Аорта из биопринтера, древний свиток о пороках, заблудившаяся селедка

Интересные новости науки за неделю с 5 по 11 мая

Аорту научились печатать на биопринтере. Пока только крысиную

Медики уже умеют заменять поврежденные кровеносные сосуды человека — трансплантаты для этого берутся или синтетические, или выращенные из собственных клеток пациента. Оба способа имеют недостатки: из синтетических полимеров можно делать только крупные сосуды — более 6 мм в диаметре. Более тонкие артерии и вены из них создавать проблематично: могут образовываться тромбы, кровь проходит по ним не так активно и могут возникать инфекции. А вживление трансплантата из собственных клеток — высокоинвазивная операция, которая только в двух третях случаев оказывается успешной.

Ученые из Йельского университета попробовали построить сосуды из биочернил, которые представляют собой смесь из культивированных клеток гладкой мускулатуры крыс, фибробластов (клеток крови) и гидрогеля. Биопринтер выдавливал этот материал на вращающийся стержень из нержавейки — получилась аорта. Опытной группе крыс имплантировали выращенную и напечатанную аорту. Послеоперационных осложнений ни одна из 20 подопытных крыс не получила.

Ученые делают вывод: этот метод позволяет делать полностью функциональные кровеносные сосуды любой длины и диаметра. Коллаген, который содержится в гидрогеле, удерживает стенки сосудов в стабильной конфигурации, причем донором клеток может стать не только сам пациент, а любой человек. Метод можно использовать, к примеру, при лечении атеросклероза или диабетической стопы.

Обугленный свиток из Геркуланума оказался трактатом греческого философа о пороках

Еще в XVIII веке при раскопках Геркуланума — римского города, погибшего вместе с Помпеями при извержении Везувия в 79 году нашей эры — на одной из вилл нашли библиотеку с сотнями свитков-папирусов. Как предполагают ученые, вилла и библиотека принадлежали знатному и богатому римлянину Луцию Кальпурнию Пизону, тестю Юлия Цезаря. Вот только прочитать эти уникальные документы не представлялось возможным — свитки обуглены и спрессованы, при разворачивании они неминуемо рассыплются. Поэтому нужно было придумать как прочесть их, не разворачивая. До недавних пор это было просто невозможно, и поэтому сотни ценнейших документов античной эпохи тихо ждали своего часа в Национальной библиотеке Неаполя. Три свитка достались Оксфордскому университету и хранятся сейчас в Бодлианской библиотеке.

Тем временем был объявлен международный конкурс Vesuvius Challenge с призовым фондом 700 тысяч долларов: деньги должны достаться тем, кто найдет способ расшифровать поврежденные свитки. Группа британских студентов выиграла этот конкурс в 2024 году — они предложили читать папирусы с помощью 3D-рентгена и источника синхротронного излучения Diamond Light Source. Метод обнаруживает следы чернил на папирусе по тем микроскопическим изменениям, которые они когда-то оказывали на волокна материала. Полученные данные дополняются специально разработанным ПО искусственного интеллекта, который "дорисовывает" буквы на изображении и распознает надпись.

На этой неделе появились новости: установлен автор и тематика одного из трех геркуланумских свитков, хранящихся в Оксфорде. После рентгеновского просвечивания обугленного папируса его виртуально "развернули" на компьютере и "скормили" нейросети. Следы чернил, которые были найдены на рентгене, показали: текст принадлежит известному древнегреческому философу-эпикурейцу Филодему, написан в I веке до нашей эры и является частью многотомного труда "О пороках".

Название и имя автора удалось прочесть на самых глубоких, внутренних слоях свитка, а еще на свитке часто встречается одиночная буква "альфа" — ученые предполагают, это говорит о том, что перед нами первая часть труда. Еще ранее было известно, что трактат "О пороках" содержит не менее 10 частей, среди них есть книги, посвященные высокомерию, жадности, лести и даже домашнему хозяйству. Обугленный свиток, над которым сейчас работают в Оксфорде, прочитать целиком пока не удалось, но как минимум ученые не сомневаются в его авторстве и принадлежности к серии.

Работа над расшифровкой продолжается: уже отсканированы 18 свитков, сейчас идет работа по дешифровке получившихся результатов и сборке их в связный текст (с этим помогает специально разработанный ИИ). Ученые в предвкушении огромных культурных открытий: библиотека Геркуланума — единственная дошедшая до нас античная библиотека, она хранит множество тайн. И вот теперь к их разгадке мы подошли буквально вплотную.

Детей бить нельзя: доказано учеными

Детей нельзя физически наказывать. Это кажется само собой разумеющимся в современном цивилизованном мире. Но во многих семьях шлепки и подзатыльники по-прежнему практикуются с аргументацией "Нас ремнем лупили, и ничего — выросли людьми". При этом законодательный запрет на "применение физической силы для причинения боли" к детям действует в 65 странах мира.

А ученые с кафедры практической психологии Нью-Йоркского университета решили руководствоваться не моральным императивом и не соображениями нравственности — им стало интересно получить научные, подтвержденные и статистически достоверные данные о том, как физические наказания сказываются на детях в процессе их взросления.

Они проанализировали 195 исследований о телесных наказаниях детей — работы были опубликованы за последние 22 года и охватывали 92 страны с низким уровнем дохода. В них исследовали отношения между родителями и детьми, психические и физические аспекты здоровья, агрессию, отношение к насилию, употребление наркотиков и алкоголя, когнитивную функцию ребенка, социально-эмоциональное развитие, качество сна и т. д.

Выяснилась прямая и довольно сильная корреляция между физическими наказаниями и всяческими социальными бедами. Подвергавшиеся наказаниям дети, вырастая, гораздо чаще становились жертвами насилия, совершали его сами, одобряли его, употребляли психоактивные вещества. Они чаще, чем "небитые" ровесники, испытывали затруднения с учебой, у них развивались депрессия и замкнутость, стремление к агрессии и разрушению. А вот развитие социально-эмоциональных навыков, напротив, замедлялось. Не пострадали только моторика и когнитивные навыки.

Словом, физические наказания вредны для детей и подростков по всему миру.

Извержение вулкана в Тихом океане виновато в экстремальных холодах в Европе?

Международная научная группа, включающая и ученых из Санкт-Петербургского государственного университета, изучила извержение вулкана Хунга Тонга — Хунга Хаапай, которое произошло в январе 2022 года. Вулкан находится на юге Тихого океана, неподалеку от Королевства Тонга. Климатологи задались вопросом, могло ли это извержение вызвать какие-либо глобальные последствия в географически удаленных от вулкана регионах. Со стороны России в исследовании участвовали физики из лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ — они анализировали и моделировали возможные последствия извержения Хунга Тонга — Хунга Хаапай.

В результате сложнейших компьютерных модельных расчетов ученые сделали вывод о том, что вулканическая активность на другом краю света напрямую виновата в похолодании в Европе, а в ближайшие годы может аукнуться еще и экстремально холодными зимами в Старом Свете.

Как все произошло? Примерный сценарий такой: при извержении в стратосферу "выстрелило" рекордное количество водяного пара, а вместе с ним — диоксид серы. В сухой стратосфере из-за этого произошел ряд химических реакций и физических процессов. Изменился радиационный баланс, фотохимия и динамика атмосферных слоев. Изменилась атмосферная циркуляция, а именно — случилось ослабление северного полярного вихря зимой в год извержения. А по мере его ослабления всегда растет вероятность экстремальных холодов в Северной Америке и Евразии.

И действительно, европейцы последние три года мерзли зимой. Нестабильная погода была, к примеру, в начале 2023-го, когда в обычно теплом Ярославле вдруг зимой ударил 34-градусный мороз, а влажный Осло замерзал при -12 градусах, хотя обычно здесь теплее. По мнению ученых, все это проделки водяного пара в стратосфере, и влиять он будет на европейцев примерно до 2031-го. Так что экстремальные холода могут повторяться еще и еще.

Молодые селедки заблудились без старшего поколения

Недавно на юге Норвегии развернулась детективная история. Более сотни лет до этого крупнейшая в мире популяция сельди ежегодно мигрировала на нерест в одни и те же воды у побережья. Взрослая сельдь каждый год совершает путешествие, состоящее из трех этапов. Зиму рыба проводит в самых северных фьордах Норвегии. Потом спускается на 1 300 км к югу, к заливу Мёре, чтобы размножиться — и там-то ее уже поджидают рыболовные суда. Наконец, косяки перемещаются в Норвежское море и возвращаются на Крайний Север.

Но в 2021 году на нерест к югу Норвегии прибыло лишь несколько сотен рыбин. Рыболовы остались с пустыми сетями и в крайней степени удивления.

Институт морских исследований Осло решил расследовать причину напасти. И вот спустя 4 года, наконец, ученые представили результаты своих исследований. По их мнению, чрезмерный вылов сельди в предыдущие годы уничтожил "культурные" знания, переданные от старших поколений рыб. И молодая селедка просто не нашла дороги к своим обычным нерестилищам. А заблудившись, решила не испытывать судьбу и остановилась у Лофотенских островов, не дойдя до обычного места нереста целых 800 км.

Ученые обнаружили, что среди тех сельдей, которые все-таки дошли до Мёре, большую часть составляли опытные "старички". А у Лофотенов осталась по большей части молодежь. И это подтвердило давно выдвинутую гипотезу о том, что модели миграции меняются в зависимости от того, каких особей больше в косяке — старых или молодых. Обычно молодые, мелкие и неопытные рыбы следуют за более крупными и старыми в дальних переходах. А если опытных "лоцманов" не хватает, молодь меняет пути миграции.

Стало быть, это и произошло: рыбаки выловили большую часть опытных и самых крупных сельдей (они, как правило, и жирнее, и вкуснее) — из-за чего биомасса таких рыб снизилась на 68%. Тем временем подросла молодая сельдь, и ее численность превысила численность старшего поколения. Результат — вот уже несколько лет норвежская сельдь нерестится у Лофотенских островов. В Мёре спускается уже не такой обильный и "золотоносный" косяк.

Исследование открывает новые горизонты для регулирования рыболовства и защиты природных биоресурсов. Ученые предостерегают: старую, более опытную рыбу следует оставлять в воде и выбрасывать из сетей. Ценность ее в океане может быть гораздо выше, чем цена на рынке, предупреждают экологи.