Наука и Технологии. Астрономия и Космонавтика
12 июня 2018
Ученые «Сколково» разработали тест, который определяет наличие рака всего за 1 час
Онкологические заболевания, являясь одними из самых опасных, при этом еще и довольно сложно выявляются на ранних стадиях. Анализ может длиться от 1 суток и более, что затрудняет возможности скрининга и профилактики рака. Но недавно специалисты «Сколково» разработали новейший тест, который позволяет выявить рак всего за 1 час.
В основе новой разработки лежит биочип, представляющий собой пластиковый контейнер с несколькими ячейками, заполненными белковыми антителами-реагентами. При помещении биологического материала, антитела остаются неизменными либо же вступают в связь с материалом. Тогда соответствующая ячейка начинает светиться, что означает наличие определенного онкозаболевания. По заявлению проектного менеджера кластера биомедицинских технологий Фонда «Сколково» Владимира Егорова,
«Главное преимущество новой технологии в том, что ее можно использовать в любой районной поликлинике. Диагностика онкологии становится доступной вдали от крупных медицинских центров при первом же визите к врачу пациента с подозрением на злокачественное образование. Уже проведены технические и лабораторные тесты биочипа. В течение года авторы проекта должны будут вывести разработку на клинические испытания».
Новый биочип достаточно компактен – размером с компьютерную флешку, а ячейки можно использовать для поиска самых разных онкологических патологий, помещая внутрь биочипа разные реагенты. Более того, после диагностики на биочипе содержимое обрабатывается красителями и превращается в препарат, доступный для изучения под микроскопом. Как заявил автор проекта Святослав Зиновьев,
«Раньше диагноз «рак» мог поставить только морфолог. Это врач высокой квалификации, умеющий идентифицировать клетки опухоли визуально, с помощью микроскопа. Но сейчас во всем мире активно развиваются методы молекулярной диагностики, обнаружения болезни с помощью химических реакций. Нам первыми в мире удалось разработать технологию одновременного проведения и молекулярно-генетического, и морфологического анализа».
5 лучших теорий на тему четвертого измерения
«Время — это то, что мешает тому, чтобы все происходило одновременно». Заявление физика Джона Уилера справедливо резюмирует то, что делает время, в отличие от чего-либо другого. Особенно это выделяется на фоне того, что наша охота на самые базовые ингредиенты реальности не принесла нам ничего, что можно было бы связать со временем. Эйнштейну удалось больше других: он объединил время с пространством. Но еще до него было понятно, что законы физики работают одинаково, вне зависимости от того, движетесь вы вперед во времени или назад. И это просто никак не соответствует нашему опыту. Что же такое время? Вот пять наших лучших теорий на текущий момент.
1.Время… просто есть
Вслед за общей теорией относительности стремительно прибыла квантовая механика и утвердила привычное нам понятие времени. Гудение квантового мира соответствует авторитарному тиканью часиков, которые находятся за пределами любой описываемой системы частиц. Тем не менее квантово-механическое изображение времени не является убедительным. Взять уравнение Уилера — Де Витта, описывающее квантовое состояние всей Вселенной. Если эта система будет всем, что мы знаем, где тогда будут находиться тикающие квантовые часики?
2. Время… просто иллюзия
Физик Джулиан Барбур считает, что нам, возможно, потребуется убить время совершенно. По его мнению, пространство и время, объединенное общей теорией относительности Эйнштейна, нужно разъединить. Единственный способ определить пространство, по его мнению, это рассмотреть его как геометрическое соотношение между наблюдаемыми частицами, не обращая внимания на время. Каждую конфигурацию он называет «снимком», существующим в «пространстве возможностей». В концепции Барбура существуют только эти снимки. Время не реально, а лишь следствие нашего восприятия — иллюзия, которая появляется из-за того, что Вселенная постоянно меняется от одного снимка к другому.
3. Время… это стрела энтропии
Только вот схема Барбура не затрагивает более тонкий вопрос. Все наши физические законы симметричны во времени, что значит, математически говоря, все может протекать одинаково вперед и назад во времени. За одним исключением. Второй закон термодинамики гласит, что энтропия, или количество беспорядка, всегда возрастает с течением времени в отдельных собраниях частиц и энергии. Второй закон объясняет, почему горшок воды не может самостоятельно разогреться, например. Уникальная асимметрия этого закона заставила многих физиков задуматься, что исключительно одностороннее течение времени связано с энтропией. Есть также квантовая версия этой «энтропийной стрелы времени», разработанная физиком Санду Попеску из Бристольского университета в Великобритании. Попеску и его коллеги показали, что мы можем рассматривать растущую энтропию как результат роста квантовой запутанности.
4. Время… абсолютно реально, в конце концов
Возможно, стрела энтропии времени — это не вся история, считает Ли Смолин из Института Периметра в Ватерлоо, Канада. Он отмечает, что если энтропия постоянно растет, то Вселенная в момент Большого Взрыва должна была находиться в состоянии низкой энтропии (высокой упорядоченности). Но нет никакого объяснения, почему все должно быть именно так. Это возвращает нас к вопросу о том, почему наши физические законы симметричны во времени. Возможно, у нас просто неправильные законы, говорит Смолин. Вместе с коллегами он пытается найти альтернативные фундаментальные законы, в которых встроена направленность времени. Единственная проблема в том, что его странный подход приводит к тому, что законы меняются с течением времени.
5. Время… заслуживает равенства
Джон Ваккаро из Университета Гриффита в Австралии экспериментирует с тем, чтобы поставить время и пространство на равных. Квантовая механика позволяет частице существовать в одном месте, но не в другом. Возможно, говорит Ваккаро, она позволяет частице существовать в одном времени, но не в другом, не нуждаясь во взаимодействиях, которые создают или уничтожают ее.
Попытка поправить уравнения с учетом этого ни к чему не привела, поскольку нарушает краеугольный камень физики — закон сохранения массы. Но Ваккаро показывает, что из-под обломков этих уравнений можно восстановить квантовую механику в исправленном виде. Просто нужны экспериментальные доказательства, поддерживающие эту идею. В 2012 году эксперимент BaBar в Национальном ускорительном центре SLAC в Калифорнии показал, что распад частиц B-мезонов протекает по-разному в разное время. Возможно, в идеях Ваккаро есть нечто большее.
Минералы показали, что юный Марс был полон снега, льда и вулканов
Климат Марса в самом начале его истории — предмет ожесточенных споров. Какой была Красная планета: теплой и влажной или холодной и заснеженной? Новое исследование, опубликованное в Icarus, говорит в пользу последнего. Сегодня мы знаем, что Марс усеян сетями долин, дельт и озерных отложений, а значит однажды на поверхности должна была течь вода — примерно 4 миллиарда лет назад. До сих пор климатологам не удавалось создать достаточно теплую модель климата, чтобы на поверхности Марса вода была жидкой.
«Люди пытаются смоделировать древний климат Марса, используя те же модели, которые мы используем на Земле, и у них не совсем получается. Трудно создать теплый древний Марс, потому что солнце тогда было намного слабее. Вся Солнечная система была холоднее», говорит Бриони Хорган, доцент факультета наук о Земле, атмосферных и планетарных наук в Университете Пердью. «И тогда как люди используют климатические модели, мы подходим со своей точки зрения — что говорят нам вулканические записи о Марсе?»
Вулканизма на протяжении ранней истории Марса было много. В некоторых хорошо изученных местах планеты находятся большие вулканы, но о регионах низкой и гладкой топографии в этом отношении известно немного. На Марсе насчитывается порядка 100 плоских холмов, известных как «холмы Сизифа», которые могут быть вулканическими по происхождению.
Когда вулканы извергаются под ледяными покровами и ледниками на Земле, сочетание тепла и талой воды создает плоские крутые горы с плоскими вершинами — их называют «туйя». Когда подледниковые извержения не нарушают поверхности льда, вершины вулканов остаются конусообразными, а не становятся плоскими. Минералогия, произведенная во время этих событий, становится уникальной, благодаря воздействию горячей лавы и холодной ледниковой талой воды.
Ученые использовали снимки спектрометров CRISM для определения того, соответствует ли минеральный состав региона подледному вулканизму.
CRISM фиксирует как видимые волны света, так и более короткие длины волн, что помогает операторам инструмента определить широкий спектр минералов на поверхности Марса. На видимые длины волн сильно влияет железо, тогда как в инфракрасных длинах волн CRISM ловит сигнатуры карбонатов, сульфатов, гидроксильных групп и воды, включенной в минеральные кристаллы.
«У каждой породы есть свой определенный отпечаток, и его можно идентифицировать по отражениям света», говорит Шеридан Акисс, автор работы. Ученые выявили три конкретных комбинации минералов в регионе, в которых преобладают гипс, полигидратные сульфаты и смесь оксида смектит-цеолит-железа — все они ассоциируются с вулканами в ледниковых средах. «Теперь у нас есть все данные о минералах и морфологии, которые говорят, что в какой-то момент времени на Марсе должен был быть лед. И, вероятно, это было относительно поздно в истории юного Марса».
Ученые решили загадку молний на Юпитере
Природа молний на Юпитере всегда оставалась загадкой для ученых. Однако благодаря работе космического зонда «Юнона» астрономы наконец-то выяснили, что молнии на газовом гиганте имеют гораздо больше общего с земными, чем считалось ранее. Тем не менее это не делает их менее странными.
Данные, предоставленные космическим аппаратом NASA «Юнона», показали, что молнии на Юпитере могут возникать в мегагерцевом диапазоне, а не только килагерцевом, как это наблюдалось ранее. На основе полученной информации две научные группы подготовили свои доклады.
«До миссии «Юноны» молнии на Юпитере регистрировались аппаратами либо визуально, либо в килогерцевом диапазоне радиоволн, но не в мегагерцевом, который характерен для молний на Земле. Было предложено много теорий, которые могли объяснить этот феномен, но ни одна из них не предлагала однозначный ответ», — заявил Шеннон Браун, ученый Лаборатории реактивного движения NASA.
В суровой атмосфере Юпитера довольно частым явлением являются многочисленные шторма. Ученые долго предполагали, что и молнии в таком случае там тоже могут быть. Подтвердить это явление удалось тогда, когда мимо Юпитера в марте 1979 года пролетел космический зонд «Вояджер-1», показавший грозовую активность на газовом гиганте. В последующем эта активность была подтверждена с помощью аппаратов «Вояджер-2», «Галилео» и «Кассини». Обнаруженные первым «Вояджером» низкочастотные сигналы были неофициально прозваны «свистом», поскольку они напоминали нисходящий звук свиста.
Однако ученых все это время интересовало, почему молнии на Юпитере отличаются от аналогичных феноменов на Земле и порождают радиоволны лишь в ограниченном диапазоне частот. Для решения вопроса было предложено несколько теорий, но ни одна так и не смогла приблизиться к ответу.
С 2016 года «Юнона» в рамках восьми полных облетов планеты, с помощью радиоволнового радиометра, способного улавливать электромагнитные волны широкого диапазона, зафиксировала 377 разрядов. Эти вспышки порождали радиоволны в мегагерцевом и гигагерцевом диапазонах, что показывало их схожесть с молниями на Земле.
«Нам кажется, что определить наличие радиоволн в мегагерцевом и гигагерцевом диапазонах нам удалось благодаря тому, что космический зонд «Юнона» ближе всех остальных находился к этим молниям. Кроме того, мы специально следили за радиочастотами, которые смогли бы пробиться через ионосферу Юпитера», — отмечает Браун.
Ученые также сообщают, что на Юпитере почти вся грозовая активность локализована на полюсах, тогда как на Земле молнии чаще возникают на экваторе. Последнее объясняется тем, что тропические и экваториальные широты на Земле получают от Солнца больше тепла, чем области умеренного и полярного климата. В результате теплый влажный воздух поднимается через конвекцию, порождая частые грозы.
Юпитер получает от Солнца в 25 раз меньшее количество тепла, чем Земля, но в то же время выделяет огромное количество внутренней тепловой энергии. На экваторе создается баланс между последней и поступающей извне радиацией, что препятствует конвекции. На полюсах теплые газы свободно поднимаются, создавая условия для обильных гроз. В то же время отмечается, что чаще всего молнии возникают именно в северном полушарии газового гиганта. В рамках дальнейших исследований планеты ученые хотят найти этому объяснение.
Во второй научной статье, опубликованной исследователями из Академия наук Чехии, говорится о том, что молнии Юпитера имеют больше общего с земными. Записав и проанализировав более 1600 радиосигналов («Вояджер-1» успел собрать данные всего о 167-ми), ученые выяснили, что на пике активности молнии на Юпитере бьют с частотой 4 удара в секунду, что аналогично показателям, наблюдаемым на Земле. Данные «Вояджера-1» из-за малой выборки показывали только один удар в несколько секунд.
Вместе оба исследования представляют наиболее детализированную картину грозовой активности на Юпитере и предоставляют ученым важные подсказки для понимания комплексных динамических процессов, происходящих внутри плотных грозовых облаков планеты.
«Эти данные помогут нам лучше разобраться в составе и циркуляции энергетических потоков, протекающих на Юпитере», — отметил Браун.
Напомним, что зонд «Юнона» был запущен в августе 2011 года. На орбиту Юпитера он вышел в 2016 году, а в июле 2017 года аппарат впервые сделал снимки Большого и Малого красного пятна планеты.
Совсем недавно стало известно, что NASA продлило работу миссии «Юноны» по исследованию Юпитера до 2021 года. Отмечается, что зонд сможет совершить еще 23 пролета через верхний слой атмосферы Юпитера и выполнить множество задач.
Мы — третьи слева.
