В этом еженедельном обзоре мы собрали самые увлекательные научные открытия и технологические прорывы. От производства белков из бактерий до доказательств вулканической активности на Венере, от биопроцессоров на основе нейронных органоидов до необычной репродуктивной стратегии глубоководных рыб — всё это и многое другое ждёт вас в нашем дайджесте. Подробные видео с доказательствами и ссылками на исследования уже доступны на нашем YouTube-канале QWERTY. Ниже представлена текстовая версия основных сюжетов.
Содержание выпуска
00:31 Первая коммерческая фабрика по производству белков из бактерий
03:03 Вулканическая активность на Венере
05:38 Биопроцессор с удаленным доступом
08:22 О пользе полового паразитизма
11:34 Лучшие новости из прошлого номера
Бактериальный белок: пища будущего
Традиционное сельское хозяйство, особенно производство животного белка, становится всё более ресурсозатратным, требуя огромных территорий, воды и приводя к значительным выбросам парниковых газов. В поисках альтернатив наука обратилась к инновационным решениям, таким как мясо из пробирки или белки насекомых. Теперь на сцену выходит новый игрок — белок, производимый бактериями.
В Финляндии запущена первая в мире коммерческая фабрика по производству солеина — питательного порошка, который создают микроорганизмы, используя в качестве пищи углекислый газ и водород, а энергию получая от электричества. Этот процесс чем-то напоминает брожение в виноделии, но вместо сахара используются газы. Выращенные бактерии высушивают, получая желтый порошок с впечатляющим составом: 65-70% белка, 5-8% жиров, 10-15% пищевых волокон и 3-5% минералов, включая все незаменимые аминокислоты, железо и витамины группы B.
Главные преимущества солеина — его экологичность и универсальность. Производство не зависит от климата и плодородия почв, его можно организовать даже в пустыне или в космосе. По сравнению с растительным белком, для получения 1 килограмма солеина требуется примерно в 100 раз меньше воды и в 20 раз меньше земли, а выбросы CO₂ сокращаются в 5 раз. Уже в Сингапуре можно попробовать питательные батончики и мороженое на его основе, а к концу года ожидается одобрение продукта в США и Евросоюзе.
Венера: активная вулканическая планета
Венера, часто называемая «зловещей сестрой» Земли, продолжает удивлять учёных. Один из ключевых вопросов — существует ли на ней активный вулканизм, который мог бы объяснить состав её атмосферы и исключить некоторые гипотезы о возможной жизни.
Хотя у Венеры нет тектоники плит, как у Земли, ряд признаков указывает на геологическую активность: аномальное количество диоксида серы в атмосфере, горячие пятна на поверхности и изменения рельефа. Новое исследование, основанное на данных радиолокационной съёмки космического аппарата «Магеллан» (1990-е годы), выявило значительные изменения в двух областях планеты за годовой промежуток. Учёные рассмотрели различные объяснения (погрешности измерений, облака, ураганы), но наиболее правдоподобной осталась гипотеза о свежих лавовых потоках.
Обнаруженные извилистые образования длиной в десятки километров, вероятно, являются результатом извержений. Один поток находится на склоне щитового вулкана гора Сес, другой — на Ниобийской равнине, известной своей вулканической активностью. Объём извергаемой лавы оценивается в 4-6 кубических километров в год, что говорит о том, что вулканизм на Венере значительно активнее, чем считалось ранее, и может играть ключевую роль в формировании её сурового климата.
Биопроцессор: вычисления на нейронных органоидах
Концепция биопроцессоров, использующих живые нейронные ткани для вычислений, звучит как научная фантастика, но становится реальностью. Речь идёт о системах на основе нейронных органоидов — трёхмерных скоплений клеток мозга, выращенных из стволовых клеток, которые способны имитировать некоторые функции человеческого мозга.
Компания FinalSpark создала биопроцессор, объединяющий органику и электронику. Его основа — четыре мультиэлектродные матрицы (МЭМ), каждая из которых содержит по четыре органоида. Электроды стимулируют нейроны и считывают их импульсы, а микрофлюидная система обеспечивает питание и жизнедеятельность тканей. Вся архитектура управляется с помощью Python.
Главное преимущество таких систем — феноменальная энергоэффективность. По заявлению разработчиков, они могут потреблять в миллион раз меньше энергии, чем традиционные кремниевые процессоры. Для сравнения: обучение крупной языковой модели вроде GPT-3 требует около 10 ГВт·ч энергии — столько же, сколько 6000 среднестатистических человек потребляют за год. Биопроцессоры могли бы кардинально снизить эти затраты.
Однако есть и серьёзные ограничения: срок жизни органоидов составляет около 100 дней. Чтобы изучать и совершенствовать эту технологию, FinalSpark организовала удалённый доступ к своей платформе «Нейроплатформа» за 500 долларов в месяц. Уже девять исследовательских институтов используют этот сервис, и ещё 30 университетов выразили желание присоединиться, что может ускорить развитие нейроморфных вычислений.
Обратите внимание: В кишечнике человека обнаружены сотни электрогенных бактерий, которые генерируют электричество.
Сексуальный паразитизм: эволюционная стратегия глубоководных удильщиков
Глубоководные удильщики (подотряд Ceratioidei) — одни из самых причудливых обитателей океана, известные не только своей внешностью, но и невероятной репродуктивной стратегией, известной как половой паразитизм.
У многих видов этих рыб самцы — карлики, которые не способны к самостоятельной жизни. Обнаружив самку, самец впивается в неё зубами, после чего его челюсти и часть тела буквально растворяются, а оставшаяся ткань срастается с телом самки, соединяясь с её кровеносной системой. Таким образом, самец становится постоянным «придатком», получая питание и защиту, а в ответ производя сперму.
Генетические исследования показали, что общий предок удильщиков, живший около 52 миллионов лет назад, уже имел предпосылки к такому диморфизму. Около 40 миллионов лет назад, в период глобального потепления, эти рыбы поднялись из придонных слоёв в толщу воды. В тёмных глубинах, где сложно найти партнёра, половой паразитизм стал эффективным эволюционным решением. Он позволяет самке всегда иметь «под рукой» источник спермы, что ускоряет размножение и способствует видовому разнообразию.
Ключевым адаптационным механизмом стала утрата приобретённого иммунитета у самок, без чего их организм отторг бы прикреплённого самца как чужеродную ткань. Анализ геномов указывает, что такая стратегия независимо возникала у разных линий удильщиков несколько раз, подтверждая её эволюционную выгоду.
В нашем Telegram-канале вы можете проголосовать за самые интересные новости по данному вопросу, о которых подробнее мы поговорим в следующем видео.
Эволюционная биология Исследования мозга Длинные новости науки и техники Белок Венера Паразит Ангора Рыба Видео YouTube Длинная статья
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Новости науки за неделю: Сексуальный паразитизм. Белок из бактерий. Биопроцессор онлайн. Вулканы Венеры. QWERTY №302.