ДНК живых микроорганизмов - новое место для хранения ваших фото и видео


Ученые из Гарвардского университета, используя технологию редактирования генома CRISPR/Cas9, впервые ввели в генетический код живых микроорганизмов информацию из анимированного GIF-файла. Идея использования ДНК в качестве хранилища информации, далеко не нова. Но во всех экспериментах, которые были проведены в данном направлении до последнего времени, использовалась синтетическая ДНК. Использование же ДНК живых организмов затруднено тем, что эти микроорганизмы постоянно изменяются в процессе своей жизнедеятельности. Но ученым, возглавляемым Сетом Шипменом (Seth Shipman) удалось "провернуть невероятное", использовав для этого собственный защитный механизм микроорганизмов, направленный против вирусных атак.

Как уже упоминалось выше, в данном эксперименте использовалась технология редактирования генома CRISPR, которая, по сути, является копией естественного защитного механизма живых клеток, направленного против вирусных атак. Известно, что когда вирус атакует клетку, он впрыскивает в нее цепочки своей вирусной ДНК, которая замещает ДНК клетки и превращает эту клетку в "фабрику" по производству новых вирусов. Защитный механизм клетки режет на части вирусную ДНК и встраивает участки этой ДНК в свой генетический код. Эти участки вирусной ДНК являются своего рода памятью клетки о прошлом вирусном вторжении, и при их помощи клетка может успешно сопротивляться будущим атакам подобных вирусов.

Анимированные изображения были внедрены учеными в генетический код бактерий E. Coli в виде последовательностей черно-белых пикселей, закодированных определенными последовательностями пар оснований ДНК, которые характерны для большинства вирусных геномов. ДНК, содержащая цифровую информацию, была помещена внутрь бактерий E. Coli при помощи электрического тока. Воздействие электрического тока открывает маленькие каналы в клеточной мембране, через которые молекулы ДНК могут проникнуть внутрь бактерии. Когда собственная защитная CRISPR-система бактерий обнаружила присутствие чужой ДНК, она тут же включила эту ДНК в генетический код бактерии.

После того, как ученым удалось записать информацию в геном живых микроорганизмов, перед ними стала задача считать ее обратно. Этот процесс был проведен при помощи достаточно стандартной процедуры определения последовательности ДНК, данные которой были пропущены через компьютер, который восстановил изображения с точностью в 90 процентов.

К сожалению, предложенный учеными метод не позволяет оперировать большими объемами информации. Записанная в ДНК информация была взята из анимированного GIF-файла, имеющего разрешающую способность 36 на 26 пикселей. Такой метод не позволит сохранять в ДНК клеток целые книги и длинные фильмы, однако, при его помощи можно будет создать живые клетки, которые, к примеру, будут следить за окружающей средой и записывать в свой геном информацию обо всех ее изменения.

Источник

---

Arp 299 - галактика, в недрах которой идут самые интенсивные процессы формирования новых звезд


Что произойдет, если взять две галактики и "перемешивать" их в течение миллионов лет? Ответ на этот вопрос находится в новом снимке, полученном при помощи рентгеновской космической обсерватории Chandra, а фигурантом этого снимка является галактика Arp 299, располагающаяся на удалении 140 миллионов световых лет от Земли. Если быть точнее, что Arp 299 представляет собой две галактики, которые находятся в процессе слияния, в результате которого в будущем получится одна большая галактика.

Однако, процесс слияния двух галактик является не самой интересной особенностью Arp 299. В новых данных, полученных обсерваторией Chandra, фигурируют 25 ярких источников рентгеновского излучения (ultra-luminous X-ray source, ULX), более-менее равномерно разбросанных по всему объему пространства, занимаемому Arp 299.

ULX-источники обычно находятся в регионах, где идут интенсивные процессы формирования новых звезд. Ученые считают, что таким источником обычно является двойная система, состоящая из звезды, которая более массивна, нежели Солнце, а вторым компонентом системы является черная дыра или нейтронная звезда. Воздействие сил гравитации небольшого, но массивного, соседа, заставляет звезду постоянно терять свою материю, которая, поглощаясь черной дырой, испускает стабильный поток излучения, в том числе и рентгеновского.

ULX-источники представляют собой достаточно редкое явление и такое их обилие в галактике Arp 299 объясняется еще тем, что эта галактика, "взбаламученная" процессом слияния, имеет самый высокий уровень интенсивности процессов звездообразования во всей доступной ученым части Вселенной. При такой интенсивности процессов очень часто происходит формирование пар молодых массивных звезд, одна из которых немного позже схлопывается в черную дыру или взрывается сверхновой, оставляя после себя нейтронную звезду..

Приведенное выше изображение было синтезировано из снимков, полученных при помощи нескольких астрономических инструментов. Розовым цветом на нем показаны элементы, видимые в рентгеновском диапазоне обсерватории Chandra, а белым и коричневым цветом выделены элементы, изображение которых были получены телескопом Hubble в диапазоне видимого света. Галактика Arp 299 также испускает мощные потоки инфракрасного излучения, которые хорошо видны телескопу Spitzer, но, к сожалению, эти данные не были включены в данный снимок.

Помимо ярких источников рентгена, данные от обсерватории Chandra показывают распределенное по пространству рентгеновское излучение от облаков космического газа. Высокая плотность этих облаков, как считают ученые, является причиной рекордных показателей "звездной рождаемости", которой способствует большое количество взрывов сверхновых, напитывающих энергией внутреннее пространство галактики Arp 299.


Источник

---

Создан крошечный полимерный "робот", передвигающийся как гусеница под воздействием света


Группа исследователей из Технологического университета Эйндховена (Eindhoven University of Technology), Нидерланды, и Кентского Государственного университета, США, создали миниатюрного полимерного "робота", устройство, которое выполняет прямое преобразование энергии света в энергию механического движения. Под воздействием ультрафиолетового света это "робот" изгибается, словно гусеница, и он может быть использован в качестве своего рода "двигателя" для механизмов, перемещающих небольшие объекты в труднодоступных для людей местах.

Устройство, размером с канцелярскую скрепку, состоит из тонкого слоя жидкокристаллического полимера, наложенного на слой другого эластичного полимерного материала. При этом, длина верхнего слоя немного меньше длины слоя основания, вследствие чего в одном месте получившейся двухслойной структуры возникает выступ, а в другом - впадина.

Когда ультрафиолетовый свет освещает структуру, то наибольшее количество света поглощается материалом, находящимся на верхней части выступа. Светочувствительные молекулы в верхнем слое материала изменяют свою структуру, что заставляет этот слой растягиваться. При достижении определенного уровня растяжения верхнего слоя материала нижнее эластичное основание действует как пружина и то, что было выступом, становится впадиной, а бывшая впадина становится выступом.

Описанный выше цикл поглощения света и изменения формы повторяется снова и полоска "робота" совершает волнообразные движения, подобные движениям гусеницы. В результате этих движений "робот" движется по поверхности со скоростью в половину сантиметра в секунду, удаляясь от источника света. А для того, чтобы заставить "робота" двигаться в обратную сторону, требуется всего лишь перевернуть его, поместив светочувствительный слой ниже слоя эластичного полимера.

Во время лабораторных экспериментов такой "робот-гусеница" смог передвигать объекты, превосходящие его самого по габаритам и по массе. А ученые видят возможность применения такого материала в покрытии для "умных" окон и солнечных батарей, которые сами будут периодически стряхивать с себя оседающую на них влагу, снег, пыль и грязь.


Источник

---

Астрономы обнаружили самую маленькую звезду из всех известных на сегодняшний день


Ученые-астрономы из Кембриджского университета обнаружили звезду, размер которой ненамного превышает размер Сатурна, что делает эту звезду, EBLM J0555-57Ab, самой маленькой из всех звезд, известных современной науке. Размер звезды EBLM J0555-57Ab уже практически равен физическому пределу, при которой термоядерный реактор звезды еще может перерабатывать в гелий свое водородное топливо. При этом, крошечная звезда является одним из самых плотных объектов, гравитация на ее поверхности в 300 раз превышает земную гравитацию.

"Наше открытие является демонстрацией того, насколько малы могут быть звезды" - рассказывает Александр фон Беттихер (Alexander von Boetticher), ведущий исследователь, - "Если бы во время формирования звезды EBLM J0555-57Ab ей не хватило совсем немного материи, реакции термоядерного синтеза в ее ядре никогда не зажглись бы, и вместо звезды образовался бы коричневый карлик".

До момента открытия звезды EBLM J0555-57Ab самой маленькой звездой считалась красная карликовая звезда OGLE-TR-122b, размер которой на 20 процентов превосходит размер самой большой планеты Солнечной системы, Юпитера, а масса составляет 0.07-0.08 от массы Солнца. Масса же звезды EBLM J0555-57Ab составляет 0.081 от массы Солнца, что говорит о большой плотности звездной материи. А сам факт наличия звезды EBLM J0555-57Ab позволяет ученым-астрономам надеяться на обнаружение звезд еще меньшего размера, но состоящих из более плотной материи.

Звезда EBLM J0555-57Ab находится на удалении 600 световых лет от Земли, и что еще более интересно, она входит в состав бинарной (двойной) звездной системы. Столь крошечная звезда была обнаружена в момент, когда она проходила между Землей и второй, более массивной и большой звездой системы, что она делает каждые 7.8 суток.

Исследования системы EBLM J0555-57A были проведены совместными усилиями ученых из университетов Кебриджа, Кила, Уорика, Лестера, и Св. Эндрюса при помощи астрономического инструмента WASP, предназначенного для поисков и исследований экзопланет. А сделанное открытие, как надеются ученые, является только первым из череды будущих подобных открытий, которые обогатят современную науку новыми знаниями.

Источник

---

Ученым удалось создать "самые квадратные" кристаллы льда


Кристаллы льда, о которых пойдет речь ниже, вы никогда не сможете получить в морозильной камере вашего холодильника. Потому что речь идет не об идеальной кубической форме кусочков льда, а об их идеальной кубической кристаллической решетке, состоящей из молекул воды. Такие кристаллики "идеального кубического" льда встречаются только в облаках на большой высоте, а на Земле их получить весьма и весьма тяжело даже в лабораторных условиях.

Практически весь лед, формирующийся в естественных условиях, из которого состоит также и снег, имеет кристаллическую решетку с шестиугольной симметрией. И лишь кристаллизация воды при строго заданных условиях может сформировать кубическую кристаллическую решетку. А изучение чистого "кубического" льда может дать ученым массу данных для улучшения существующих математических моделей взаимодействия высотных облаков с солнечным светом, с атмосферой и влияния всего этого на климатические изменения.

Ученые уже достаточно давно пытаются получить "кубический" лед в лабораторных условиях. Однако, такой лед является нестабильным и максимум чего удавалось получить, так это гибридные кристаллы льда, на 70 процентов состоящие из кубической формы и на 30 процентов - из шестиугольной.

Исследователи из университета Огайо при помощи некоторых уловок получили кристаллы льда, состоящие из кубической формы уже на 80 процентов, что является своеобразным рекордом. Для этого ученые выбрасывали в объем камеры из двух форсунок азот и водяной пар под высоким давлением. Когда эти газы расширялись, они охлаждались и водяной пар конденсировался в капельки, в сто тысяч раз меньшие, чем обычная дождевая капля. При этом, капельки жидкой воды существовали очень короткое время при температуре -48 градусов Цельсия, после чего они замораживались и превращались в лед в течение миллионной доли секунды.

Для измерения "кубатуры" получившихся ледяных кристаллов исследователи использовали дифракцию рентгеновского излучения, вырабатываемого источником Linac Coherent Light Source (LCLS) Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC. Геометрические размеры получившихся дифракционных колец и их амплитуда указали на то, что минимум 80 процентов льда в анализируемом образце имеет кубическую форму кристаллической решетки.

В настоящее время ученым еще неизвестны процессы и явления молекулярного масштаба, благодаря которым вода при переохлаждении и быстром замораживании формирует кубические кристаллы.

"Этот вид процесса кристаллизации настолько сложен и быстр, что мы нуждаемся в самом современном дополнительном оборудовании для того, чтобы только начать видеть, что происходит внутри воды" - рассказывает Клодиу Стэн (Claudiu Stan), научный сотрудник института PULSE лаборатории SLAC, - "Вполне вероятно, что в будущем у нас появится необходимое оборудование и нам удастся создать и подтвердить экспериментально математические модели, описывающие процессы формирования необычных кристаллов льда".

Источник