Соляные пруды в заливе Сан-Франциско

Необычное зрелище можно наблюдать в заливе Сан-Франциско. Если смотреть издалека, то картина напоминает нидерландские поля тюльпанов, хотя к растительности место имеет косвенное отношение. На самом деле яркие пятна ни что иное как соляные пруды, использующиеся для добычи соли из морской воды.

В искусственно созданных водоемах вода, испаряясь, оставляет лишь кристаллизовавшуюся соль, окрашенную морскими водорослями и микроорганизмами, причем ее оттенок зависит от степени солености воды

Пруды с низкой и средней соленостью имеют зеленоватый или розоватый цвет, а чем выше уровень солености, тем больше в воде красноватого пигмента

Кроме того, погода также влияет на окрас водоема. В проливной дождь палитра прудов меняется, а иногда вовсе становится прозрачной.

Джордж и Гэбриэл Рейнс: бомбические братья конфедератов

Война Севера и Юга

На историческом фоне прославленных генералов и политических деятелей Гражданской войны в США фамилия «Рейнс» находится где-то в третьих рядах, и на неё можно наткнуться, лишь изучая специфические стороны войны Севера и Юга. Однако некоторые известные личности Конфедерации южных штатов в своё время утверждали, что «если бы не Джордж Рейнс, Конфедерация не продержалась бы и полугода», а «если бы не Гэбриэл Рейнс, города… пали бы за одну военную кампанию северян». Чем же они заслужили такие похвалы и прозвище «Братья-бомбы» (Bomb Brothers)?

Избрание президентом Дональда Трампа сильно взбудоражило значительную часть населения США. Демонстрации несогласных с итогами выборов в некоторых городах переросли в требования свергнуть с пьедестала как нынешних героев, так и некоторых известных деятелей прошлого, не подходящих под «либеральный аршин», и не только в анналах истории США, но и буквально, разрушая памятники деятелям и солдатам южных штатов, начавших и проигравших Гражданскую войну 1861–1865 гг.

Гражданские войны ведутся из-за идеологических расхождений, к которым могут примешиваться патриотически-географические причины («где родился — там и пригодился»), но люди по обеим сторонам фронта принадлежат к одной нации, и выдающиеся личности обеих сторон конфликта возвеличивают всю нацию и государство в целом. Впрочем, деятельность выдающихся персонажей проигравшей стороны гражданского конфликта только удлиняет его, увеличивая людские и материальные потери, меняет морально-психологическое состояние общества. Но, что сделано — то сделано, а война с памятниками только меняет психологию и мораль участников уже этой «войны».

Гэбриэл Джеймс Рейнс (Gabriel James Rains, 1803–1881) и Джордж Вашингтон Рейнс (George Washington Rains, 1814–1898) были родными братьями, родившимися в семье краснодеревщика. Семья жила в южном штате Северная Каролина и, судя по имени, данному младшему сыну, отец был патриотом Америки. По достижении необходимого возраста братья один за другим поступили в военную академию в Вест-Пойнте.

В 20-е годы XIX века численность американской армии составляла всего около 6000 человек. Стать военным было трудно, а быть им — не слишком престижно. Ежегодно каждый штат направлял в Вест-Пойнт по одному человеку, ещё 10 кадетов подбирал лично президент. То, что два кандидата в офицеры оказались из одной семьи, говорит о соответствующих способностях братьев. В академии не было военной специализации: будущие офицеры получали многопрофильное военное образование. После окончания учёбы офицеры отправлялись в войска в соответствии со своими успехами; престижной считалась служба в инженерных подразделениях, дальше шла артиллерия, за ней — пехота.

Гэбриэл Джеймс Рейнс

Гэбриэл после окончания академии в 1827 году был направлен вторым лейтенантом в пехоту, в Западный округ. К 1839 году в чине капитана он уже во Флориде воевал с индейскими племенами, восставшими из-за очередного принудительного переселения. Индейцы очень досаждали подразделению Рейнса, и он установил в районе форта мину-сюрприз, спрятав её под одеялом. Индейцы клюнули на приманку и подорвались. Вторая подобная закладка урона индейцам не нанесла, но очень их разозлила — гарнизону форта пришлось выдержать нападение крупного индейского отряда, при этом Рейнс был тяжело ранен. После выздоровления, уже в звании майора, он продолжил воевать, но уже с мексиканцами в Техасе, потом опять с индейцами. К 1860 году Гэбриэл дослужился до подполковника.

В 1842 году младший Рейнс с отличием окончил Вест-Пойнт, став третьим по успеваемости из 56 человек в выпуске, и был направлен в престижный Инженерный корпус. Здесь он участвовал в проектировании фортификационных сооружений и последующем их возведении в форте Уоррен. «Копание в земле», однако, оказалось не по его характеру, и вскоре он перевёлся в артиллерию, хотя и с понижением в должности. Учась в академии, Джордж проявил себя с самой лучшей стороны, особенно в науках, поэтому вскоре его пригласили обратно в Вест-Пойнт преподавать химию и геологию.

Джордж Вашингтон Рейнс

Когда началась война с Мексикой 1846–1848 гг., Джордж уволился с преподавательской работы и вернулся в свой артиллерийский полк в Техас, где служил на административных должностях.

Так, к примеру, его посылали к мексиканцам на переговоры об обмене военнопленными. Затем он участвовал в войне с семинолами. В мирное время в армии ему вновь стало неинтересно: в 1856 году он женился, оставил службу и уехал на Север, где стал директором металлургического завода. Там он продолжал опыты с порохом, с головой ушёл в изобретательство различных машин, которые патентовал и внедрял на производстве.

В апреле 1861 года часть южных штатов подняла мятеж и отделилась от страны, создав Конфедеративные Штаты Америки (КША). Организовалось правительство, комплектовалась своя армия. Со всех сторон САСШ (Североамериканские Соединённые Штаты) на юг начали стекаться патриоты своих «малых родин». Бросив жилье и должности, вернулись и братья Рейнс. Вашингтон объявил КША мятежниками, собрал большие силы и направил их на юг. Началась Американская Гражданская война. Бывший подполковник армии США Гэбриэл Рейнс стал полковником, а вскоре и бригадным генералом Конфедерации, а бывший директор завода Джордж Рейнс — майором.

Состояние экономики и военно-техническое положение сторон

Чтобы оценить значение результатов деятельности братьев в Гражданской войне Севера и Юга, нужно помнить, что в будущих США с самого начала сложилось «географическое» разделение экономики: промышленность в основном была сосредоточена на севере, а южные штаты с их благоприятным климатом и землёй развивали сельское хозяйство. В итоге 90% производственных мощностей располагались на севере, они производили 97% оружия, 94% тканей, 93% чугуна и 90% обуви. Выращенное и добытое сырьё южане отправляли на предприятия северных промышленных штатов. На севере были обнаружены и основные залежи железной руды и угля.

Что касается вооружённых сил, они были небольшими, со специфическим военным опытом войны с индейцами и довольно слабой мексиканской армией. В мирное время отдельные армейские роты были разбросаны по фортам и приграничным гарнизонам. Соответственно, оружие было достаточно современным, но его мобилизационных запасов не имелось. Мятежникам пришлось довольствоваться оружием, находившимся в фортах, личным оружием жителей, трофеями. Была налажена закупка ружей и пушек в Европе, а также их производство в мастерских на территории Конфедерации. У армии и флота северян излишков тоже не было, но промышленность очень быстро смогла выйти на массовое производство.

Патриотизм и храбрость солдат и командиров важны в боях, но не менее важны количественные и качественные показатели. С этим у Конфедерации в сравнении с её противником были большие проблемы. Армия северян наступала по всем направлениям, а их флот обложил портовые города юга. Для перелома в этой непростой ситуации южане начали применять экзотические для того времени виды оружия, создаваемые «на скорую руку». К такому оружию можно отнести и мины.

Мина — более-менее современное название скрытно установленного взрывного устройства.

Когда-то миной называли подкоп (шурф) под крепостную стену. При наличии пороха стену можно было и взорвать. В XVII веке французский маршал де Вобан разработал терминологию, по которой миной считался подкоп глубиной более трёх метров, если глубина была меньше — это называлось фугасом. То, что мы называем минами, появилось в XVIII веке: вокруг крепостных стен обороняющиеся устраивали что-то вроде земляных орудий. Отрывали наклонные ямки, закладывали в них порох, сверху насыпали камни или укладывали пушечную бомбу. Мина срабатывала или от нажатия, или дистанционно. В этот период минные закладки применялись в многочисленных европейских войнах и даже в американской революции. В XIX веке использование мин или, как их тогда называли, торпед, продолжилось. Появились морские мины, новые взрыватели, в том числе гальванические. В русской армии минному делу в сапёрных подразделениях обучали с 1840-х годов; примерно с этого же времени серийно производились морские мины нескольких типов. Но американцы называют отцом современной минной войны именно Гэбриэла Джеймса Рейнса.

Милые кости 3D: гиперэластичный костный материал для пластики дефектов черепа

У нас их примерно 205, суммарно они весят около 5-6 кг и каждые 10 лет полностью обновляются на клеточном уровне. А еще есть идиоматическое выражение, утверждающее, что у всех есть это в шкафу. Речь, конечно, идет о скелете и о костях, его составляющих.

Травмы, связанные с повреждением костей, одни из самых распространенных в мире. Порой такие травмы требуют не лечения кости, а ее замену. Трансплантация костей сопряжена с рядом опасностей для пациента, в числе которых последующие боли, инфекции, кровотечения, повреждения сопряженных тканей и т.д.

Некоторые ученые считают, что ключ к успешной костной трансплантологии лежит в применении напечатанных костей, которые будут идеально подходить конкретному пациенту и будут лишены дефектов. Как ученые печатали кости, что для этого было применено и какие результаты показала операция имплантации на крысе? Об этом мы узнаем из доклада исследовательской группы. Поехали.

Основа исследования

Методы лечения травм костей практически не изменились с самых древних времен. Ученые даже проанализировали 36 скелетов неандертальцев, на которых были признаки переломов. Из них лишь у 11 лечение этих травм можно назвать неудачным.

Однако такая успешность лечения во все времена не касается всех типов переломов. Некоторые травмы удалось успешно и без последствий лечить уже при наличии достаточно современного медицинского оборудования, знаний и методик.

На данный момент в трансплантологии костей часто применяют аллотрансплантаты* или аллопластические материалы.

Аллотрансплантация* — пересадка органа от человека человеку (от особи одного вида особи того же вида).текст, который хотите выделить

Данные методы достаточно продвинуты, но не всемогущи. Черепно-челюстно-лицевые дефекты (врожденные, онкологического или травматического происхождения) достаточно сложны. В таких случаях необходимы имплантаты, специфичны конкретному пациенту.

Следовательно, их нельзя взять у донора, а необходимо изготовить. В таких случаях применяется краниопластика, однако имплантат не будет обладать регенерацией и не будет расти вместе с другими костями пациента.

Также используют губчатое вещество кости, деминерализованную костную матрицу, синтетические костные чипсы или костные замазки, которыми заполняется участок дефекта.

Но эти материалы не пористые и обладают ограниченной связанной пористостью. Из-за этого снижается поверхностная клеточная миграция и васкуляризация (образование сосудов) клеток, что может привести к инкапсуляции*, а не к интеграции тканей. В результате чего сильно возрастает риск инфекции.

Инкапсуляция* — образование капсулы вокруг инородного тела в организме.

Исследователи предлагают использовать трехмерную печать, ибо этот метод позволяет сделать недорогой имплантат, который будет идеально подходить под определенный дефект у конкретного пациента.

Исследователи также отмечают, что в биомедицинской трехмерной печати пока недостает высокоэффективных материалов, которые будут совмещать в себе простоту изготовления, применения в печати и биологическую функциональность. А это значит что нужно создать свой материал, естественно.

Гиперэластичная кость

И имя сего нового материала — «гиперэластичная кость» (гиперэластичный костный материал). Изготавливается этот остеорегенеративный материал путем экструзии при комнатной температуре гидроксиапатита (твердое вещество, 90% от общей массы) и поли(молочно-гликолевой кислоты) (жидкое вещество, 10% от общей массы) в трехмерные формы без необходимости в спекании*, отверждении* или других формах физико-химической стабилизации.

Спекание* — процесс изготовления твердых и пористых материалов из мелкой порошкообразной основы при повышенных температурах и/или высоком давлении.Отверждение* — необратимый процесс превращения жидких реакционноспособных олигомеров и (или) мономеров в твердые неплавкие и нерастворимые сетчатые полимеры.текст, который хотите выделить

Полученный трехмерный напечатанный каркас обладает хорошей эластичностью и высокой абсорбцией. Кроме того, каркас вызывает остеогенную дифференцировку* полученных из костного мозга мезенхимальных стволовых клеток человека без добавления остеоиндуцирующих катализаторов.

Дифференцировка клеток* — процесс формирования специализированного фенотипа клетки, отображающего ее функции. Утрировано, трудоустройство клетки, которая ранее не имела точной профессии.

При этом гиперэластичная кость не вызывала отрицательного иммунного ответа, становилась васкуляризованной и интегрировалась с окружающими тканями, поддерживая рост новой кости. Еще одним достижением является возможность переноса трансдуцированных человеческих жировых стволовых клеток посредством напечатанного имплантата.

Далее мы с вами подробнее ознакомимся с результатами практического испытания. Ученые провели сравнительный анализ остеорегенеративной способности гиперэластичной кости и коммерческого варианта (аутологичная кость) при дефектах черепа критических размеров у крыс. Но сначала немного о подготовке к эксперименту и о том, как именного изготавливался испытуемый материал и имплантат.

Почему трава зеленая?

От чего зависит окрас растений и можно ли его изменить?

Зеленый цвет растениям придает хлорофилл. Он крайне важен для их жизни, потому что способен поглощать энергию света и передавать ее молекулам, синтезирующим органические вещества. Свет необходим для фотосинтеза — процесса, при котором растения образуют из углекислого газа и воды органические вещества, в первую очередь углеводы. Это один из главных способов питания растений.

Бесхлорофильные мутанты, которые существуют у разных растений — арабидопсиса, гороха, ели и многих других, — умирают, как только у них заканчивается запас питательных веществ из семени. При желании можно создать бесхлорофильного мутанта любого растения, но иногда они возникают самопроизвольно. А есть бесхлорофильные растения-паразиты, которые живут за счет других растений, поглощая их органические вещества.

Бывают растения и других цветов. Мы можем часто видеть, как на клумбах высаживают пестролистные сорта фиалок, у которых листья имеют красный окрас благодаря пигменту — антоцианам. Хлорофилл у них есть, но может быть менее заметен, потому что антоцианы его маскируют.

Благодаря антоцианам листья клена имеют красный цвет

Бывают листья, в которых очень много хлорофилла, несколько десятков микрограмм на квадратный сантиметр площади листа, поэтому они будут поглощать почти весь свет, который на них падает, из-за чего будут казаться черными. Такие растения часто можно встретить в тропических лесах.

Стефано Манкузо «Революция растений»

Акация превращает  муравьев в наркозависимых, чтобы защитить себя от животных и других растений.

Думаете, люди никогда не поведутся на такую уловку? Однако биолог Стефано Манкузо считает, что два миллиарда людей уже порабощены хитроумным растением — и это не мак или кока, а обыкновенный перец, который мы добавляем в еду каждый день.

Публикуем отрывок из книги Манкузо «Революция растений» о том, как растения манипулируют животными и людьми посредством аромата, нектара и боли.

Дилеры и потребители экстрафлорального нектара

В середине XIX века известный итальянский ботаник, сегодня абсолютно забытый, Федерико Дельпино (1833–1905) и великий Чарлз Дарвин вели оживленную переписку, обсуждая цветочный нектар. Нектар интересовал обоих, но ученые придерживались диаметрально противоположных мнений. Многие виды растений способны производить нектар и не только в цветах, обычно полагаемых местом его хранения, но и на стеблях, ветвях и даже оборотной стороне листьев. Функция нектара в цветах понятна — им питаются те, кто их опыляет. Однако зачем нужен экстрафлоральный* — долгое время оставалось загадкой. Дарвин полагал, что жидкости, выделяемые вне цветка, служат растениям для вывода отходов. Таким образом, он предлагал рассматривать места выхода экстрафлоральных нектаров чем-то вроде органов выделения, предназначенных для вывода ненужных веществ. Дарвин вдобавок полагал, что цветочный нектар сформировался в процессе эволюции этих выделительных органов.

___________________
*    Экстрафлоральный нектар — нектар, вырабатываемый растениями вне пределов цветка (на листьях, стеблях и т. д.).
___________________

Растение Nesocodon mauritianus — редкий эндемичный вид, растущий на острове Маврикий. Оно стало известным в 80-е годы ХХ века, когда ботаники обнаружили, что его цветы производят красный нектар, привлекающий гекконов, которые его опыляют.

Выводы Дарвина не удовлетворили Дельпино. Зачем растениям нужно было бы выводить отходы в концентрированном растворе сахара, ведь это требует дополнительных затрат энергии. Это казалось биологу маловероятным. Вещество, содержащее такое количество сахара, никак нельзя было назвать «отходами».

По мнению Дельпино, использование столь драгоценных ресурсов должно было приносить растению некие дополнительные выгоды. Он полагал, что экстрафлоральные нектары играли ту же роль, что и нектары в цветах — привлекать насекомых. Непонятным было только, зачем растению нужны были эти насекомые.

Присутствие их в цветах было оправдано, но какую пользу могли растению принести насекомые на ветках и стебле? И Дельпино нашел ответ, открыв явление мирмекофилии (от двух греческих слов: múrmex — муравей и phílos — друг).

О чем же шла речь? О растениях, — Дельпино опубликовал в 1886 году монографию о более чем 3 тысячах видов мирмекофилов, — которые использовали экстрафлоральные нектары для привлечения муравьев, получая таким образом защиту от других насекомых и хищников. Это еще одна из областей, в которых растения взаимодействуют с животными. Нектар оказался средством приобретения надежной защиты.

Трудно представить, сколь тонких и изысканных высот достигает сотрудничество растений и муравьев. Существует, к примеру, настоящая ассоциация, объединяющая муравьев и многие виды древовидных растений рода Акация, происходящих из Африки или Латинской Америки.

Акации производят особые плоды, служащие пищей для муравьев, и предоставляют им жилище внутри ствола, в котором муравьи могут выращивать личинок. И это не все блага: в точности, как продавцы товаров из телемагазина, «в нагрузку» к питанию и проживанию, акации предоставляют муравьям бесплатное питательное питье в форме экстрафлорального нектара. В благодарность муравьи заботятся о безопасности акации. Они защищают ее от агрессоров из животного и растительного мира, которые тем или иным способом угрожают дереву, на котором они живут. И делают это с высокой степенью надежности.

Не только насекомые держатся подальше от акации, но и многие животные во много раз крупнее муравьев, приди им в голову легкомысленная идея приблизиться к акации, получат от муравьев в полной мере. Муравьи будут отчаянно кусать, пока те не отстанут, даже таких крупных животных, как слон или жираф.

Муравьи решительно не могут устоять перед нектаром, скапливающимся на стеблях, почках или листьях многих растений.

Защита муравьев не ограничивается отпугиванием животных любого размера. Любое растение, которое осмелится занять место на расстоянии нескольких метров от растения-покровителя, будет уничтожено без всякой жалости.

Подобные явления вовсе не редки в таких местах, как амазонские леса — там можно встретить идеально круглые поляны, лишенные всякой растительности, вокруг акации. Это явление вызывает ужас у жителей амазонских лесов, они называют такие поляны «садами дьявола».

Это взаимодействие между растениями и муравьями, казалось бы, являет собой великолепный образец сотрудничества; на первый взгляд — классический пример симбиоза. Однако все обстоит не столь просто, как кажется: недавние многочисленные исследования выявили ряд скорее тревожных подробностей. Под маской идиллии и взаимной выгоды скрывается подловатая история обмана и манипуляции, выставляющая акацию в самом неприглядном виде.

Планктон

Планктон

Слово «планктон» произошло от греческого planktos, что означает «странствующий». Это не случайно – планктон действительно не может противостоять действию течения, в отличие от своего ближайшего «коллеги» - нектона. Однако не стоит говорить о планктоне, как о статической массе микроскопических организмов. Хотя планктон в массе своей и состоит из крошечных ракообразных, диатомных, личинок рыб и растений, в нем встречаются и довольно крупные представители, такие как мелкие медузы. Некоторые жизненные формы могут в течение суток перемещаться вертикально на сотни метров. Это явление называется «суточная вертикальная миграция».

Планктон

Планктон, наверное, самый недооцененный обитатель водного мира. Даже простые вопросы, например, о том, что собой представляет планктон, что это, вообще такое, насколько он важен для человека, многих поставят в тупик. Говоря о морях, люди обычно восхищаются силой китов, красотой дельфинов, цветастым многообразием рыб, но практически не вспоминают о планктоне, без которого невозможна жизнь на планете. А ведь он появился на Земле примерно два миллиарда лет назад, когда океаны и континенты были полностью безжизненны. И первый начал выработку кислорода, положив начало образованию атмосферы, пригодной для дыхания человека.

Планктон

Планктон — совокупность растительных и животных организмов, живущих в воде и объединенных одним свойством. Они неспособны самостоятельно сопротивляться течениям, например, как это делают рыбы или морские млекопитающие. К планктону относятся диатомовые водоросли, отдельные бактерии, икринки рыб, ряд беспозвоночных животных и ракообразных.

Термин придумал в 1880-х годах немецкий ученый Виктор Хензен, предложивший использовать звучное греческое слово «πλανκτον», которое переводится как «блуждающий». И действительно, планктонные организмы, подхваченные течениями и волнами, блуждают по всему мировому океану, по всем водоемам Земли, выполняя незаметную, но важную роль.

Всего на планете существует около миллиона разновидностей планктона, но изучена лишь четверть из них.

Мюррей Карпентер «На кофеине»

Журналист Мюррей Карпентер провел настоящее расследование и собрал информацию о кофеине – веществе, к которому мы привыкли и о котором при этом удивительно мало знаем.Откуда он берется в наших продуктах и что происходит с организмом после порции эспрессо или колы? Автор побывал на плантациях какао в Мексике, огромных заводах Китая и в исследовательских лабораториях США, чтобы выяснить, как наша полезная вредная привычка влияет на жизнь и здоровье.

Cпоры о вреде кофе и содержащегося в нем кофеина ведутся уже много лет: обвинения в наркотическом воздействии чередуются с открытиями, говорящими о его пользе для организма. Как бы то ни было, кофеин изменяет настроение, формирует физическое пристрастие, отказ от него вызывает абстиненцию, а у определенной части населения развивается зависимость.

Как выглядит синдром отмены кофе и почему сегодня он признается психическим расстройством? Каковы реальные побочные эффекты использования кофеина и помогает ли он спортсменам?

Отрывки из книги Мюррея Карпентера «На кофеине»

«На моем столе стоит запечатанная упаковка размером с компакт-диск. Она весит около 100 граммов. Белый порошок, находящийся в ней, — это алкалоид, который экстрагируют из листьев и семян растений, встречающихся на средней высоте в низких широтах. Порошок состоит из крошечных кристаллов, его химическое название — метилированный ксантин. С точки зрения биологии его молекулы настолько полезны, что были независимо открыты на четырех континентах. Данное вещество может использоваться как инсектицид, оберегающий растения от вредителей. Сейчас, когда я пишу эти строки, оно курсирует по моим венам. Я принимаю его почти каждый день в течение последних 25 лет. И я не одинок: так же поступает большинство американцев. Вещество настолько эффективное, что, если бы оно не встречалось в природе, нейрохимикам стоило бы его изобрести.

Кофеин обостряет ум, особенно у людей в состоянии стресса, усталых или больных; он действует на тех, кто регулярно пьет кофе, и на тех, кто попробовал его впервые. Он был нейростимулятором задолго до того, как мы придумали этот термин. Он обладает замечательной способностью обострять наши чувства и улучшать настроение. В обзоре по психологическим эффектам кофеина говорится так: «Существует достаточно доказательств, что низкие дозы кофеина сопровождаются положительными субъективными эффектами. Участники исследований сообщают, что чувствуют себя энергичными, творческими, эффективными, уверенными в себе и бодрыми; им легче сосредоточиваться, работать, у них появляется желание взаимодействовать с другими людьми».

Чтобы получить смертельную дозу кофеина, вам пришлось бы сразу выпить около 50 чашек кофе или 200 стаканов чая. Но если вы решите воспользоваться чистым порошком, то в спешке его довольно легко передозировать. 9 апреля 2010 года Майкл Бедфорд был на вечеринке. Он съел две чайные ложки порошка кофеина, приобретенные через интернет, и запил их энергетиком. Вскоре его речь стала невнятной, началась рвота, после чего развился коллапс, а затем Майкл умер. Предполагается, что он употребил более пяти граммов кофеина. Причиной смерти стал кардиотоксический эффект (нарушение ритма и проводимости сердца)».

Что происходит, когда мы пьем кофе

«Задолго до того, как на сцене появились капсулы и кофемашины, упрямый ученый из Балтимора начинал понимать причины популярности подобных устройств. Роланд Гриффитс занимается исследованием действия наркотиков. На стенах его скромного офиса в Медицинском центре Джона Хопкинса в Бейвью висит несколько изображений: старая реклама CocaCola, кадр из мультфильма Too Much Coffee Man («Человек, пивший слишком много кофе») и плакат Брюса Наумана* под названием «Кофеиновые мечты». Полка над столом уставлена множеством книг о кофе и кофеине.

Мы начали с наблюдения за девятью мужчинами, которые употребляли много кофе. В двойных слепых экспериментах (это значит, что ни испытуемые, ни исследователи не знали, сколько кофеина содержится в напитке) участники пили его столько, сколько хотели, в то время как Гриффитс менял его крепость и количество кофеина. Сначала казалось, что все эти люди следуют одной и той же модели. Несколько чашек через короткие промежутки времени утром с последующим увеличением интервалов в течение дня. Если кофе был крепким (более концентрированным), то участники снижали дозу, хотя по-прежнему пили его весь день. При увеличении содержания кофеина без изменения крепости наблюдался аналогичный эффект.

Гриффитс рассказал мне, что обнаруженные им модели поведения любителей кофе выглядели очень знакомо: они были похожи на модели, которые он наблюдал при лабораторных исследованиях на животных.

Базовой концепцией является самоуправление. Подсоедините лабораторную крысу к источнику удовольствия и сделайте в клетке рычаг, с помощью которого животное сможет самостоятельно получить дозу препарата. Нажатие на рычаг является самоназначением. Ученые подсчитывают количество раз, которое крысы нажимают на рычаг, и интервалы между дозами. «Употребление кофе также можно рассматривать как форму самоназначения лекарства, — сказал Гриффитс, — которое вы можете измерять глотками или чашками в день». Как показало то исследование, с помощью интервалов и количества кофе участники точно управляли объемом кофеина для поддержания оптимальной дозы.

Рассматривая кофе и держа в уме исследование Гриффитса, вы в ином свете увидите, как едва проснувшиеся люди, спотыкаясь, бредут к кофейнику, или направляются в комнату отдыха в 10 утра, или заходят в кафе в обеденный перерыв. Вы увидите сотни миллионов лабораторных крыс, постоянно нажимающих на кнопки автоматов с Coca-Cola или тянущих за рычаги капсульных машин, чтобы получить дополнительную дозу кофеина.

В дальнейшем Гриффитс провел элегантную серию исследований, методично рассматривая взаимодействие человека с препаратом кофеином. На протяжении многих лет он изучал самоуправление, подкрепление, дискриминацию, толерантность, зависимость и отмену. Вам придется потратить некоторое время, чтобы разобраться с терминологией, так как именно эти процессы структурируют дни регулярных потребителей кофеина.

Подкрепление — пусковой механизм, который увеличивает вероятность повторения действия. Если вы, например, пьете Pepsi и от этого хорошо себя чувствуете, то вам захочется пить его чаще. Подкрепление — не эйфория. Большая доза кофеина оказывает серьезный стимулирующий эффект, многими воспринимающийся как эйфория, то есть внезапное чувство восторга, тогда как подкрепление — нечто более тонкое, и происходит оно ниже уровня сознания.

Дискриминация — возможность обнаружить вещество. Чтобы проверить это, исследователи дают человеку капсулу, которая содержит либо кофеин, либо плацебо, и выясняют, действительно ли он способен обнаружить присутствие или отсутствие кофеина и в каком количестве. Что такое толерантность, мы все понимаем. Это способность организма меньше реагировать на действие определенной дозы лекарственного средства. Если речь идет о кофеине, то у большинства из нас имеется частичная толерантность. Так что если вы регулярно употребляете кофе, то получаете меньший эффект от ежедневной чашки по сравнению с моментом, когда вы попробовали этот напиток впервые. Дело в том, что при частом употреблении кофеина организм пытается уменьшить кофеиновую блокаду и вырабатывает больше аденозина, чтобы компенсировать аденозинблокирующий эффект кофеина. Ученые называют подобное «повышающей регуляцией». (При воздержании требуется около недели, чтобы аденозиновые рецепторы вернулись к исходному уровню, хотя бывает, что это занимает и большее время.)

Теперь мы переходим к зависимости и отмене. Здесь исследование Гриффитса становится личным. Когда он начал свои эксперименты, он употреблял очень много кофеина. «Думаю, 600 миллиграммов в день, а может, и больше», — сказал он мне. Это больше семи СДК — семь Red Bull или один литр хорошего кофе.

Решив изучать кофеин, Гриффитс не пошел простым путем. Он и шесть его коллег поставили серию экспериментов. «Необычные исследования, в них участвовали сами авторы», — сказал он мне. Для него это означало снижение суточной дозы с семи-восьми СДК до нуля и наблюдение за тем хаосом, который происходил в его теле и мозге. Я спросил Гриффитса, полностью ли он отказался от кофе. «Нет, нет! — ответил он. — Я достаточно разбираюсь в психофармакологии и знаю, что это неправильно. Я постепенно уменьшил дозу»

Библейская загадка о мерах зерна и воздаянии для ученых

Физики и математики из Австралии ищут способ максимально плотно упаковывать зерна пшеницы, вытянутые капсулы лекарств или наночастицы, последовав тем самым притче о воздаянии из Библии.

«В Евангелии от Луки есть следующая строчка:

«Давайте, и дастся вам: мерою доброю, утрясенною, нагнетенною и переполненною отсыплют вам в лоно ваше; ибо какою мерою мерите, такою же отмерится и вам».

Этот стих упоминает все те вещи, которые мы делали в лаборатории: сжимали, трясли и отсыпали. Конечно, я не уверен, что авторы Библии имели в виду то же самое, что и мы ... » — шутит Мохаммед Саадатфар (Mohammad Saadatfar) из Национального университета Австралии в Канберре.

Тем не менее, признает физик, Библия поставила одну из главных и пока не решенных задач математики, физики и химии — то, как можно разместить зерна пшеницы или любые другие продолговатые структуры, чтобы они были максимально плотно и прочно упакованы

Решение этой задачи необходимо, в частности, для того, чтобы наиболее эффективно перевозить грузы, строить более прочные здания из песка и распределять наночастицы по материалам будущего.

Природа, как рассказывают учёные, давно решила эту задачу для кристаллов и сплавов — в их кристаллических решетках атомы упакованы максимально плотно. К примеру, атомы хлора и натрия в кристаллах обычной поваренной соли занимают свыше 74% пространства благодаря упаковке в так называемый гранецентрированный куб.

Как химия появилась в жизни человека

Тайные знания на все случаи жизни:

Теория, считающая человеческое тело системой, дублирующей и в какой-то степени отражающей макрокосм или Вселенную в целом, существовала уже в трудах Платона, Пифагора и Аристотеля. Они видели в конструкции человека своего рода солнечную систему, в которой эндокринные железы становятся теми миниатюрными планетами, свойства которых они представляют.

Первые реакции и парфюмерия

Если под началом химии мы имеем в виду первые химические процессы, то они стартовали где-то через 400 тысяч лет после начала Большого Горячего взрыва, когда условия молодой Вселенной позволили существовать атомам водорода (до этого процессы связывания электронов протонами и процессы ионизации находились в равновесии, и стабильные атомы не могли существовать). Атомы водорода стали вступать в процессы образования химических связей, образуя двухатомные молекулы Н₂ и трехатомные ионы H₃⁺, запустились химические процессы, и, можно сказать, химия началась.

Если мы захотим узнать, когда впервые химия появилась в жизни человека, то на этот вопрос относительно легко дать ответ: тогда, когда человек подружился с огнем. Дружба эта началась с того, что наши далекие предки поняли: питаться пищей, приготовленной на огне, лучше, чем сырой. Для этого они стали заниматься самыми первыми химическими процессами — сперва готовкой пищи на «диких кострах», затем переносом огня в свое жилище и поддерживанием пламени в очаге, ну, а потом — искусством разведения огня.

Возможно, что и в те времена были те, кто утверждал, что огонь изгоняет из туши мамонта добрых духов, делая жареную мамонтятину не такой полезной, как сырая, равно как и те, кто говорил о том, что батат, запеченный в углях «органического» лесного пожара вкуснее, чем такой же батат, запеченный в углях костра, зажженного собственноручно человеком, но тогда их судьба была очень печальна, так как во время палеолита фраза «Не нравится — не ешь!» была равнозначна фразе «Умри от голода!».

Роясь в источниках и хрониках, мы можем даже найти кандидата на роль «первого в мире химика», имя которого сохранила история. Кстати, правильнее было бы сказать «имя которой».

На месопотамской клинописной табличке, датируемой тринадцатым веком до нашей эры, упоминается некая Таппути Белатекалим, последнее слово — не фамилия и не имя рода, а должность — блюстительница женской половины царского дворца. В свободное от управления женской половиной дворца Таппути занималась химическими экспериментами в области парфюмерии.

Судя по табличке, Таппути, нагревая, выделяла пахнущие экстракты цветов, смешивала разные эссенции, разбавляла полученные смеси водой в различных соотношениях, упорно и многократно повторяя все эти действия, пока результат не начинал ее удовлетворять. 

Возможно, что рассказывающая про Таппути глиняная табличка является еще и первым документированным описанием того химического процесса, который мы сейчас называем «перегонка» — выделение экстрактов, для которого требуется первоначальное нагревание и последующее охлаждение паров.

Таппути-Белатекаллим

Месопотамская табличка 1200 г. до н.э.

Таппути работала не одна, у нее была помощница, правда как ее звали – неизвестно, от ее имени осталось только окончание – «..нину». Информация об обеих хранится на месопотамских клинопистных табличках XII века до нашей эры.

• Таппути была парфюмером и химиком, а также дворцовым надсмотрщиком.
• Духи, которые придумывала Таппути, состояли из цветов, масла, аира, мирры, и дистиллированной воды. Чтобы представить себе, что это был за аромат, достаточно вспомнить, чем пахнут его основные компоненты. Аир – пряное травянистое растение, относящееся к наркотическим веществам. Обладает способностью восстанавливать потенцию, в XIX веке засушенный аир был популярным в Европе десертом. Мирра – пряная древесная смола, которую часто использовали в качестве благовоний, чей аромат способствует поднятию настроения.
• Таппути является персонажем мультипликационного сериала «Супер научные друзья», она, как обладатель тайных ароматических знаний, сводит с ума всех мужчин без разбору. Другие персонажи сериала - Энштейн, Дарвин, Тесла, Кюри и Фрейд.

Гермест-Трисмегист. Начало XVII века

Как из мусора получились красители

Все натуральное, в том числе цвета, сегодня очень популярно. Однако примерно до середины XIX века средний класс в Европе носил серое-белое-коричневое лишь потому, что позволить себе цветную ткань могли только очень богатые люди.

Жизнь заиграла яркими красками благодаря случайности: химики искали способ получения дешевых лекарств, а вместо этого создали первый искусственный краситель.

Фиолетовое платье

Фиолетовое платье, конец XIX века

© Victoria and Albert Museum, London

В XIX веке как побочный продукт при получении газа из угля на свет появилась каменноугольная смола. Поначалу это были просто отходы производства, однако постепенно химики обнаружили, что она является кладезем интересных химических соединений.

Уникальные свойства воды

Вода - одно из самых уникальнейших веществ на Земле. Несмотря на бурное развитие современной науки, до сих пор ученые не изучили до конца природу этого, казалось бы простого вещества! Из-за внешней простоты люди на Земле долгое время считали воду простым неделимым веществом. И только благодаря английскому ученому Г. Кавендишу в 1766 году люди узнали, что вода - не простой химический элемент, а соединение водорода и кислорода. Позже это же доказал и А. Лавуазье (Франция) в 1783 году.

За простой формулой Н₂О, оказывается скрывается загадочное вещество, которое до сих пор многие ведущие умы науки не могут разгадать. Вода - химическое соединение, состоящее из 11,11% водорода и 88,89% (по массе) кислорода. Химически чистая вода представляет собой бесцветную жидкость без запаха и вкуса.

Вода обладает рядом уникальнейших и анимальных свойств, которые мы сейчас и рассмотрим.

Вода - единственная жидкость на Земле, для которой зависимость удельной теплоемкости от температуры имеет минимум. Этот минимум реализуется при температуре +35 0С. При этом нормальная температура человеческого тела, состоящего на две трети (а в юном возрасте и того более) из воды, находится в диапазоне температур 36-38 0С.

Удельная теплоемкость воды составляет 4180 Дж/(кг·⁰С) при 0 ⁰С. Удельная теплота плавления при переходе льда в жидкое состояние составляет 330 кДж/кг, удельная теплота парообразования - 2250 кДж/кг при нормальном давлении и температуре 100 ⁰С.

Теплоемкость воды аномально высока. Чтобы нагреть определенное ее количество на один градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей.

Из этого вытекает уникальная способность воды сохранять тепло. Подавляющее большинство других веществ таким свойством не обладают. Эта исключительная особенность воды способствует тому, что у человека нормальная температура тела поддерживается на одном уровне и жарким днем, и прохладной ночью.

Из выше перечисленого следует, что вода играет главную роль в процессах регулирования теплообмена человека и позволяет ему поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат.

Вследствии значительных величин теплоемкости и скрытой теплоты трансформации воды огромные ее объемы на поверхности Земли представляют собой аккумуляторы тепла. Эти же свойства воды обуславливают ее использование в промышленности в качестве теплоносителя. 

Тепловые характеристики воды являются одним из важнейших факторов стабильности биосферы. 

Пригодны ли к жизни планеты, полностью покрытые водой

Большинство известных нам планет по массе больше Земли, но меньше Сатурна. Чаще всего среди них встречаются «мини-нептуны» и «суперземли» — объекты, в пару раз массивнее нашей планеты. Открытия последних лет дают все больше оснований полагать, что суперземли — это планеты, чей состав сильно отличается от нашей. Более того, выяснилось и то, что планеты земных размеров в других системах, скорее всего, будут отличаться от Земли куда более богатыми легкими элементами и соединениями, в том числе и водой. И это хороший повод задаться вопросом о том, насколько они пригодны для жизни.

Утонет ли жизнь в безбрежном океане

Упомянутые отличия «экзоземель» от Земли объясняются тем, что три четверти всех звезд Вселенной — это красные карлики, светила, значительно менее массивные, чем Солнце. Как показывают наблюдения, планеты вокруг них часто находятся в зоне обитаемости — то есть там, где они получают от своей звезды примерно столько же энергии, сколько Земля от Солнца. Причем часто планет в зоне обитаемости красных карликов чрезвычайно много: в «поясе Златовласки» звезды TRAPPIST-1, например, сразу три планеты.

Зона обитаемости

для различных звездных систем

И это очень странно. Зона обитаемости красных карликов лежит в миллионах километров от звезды, а не в 150—225 миллионах, как в Солнечной системе. Между тем сразу несколько планет не могут образоваться в миллионах километров от своей звезды — размер ее протопланетного диска не позволит. Да, у красного карлика он меньше, чем у желтого, типа нашего Солнца, но не в сотню и даже не в полсотни раз.

Дополнительно усложняет ситуацию то, что астрономы научились более или менее точно «взвешивать» планеты у далеких звезд. И тут же оказалось, что если соотнести их массу и размеры, то получается, что плотность таких планет в два и даже в три раза меньше земной. А это в принципе невозможно, если планеты эти образовались в миллионах километров от своей звезды. Потому что при таком близком расположении излучение светила должно было буквально вытолкнуть основную массу легких элементов вовне.

Именно так, к примеру, случилось в Солнечной системе. Взглянем на Землю: она сформировалась в зоне обитаемости, но воды в ее массе не более одной тысячной. Если плотность целого ряда миров у красных карликов в два-три раза ниже, то воды там никак не менее 10 процентов, а то и больше. То есть в сотню раз больше, чем на Земле. Следовательно, они сформировались вне зоны обитаемости и лишь затем мигрировали туда. Звездному излучению легко лишить легких элементов близкие к светилу зоны протопланетного диска. А вот мигрировавшую из дальней части протопланетного диска уже готовую планету лишить легких элементов гораздо тяжелее — нижние слои там защищены верхними. И потеря воды неизбежно протекает довольно медленно. Типичная суперземля в обитаемой зоне не сможет потерять даже половину своей воды и за все время существования, например, Солнечной системы.

Итак, самые массовые звезды Вселенной часто имеют планеты, в которых очень много воды. Это, по всей видимости, означает, что планет таких куда больше, чем таких, как Земля. Следовательно, хорошо бы разобраться, есть ли в подобных местах возможность возникновения и развития сложной жизни.

Нужно больше минералов

И тут начинаются большие проблемы. Никаких близких аналогов суперземель с большим количеством воды в Солнечной системе нет, а в отсутствие примеров, доступных для наблюдения, планетологам буквально не от чего отталкиваться. Приходится смотреть на фазовую диаграмму воды и прикидывать, какие же параметры будут у разных слоев планет-океанид.

Фазовая диаграмма состояния воды.

Римскими цифрами обозначены модификации льда. Почти весь лед на Земле относится к группе I_h, и очень малая доля (в верхних слоях атмосферы) — к I_c.

Изображение: AdmiralHood / wikimedia commons / CC BY-SA3.0

Получается, что если на планете размером с Землю воды будет в 540 раз больше, чем здесь, то она полностью покроется океаном глубиной более ста километров. На дне таких океанов давление будет таким большим, что там начнет образовываться лед такой фазы, который остается твердым даже при весьма высоких температурах, поскольку воду удерживает в твердом состоянии огромное давление.

Если дно всепланетного океана покрыто толстым слоем льда, жидкая вода будет лишена контакта с твердыми силикатного породами. Без такого контакта минералам в ней будет, по сути, неоткуда взяться. Что еще хуже — нарушится углеродный цикл.

Что такое микропластик и как он попадает в организм

Микропластик — это крошечные (от 5 мм до 100 нм) частицы пластика, которые загрязняют окружающую среду. В последнее время ученые уделяют все больше внимания тому, как он заполняет океаны, попадает в желудки морских животных и в итоге оседает в наших телах.

«Но рыба и моллюски — не единственные пищевые источники микропластика», — пишет в колонке для The Conversation Кристина Тиль, эколог из Саутгемптонского университета (Англия). Есть и другие, менее очевидные источники этого загрязнителя.

Микропластик в морепродуктах

Порция мидий может содержать около 90 частиц микропластика. Их потребление сильно разнится между людьми, но страстные любители морепродуктов могут за год съедать до 11 тыс. частиц микропластика.

Узнать, сколько микропластика мы потребляем вместе с рыбой, сложнее. В большинстве существующих исследований рассматривалось содержимое рыбьих желудков и кишечников, которые обычно удаляются как отходы. Но одно исследование обнаружило микропластик в печени рыб. Предполагается, что загрязняющие частицы из пищеварительных органов могут попадать и в другие части тела.

Микропластик также был найден в рыбных консервах. К счастью, его количество было небольшим — до 5 частиц в одной порции.

Другим источником микропластика является морская соль. Один ее килограмм может содержать более 600 частиц.

«Если вы ежедневно потребляете 5 г соли, вместе с ней вы съедаете по три частицы микропластика, — пишет Тиль. — Хотя многие люди едят гораздо больше рекомендованного количества соли».

Как микропластик попадает к нам на стол.

Источник: Monterey Bay National Marine Sanctuary

Неморские источники микропластика

Ряд исследований показывает, что в нашей пище гораздо больше микропластика, поступающего из других, неморских источников. Наземные животные тоже его потребляют.

Об этой части пищепрома данных немного, но исследование мексиканских курей показало, что в среднем в курином желудке может содержаться 10 частиц микропластика.

Ученые также находили микропластик в меде и пиве. С каждой бутылкой хмельного напитка мы можем проглатывать десятки пластиковых микрочастиц.

Возможно, самым известным источником микропластика в нашем рационе является бутилированная вода. Когда исследователи сравнивали различные типы стеклянных и пластиковых бутылок с водой, в большинстве из них они нашли микропластик.

93% бутилированной воды содержит микропластик. В одноразовых бутылках ученые нашли от 2 до 44 частиц микропластика на литр, а в многоразовых — от 28 до 241.

Микропластик попадает в воду из упаковки, а это означает, что мы увеличиваем его потребление каждый раз, когда заново наполняем пластиковую бутылку.

Существуют доказательства, что микропластик попадает в нашу пищу вместе с пылью. Недавнее исследование показало, что с одними лишь обедами за год мы можем съедать около 70 тыс. пластиковых микрочастиц.

Выходит, что с морепродуктами мы потребляем совсем небольшое количество микропластика. Но стоит выпить бутылку воды, как количество загрязняющих частиц многократно увеличится.

«Осталось выяснить, насколько это вредно», — заключает Тиль.