Научный метод

Память остаётся крепкой в старости, если активен этот фермент мозга

Фермент, обнаруженный в мозге, может помочь сохранить когнитивную устойчивость с возрастом. Исследование на мышах, людях и клетках опубликовано в Nature Neuroscience.

Главное. Высокий уровень фермента связан с низким уровнем воспаления в мозге старых мышей. Также фермент стимулирует рост нейронов в стареющем мозге. Он действует как «компенсаторный механизм когнитивной устойчивости», говорит соавтор Амар Сахай из Массачусетской больницы общего профиля в Бостоне.

«Это фантастический, очень продуманный подход к тому, что может защищать нейроны. Это отличный пример того, как можно использовать модельную систему для изучения механизмов устойчивости, которые чрезвычайно сложно изучать у людей», — говорит нейробиолог Тимоти Хоман из Центра памяти и Альцгеймера Вандербильта, не участвовавший в исследовании.

Как нашли. Речь о фосфолипазе — ферменте, который расщепляет жировые соединения. Учёные обратили на него внимание, когда обнаружили: ген, кодирующий фермент, становится более активным, когда нарушаются связи между некоторыми нейронами в мозге мышей.

Эксперименты на мышах. Учёные генетически изменили мышей, лишив их гена Pla2g2f. С возрастом у таких животных наблюдался всплеск воспаления и деградация нейронов по сравнению с контрольной группой. Напротив, мыши с избытком Pla2g2f имели меньше воспаления и лучше связанные нейроны в старости.

Память. Мыши среднего возраста без Pla2g2f хуже справлялись с тестами на пространственную память, чем контрольные. А старые мыши с повышенным уровнем фермента показывали лучшие результаты, чем контрольные.

«Эти результаты показывают, что Pla2g2f можно использовать, чтобы изменить траекторию патологического старения у мышей», — добавляет Сахай.

Что у людей. Авторы проанализировали два больших набора данных и обнаружили: активность PLA2G2F в человеческом мозге растёт с возрастом. Сахай сотрудничал с исследователями, собравшими данные экспрессии генов из мозга умерших доноров, которые проходили когнитивное тестирование при жизни. Активность PLA2G2F была наивысшей у «устойчивых» людей — тех, чьи когнитивные способности сохранялись, хотя в мозге уже были отложения амилоида-бета (признак болезни Альцгеймера).

Вывод. Фермент может быть новой мишенью для защиты мозга от возрастных изменений. Пока это корреляция, а не доказанная причинно-следственная связь у людей, но это ещё один маленький шаг к победе над возрастными когнитивными изменениями.

(На фото скрининг клеток гиппокампа мыши, при котором был выявлен фермент, выработка которого увеличивается с возрастом.)

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Частицы Чернобыля выглядят почти так же, как в день взрыва 1986 года

Чуть более 40 лет назад обычная проверка безопасности на Чернобыльской АЭС переросла в одну из самых узнаваемых катастроф XX века. Реактор взорвался и горел, выбрасывая в небо куски ядерного мусора. Среди этого токсичного мусора были бесчисленные крошечные «горячие частицы» — фрагменты ядерного топлива меньше ширины человеческого волоса (от 8 до 50 микрометров). Их называют «горячими», потому что они высокорадиоактивны — и остаются такими четыре десятилетия спустя. Сегодня учёные, входящие в зоны, где находятся эти частицы, обязаны носить полный защитный костюм.

Главное. После десятилетий изучения учёные всё ещё удивительно мало знают о том, из чего состоят эти частицы на молекулярном уровне. Команда из Германии проанализировала шесть частиц из двух мест зоны отчуждения с помощью синхротронной рентгеновской дифракции. Неожиданно оказалось: частицы остались гораздо более химически стабильными, чем предполагалось. Их кристаллические структуры в основном не повреждены. Результаты опубликованы в Journal of Hazardous Materials.

Какие бывают частицы. Выброшенные из Чернобыля горячие частицы делятся на три категории:
1. Топливо, химически и физически похожее на исходный диоксид урана реактора.
2. Топливо, которое расплавилось при взрыве и сплавилось с циркониевой оболочкой.
3. Топливо, повреждённое огнём. Графит горел 10 дней, и жар окислил часть топлива в другие соединения урана.

Откуда взяли. Две частицы — с асфальта в Припяти (около 3 км от реактора), четыре — из почвы фермы в Копачах (около 5 км). Все три категории были представлены.

Как анализировали. Каждую частицу закрепили на вольфрамовом электроде и отправили в Европейский синхротронный центр в Гренобле (Франция). Там частицу вращали в рентгеновском луче, измеряя с примерно 2000 разных углов. То, как рентгеновские лучи отражались, показало расположение атомов — и то, насколько сохранилась кристаллическая структура.

Результат. Учёные ожидали увидеть частицы, разрушенные годами воздействия среды. Вместо этого структуры были в основном целы. Это говорит: частицы гораздо более химически стабильны, чем считалось, и удерживают радиоактивное содержимое внутри кристаллов.

Неожиданная деталь. Две частицы из одной почвы в Копачах показали разную степень окисления: одна — сильно окислена, другая — почти нетронута. Если бы причиной окисления была среда, обе выглядели бы одинаково. Учёные считают: окисление произошло во время самой катастрофы, когда пожар реактора «пропёк» топливо днями.

Хорошая новость? Если частицы удерживают радиоактивный материал и не окисляются, это может означать, что меньше вредных веществ попадает в почву и экосистему. Но исследователи осторожны: это всего шесть образцов. Для широких выводов нужно больше исследований.

Кстати, о дикой природе. Отсутствие людей сделало зону отчуждения процветающей экосистемой для лис, медведей и зубров. Это современный, хоть и неортодоксальный, пример ревайлдинга (от англ. rewilding: re- — «пере-», «вновь» и wild — «дикий», «первозданный»). Но последствия катастрофы не исчезли: недавнее исследование бродячих собак в зоне показало генетические различия от собак всего в 16 км оттуда.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Сердце летучей мыши-матери бьётся чаще, когда она слышит своих детёнышей

Одна колония летучих мышей может насчитывать сотни или даже тысячи особей. Но при слабом зрении и таком количестве соседей как матери узнают своих детёнышей в крайне стесненных условиях? Новое исследование, опубликованное в Frontiers in Ethology, говорит: дело в тонких уникальных вокализациях каждого детёныша. А чтобы оценить реакцию, команда использовала ещё более тонкий биологический сигнал — сердцебиение самой матери.

С чего началось. Биологи из Университета Досися (Япония) заметили удивительное, но последовательное поведение у японских домовых летучих мышей (Alionoctula abramus) в своей лабораторной колонии. Когда детёныш отходил слишком далеко от места ночёвки, на помощь спешила только его мать.
«Мы знали, что детёныши издают изоляционные крики — акустические сигналы бедствия — когда их разлучают. Но, увидев такую строгую поведенческую избирательность, мы задумались: что происходит внутри матери, когда она слышит эти крики?» — вспоминает соавтор Кадзуки Ёсино-Хасидзава.

Как изучали. Учёные наблюдали за четырьмя матерями, каждая из которых недавно родила трёх детёнышей. В два дня от роду записали изоляционные крики самок-детёнышей. Эти крики работают как плач человеческого младенца, и каждая вокализация имеет свои уникальные тона.

Быстрый рост. Японские домовые летучие мыши растут быстро. Новое поколение начинает издавать эхолокационные крики примерно в восемь дней, а изоляционные крики прекращаются около 12 дней. Примерно через месяц они начинают летать как взрослые и покидают мать в пределах колонии. Исследователи также записали их взрослые эхолокационные крики.

Эксперимент. Примерно через 40 дней после рождения детёнышей каждую мать изолировали и проигрывали ей различные аудиозаписи, одновременно отслеживая частоту сердечных сокращений с помощью ЭКГ. В качестве контроля проиграли запись случайного взрослого самца.

Результат. Сердцебиение матери учащалось, когда она слышала крики своих детёнышей, но не чужих. Удивительно, но сильнее всего сердцебиение усиливалось от записей старших, уже независимых детёнышей. Исследователи предполагают, что это может быть связано с памятью о более недавних криках, но идея требует дополнительного изучения.

Осторожность. Не стоит чрезмерно сентиментальничать. Команда также зафиксировала сильные реакции на крики случайного взрослого самца. Возможно, летучие мыши воспринимали звуки как угрозу, но команда не стала классифицировать реакции как хорошие или плохие.
«Измерение частоты сердечных сокращений не может отличить положительные эмоции, такие как материнская мотивация, от отрицательных, таких как стресс или тревога», — добавляет Ёсино-Хасидзава.

Вывод. Авторы предполагают: частота сердечных сокращений может быть надёжной отправной точкой для анализа поведения летучих мышей и их реакций на повседневную среду. И в то же время сердце матери-летучей мыши действительно бьётся чаще для своих детёнышей.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Какой ночью Ван Гог написал «Звёздную ночь»? Новый анализ говорит — в июле

Завораживающие завихрения, стройные кипарисы и мерцающие звёзды на картине «Звёздная ночь» (1889) Винсента Ван Гога восхищают нас уже несколько поколений. Но какую именно ночь над Сен-Реми-де-Прованс художник изобразил на холсте? Новый анализ указывает на 22 июля 1889 года. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Что видно на картине. В ранние утренние часы того времени убывающий серп Луны, планета Венера и звёздное скопление Гиады в созвездии Телец находились близко друг к другу — всё это есть на полотне.

Предыстория. По данным Метрополитен-музея, Ван Гог был вдохновлён видом из окна в лечебнице Сен-Поль-де-Мозоль на юге Франции. Он провёл там двенадцать месяцев в 1889–1890 годах, ища облегчения от психических заболеваний. Картина, как и многие в тот год, создавалась в несколько сеансов днём, при разной погоде. Деревня под холмами была основана на других видах и не была видна из его окна. Ван Гог реконструировал некоторые черты ночного неба, но также изменял небесные формы и добавлял свечение.

«Ван Гог наделил ночь и природу эмоциональным языком, который увёл их далеко от реального облика», — пишет музей.

История датировки. Исторически картину датировали по письму Ван Гога брату Тео около 18 июня 1889 года. Однако убывающая луна середины июня не соответствует тонкому серпу на полотне. К 22 июля 1889 года Гиады поднимались в восточном небе вместе с Венерой, а форма Луны была ближе к серпу на холсте.

Как проверяли. Команда объединила астрономические симуляции и измерения положения звёзд с историческими погодными записями и письмами Ван Гога. Также использовали ранние наброски пейзажа, чтобы восстановить узкое поле зрения на картине.

Результат. Серп Луны, Венера и Гиады были видны около рассвета 22 июля 1889 года. Погодные записи подтверждают: небо было достаточно ясным. Кроме того, частые упоминания цикад в письмах Ван Гога указывают на жаркую погоду, что лучше соответствует июлю 1889 года, чем июню.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Древнейшие следы человека в Северной Америке рассказали о хаосе ледникового периода

Масштабный новый анализ подтвердил: древнейшие известные следы человека в Северной Америке относятся к последнему ледниковому периоду — примерно 23 500–21 700 лет назад. Исследование опубликовано в Science Advances.

Где нашли. В национальном парке Уайт-Сэндс (Нью-Мексико) — это не только пустынные дюны, но и одно из самых спорных доисторических открытий прошлого века. В 2006 году археологи обнаружили следы в высохшем дне озера, которые позже определили как древнейшее свидетельство присутствия человека в Северной Америке.

В чём проблема. До этого учёные в основном сходились во мнении, что первые люди мигрировали на континент 16 000–12 000 лет назад через Берингию — сухопутный мост, соединявший Аляску и Россию. Но следы из Уайт-Сэндс указывали на возраст около 23 000 лет. Это означало устойчивое присутствие человека на континенте как минимум на семь тысячелетий раньше, чем считалось.

Как проверяли. Учёные из Университета Аризоны использовали методы радиоуглеродной лаборатории USGS, чтобы изучить сотни тысяч доисторических пыльцевых зёрен, извлечённых из следов.
«Отложения Уайт-Сэндс уникальны тем, что позволяют реконструировать условия окружающей среды последнего ледникового периода с очень высоким временным разрешением — так, что мы можем видеть колебания, значимые для людей того времени», — говорит геоучёный Джессика Тирни.

Что выяснили. Сочетая геохимические сигнатуры отложений с ископаемой пыльцой, исследователи определили распределение растений, осадки, температуру и засушливость. Оказалось: люди, оставившие следы, пережили драматические изменения среды в течение своей жизни. Всего за несколько десятилетий окружающие хвойные леса превратились в равнины, покрытые дубом и шалфеем. Озеро Отерио, некогда огромный водоём, покрывавший территорию парка, колебалось в размерах около 1500 лет, пока полностью не отступило.
«И на протяжении всей этой последовательности люди ходили там, оставляя свои следы рядом со следами мамонтов, гигантских ленивцев и ужасных волков», — добавляет Тирни.

Вывод. Открытие не только подтверждает древность следов, но и показывает: первые люди Северной Америки жили в условиях стремительных и драматических климатических изменений — и адаптировались к ним.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Загадочная «танцевальная чума» 1518 года, убивавшая людей

Летом 1518 года жители Страсбурга не могли остановиться — некоторые танцевали до смерти. Всё началось с одной женщины, которая вышла на улицу и начала неконтролируемо двигаться. Вскоре к ней присоединились десятки других. Через несколько недель вспышка охватила весь город. Спустя пять веков эта история остаётся одной из самых странных медицинских загадок.

Как всё началось. 14 июля 1518 года женщина по имени Фрау Троффеа начала танцевать в Страсбурге (тогда — часть Священной Римской империи, ныне — Франция). Муж умолял её остановиться, но она продолжала. В конце концов она упала и уснула, но наутро снова начала танцевать.

Как распространялось. Её неконтролируемый танец, известный как хореомания, казался заразным. Вскоре десятки людей извивались на улицах. К концу августа около 400 человек были охвачены этим состоянием.

Что думали тогда. Главная теория: святой Вит, сицилийский мученик IV века, наказывает грешников, заставляя их танцевать. Когда святой решит, что жертвы достаточно настрадались, он снимет проклятие.

Решение властей. Городские лидеры постановили: пусть танцуют. Они расчистили зерновой рынок, построили сцену и наняли музыкантов. Историк Джон Уоллер предполагает две причины: вера в то, что танец очищает тело от нечистот, и восприятие танца как формы покаяния.

«Если люди были прокляты Богом или святым за аморальность, а танец ассоциировался с гедонизмом и считался аморальным, то способ наказать себя — танцевать до истощения, боли и потенциально смерти. Это вписывалось в рамки», — объясняет Уоллер.

Смертельный исход. Лето было жарким, танцоры не ели, не пили и не отдыхали. «Это крайне опасно для большого числа людей, особенно для тех, у кого есть предрасположенность к сердечному приступу или инсульту», — говорит Уоллер. Записи нечёткие насчёт числа погибших, но один автор утверждал, что до 15 человек в день.

Смена курса. Власти запретили танцы (кроме как в частных домах) и ввели программу покаяния и молитв. Оставшихся танцоров отвезли к святилищу святого Вита в 30 милях от города. Постепенно они преодолели хореоманию и вернулись к нормальной жизни — травмированные и уставшие, но в остальном в порядке.

Не единственный случай. Подобные вспышки неконтролируемого танца происходили в Западной Европе с конца 1300-х до середины 1500-х. Уоллер замечает: многие кластеризовались вдоль Рейна и его притоков. «Реки хороши для торговли, но и для распространения идей».

Современные теории. Зараза спорыньи (грибка на зерне), укусы ядовитых пауков, одержимость, эпилепсия, тиф, энцефалит. Но Уоллер считает единственно правдоподобной теорией массовую истерию — массовое психогенное заболевание, вызванное интенсивным психологическим стрессом. Годы перед 1518-м были тяжёлыми: неурожаи, плохая погода, экономические проблемы, социальные волнения, религиозная напряжённость, болезни — оспа, проказа, сифилис. Люди были голодны, тревожны, напуганы.

Вывод. «То, как мы выражаем тяжёлый стресс, может быть культурно обусловлено и направлено. Психологический стресс не выражается в вакууме. Культура, убеждения и обстоятельства вокруг нас формируют то, как проявляется наше внутреннее смятение — и, в некоторых случаях, как оно передаётся от человека к человеку», — заключает Уоллер.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.

Луна сжимается: учёные выяснили, как быстро

Луна действительно сжимается. За последние 400–800 миллионов лет её радиус уменьшился примерно на 45 метров. Это происходит потому, что недра спутника постепенно остывают и сжимаются, а твёрдая кора трескается и «наползает» сама на себя, образуя разломы. Исследование опубликовано в The Planetary Science Journal.

С какой скоростью. Если процесс шёл равномерно, Луна уменьшалась примерно на 6–11 сантиметров за миллион лет — это около 0,1 микрометра в год. Для сравнения: земные плиты движутся со скоростью около 1,5 см в год, примерно как растут ногти. То есть сжатие Луны идёт значительно медленнее.

Почему это важно. На Земле около 90% сейсмической активности сосредоточено на границах плит. У Луны нет тектоники плит — её кора представляет собой единую твёрдую оболочку. Поэтому разломы распределены по всей поверхности, и лунотрясения могут произойти где угодно.

Сколько разломов. Учёные под руководством Томаса Уоттерса из Смитсоновского института проанализировали снимки камеры LROC и насчитали более 10 000 молодых разломов по всей Луне. «Число этих молодых разломов на снимках LROC намного превзошло всё, что я мог себе представить», — говорит Уоттерс.

Где безопаснее. Разломов меньше там, где кора толще — эти районы могут быть наиболее стабильными для будущих баз. Но есть нюанс: некоторые кратеры у южного полюса, где, как считается, есть лёд, имеют тонкую кору — а значит, строить там может быть рискованно.

Вывод. Сжатие Луны — не драматическое событие, а очень медленный процесс, который, однако, создаёт реальные сейсмические риски для будущих миссий и долгосрочных баз.

Подписывайтесь на «Научный метод» — здесь наука становится интересной и понятной.