Ученые нашли древний вирус, до поры до времени "дремлющий" в человеческом геноме


Все больше результатов исследований в области микробиологии указывает на то, по отношению к организму одного человека более уместен термин "мы", нежели термин "я". Тело каждого человека не является обособленной формой жизни, в нем присутствует несколько сложных и разнообразных экосистем микроорганизмов, которые оказывают глубокое влияние на наше существование. Наше здоровье и самочувствие не просто определяются правильностью функционирования клеток нашего организма, это, в достаточной степени, зависит еще и от функционирования триллионов невидимых "жителей" тела человека.

Помимо всего вышесказанного, ДНК, содержащаяся в клетках нашего тела, не является исключительно нашей. Более восьми процентов от общего количества генома является не человеческим, это следы древних вирусов. И ученые постоянно продолжают "выкапывать" новые цепочки вирусного кода, содержащегося в ДНК, который при определенных условиях может оказывать влияние на нашу жизнь.

Во время последних исследований ученые из Медицинской школы университета Тафтса (Tufts University) произвели анализ генома из образцов, взятых более чем у 2500 человек, и выявили 19 новых вирусных цепочек, сегментов вирусного кода, о которых не было известно ранее. Большая часть кода этих цепочек появилась в геноме предков человека не ранее, чем 670 тысяч лет назад, и почти все они являются следами давно канувших в небытие вирусных частиц. Однако, согласно результатам исследований, эти фрагменты генетического кода могут влиять на зарождение и развитие заболеваний типа рака и автоиммунных болезней, которые зависят от содержимого человеческого генома.

Самым интересным фактом является то, что исследователям удалось обнаружить сегмент вирусного кода, который абсолютно не был поврежден в результате мутаций. Этот сегмент, имеющий название Xq21, является всего лишь вторым известным полным вирусным кодом, обнаруженным в геноме человека, и он, при некоторых условиях, может активизироваться, возродив к жизни древний вирус.

"Очень похоже, что то, что нам удалось обнаружить, способно воссоздать древний инфекционный вирус. Если это окажется правдой, то мы получим шанс исследовать вирусную эпидемию, разразившуюся в очень далеком прошлом" - рассказывает Джон Коффин (John Coffin), вирусолог из университета Тафтса.

В настоящее время ученые проводят исследования, направленные на выяснение того, можно ли при помощи сегмента вирусного кода произвести полностью функциональный вирус.

Для поисков участков вирусного кода ученые использовали два новых метода анализа ДНК, позволяющих выявить точки, в которых человеческая ДНК соединяется с вирусной ДНК, искажая общий генетический код. В результате этого не только было найдено 19 новых вирусных сегментов, но и были получены подтверждения существования еще 17 сегментов вирусного кода, что послужило своего рода индикатором работоспособности новых методов.

Конечно, еще далеко не все вирусные сегменты, прячущиеся в геноме человека, выявлены в настоящее время. Некоторые из сегментов были найдены лишь в нескольких геномах, а другие - в 75 процентах исследуемых геномов. Провирус Xq21, который скрывается в X-хромосомах, был выявлен всего в 44 образцах.

"Многие исследователи давно пытались связать эти эндогенные вирусные элементы с раком и другими заболеваниями. Но главной трудностью является то, что мы нашли и изучили лишь малую часть этих вирусных последовательностей" - рассказывает Захари Уильямс (Zachary Williams), ведущий исследователь, - "Разработанный нами новый метод позволит не только обнаруживать, но и изучать древний вирусный код, который является мусором в нашем геноме".

Источник

Новый снимок телескопа Hubble - масштабное столкновение двух скоплений галактик


Столкновения двух галактик - это достаточно распространенное явление во Вселенной, но время от времени случаются и более масштабные катаклизмы, когда в глубинах космоса сталкиваются два многочисленных и массивных скопления галактик. И, как показывает данный снимок, сделанный космическим телескопом Hubble, последствия такого столкновения могут быть весьма и весьма впечатляющими.

То, что вы видите на приведенном здесь снимке, носит название MACS J0416.1-2403. С первого взгляда этот космический объект является одним целым объектом, но на самом деле он состоит из двух отдельных скоплений галактик, которые находятся почти на самом последнем этапе процесса их слияния. Этот объект расположен в районе созвездия Эридана на удалении 4.3 миллиарда световых лет от Земли, а суммарная масса всей материи MACS J0416 в 420 раз превышает массу материи в галактике Млечного Пути.

Глядя на снимок, можно предположить, что два скопления галактик уже столкнулись окончательно, но некоторые особенности указывают на то, что этот процесс еще не завершен до конца. Для начала, в районе столкновения наблюдается смешение облаков горячего газа, показанного синим цветом, и скоплений темной материи, количество которой в этом районе космоса достаточно велико. По завершению процесса столкновения горячий газ и темная материя отделятся друг от друга и сформируют отдельные скопления. Кроме этого, внутри объекта MACS J0416 все еще наблюдается компактное "ядро", состоящее из плотного горячего газа, которое будет разрушено по завершению столкновения.

Интересен тот факт, что масса объекта MACS J0416 достаточно велика для того, чтобы воздействием гравитации преломить свет, создавая эффект, известный под названием гравитационной линзы. Этот эффект позволяет астрономам увидеть другие космические объекты, находящиеся позади объекта MACS J0416, среди которых присутствуют галактики, которые сформировались и существовали спустя только миллионы лет после момента Большого Взрыва.

И в заключение следует отметить, что снимок объекта MACS J0416, который в максимальном качестве можно увидеть по этому адресу, был получен путем синтеза трех снимков, сделанных космическим телескопом Hubble, космической рентгеновской обсерваторией Chandra и телескопом NRAO Jansky Very Large Array.

Источник

Мощные лазеры могут скрыть наличие жизни на Земле от инопланетных цивилизаций


Некоторые известные ученые, включая Стивена Хокинга, высказали и продолжают высказывать озабоченность тем, что человечество без каких-либо ограничений постоянно выдает признаки своего присутствия на Земле. Инопланетные цивилизации, находящиеся на более высоком уровне развития, могут быть привлечены еще оставшимися природными ресурсами Земли, и первый контакт с инопланетянами может стать предвестником столь же разрушительных событий для землян, как и первая высадка представителей европейской цивилизации на побережье для коренных жителей Америки.

Для поисков далеких планет и признаков наличия на них разумной жизни инопланетные цивилизации могут использовать точно такие же методы, которые используются земными учеными. Основным таким методом, успешно использованным космическим телескопом Kepler, является транзитный метод, заключающийся в регистрации падения яркости свечения звезды в момент, когда между звездой и наблюдателем проходит планета.

Используя данные об периодических изменениях яркости свечения звезд, астрономы уже обнаружили несколько тысяч экзопланет-кандидатов, тысяча из которых была подтверждена путем наблюдений при помощи других астрономических инструментах. Точно также по колебаниям яркости свечения Солнца ученые внеземных цивилизаций также смогут выяснить некоторые параметры нашей планеты, определить ее нахождение в благоприятной для жизни зоне и найти некоторые следы присутствия технологически развитой цивилизации.

Профессор Дэвид Киппинг (David Kipping) и аспирант Алекс Тичи (Alex Teachey), ученые-астрономы из Колумбийского университета, предлагают не ждать, пока инопланетная экспедиция буквально "свалится нам на голову". По их мнению, уже сейчас можно предпринять некоторые меры, которые позволят скрыть Землю от поисков, которые могут проводиться учеными высокоразвитых внеземных цивилизаций. Ученые считают, что при помощи излучения мощных лазеров, направленных в определенную точку космического пространства и включенных в нужное время, можно будет скрыть если не случай транзита Земли на фоне Солнца полностью, то некоторые особенности нашей планеты уж точно.

"Сокрытие" транзита Земли относительно некоей точки в космосе потребует включения лазера, мощностью 30 МВт, на десять часов один раз в год. Необходимая для этого энергия относительно невелика и она соответствует энергии, вырабатываемой за год солнечными батареями Международной космической станции. Реализация "многоцветного лазерного плаща-невидимки", эффективно скрывающего Землю сразу в нескольких диапазонах длин волн света, является более сложным делом, для этого потребуются перестраиваемые многодиапазонные лазеры, суммарной мощностью в 250 МВт.

"Альтернативным решением может стать сокрытие подписей, указывающих на наличие в атмосфере некоторых молекул, связанных с жизнедеятельностью живых организмов, таких, как молекулы кислорода, метана и некоторых других соединений. Этого можно достичь при помощи лазера, мощностью всего в 160 кВт. И если инопланетяне не найдут на нашей планете ничего из ряда вон выходящего, то у них не возникнет никакого интереса к нашей планете" - рассказывает Алекс Тичи.

Использование для сокрытия факта транзита планеты лазерного света, света явно искусственного происхождения, может иметь обратный эффект, эффект "красной тряпки для быка". "Сейчас ведутся многочисленные дебаты среди ученых по поводу того, должны ли мы трубить на всю Вселенную о нашем присутствии или нам надо максимально насколько это возможно пытаться скрыться от других цивилизаций, которые, возможно, существуют в нашей же галактике. Наша работа дает людям в руки средство защиты, а будет ли это использовано или нет - это лишь дело его осознанного выбора" - рассказывает профессор Дэвид Киппинг.

Учитывая то, что не только человеческим ученым могла прийти в голову идея искусственного сокрытия факта транзита планеты, Дэвид Киппинг и Алекс Тичи предлагают руководству института Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) производить поиски следов внеземных цивилизаций не только среди радиоволн, но и в свете далеких звезд, спектр которого периодически "смешивается" со спектром света искусственного происхождения.

Источник

Физики продемонстрировали первый в своем роде работоспособный квантовый логический элемент - вентиль Фредкина


Исследователи из университета Гриффита (Griffith University) и университета Квинсленда (University of Queensland) успешно преодолели одну из трудностей реализации технологий квантовых вычислений. Они максимально упростили и экспериментально продемонстрировали работоспособность одного из базовых логических элементов - квантового вентиля Фредкина (quantum Fredkin gate), на основе которого можно реализовывать сложные алгоритмы обработки квантовой информации.

"Основным преимуществом квантовых компьютеров является беспрецедентная вычислительная мощность, обеспечиваемая ими по сравнению с традиционными вычислительными системами" - рассказывает доктор Рэдж Патель (Raj Patel), ученый из Центра квантовой динамики университета Гриффита, - "Но, подобно ядру обычного компьютера, ядро квантового компьютера также состоит из цепочек базовых логических элементов, работа которых основана на использовании явлений квантовой механики".

Основной задачей, которая стоит перед разработчиками квантовых вычислительных систем любого уровня, является снижение количества ресурсов, требующихся для реализации базовых логических функций. "Для создания больших и сложных квантовых схем требуется соединение множества логических элементов. И если нам удастся снизить сложность самих этих элементов, то это позволит снизить сложность системы в целом, не жертвуя ее функциональностью" - рассказывает доктор Патель, - "И в нашей работе мы продемонстрировали то, что создание сложных квантовых схем может быть выполнено без необходимости использования множества логических элементов более низкого уровня".


Вентиль Фредкина представляет собой логический элемент, реализующий функцию управляемой перестановки (controlled-SWAP). Эта функция заключается в обмене значениями двух кубитов в зависимости от значения третьего кубита. Традиционная реализация вентиля Фредкина при помощи запутанных фотонов требует наличия квантовой схемы из пяти элементов. "Существует множество алгоритмов квантовых вычислений, которые требуют наличия функции управляемой перестановки. Примером такого алгоритма является алгоритм Шора, выполняющий поиск простых чисел" - рассказывает доктор Патель.

Более того, вентиль Фредкина является универсальным двунаправленным логическим элементом, зная значения его выходных параметров, можно узнать значения входных параметров. Эта обратимость полезна как при реализации квантовых вычислений, так и при реализации технологий безопасных квантовых коммуникаций, где функция элемента может быть использована для проверки идентичности двух последовательностей, двух цифровых подписей.

"Самым интересным в созданной нами схеме является то, что ее возможности не ограничены лишь сигналом, подаваемым на управляющий вход, который определяет, будет ли произведен обмен значений кубитов. Дополнительные возможности управления могут быть использованы для реализации множества других квантовых операций, открывая новые способы эффективного управления большими квантовыми схемами" - рассказывает профессор Джефф Прайд (Geoff Pryde), - "И все это позволит нам реализовать то, что раньше было вне пределов нашей досягаемости".

Источник

Солнечные шторма вызывают появление самых больших в Солнечной системе "северных сияний" в атмосфере Юпитера


Если бы было можно оказаться в в районе верхних слоев мутной атмосферы Юпитера, одев на себя пару специализированных очков, дающих рентгеновское зрение, то можно было бы увидеть нечто невероятное. Вспышки света, более яркие, чем свет Солнца, происходят каждые 26 минут, а их источником является пространство, большее, чем можно охватить одним взглядом. Это описание - сущность результата воздействия мощного солнечного шторма, недавно зафиксированного около Северного полюса Юпитера.

"Когда мы впервые увидели все это, мы посчитали, что в чем-то была допущена ошибка" - рассказывает Уилл Данн (Will Dunn), доктор философии в области астрофизики из Университетского колледжа в Лондоне, - "Юпитерианское северное сияние в сотни раз ярче, нежели его аналог на Земле, хотя его излучение находится не в диапазоне видимого света, а в рентгеновском диапазоне. И мы еще не до конца уверены точно в том, что же именно вызывает это грандиозное явление".

Северное сияние на Юпитере, равно как и на других планетах, возникает в результате воздействия потока заряженных частиц солнечного ветра с магнитным полем планеты. Современной науке известно достаточно много об этом удивительном явлении, тем не менее, после десятилетий наблюдений у ученых остается множество неразрешенных вопросов относительно северного сияния на Юпитере.

В работе, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research, ученые рассматривают случай, когда масса намагниченной плазмы, выброшенная из короны Солнца, в 2011 году столкнулась с магнитосферой Юпитера. Если такое происходит на Земле, то получается знакомое всем северное сияние. На Юпитере, где северное сияние присутствует всегда, оно лишь увеличило свои размеры и интенсивность.


"Мы увидели, что пульсации северного сияния ускорились, вместо 45 минут, промежуток между вспышками во время солнечного шторма сократился до 26 минут" - рассказывает Уилл Данн, - "И мы зафиксировали вспышки рентгена там, где их не было прежде. Во время солнечного шторма северное сияние на Юпитере разрастается настолько, что охватываемая им площадь превышает размеры Земли".

"Мы достаточно хорошо понимает процессы, связанные с "работой" магнитосферы Земли" - рассказывает Уилл Данн, - "Но для получения большего количества деталей, касающихся этого явления на Юпитере, нам придется подождать момента, когда космический аппарат миссии НАСА Juno этим летом достигнет границы, где сталкивается солнечный ветер и магнитосфера Юпитера".

Ученые считают, кто кроме определения явлений "космической погоды" в Солнечной системе и их влияние на развитие планет, изучение юпитерианского северного сияния может дать массу подсказок о происходящем возле множества магнитно-активных объектов, включая нейтронные звезды, коричневые карлики и экзопланеты, на которых эти процессы могут послужить толчком к возникновению жизни.

Источник