🦾🐵 Продолжаем каждую неделю подбирать самые интересные новости из мира науки. В новом выпуске: смогли ли китайцы разработать инновационный интерфейс мозг-компьютер, какая часть лица нам досталась от неандертальцев, в чём заключается секрет помола кофе, как мыло спасает от комаров и что такое пангеном человека? Смотрите ролик на youtube канале QWERTY.
Содержание ролика:
00:04 Китайцы представили ещё один интерфейс мозг-компьютер
01:45 В современных людях обнаружили лицевые черты неандертальцев
03:03 Физики объяснили важность правильного помола кофе
04:55 Исследование мыла помогло создать комариный репеллент
07:57 Составлен первый пангеном человека
09:54 Лучшая новость предыдущего выпуска
Китайцы представили ещё один интерфейс мозг-компьютер
Китайские учёные заявляют, что создали мозговой имплант, который позволяет обезьяне управлять роборукой при помощи силы мысли. Идея не новая. Есть Нейралинк и похожие интерфейсы мозг-компьютер. Но китайцы говорят, что это прорыв, который таки поможет улучшить жизни людей с инвалидностью. Что же тут прорывного?
Концептуально это устройство преобразовывает сигналы от ЭЭГ, электроэнцефалографии, в управляющие инструкции некоему роботу. На изображениях видна операционная, видна обезьяна под наркозом. Кажется, что ничего нового, операция инвазивна, как и остальные способы установки имплантов. Но важно здесь то, что для операции не нужна трепанация черепа. Сенсоры вводятся через яремную вену, затем попадают в сосуды головного мозга в моторной зоне и закрепляются там, что и позволяет животному осуществлять контроль за роборукой. Но примерно то же самое осуществлял и Синхрон, то есть реальной инновационности здесь всё же нет. К тому же работа пока что не рецензировалась, а вся информация размещена только на сайте университета.
Но при этом эта статья говорит нам вот что, что появился ещё один разработчик интерфейса мозг-компьютер.
В современных людях обнаружили лицевые черты неандертальцев
Считается, что форма губ современного человека досталась нам от денисовцев. Это помимо других, не менее важных качеств, заложенных в геноме. Денисовцы - это вымерший вид, или подвид, человека.
Ещё 40 тысяч лет назад одновременно существовали и даже скрещивались и денисовцы, и неандертальцы, и сапиенсы. Собственно, некоторые черты и участки ДНК мы унаследовали от них именно таким образом.
Недавняя работа показала, что другую часть лица, нос, а точнее - гены, влияющие на его форму, некоторые представители современного человека получили от неандертальцев. Это касается тех, у кого среди предков есть восточно-азиатских народы - китайцы, тайцы, японцы и некоторые другие. Исследования проводились на людях со всего света и включали замеры расстояний между ключевыми точками на лице и сопоставлением этих размеров с геномом. Выяснилось, что унаследованный от неандертальцев ген - ATF3 - делает нос более высоким и тонким. Есть предположение, что изменение закрепилось, поскольку такий нос позволил лучше адаптироваться к холодному евразийскому климату после того, как наши предки вышли из Африки.
Так-то и правда, визуально носы неандертальцев отличались от наших, но кто бы мог подумать, что генетические отголоски можно будет обнаружить непосредственными измерениями.
Физики объяснили важность правильного помола кофе
Итак, доподлинно известно, что для приготовления эспрессо нужен определённый помол, чуть тоньше среднего. Если сделать его мельче, то напиток получается как бы пустым. Бариста знают об этом факте давно и связывают его с образованием дополнительных каналов в таблетке кофе. Теперь же физики подтвердили это моделью протекания воды через два канала в таблетке.
Вообще, качество кофе можно определить по разным критериям, но один из них это уровень экстракции кофе, то есть то, сколько химических веществ, а их в кофе под 2000, покинули порошок и попали в жидкость.
По идее, чем помол мельче, тем экстракция должна быть лучше. И это так до определённого уровня. По крайней мере для эспрессо-машины. Расчёты на основе простой численной модели протекания жидкости через два канала с порошком кофе показали, что при превышении этого уровня неизбежны нарушения в экстракции. Дифуравнения сообщили следующее: вода течёт быстрее по более плотным участкам; протекая по каналам, она экстрагирует вещества, увеличивая пористость каналов, а значит, уменьшая их сопротивление; в какой-то момент один из каналов, более плотный изначально, отдавая больше веществ, становится чуть более доступным для воды и падает жертвой положительной обратной связи, когда вся вода начинает идти только через него. В этой части кофейной таблетки экстракция проходит чрезмерно, а во второй недостаточно.
Чтобы этого избежать, с помолом не стоит мельчить, чтобы вода проходила равномерно и давала оптимальную равномерную экстракцию. В реальной машине каналов больше, чем два, да и физики признались, что не учли ряд показателей вроде стратификации кофейной массы, но в целом модель показывает основную логику влияния помола на качество эспрессо.
Исследование мыла помогло создать комариный репеллент
У комаров есть свои предпочтения насчёт объекта трапезы. Например, на это может влиять группа крови, температура тела, состояние беременности, ацетон, особый запах тела, немытого или наоборот мытого.
Насчёт влияния неповторимого запаха кожи, а точнее его химического профиля мы уже рассказывали. Теперь учёные разобрались в том, как на активность комаров влияют синтетические средства, используемые человеком.
Эксперименты ставились на комарах Aedes aegypti (Айедес иджипти) или кусаках жёлтолихорадочных. Учёные изучали, как на них влияет мыло тех фирм, ( Dial, Dove, Native и Simple Truth ) которые вы видите на экране. Над руками людей, мытыми или немытыми, обычно можно различить более 100 летучих ароматических соединений, 85 из них занимают долю более 1%. Над мытыми руками больше органических соединений, это хорошо заметно при помощи масс-спектрометрии. Также для экспериментов исключали влияние углекислого газа, притягивающего комаров, а запахи комарам представляли на рукавах, которые ранее носили добровольцы.
Напомню, что ароматический профиль у каждого человека неповторим. Комары реагируют из-за этого по-разному на людей. Использование же мыла этот профиль меняет, иногда в корне, не только добавляя что-то из своего состава, но и инициируя вариации в испускаемых человеком веществах. А из-за этого и комары могут менять свои предпочтения.
Оказалось, что разные типы мыла влияют на предпочтения комаров по-разному, причём по-разному даже от человека к человеку. Но в общем Dove повышал привлекательность, хотя и не у всех людей, а вот Native уменьшало её. При этом вещество лимонен, которое обычно используется как репеллент, и которое входило в состав всех образцов мыла в значительной концентрации, не оттолкнуло, а наоборот привлекло комаров в случае с тремя образцами.
Вопрос, конечно же в концентрации. Здесь тот же знаменитый принцип, всё есть репеллент и всё есть аттрактор. Дело в дозе. Но учёные в итоге смогли назвать 4 вещества, притягивающих комаров, они кстати в мыле Dove и Dial занимают важное место (лилиаль, α-изометилионон, аллилгептаноат, 4-трет-бутилциклогексилацетат).
Мыльными репеллентами стали три вещества (бензилбензоат, γ-ноналактон, бензальдегид), одно из которых, ноналактон, отдаёт кокосом и входит в состав бурбона. А далее из них оставили смесь, которая крайне сильно отталкивала комаров.
Но если вы не собираетесь смешивать это зелье дома самостоятельно, то можно использовать мыло с ароматом кокоса. Оно должно быть более отпугивающим. Ну или бурбон. Бежать за мылом Native в надежде отпугнуть комаров вряд ли стоит, эффект может быть смазан вашим собственным ароматическим профилем. А вот надеяться на новые мощные репелленты теперь вполне можно.
Составлен первый пангеном человека
Геном человека полностью расшифровали только в конце прошлого года. Вот совсем без единого пропуска, ген к гену. Результатам, полученным до этого не хватало Y-хромосомы и ещё нескольких участков.
Но, как в грустной шутке про соблюдение права человека, это по сущности геном одного единственного человека. Да и более ранние результаты содержали фрагменты геномов всего нескольких людей. Но без данных о генетическом разнообразии, о разных вариациях одного и того же гена, о возможных мутациях, использовать такой геном на практике невозможно. Он скорее представляет собой символ мощи технологий.
Перейти в более практическую плоскость поможет пангеном человека. Это уже не последовательность нуклеотидов, записанная линейно, как история в книге, а дерево возможных значений, граф. Вершины графа - это как раз варианты генов, встречающиеся у разных людей. Для его построения учёные решили отсеквенировать геномы 350 человек со всех уголков земли, имеющих максимальные отличия друг от друга. Пока же получили материалы о 47.
Интересно, что собирать этот граф и строить пангеном учёным пришлось впервые. Никто не обладает алгоритмами для этого. Поэтому они решили составить его сразу тремя разными методами. Думаю, впоследствии они выберут оптимальный.
Даже в пангеноме от 47 людей насчитывалось примерно 20 миллионов маленьких различий, менее 50 нуклеотидов, и 70 тысяч достаточно крупных, длиннее 50 нуклеотидов. Уже сейчас пангеном представляет собой массив информации, на основании которого можно совершать открытия.
Но решает ли пангеном свою основную задачу? Можно ли его применять на практике? Учёные говорят, что да, с его помощью действительно можно искать вариации в геномах людей. И это только начало, к сборке нужно добавить геномы ещё 300 человек, улучшить технологию и точность секвенирования и сборки и выбрать таки лучших алгоритм.
