Вирусологи «воскресили» вирус испанского гриппа, чтобы изучить, как он смог организовать самую масштабную пандемию в истории человечества

Исследователи из университетов Базеля и Цюриха использовали исторический образец из Медицинской коллекции Цюрихского университета для расшифровки генома вируса, ответственного за пандемию гриппа 1918-1920 годов в Швейцарии. Генетический материал вируса показывает, что к началу пандемии гриппа, ставшей самой смертоносной в истории, он уже успел выработать ключевые адаптации к человеку.

Так называемый испанский грипп 1918-1920 годов был одной из самых разрушительных пандемий в истории, унёсшей от 20 до 100 миллионов жизней по всему миру. Однако до сих пор мало что было известно о том, как вирус гриппа мутировал и адаптировался в ходе пандемии.

Для исследования учёные использовали более чем 100-летний вирус, взятый из фиксированного в формалине влажного образца, хранящегося в медицинской коллекции Института эволюционной медицины при Университете Цюриха. Вирус был получен от 18-летнего пациента из Цюриха, умершего во время первой волны пандемии в Швейцарии.

Сравнив швейцарский геном с несколькими геномами вируса гриппа, ранее опубликованными из Германии и Северной Америки, исследователи смогли показать, что швейцарский штамм уже нёс в себе три ключевых адаптации к человеку, которые сохранялись в популяции вируса до конца пандемии.

Две из этих мутаций сделали вирус более устойчивым к противовирусному компоненту иммунной системы человека — важному барьеру, препятствующему передаче вирусов птичьего гриппа от животных к человеку. Третья мутация касалась белка в мембране вируса, который улучшал его способность связываться с рецепторами в клетках человека, делая вирус более устойчивым и более заразным.

В отличие от аденовирусов, которые вызывают простуду и состоят из стабильной ДНК, вирусы гриппа несут свою генетическую информацию в виде РНК, которая разрушается гораздо быстрее. «Древняя РНК сохраняется в течение длительного времени только в очень специфических условиях. Именно поэтому мы разработали новый метод, позволяющий улучшить наши возможности по извлечению фрагментов древней РНК из таких образцов», — говорит Кристиан Урбан, первый автор исследования из UZH. Теперь этот новый метод может быть использован для дальнейшей реконструкции геномов древних РНК-вирусов и позволяет исследователям проверять подлинность извлечённых фрагментов РНК.

«Уэбб» обнаружил множество чёрных дыр малой массы в ранней Вселенной

Чёрные дыры сыграли важнейшую роль в формировании ранней Вселенной. Однако астрономы долгое время спорили о том, насколько важную, поскольку информация о ранних чёрных дырах, существующих при больших красных смещениях, была относительно ограниченной. В новой работе группа исследователей под руководством Софии Герис из Кембриджского университета объединила несколько спектров, полученных с помощью «Уэбба», чтобы добавить некоторый контекст к формированию чёрных дыр на ранних этапах Вселенной, и обнаружила, что в космосе скрывается множество более мелких дыр, что подтверждает идею о том, что чёрные дыры всех размеров внесли вклад в формирование нашей современной Вселенной.

«Уэбб» работает уже несколько лет, и за это время вышло несколько релизов данных по различным инструментам. Для анализа в статье использовался третий выпуск данных «JSWT Advanced Deep Extragalactic Survey» (JADES), который включил 4000 дополнительных, никогда ранее не наблюдавшихся спектров. 2375 объектов в наборе данных имеют определённые красные смещения, то есть учёные знают, как далеко они находятся в пространстве и времени.

В данном исследовании рассматривались 600 очень далёких галактик, из которых были удалены галактики с известными активными галактическими ядрами (АГЯ) — активными чёрными дырами, питающимися газом и пылью в центре галактик. Большинство известных АГЯ были очень яркими, а поскольку целью данной работы было найти слабые АГЯ, которые в противном случае были бы пропущены при традиционном обзоре, их необходимо было удалить. После того как известные яркие галактики были удалены, авторы сложили серию изображений, полученных с использованием различных спектров, чтобы усилить яркость слабых АГЯ, которые всё ещё оставались в наборе данных. Авторы также сгруппировали галактики по определённым критериям, таким как яркость самих галактик или количество звёзд в них.

Планет размером с Землю может быть не так много, как считалось ранее

Около 200 миров за пределами нашей Солнечной системы, обнаруженных астрономами, могут оказаться больше, чем предполагалось, что может повлиять на поиск внеземной жизни.

Такова теория группы исследователей, изучивших сотни внесолнечных планет, или экзопланет, наблюдаемых спутником НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

TESS охотится за экзопланетами, отлавливая их в тот момент, когда они проходят между нами и своей родительской звездой, совершают т.н. «транзит», что вызывает небольшое затемнение этой звезды. Команда исследователей обнаружила, что свет от звёзд, соседних с транзитной, может «загрязнять» данные TESS, создавая впечатление, что транзитная планета блокирует меньше света, чем есть на самом деле. В результате планета будет казаться меньше, чем есть на самом деле.

«Мы обнаружили, что сотни экзопланет больше по размеру, чем считалось ранее, и это меняет наше представление об экзопланетах в широком масштабе», — сказал в своём заявлении научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвайне и руководитель группы Те Хан. «Это означает, что мы, возможно, нашли меньше планет, похожих на Землю, чем думали до сих пор».

Экзопланеты настолько далеки и тусклы, что лишь в редких случаях астрономы могут получить их прямое изображение.

Поэтому транзитный метод стал самым успешным способом обнаружения миров за пределами Солнечной системы. Для этого необходимо, чтобы планета и её звезда находились под правильным углом по отношению к Земле, и астрономы должны дождаться, пока планета совершит два транзита, чтобы подтвердить её существование.

Транзитный метод лучше всего подходит для обнаружения короткопериодических планет, вращающихся вблизи своих звёзд-хозяев, поскольку они совершают более частые транзиты. Кроме того, этот метод отдаёт предпочтение крупным планетам, которые блокируют больше света.

Рои дронов, вдохновлённых плодовыми мушками, самостоятельно облетают препятствия, обучившись на симуляциях

Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун разработали систему на основе искусственного интеллекта (ИИ), которая позволяет роям дронов перемещаться в сложной обстановке на высокой скорости без использования дорогостоящего оборудования или контроля со стороны оператора.

Метод представляет собой значительное достижение в области роевой робототехники и может быть использован для ликвидации последствий стихийных бедствий, проведения инспекций, автономных съёмок и в других практических областях.

Большинство современных навигационных систем для беспилотников построены по модульному принципу, когда такие задачи, как картографирование, планирование траектории, обнаружение препятствий и управление полётом, решаются отдельно.

Хотя в некоторых случаях такая структура эффективна, она повышает риск накопления ошибок и замедляет время реакции, особенно в условиях большого скопления людей или быстро меняющейся обстановки.

Команда из Шанхая заменила эту традиционную структуру компактной, сквозной нейронной сетью, использующей дифференцируемую физику.

Этот метод позволяет системе обучаться управлению полётом напрямую, моделируя физику и настраивая себя с помощью так называемого «обратного распространения». Это значительно повышает скорость обучения и производительность в реальных условиях.

Кроме того, вместо камер высокого разрешения или дорогостоящих датчиков система использует камеру глубины сверхнизкого разрешения 12 на 16 пикселей. По объяснению команды, этот низкоточный входной сигнал похож на сложные глаза насекомых.

Сеть использует эти ограниченные данные для принятия решений в режиме реального времени и управления дроном через препятствия и замкнутые пространства. В ходе испытаний беспилотники, оснащённые этой системой, летали со скоростью до 20 метров в секунду. Это в два раза быстрее, чем позволяли более ранние методы, основанные на обучении.

Новый биоразлагаемый пластик сияет яркими цветами без красителей и пигментов

Пластмассы являются одним из крупнейших источников загрязнения на Земле, годами сохраняясь на суше или в воде. Но новый тип блестяще окрашенного пластика на основе целлюлозы, о котором рассказывается в журнале ACS Nano, может изменить эту ситуацию. Добавив лимонную кислоту и чернила кальмара в полимер на основе целлюлозы, исследователи создали целый ряд структурно окрашенных пластиков, которые по прочности сопоставимы с традиционными пластиками, но при этом изготовлены из натуральных биоразлагаемых ингредиентов и легко перерабатываются с использованием воды.

Многие пластики окрашиваются с помощью специальных красителей, что затрудняет их переработку с помощью обычных процессов. Со временем красители могут выцветать или просачиваться в окружающую среду, представляя опасность для дикой природы. Одним из способов сделать эти красители практически ненужными может стать явление, называемое структурным цветом. В этом случае определённые длины волн света отражают крошечные структуры, имеющиеся в материале, а не молекулы красителя или пигмента, как обычно. Структурный цвет придаёт павлиньим перьям и крыльям бабочек яркие оттенки и ослепительный блеск, но некоторые синтетические полимеры также демонстрируют структурный цвет.

Гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), производная целлюлозы, часто используемая в продуктах питания и фармацевтических препаратах, — один из примеров материала, способного проявлять структурный цвет. В жидком состоянии он переливается радужными оттенками, но химические свойства этого материала исторически затрудняют его превращение в твёрдый пластик. Исследователи Лей Хоу (Lei Hou), Пейи Ву (Peiyi Wu) и их коллеги хотели узнать, смогут ли они точно настроить химический состав HPC для создания ярких, структурно окрашенных пластиков, которые бы работали так же хорошо, как существующие пластики на основе нефти, и были бы экологически безопасными.

Исследователи добавили в полимер лимонную кислоту, порошок кальмаровых чернил и воду, что привело к образованию дополнительных водородных связей внутри полимера, создав прочный материал, который можно сушить на воздухе при комнатной температуре. Конечный оттенок высушенного материала зависел от количества лимонной кислоты, поэтому исследователи смогли создать синие, зелёные, оранжевые и красные варианты. Интенсивность цвета зависела от количества порошка чернил кальмара.