Отечественные генетики проследили, как пшеница завоевала Русь и Сибирь, а астрономы выяснили, как звезды разгоняют космические лучи. Микробиологи создали чернила для выявления опасных бактерий, а инженеры сконструировали дрон-разведчик, который может летать и как вертолет, и как самолет. Кроме того, европейские ученые зафиксировали самую большую температуру океана за всю историю наблюдений. Подробнее о наиболее интересных новостях науки — в еженедельной подборке «Известий».
Чернила с золотыми «звездами» победят синегнойную палочку
Исследователи из МФТИ и МГУ им. М.В. Ломоносова создали средство, которое поможет быстро выявлять синегнойную палочку — опасного возбудителя внутрибольничных инфекций. Метод проверки требует минуты и эффективен даже на начальных стадиях заболевания.
В основе разработки — плазмонные чернила с золотыми нанозвездами. Это разновидность металлических частиц от десятков до сотен нанометров с плотным ядром и заостренными шипами. Они фокусируют свет лазера и создают на кончиках мощные локальные электромагнитные поля.
Когда биомаркер патогена (фермент пиоцианин) оказывается вблизи нанозвезды, его оптический сигнал усиливается в миллионы раз, что позволяет даже портативному спектрометру мгновенно распознать присутствие патогена.
— Теперь не нужно ждать несколько дней, пока бактерии вырастут в чашке Петри, затем отправлять образцы в лабораторию и проводить сложную пробоподготовку. Достаточно взять мазок ватным тампоном, нанести на него плазмонные чернила и поднести портативный спектрометр — результат будет готов через минуты, — рассказала младший научный сотрудник химического факультета МГУ Евгения Афонюшкина.
Ученые напомнили, что синегнойная палочка способна вызывать тяжелые пневмонии, сепсис и поражения внутренних органов — вплоть до летального исхода. Главная проблема в борьбе с нею — растущая устойчивость к антибиотикам.
Новый дрон-разведчик в деталях обследует пространства в сотни километров
Беспилотник с вертикальным взлетом и посадкой, режимами зависания в воздухе и горизонтального полета запатентовали в России. Разработку выполнили инженеры-конструкторы Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева — КАИ.
Дрон сделан по схеме Х-образного крыла, на концах которого расположены четыре винтомоторные группы, объяснили специалисты. Такая геометрия позволяет не менять конструкцию и расположение двигателей при переходе из одного режима полета в другой. При этом использование в крейсерском режиме крыла «по-самолетному» обеспечивает дальность полета и энергоэффективность.
«Технический результат изобретения — в снижении массы и конструкционной сложности аппарата, обеспечении плавного и устойчивого перехода между режимами полета, уменьшении энергопотребления за счет отключения подъемных двигателей в крейсерском режиме и повышении надежности за счет отсутствия механических приводов», — рассказал «Известиям» ведущий инженер КНИТУ-КАИ Никита Семин.
По его словам, аппараты востребованы при исследовании больших территорий, спасении людей в труднодоступных районах и мониторинге протяженных объектов (ЛЭП, трубопроводов, железных дорог). В военной сфере дроны улучшат разведку в зоне боевых действий.
Звезды и галактики ускоряют частицы высоких энергий
Ученые из Института космических исследований РАН предложили новое объяснение происхождения высокоэнергетических космических лучей. Это потоки заряженных частиц (в первую очередь протонов), которые движутся в пространстве со скоростями, близкими к скорости света, и обладают колоссальной кинетической энергией.
Новая теория дополнила существующие модели. Она описывает процессы, при которых частицы последовательно набирают энергию, блуждая среди астросфер (областей вокруг звезд), которые выступают в роли ускорителей.
«В работе обсуждается сценарий, при котором единичный «макро»акт ускорения происходит в магнитном облаке со своим характерным временем. В качестве такого облака рассматривается звездный ветер, который распространяется в астросферах. Наблюдаемая энергия формируется цепочкой таких событий в галактике», — пояснил один из авторов работы, ученый секретарь ИКИ РАН Андрей Садовский.
При переносе схемы на большие масштабы центрами рассеяния становятся целые галактики. Расчеты показывают, что галактические ветры способны разогнать частицы до предельных энергий.
Пшеница завоевала Русь и Сибирь
Биологи из Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и Института цитологии и генетики СО РАН обобщили данные об истории появления и распространения мягкой пшеницы в России.
Согласно исследованию, вид возник 10 тыс. лет назад в Прикаспийской низменности на северо-западе Ирана. Он появился как гибрид одного из видов твердой пшеницы с диким злаком эгилопс Тауша. Новый геном дал культуре устойчивость к низким температурам, повысил урожайность, а мука из нее подошла для выпечки хлеба.
Как показали ученые, на территории будущего древнерусского государства мягкая пшеница появилась в VII–VI веках до нашей эры. В Киевской Руси она стала одной из самых важных хлебных культур, но из-за монголо-татарского нашествия земледелие здесь пришло в упадок и возродилось только к XIX веку.
На севере Руси из-за сурового климата основной культурой стала рожь. Пшеницу считали дорогой и выращивали только в монастырях и поместьях. Значимым центром работы с культурой было Поволжье, где вывели большое количество засухоустойчивых сортов.
В Сибири до прихода русских переселенцев земледелие носило очаговый характер, а кочевые народы отдавали предпочтение просу и ячменю. Посевы пшеницы начали стремительно расти только со второй половины XIX века. Затем Столыпинская земельная реформа сделала яровую мягкую пшеницу главным рыночным хлебом Алтая и Сибири.
Мировой океан побил температурный рекорд
По данным Службы изменения климата «Коперник» (C3S) Евросоюза, средняя температура поверхности Мирового океана за пределами полярных регионов поднялась до рекордно высокого уровня за всю историю наблюдений. Этот показатель составил +21,1 градуса.
Как отметили ученые, нагрев усиливает таяние льдов и подъем уровня моря, подпитывает штормы и способствует возникновению волн тепла, которые уничтожают прибрежные экосистемы. Кроме того, с повышением температуры воды океан слабее поглощает CO₂, что усиливает парниковый эффект.
Ситуацию усугубляет Эль-Ниньо — явление, при котором в Тихом океане вблизи экватора происходит аномальное потепление поверхностного слоя воды. Из-за этого количество дней с высокой температурой по сравнению с началом 1990-х годов выросло более чем в три раза.
— Эти данные — признак растущего стресса для океана. Эль-Ниньо добавляет тепла в систему, но делает это на фоне десятилетий антропогенного потепления. Последствия уже видны во всём мире, — рассказала заместитель директора C3S Саманта Берджесс.
Чтобы избежать катастрофических последствий, мировому сообществу необходимо срочно сократить выбросы парниковых газов ископаемого топлива и обеспечить к 2030 году защиту не менее 30% морских и прибрежных экосистем, отметили эксперты.