Некоторые живые существа и растения умеют излучать свет. Они делают это благодаря пигменту люциферину, что ученые выяснили еще в ХХ веке. А в 2017 году смогли расшифровать структуру молекулы люциферина в светящихся грибах и даже научились менять оттенок их свечения. Удалось это исследователям из Института биоорганической химии РАН, Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова и их коллегам из университета Сан-Паулу (Бразилия), университета Чубу и Нагойского университета (Япония).
Вначале грибы для изучения собирали во Вьетнаме, после чего отправляли в Россию на лабораторные исследования. Но такой подход не давал результатов.
— Перед нами, кроме всего прочего, стояла задача провести биолюминесцентную реакцию и найти условия, когда продукт будет сохраняться относительно долго. Такие условия мы подобрали, но даже законсервированный оксилюцефирин [молекула, заставляющая гриб светиться] распадался — до Москвы доезжала лишь малая часть. Для определения общих характеристик молекулы его еще хватало, а вот для структурных исследований — нет, — говорил кандидат биологических наук, сотрудник Красноярского научного центра Константин Пуртов.
Проблему удалось решить подключившимся к работе ученым из Института биоорганической химии. Они изучили субстанцию, остававшуюся после распада молекулы, восстановили ее структуру и сравнили получившееся с оригиналом. Делалось это с помощью ядерного магнитного резонанса — ЯМР-спектрометра.
Оказалось, что свойства восстановленной молекулы совпадают с оригиналом, благодаря чему ученые точно определили ее структуру. Более того, у них получилось поменять структуру молекулы в грибах так, чтобы они стали светиться произвольными цветами.
Зачем это нужно? Открытие может помочь экологам при наблюдении за изменениями окружающей среды — можно «научить» грибы реагировать на ухудшение условий. Кроме того, изменение цвета грибов может быть использовано при проведении клинических анализов лекарств.
Еще одно открытие, связанное с люминесценцией, сделали в прошлом году ученые из университета ИТМО вместе с коллегами из Македонии. Светящиеся голограммы на банковские карты и документы наносятся обыкновенным струйным принтером. Теперь исследователям удалось сделать используемые для этого люминесцентные чернила более стабильными. Они добавили в них наночастицы на основе диоксида циркония с европием.
Как отмечается в публикации в журнале британского Королевского химического общества, разработкой уже заинтересовались несколько компаний, которые ведут с учеными переговоры о покупке технологии. Привлекательность новых чернил повышает и то, что их можно использовать с уже действующей на производствах печатной аппаратурой.
Зачем это нужно? Одна из перспективных областей применения новых чернил — изготовление ценных бумаг, банкнот и других документов. Новый состав позволяет делать на каждый документ уникальную защитную голограмму при поточном производстве.
В основе идеи квантового компьютера лежит передача информации с помощью частиц света. Единицы информации в таком (несуществующем на данный момент) компьютере называют кубитами, или квантовыми битами. Предполагается, что в кубитах информация будет кодироваться одновременно нулем и единицей. Благодаря этому можно решать задачи гораздо быстрее, чем на существующих компьютерах.
Над созданием квантового компьютера уже давно работают ученые из разных стран. И недавно физикам из МФТИ совместно с британскими коллегами из Королевского колледжа Холлоуэй удалось создать сверхпроводящий кубит, соединив в нем классические и квантовые состояния света.
Это охлажденный до сверхнизких температур искусственный атом, который испускает и поглощает как кванты микроволнового излучения, так и кванты видимого человеком света. То есть взаимодействует с двумя видами частиц — из классического и квантового мира.
Звучит довольно сложно, но на деле использование такого кубита похоже на поиск нужной станции по радио, когда при переключении передатчика «смешиваются» разные сигналы.
Зачем это нужно? Использовать изобретение можно для передачи информации и в конечном итоге создания квантового компьютера или других устройств, в работе которых применяются квантовые эффекты.
Источник: Пресс-служба МФТИ
В апреле 2018 года стал известен новый способ борьбы с гипокалиемическим (генетически обусловленным) параличом. Помочь пациентам может яд паука вида Heriaeus melloteei, выяснили работавшие вместе ученые из МГУ, МФТИ, британского Института неврологии и американской Школы медицины имени Джона Хопкинса.
Любая клеточная мембрана включает в себя так называемые ионные каналы. Это белковые поры, пропускающие ионы внутрь клетки и наружу. Генная мутация приводит к тому, что через эти мембраны происходят «утечки». Из-за этого мышцы становятся неспособны реагировать на сигналы, посылаемые нервной системой. В конечном итоге это приводит к развитию паралича. Существующие лекарства для лечения пациентов с таким недугом малоэффективны.
После изучения поврежденных каналов с помощью того же ЯМР-спектрометра, которым просвечивали грибы из Вьетнама, ученые стали искать средства для их восстановления.
— В работе впервые показано, что существуют природные соединения, способные заблокировать токи «утечки» через мутантные каналы, — рассказал доктор биологических наук, академик РАН, декан биологического факультета МГУ Михаил Кирпичников. На одном из тестов был использован токсин из яда паука, который и дал результат. Он зафиксировал чувствительный участок канала в положении, устраняющем «утечку».
Зачем это нужно?
— Открытие подобного действия токсина позволяет надеяться, что можно создать эффективные препараты для лечения больных гипокалиемическим параличом и другими сходными недугами. Полученная нами модель взаимодействия канала и токсина из яда паука открывает перспективы для разработки новых лекарств, — отметил кандидат химических наук, преподаватель МГУ и заведующий лабораторией в ИБХ РАН Александр Василевский.
Кстати, несколькими месяцами раньше австралийские ученые выяснили, что яд пауков Entelegynae способен защитить мозг человека от повреждений, которые возникают вслед за инсультом.
Геном шимпанзе и человека практически полностью идентичен. При этом нервные системы не имеют почти ничего общего. Это не позволяет использовать обезьян для поиска человеческих болезней, в частности, связанных с проблемами мозга, влияющих на речь и мышление.
В 2017 году специалисты российского университета Skoltech, Курчатовского института и их китайские коллеги нашли группу генов, чье поведение сильно отличается в коре головного мозга человека от того, что происходит у других приматов. Исследователи пришли к заключению, что изменения в активности генов в ходе эволюции могут быть одним из важнейших факторов, определяющих особенности работы человеческого мозга.
Ученые изучали срезы мозга человека, шимпанзе и макаки. Воздействуя на них, они обнаружили у человека 2320 генов, реагирующих отлично от обезьяньих. Из них десятая часть работала вообще в другом слое коры, чем у других исследуемых.
Зачем это нужно? Находка ученых поможет при разработке новых способов корректировки когнитивных (память, язык, визуально-пространственное восприятие) функций человека при старении и развитии патологий мозга.
.jpg)
Фото: Институт молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук
