Дома из земли и картона, взрыв угрожающего Луне астероида, ИИ против антибиотикорезистентности
Интересные новости науки за неделю с 22 по 28 сентября
В Австралии предложили строить дома из земли и картона
Инженеры из Австралии предлагают новый строительный материал — по сути, он представляет собой утрамбованную землю в картонной опалубке. К очевидным плюсам этой разработки относятся экологичность, стопроцентная перерабатываемость и чуть ли не нулевой углеродный след. О минусах разработчики не говорят, но, к примеру, пока неизвестно, как долговечны будут дома, выстроенные по этой элегантной технологии.
Производство цемента и бетона, по расчетам ученых, вносит примерно 8%-ный вклад в ежегодную эмиссию парниковых газов. В то же время только в одной Австралии каждый год выбрасывают более 2,2 млн тонн картона и бумаги. Решить обе проблемы разом, а заодно дать новый стимул к развитию строительной отрасли и предложила группа ученых из Школы инженерии Мельбурнского королевского технологического университета. Они предложили инновационный материал, состоящий, по сути, из картона, земли и воды.
Его производство и технология использования уменьшают выбросы в атмосферу на 25%, по сравнению с использованием бетона в строительстве. Затраты при этом падают на треть. Представьте себе: транспортировать на стройплощадку надо только картон. Остальное: землю и воду — можно будет брать прямо на месте. На площадке будет сделана почвенно-водная смесь, ее будут закладывать в картонную опалубку — вот и стены. Их прочность достаточна для того, чтобы строить одно-трехэтажные дома.
Ученые предполагают, что эта технология строительства отлично подошла бы в отдаленных регионах Австралии с легендарными красными глинистыми почвами. Для жаркого климата такие дома хорошо подходят, потому что могут удерживать температуру и регулировать влажность.
Сейчас ученые планируют продолжить исследования и ждут технологических партнеров, чтобы вместе разрабатывать материал дальше.
Анализ крови может указать на психические расстройства
Ученые из Сколтеха и других российских исследовательских центров нашли в крови маркеры, по которым можно отличить анализ человека, имеющего психическое расстройство. Уже известны липиды, по концентрации которых в плазме различаются пациенты с клинической депрессией и шизофренией.
В сложившейся практике психиатры обследуют пациентов по психиатрическим симптомам — диагнозы ставятся исходя из поведенческих реакций, из бесед и из оценки эмоционального состояния. Но сильные психические расстройства могут оставлять в организме и молекулярный след, и поэтому, если внедрить в психиатрию объективные биомаркеры, у врачей появятся новые инструменты. Это позволит диагностировать заболевания на ранних стадиях, во время скринингов. Кроме того, поможет отдифференцировать диагнозы, симптомы которых на ранних стадиях сходные.
Авторы исследовали образцы плазмы крови 416 пациентов с диагностированными расстройствам и 272 здоровых пациентов из двух клиник — в Уфе и Москве. Масс-спектрометром получили липидные профили этих образцов. Оказалось, что 107 липидов у пациентов с шизофренией и клинической депрессией серьезно отличаются от нормы независимо от диагноза. Еще 37 молекул специфичны — демонстрируют изменение концентрации либо для шизофрении, либо для депрессии.
Полученные данные помогли разработать алгоритм машинного обучения, успешно определяющего и различающего шизофрению и клиническую депрессию в 83% случаев. Впоследствии все это поможет развивать дальнейшие подходы к персонализированной медицине и внедрять инструментальные методы для ранней и точной диагностики психических расстройств.
Антропогенная эмиссия СО2 помогла деревьям в джунглях Амазонки разрастись
Любопытная работа была опубликована на уходящей неделе: международная группа ученых изучила, как изменялись деревья в джунглях Амазонки за несколько десятков лет. Это нужно было, чтобы понять, коллапсирует тропическая природа из-за растущих выбросов углекислого газа в атмосферу или же все не так уж и плохо.
Изучены были данные наблюдений за 188 участками амазонской сельвы в период с 1971 по 2015 год. Выяснилось, что за последние 30 лет средняя базальная площадь деревьев выросла на 10%! (Базальная площадь дерева — это поперечное сечение его ствола на уровне человеческой груди). То есть деревья увеличились в размерах, а вовсе не зачахли, как этого ожидал ряд ученых. Причиной такого роста стал, как полагают исследователи, как раз таки рост концентрации СО2 в атмосфере — именно этот компонент является главным источником роста биомассы любого фотосинтезирующего растения.
Таким образом, говорить о том, что глобальное потепление убивает тропические джунгли, определенно рано. Пока происходящие процессы не мешают деревьям в сельве наращивать биомассу.
Ученые предлагают взорвать потенциально опасный астероид
Сценарии фантастических фильмов, особенно тех, в которых описываются масштабные катастрофы, могут в будущем и реализоваться. По крайней мере, прямо сейчас всерьез обсуждается идея, подкинутая в фильме "Армагеддон": взорвать околоземный астероид 2024 YR4. Обращаясь вокруг Солнца, он каждые четыре года дважды проходит через орбиту Земли. Его размеры от 40 до 90 метров, и в категорию потенциально опасных он не входит. Тем более что нашей планете столкновение с ним не угрожает (пока). Так в чем же проблема?
Есть риск того, что он "поцелуется" с Луной в 2032 году. Для Земли опасен и такой сценарий: в космос при ударе вылетит множество обломков породы. Через несколько суток часть из них доберется до окрестностей нашей планеты и устроит мини-армагеддон спутникам, космическим кораблям и станциям постоянного обитания людей. Специалисты NASA и Лос-Аламосской национальной лаборатории рассчитали, что это нашествие в тысячу раз увеличит риск разрушения космической инфраструктуры землян.
Инженеры предлагают решить вопрос радикально: уничтожить "небесного гостя" высокоточным ядерным взрывом раньше, чем он подлетит к Луне. Второй вариант — ударить по астероиду и отклонить его от опасной траектории. Правда, тут нужна осторожность: слабый удар не отклонит небесное тело, а сильный может расколоть на крупные обломки, которые вполне способны направиться к Земле.
Вердикт инженеров таков: гарантированно раздробить астероид на россыпь метеороидов. Для этого нужна бомба мощностью в 1 мегатонну тротила. Причем взорваться она должна не на самой поверхности астероида, а примерно в 85 метрах от него. Важно, чтобы это еще и случилось в нужный момент: за несколько месяцев до того, как астероид подлетит к Луне (а иначе теряется смысл всего мероприятия — осколки точно так же прилетят на земную орбиту и натворят там дел). Аппарат со взрывным устройством (но уже без Брюса Уиллиса) нужно запускать примерно в конце 2031 года.
ИИ поможет разрабатывать молекулы новых антибиотиков
В ИТМО разработали ИИ-алгоритм, который поможет подбирать молекулы, способные в последующем стать новыми антибиотиками. К молекулам-"кандидатам" не должна быстро формироваться резистентность у патогенных микроорганизмов. Новое решение уже опробовано и помогло найти 56 новых молекул, на базе которых могут быть созданы эффективные препараты — к примеру, против патогенных штаммов кишечной палочки. Но в дальнейшем планируется научить алгоритм подбирать молекулы, способные бороться с другими супербактериями: сальмонеллой, клебсиеллой, менингококком и другими.
Решение позволит бороться с антибиотикорезистентностью — устойчивостью патогенных бактерий и грибков к антибиотикам. Она становится причиной десятков тысяч смертей ежегодно. Ученые пытаются находить все новые и новые молекулы, с которыми бактерии еще не знакомы. Такой поиск чаще всего производится с помощью скрининга: молекулы проверяют по базам данных на требуемые критерии. Занимает он несколько недель, причем принципиально новые соединения при этом не создаются — просто проверяются старые.
И вот в ИТМО разработали новый алгоритм — на основе машинного обучения он генерирует, как могла бы выглядеть молекула, которая активна одновременно против двух белков патогенной бактерии. Точность его предсказания доходит до 81%. Ученые из ИТМО за основу взяли уже готовый алгоритм по генерации лекарств, научили его получать молекулы, атакующие два тех самых белка-патогена. По совету алгоритма уже сгенерированы 56 новых соединений на основе бензимидазола — этот класс соединений хорошо подходит для борьбы с микроорганизмами, их можно синтезировать, они не токсичны для человека.
На следующем этапе соединения, созданные по нарушению алгоритма, будут проверены в лаборатории.