Новости науки за неделю: Сексуальный паразитизм. Белок из бактерий. Биопроцессор онлайн. Вулканы Венеры. QWERTY №302
🦾Каждую неделю мы отбираем несколько самых интересных, на наш взгляд, новостей из мира науки. как добывают бактериальный белок, насколько активна Венера, зачем нужен онлайн-биопроцессор и где обитают сексуальные паразиты? Новое видео уже на нашем ютуб канале QWERTY.
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Содержание ролика:
00:31 Первая коммерческая фабрика белка из бактерий
03:03 Вулканизм на Венере
05:38 Биопроцессор с удалённым доступом
08:22 О плюсах сексуального паразитизма
11:34 Лучшая новость предыдущего выпуска
Первая коммерческая фабрика белка из бактерий
Белок из мух и кузнечиков, и мясо, выращенное в пробирке из клеток животных, а вот теперь и белковый порошок из бактерий. Всё почему? Потому что традиционное производства белка при помощи сельского хозяйства слишком затратно по ресурсам - территориям, воде, а также по выбросам парниковых газов, того же метана.
В Финляндии начала работу первая в мире фабрика по производству белка из бактерий. Solein — это белок, получаемый из микроорганизмов с использованием углекислого газа и электричества. Процесс его производства напоминает виноделие, но вместо сахара используются углекислый газ и водород как источники углерода и энергии. Конечно, бактериям скармливают и питательные вещества. Когда они вырастают, их высушивают до состояния порошка. Да, Solein представляет собой питательный желтый порошок, содержащий все необходимые аминокислоты. 65-70% составляет белок, 5-8% — жиры, 10-15% — пищевые волокна и 3-5% — минеральные вещества.
Этот порошок может быть использован как белок в продуктах питания, например, в альтернативных молочных и мясных изделиях, напитках, даже хлебе. Несмотря на довольно оригинальное происхождение, у Solein есть преимущества.
Во-первых, производство можно размещать где угодно без оглядки на климат и плодородие почв. Хоть в пустынях, хоть в космосе. Во-вторых, чтобы вырастить 1 килограмм Solein требуется примерно в 100 раз меньше воды и в 20 раз меньше земель, чем при производстве растительного белка. Углекислого газа выбрасывается также в 5 раз меньше.
Производители заявляют, что витаминами группы В порошок не обделён, в нём много железа и он не портит вкус блюд. Интересно было бы, конечно, попробовать. Если вы в Сингапуре, вам это удастся, там выпускались питательные батончики и мороженое на основе Solein. Есть шанс, что до конца этого года разрешение на продажу Solein выдадут в США и Евросоюзе.
Вулканизм на Венере
Венера - зловещая сестра Земли - содержит тайн больше, чем Марс. Одна из них - насколько она вулканически активна? Интерес не праздный, наличие этого процесса может объяснять присутствие ряда химических веществ, которые возникают либо при вулканических, либо при биологических процессах. И, соответственно, исключить наличие жизни.
С одной стороны у Венеры нет тектоники плит, которая на Земле отвечает за наш земной довольно интенсивный вулканизм. С другой - в атмосфере Венеры присутствуют аномальные количества диоксида серы, периодически обнаруживаются довольно горячие зоны на поверхности, горячие даже для обычных венерианских температур, а также наблюдаются изменения самой поверхности рядом с некоторыми из тысяч древних вулканов
Новая работа концентрировалась на изучении изменений поверхности, в этом она опиралась на данные двух радиолокационных обследований, проводимых в самом начале 90-х космическим аппаратом Магеллан с промежутком около года. Заинтересовали исследователей два региона, которые вели себя необычно. Радиоволны в этих регионах отмечали изменения поверхности за время исследований - менялась структура и состав.
Применяя Бритву Оккама, исследователи, разумеется, рассмотрели множество версий. Например, что радар смещался, или что ему мешали плотные венерианские облака, или что ураганы инициировали оползни или сами сдвигали породы. Но все они были взвешены, оценены и признаны негодными.
Зато осталась гипотеза вулканической активности. Она лучше всех объясняла наличие продолговатых извилистых образований в десятки километров - те должны быть ничем иным как свежими потоками лавы, возникшими в промежутке времени между двумя обследованиями. Потоки к тому же и расположены очень характерно для извержений - один на склоне щитового вулкана Гора Сиф, а второй - в равнине Ниоба, также содержащей множество вулканов.
Судя по размерам потоков, лавы в год в таких потоках выбрасывается 4-6 кубических километра. А это значит, что ранее вулканизм Венеры был явно недооценён, и он явно значительнее, чем 40 извержений в год.
Биопроцессор с удалённым доступом
Вы слышали про биопроцессоры? Их строят в качестве экспериментов для мира вычислений. В некоторых из них работают буквально кусочки человеческого мозга. Нейроорганоиды.
Нейроорганоиды — это трехмерные клеточные комочки, состоящие из мозговой ткани, которые имитируют работу человеческого мозга. Они создаются из стволовых клеток и могут быть использованы для моделирования различных функций мозга. Мы даже рассказывали, как подобный нейроорганоид научился играть в компьютерную игру.
Можно сказать, что он представлял собой аналог процессора в компьютере. Логично, что следующий шаг - это попытка увеличить мощность. Возможно, даже скомпоновать несколько нейроорганоидов вместе. И сейчас мы разберемся, как устроена архитектура нового биопроцессора от FinalSpark, к которому можно подключиться удалённо.
В лучших традициях фантастики в нём электроника совмещена с органикой. В основе процессора лежат четыре мультиэлектродные матрицы (MEA), каждая из которых содержит по четыре органоида. Матрицы нужны, чтобы стимулировать органоиды через электроды, а также считывать с них импульсы. Этакие сокеты на материнской плате. Обработка данных происходит через цифровые аналоговые преобразователи (контроллер Intan RHS 32) с частотой дискретизации 30 кГц и 16-битным разрешением. Разумеется, нейроорганоидам нужна подкормка и транспортная система, она обеспечивается через вот такую микрофлюидную систему. Программируется это всё, кстати, на питоне.
Есть ли вообще у этой системы какое-то практическое применение? Пока что сомнительно. Как вы можете догадаться, нейроорганоиды, как любая органика, не вечные. И срок службы такого биопроцессора всего 100 дней. Так зачем же он нужен? Ответа два. Во-первых, такие процессоры потребляют в миллион раз меньше энергии, чем кремниевые процессоры, по словам компании.
Например, обучение одной большой языковой модели, вроде GPT-3, скушает около 10 ГВтч энергии — это примерно в 6000 раз больше, чем средний житель использует за год. Биопроцессоры могут значительно сократить эти затраты. Но, чтобы использовать их, нужно понимать особенности их работы. Поэтому, и это второй ответ, нужны научные исследования их функциональности.
В лучших традициях современности к этому процессору организован удалённый доступ. Которым уже пользуются девять исследовательских институтов. Ещё 30 университетов желают приобщиться. Это несложно, взнос за пользование Нейроплатформой, это онлайн сервис для биопроцессора, всего $500 в месяц, так что вполне можно ждать ускорения открытий и разработок в биопроцессорах.
О плюсах сексуального паразитизма
Некоторые удильщики (подотряд Ceratioidei) - стали одними из самых разнообразных, а возможно к тому же и самыми необычными в своей среде обитания, а это довольно глубокие слои морей и океанов. И помог им в этом их собственный иммунитет и жертвы со стороны самцов. Давайте разберёмся - как именно.
Морского чёрта редко видят вживую, ведь обитают они обычно на глубине от 1 до 4 километров, их и в аквариум не посадишь при обычном давлении. А вот с их необычным внешним видом знакомы все. Удочки со светящимися приманками, странные формы тела, наросты и жуткие пасти.
Однако, внешний вид не самое необычное. Интереснее их стратегия размножения, которую можно описать словами "сексуальный паразитизм". Среди многих видов удильщиков, рыбы, которых мы встречаем, это исключительно самки. А вот их самцы - это карлики, которые не могут жить отдельно и живут, скажем так, отчасти внутри самок..
Они прикрепляются к самкам не просто, как рыбы прилипалы, а навсегда, сращивая кровеносные системы. Начинается всё с укуса… Когда самец находит самку, он кусает её, но челюсти больше никогда не разжимает, они буквально растворяются в её теле… А затем он теряет и большую часть своего тела за ненадобностью. Потом самцы, точнее то, что от них остаётся, получают питательные вещества и защиту, а в ответ производят половые клетки и отдают сперму. Чтобы понять, как стал возможным настолько серьёзный половой диморфизм, учёные исследовали геномы множества глубоководных удильщиков и заодно родственных удильщикообразных и иглобрюхообразных. Так и появилось это древо со множественными родственными связями.
Анализ генома этих рыб показал, что ещё 52 миллиона лет назад их общий предок передвигался по дну, буквально ходил по нему на плавниках. А поднялись выше в толщу воды эти рыбы позже, примерно 40 миллионов лет назад из-за тогдашнего глобального потепления. И сексуальный паразитизм впоследствии разные виды удильщиков приобрели независимо друг от друга.
Исходный набор предпосылок для этого имелся уже у общего предка. Дело в том, что карликовые самцы есть у многих других рыб в этом отряде, например, у клоуновых рыб. Но паразитами самцы-карлики стали только у удильщиков. Чтобы это произошло, удильщики отказались от формирования приобретённого иммунитета. Иначе организм самки не смог бы принять новый чужеродный орган в виде самца, а просто отторгал бы его.
Генетические данные о потере приобретённого иммунитета разными группами удильщиков и показали, что паразитический диморфизм возникал независимо несколько раз. Почему? Потому что сексуальный паразитизм по сути оказался явлением с положительным эффектом - он помогает быстрее находить партнёра, когда это требуется, что сложно на таких глубинах в такой темноте, и соответственно быстрее размножаться. А значит, и быстрее приспосабливаться к непростым условиям и и становиться более разнообразными.
В нашем телеграм канале можно проголосовать за самую интересную новость выпуска, о которой в следующем ролике мы расскажем чуть подробнее.
