрахиазматическим ядром в гипоталамусе.

Сверить атомные часы

Уже столетие физика осмысливает наследие Альберта Эйнштейна. Его общая теория относительности — самая разработанная теория гравитации, но и она не объясняет всего.

«Общая теория относительности построена на постулатах, в частности на принципе эквивалентности, согласно которому гравитационная и инертная масса объекта равны, — ​рассказывает Юрий Ковалев, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, руководитель лабораторий в Физическом институте им. Лебедева РАН и Московском физико-техническом институте. — ​Мы пытаемся проверить справедливость этого предположения в рамках космического проекта «Радиоастрон». Мы сравниваем показания атомных часов: одни на Земле, другие — на спутнике. Согласно общей теории относительности, часы на Земле будут убегать быстрее в сравнении с теми, что в космосе, потому что находятся под более сильным воздействием гравитационного поля Земли. Мы проверили показания с точностью 0,01 %, и принцип эквивалентности, а значит, и общая теория относительности, сохраняется. Пока Эйнштейн побеждает. Но мы продолжаем работу и повысим точность проверки в 10 раз.

Если мы увидим, что при каких-то условиях общая теория относительности уже не работает, то, как раньше Эйнштейн развил классическую механику Ньютона, ученые смогут идти дальше и развивать, например, квантовую теорию гравитации и единую теорию поля».

Самые крепкие нервы — у кальмара

В 1939 году для изучения нервного импульса ученым нужно было найти длинную и прочную нервную клетку. «Две группы исследователей, Кол и Кертис на морской станции Океанологического института (США) и Ходжкин и Хаксли на морской станции в Плимуте (Англия), использовали аксон кальмара — одиночное нервное волокно толщиной более 1 мм, — ​рассказывает Елена Сударикова, старший научный сотрудник Государственного Дарвиновского музея. — ​В него вводили электрод и измеряли разницу потенциалов между внутренней и внешней сторонами мембраны одной клетки, а не на пучке волокон».

Ученые хотели понять, как импульс передается внутри клетки и между клетками, и выяснили, что это электрохимический процесс, в основе которого — перемещение ионов через оболочку клетки. За это Алан Ходжкин, профессор биофизики Кембриджского университета, Эндрю Филдинг Хаксли, профессор физиологии Лондонского университета, и Джон Экклс, профессор физиологии Австралийского национального университета в Канберре, получили Нобелевскую премию.

Бронзовый век — эпоха первой глобализации

В последние десятилетия глобализация перестала восприниматься как благо и часть прогресса. Все чаще ее считают источником многих экономических и социальных проблем. Однако не все задумываются, что этот процесс культурной унификации начался не в ХХ веке, а гораздо раньше.

Археолог-антрополог, кандидат исторических наук Александр Митряков, например, первую глобализацию датирует бронзовым веком. «Еще в эпоху раннего металла идеи циркулировали по Евразии гораздо быстрее и интенсивнее, чем можно предположить для дописьменных обществ. Так, на росписях стен гробницы в шведском Чивике можно видеть и изображения колесниц в проекциях, характерных для уральских и сибирских писаниц, и далекие аллюзии на золотые печати из знаменитых микенских шахтных гробниц, — ​приводит пример ученый. — ​Все это не случайные повторы, а сознательное копирование образцов, которые казались людям значимыми и престижными, пусть, возможно, эти образцы и сами были копиями оригиналов или даже копиями копий».

Неизвестный предок человека

В головы советских школьников крепко вбивали формулу «человек произошел от обезьяны». Потом формулу скорректировали: нет, не от обезьяны, но у нас с современными обезьянами общий предок. Теперь картина усложнилась: современный человек был не единственным человеком. Были еще как минимум неандертальцы и денисовцы.

«В геноме европейцев и жителей Ближнего Востока 2–4 % генов — это гены неандертальцев, то есть наши предки скрещивались с неандертальцами. До 6 % генов денисовцев обнаруживается у жителей Меланезии и австралийских аборигенов, — ​отмечает Михаил Гельфанд, биоинформатик, доктор биологических наук, заместитель директора Института проблем передачи информации РАН. — ​Эти и другие факты говорят нам, что некогда на планете сосуществовали разные виды людей. Хотя слово «вид» не очень корректно, но другого термина пока нет».

Исследования показывают, что в ДНК современных людей есть генетические следы еще как минимум одного вида людей, о которых науке ничего не известно. Их останки пока не найдены. Непонятно и то, почему неандертальцы и денисовцы исчезли. По одной из версий, это был первый в истории цивилизации геноцид.

Золотые купола и холодная плазма

Известно, что атомные технологии применяются не только в энергетике. Однако на фестивале науки во Владимире даже завзятых посетителей научно-популярных мероприятий удивил Григорий Тарасюк, заместитель заведующего кафедрой физики плазмы НИЯУ «МИФИ» по инновациям и технологиям. «Ядерные технологии не начинаются и не заканчиваются реактором. Множество из них можно встретить в быту, — ​рассказал он. — ​Например, сейчас купола церквей покрывают не сусальным золотом, а нитридом титана золотистого цвета, произведенным по ядерной, экологически чистой технологии. По прочности он не уступает многим покрытиям. В ядерной медицине разработана эффективная технология заживления ран или, к примеру, лечения меланомы холодной плазмой. Плазменный скальпель привносит минимальное вмешательство в организм пациента и делает разрез, одновременно прижигая и дезинфицируя».

Утренняя прививка полезнее вечерней

В 2017 году американцы Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг получили Нобелевскую премию. Ученые показали, как работают биологические часы: какие молекулярные механизмы стоят за циркадными ритмами и как их работа координируется единым контрольным центром — супрахиазматическим ядром в гипоталамусе. Потом ученые получили новые знания о биоритмах: например, от них зависит скорость заживления ран и эффективность прививок.

«Много научных центров обратили внимание на циркадные ритмы, обрабатывают массивы данных и проводят эксперименты, — ​говорит Андрей Афанасьев, биоинформатик, гендиректор компании yRisk. — ​Например, опыт на мышах показал, что вирусы размножаются быстрее, если попали в организм во время сна. А раны заживают быстрее, если появились в период бодрствования. Данные статистики говорят, что у людей, которым прививку делали между 9:00 и 11:00, уровень защитных антител в организме был вчетверо выше, чем у тех, кто получал вакцину на шесть часов позднее. Таких данных много, но все они требуют изучения и проверки».

Ошибки ученых

Ученые тоже люди, и им свойственно ошибаться. Об этом напомнил Валериан Юров, сотрудник Университета Миссури — Колумбия, доцент-исследователь и старший научный сотрудник лаборатории астрофизики и космологии ИФМНиИТ Балтийского федерального университета. По его мнению, одна из самых сложных тем в математике — теория вероятности. При попытке ее представить здравый смысл буксует. «Возьмем простую задачу, — говорит Юров. — ​С какой вероятностью монета, брошенная дважды, по крайней мере раз выпадет гербом вверх? Великие математики Лейбниц и Д’Аламбер думали, что существует три возможности: дважды выпадет решка, раз — решка и раз — орел, дважды выпадет орел. Их ответ — 2/3. Рассуждение логическое. Проблема в том, что варианта четыре: дважды решка, дважды орел, сначала решка, потом орел, сначала орел, потом решка. То есть вероятность — 3/4.

Но, например, для объектов из квантовой механики, неотличимых друг от друга, эти рассуждения верны».

Покорение Луны

Научная фантастика и голливудские фильмы рассказывают о будущем, в котором человек свободно путешествует по Вселенной. Но пока пределы Солнечной системы смогли покинуть только два аппарата — американские «Вояджеры». О полете на Марс всерьез говорит только Илон Маск. И даже Луна, казалось бы, давно покоренная землянами, стала крепким орешком для национальных космических программ.

«В этом году три страны пробовали посадить свои автоматические межпланетные станции, АМС, на Луну, — ​рассказывает Александр Хохлов, конструктор Центрального научно-исследовательского и опытно-конструкторского института робототехники и технической кибернетики. — ​Первым был Китай: 3 января 2019 года впервые в истории на обратной стороне Луны мягкую посадку совершила станция «Чанъэ‑4» с луноходом «Юйту‑2». Все предыдущие аппараты, включая пилотируемые, садились на видимой стороне. 11 апреля израильская АМС «Берешит», созданная некоммерческой организацией SpaceIL, разбилась о поверхность Луны из-за сбоя основного двигателя. Израиль мечтал стать четвертой страной — после СССР, США и Китая, доставившей на Луну спускаемый аппарат с управляемой мягкой посадкой, но не получилось. 6 сентября индийская орбитальная автоматическая станция «Чандраян‑2» с посадочным аппаратом «Викрам» начала снижаться в районе южного полюса Луны. Посадка шла штатно до высоты 1,9 км, затем связь прервалась, и аппарат разбился. Эти неудачи, конечно, расстроили Израиль и Индию, население которых горячо поддерживало эти космические миссии. Но общая тенденция обещает повышение интереса разных стран к Луне и новые полеты, в том числе пилотируемые».

А что же Россия? В последний раз отечественный аппарат успешно прилунился 18 августа 1976 года. Это была АМС «Луна‑24». Старт «Луны‑25» уже несколько раз переносился, теперь ожидаемый срок — 2020–2021 год.

Прививка от рака

Стандарт лечения рака зависит от происхождения заболевания и характера протекания. Периодически в прессе появляются новости вроде «Одна таблетка — и онкологии нет», но как такового универсального, стопроцентно эффективного лекарства от рака пока не существует. Хотя его ищут по всему миру и в этих поисках неплохо продвинулись. «Существует вакцина от рака, — ​говорит Андрей Афанасьев. — ​Есть вакцина против вируса папилломы человека, который вызывает рак шейки матки. Есть вакцина против рака простаты. Этот вид рака не связан с вирусом: на поверхности раковых клеток образуется специфический белок, и вакцина просто «учит» иммунную систему, что клетки с этими белками — враги. По тому же пути идут создатели вакцины против рака груди, но пока такие препараты проходят испытания».

Виноградные грозди в крови

Судмедэксперт, популяризатор науки Алексей Решетун рассказал, какое влияние оказывает на организм чрезмерное употребление алкоголя. В частности, речь зашла об эффекте виноградной грозди, открытом в 1961 году американцами Найсли, Москау и Пеннинг­тоном.

«Дело в том, что алкоголь — это сильный растворитель жиров, — ​объясняет Решетун. — ​А наши клетки покрыты мембранами, состоящими из липидов, то есть жиров. Так вот, когда алкоголь поступает в желудок, спирт довольно быстро проникает в кровь. И в первую очередь страдают эритроциты, которые переносят кислород из легких к тканям и забирают углекислый газ. В норме эритроциты отталкиваются друг от друга, это помогает им проникать в самые тонкие капилляры и снабжать кислородом организм. Но под действием спирта эритроциты начинают объединяться в группы — спайки, напоминающие виноградные грозди. В результате кровоснабжение нарушается, и первыми реагируют нейроны — клетки нервной системы». Клетки отмирают, появляются проблемы в функционировании мозга. И недавно испанские ученые выяснили, что у людей, отказавшихся от спиртного, деградация нейронов продолжается еще в течение шести недель.