Мы решили рассказать об удивительных открытиях, разработках и достижениях ученых за последнее время. Это будущее, которое уже наступило!
Спасение кораллов
Коралловые рифы стремительно вымирают из-за глобального потепления и других факторов антропогенного характера, а это может привести к скорой гибели значительной части морских обитателей и фатальным изменениям в экосистеме. Поэтому биологи всего мира ищут способы искусственно вырастить кораллы в короткие сроки. Одна из технологий — Biorock — была успешно протестирована рядом с островом Бали: ученым удалось восстановить 60% коралловых колоний. Метод основан на выращивании полипов на металлических конструкциях, по которым пускается слабый электрический ток. Опыт провели немецкий архитектор и ученый Вольф Хильберц и ямайский морской биолог и биогеохимик Томас Горо: они заметили, что безобидное напряжение, пущенное на металлический каркас, вызывает наращивание известняка и рост коралловых колоний. В ходе эксперимента новые кораллы росли в 2-6 раз быстрее, чем в естественной среде, кроме того, остановилась деградация вымирающих живых кораллов, а новые оказались более здоровыми и стойкими к перепадам температур.
В Международном центре по исследованию и восстановлению коралловых рифов имени Элизабет Мур был разработан другой метод, включающий в себя микро-фрагментацию и слияние. За пару-тройку лет удается вырастить самые медленные кораллы, которые в природе созревают за 75-100 лет. Сначала кораллы разбиваются с помощью специальной пилы на мелкие кусочки — это стимулирует ткань кораллов к росту. Затем фрагменты помещают в мелководные резервуары при температуре 22-26 градусов, там они «узнают» друг друга и сливаются вместе, образуя большие колонии. Через 4-12 месяцев полностью выращенные кораллы готовы к пересадке в океан. Таким образом биологи перенесли на флоридские рифы 20 000 кораллов и надеются, что технология позволит спасти вымирание рифов по всему миру.
Соединение стекла и металла
В Эдинбурге ученые из Университета Хериот-Уатт впервые соединили стекло и металл с помощью ультрабыстрого лазера — это можно считать революцией в мире технологий, так как раньше из-за различных термических свойств веществ их не удавалось объединить в общий сплав.
В результате опытов кварц, боросиликатное стекло и даже сапфир удалось сварить с алюминием, титаном, нержавеющей сталью. Секрет успеха — в невероятно коротких импульсах от лазера, которые длятся всего несколько пикосекунд.
Новая технология может найти применение в производстве, там, где нужны прочные и легкие материалы: в аэрокосмической, оборонной, оптической и медицинской областях. В настоящий момент стекло и металл соединяются с помощью клея, что не очень надежно при долгом использовании. Швы, сделанные с помощью лазера, оказались суперпрочными: при испытаниях они выдержали экстремальные перепады температур от -50С до 90С.
Пистолет со стволовыми клетками
В США разработана передовая медицинская технология — CellMist —для лечения ран и ожогов. Собственные стволовые клетки, взятые у пациента, распыляются в составе заживляющего геля на его поврежденные участки с помощью «кожного пистолета» — SkinGun. Эта многообещающая альтернатива обычной хирургии и трансплантации кожи, по словам авторов метода, приносит пациенту значительно меньше боли и страданий. Процедура занимает всего 90 минут после прибытия пациента в отделение для неотложной помощи, для пистолета берется участок кожи размером с почтовую марку. Регенерация кожи происходит всего за четыре дня, в то время как традиционные методы трансплантации кожи занимают многие недели и несут больше рисков. Технология стала результатом долгих исследований и тестирования, которые проводила компания RenovaCare в последние десять лет.
Регенерация зубов
Кариес был и остается самой распространенной в мире болезнью. Поэтому разработка ученых из Королевского колледжа Лондона выглядит почти сенсационно. Они заметили, что лекарственный препарат Tideglusib, который используется для борьбы с болезнью Альцгеймера и прогрессирующего надъядерного паралича (ПНП), стимулирует дентин — твердый материал под внешним слоем зубной эмали. Опыты на мышах доказали его эффективность: отверстия размером 0,14 мм в зубах грызунов затягивались сами собой под воздействием препарата. Теперь ученые думают о применении технологии на человеке — возможно, в недалеком будущем бормашины и пломбы уйдут в прошлое.
«Дентин, вырабатываемый путем стимуляции стволовых клеток с помощью Тидеглузиба, полностью интегрируется в зуб, поэтому нет риска выхода пломбы, что является большой проблемой с современными методами, которые не сильно изменились за последние 100 лет», — говорит руководитель исследования профессор Пол Шарп.
Тем временем ученые из Университета штата Нью-Йорк в Буффало разработали другую технологию для восстановления зубов. Команда, возглавляемая доктором Правином Арани, заметила, что под воздействием низкоэнергетического лазерного света стволовые клетки из пульпы зубов начинают производить новый дентин и целенаправленно теперь тестирует эту технологию. «Наши тела имеют способность исцелять наши ткани через свои собственные стволовые клетки, поэтому выяснить, как запустить этот процесс, — это совершенно другой и более эффективный способ делать стоматологию», — говорит Арани. Пока речь не идет о выращивании целого зуба, но ученые в конечном итоге стремятся именно к этому результату.
МРТ за минуту
Шведские ученые разработали альтернативу МРТ, которое обычно занимает много времени и требует неподвижности. Технология EPI позволяет провести обследование за минуту. Авторы проекта провели испытание — и смогли за час принять 30 пациентов. Скорость процедуры МРТ особенна актуальна для обследования детей и крайне важна для быстрой диагностики, когда счет идет на минуты.
Изобретатели уже поделились своей разработкой с коллегами из США, Южной Кореи и Великобритании, так что в ближайшие годы эта технологий наверняка станет более распространенной.
Пластиковые бактерии
На каждого землянина приходится по тонне выброшенной пластмассы, которая разлагается в течение 100-300 лет. Вот почему проблема переработки пластика стоит так остро, а ученые разных стран ищут способы его переработки и утилизации. В 2010 году ученые британского Уорикского университета во главе с Яном Байенсом предложили технологию по переработке любого пластикового мусора в более простые вещества при помощи пиролиза в реакторе с кипящим слоем. При температуре около 500° С без доступа кислорода полимеры распадаются на исходные мономеры. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, и они могут послужить сырьем для изготовления новых пластмасс, смазки, автомобильных шин и др. Сегодня из пластика производится одежда и обувь, делаются дороги, доски и скамейки.
Последнее удивительное открытие в этой области сделали японские ученые. В 2016 году они обнаружили на свалке бактерии, которые поглощают пластик в тысячи раз быстрее, чем это происходит без их участия. Ученые смогли синтезировать структуру фермента искусственно и опыты показали, что с нимполиэтилентерефталат (ПЭТ) уничтожается еще быстрее. Таким образом пластиковые бутылки можно утилизировать всего за несколько дней. В дальнейшем японские биологи планируют улучшить бактерию, чтобы она смогла быстрее перерабатывать и другие виды пластика. В будущем это открытие может способствовать очищению океанов от мусорных пятен, а материков — от мусорных свалок.
Неизвестные косатки
Группа биологов из Национального управления океанических и атмосферных исследований впервые обнаружила малоизвестных науке косаток типа D, которые до сих пор не попадались ученым на глаза. Было сделано видео и собраны образцы ДНК, а также проведены наблюдения за этими необычными животными и теперь специалисты предлагают выделить тип D в отдельный вид. Малоизученные косатки имеют необычный внешний вид: их головы более округлые, чем у других косаток, плавники более узкие и заостренные, зубы и белые пятна вокруг глаз значительно меньше. Отличаются они и по виду потребляемой пищи: едят рыбу, а не морских млекопитающих.
Косатки типа D живут далеко в открытом океане между 40 и 60 широтами в самых тяжелых климатических условиях на планете. Ревущие 40-е и яростные 50-е — эти широты получили свои названия из-за постоянных штормов и сильных ветров. «Если вы большое животное и пытаетесь спрятаться от науки, вы выбрали правильное место», — шутит глава исследования Роберт Питман, которому удалось найти косаток в 100 км от мыса Горн — крайней южной точки Америки.
Косатки типа D были впервые зарегистрированы в 1955 году после того, как они массово выбросились на берег в Новой Зеландии. Спустя полвека в 2005 году Питман увидел фотографии, собранные французским ученым Полем Тиксье, проводившим исследования на Острове Крозе в Индийском океане. О косатках рассказывали также рыбаки, у которых они крали рыбу — иногда до трети улова. Первое исследование о загадочном типе D было опубликовано учеными в 2011 году. Но лишь в этом году биологам, наконец, довелось вживую увидеть косаток в их естественной среде и подробно исследовать.
