Вокруг Науки Техники

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Химики показали, какие реакции привели к «зарождению жизни» на Земле

Исследователи открыли набор химических реакций, в которых из цианида, аммиака и углекислого газа образуются аминокислоты и нуклеиновые кислоты.

Химики из Исследовательского института Скриппса (Scripps Research) показали, что для образования на ранних этапах эволюции Земли аминокислот и нуклеиновых кислот, основных строительных элементов белков и ДНК соответственно, не требовались нестандартные условия или редкие элементы. Химические реакции, описанные в статье в журнале Nature Chemistry, могли протекать при нормальных условиях, а для их начала требовались только вещества, доступные в этот период.

Сегодня в клетках аминокислоты генерируются из предшественников, называемых α-кетокислотами, с использованием как азота, так и специализированных белков, называемых ферментами. В предыдущих работах ученые показали, что α-кетокислоты могли существовать в начале истории Земли. Однако предполагалось, что до появления клеточной жизни аминокислоты должны были образовываться из совершенно других предшественников, альдегидов, которым не нужны были ферменты.

В своей работе химики показали, что цианид может успешно заменять ферменты в качестве катализатора реакции, в результате которой образуются аминокислоты. Поскольку они знали, что в той или иной форме потребуется азот, они добавили аммиак — форму азота, которая должна была присутствовать на ранней Земле. Затем путем проб и ошибок они обнаружили третий ключевой ингредиент: углекислый газ. 

Это оказалось даже проще, чем мы себе представляли. Если вы смешаете только кетокислоту, цианид и аммиак, ничего не произойдет. Но как только вы добавляете углекислый газ, даже следовые количества, реакция ускоряется.

Раманараянан Кришнамурти, исследователь из Института Скриппса, соавтор работы

Более того, исследователи обнаружили, что побочным продуктом той же химической реакции является оротат, предшественник нуклеотидов, образующих РНК и ДНК. Таким образом, все основные компоненты, необходимые для зарождения жизни, могли сформироваться в больших количествах в результате одного набора химических реакций.

Схема химических реакций. Источник: Pulletikurti et al., Nature Chemistry

Ученые полагают, что поскольку синтез аминокислот в органических клетках осуществляется почти идентично предложенным реакциям, за исключением использования ферментов вместо цианида, то именно такие процессы послужили первичному зарождению жизни на Земле.

Новые реакции не только дают ученым представление о химии ранней Земли, они также будут полезны в промышленном производстве, например, для создания биомолекул с индивидуальной маркировкой из недорогих исходных материалов.

 

 

[Flanger]

Цитата

 

Инженеры повысили прочность цемента на 40% с помощью панцирей креветок

Наночастицы из панцирей креветок существенно улучшили качество цемента. Технология сократит отходы рыбной промышленности и выбросы углекислого газа.

Исследователи из Вашингтонского государственного университета и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории создали крошечные кристаллы и волокна хитина из отходов морепродуктов. Наночастицы повышают прочность цемента почти в 1,5 раза. 

В своей работе, опубликованной в журнале Cement and Concrete Composites, исследователи изучили поведение наночастиц из хитина. В отличие от целлюлозы, которая также используется для увеличения прочности цемента, этот материал на молекулярном уровне имеет дополнительный набор атомов. Благодаря этому ученые могут контролировать заряд на поверхности молекул и, следовательно, их поведение в цементном растворе. 

Исследование показало, что добавление обработанных нанокристаллов хитина в цемент улучшает его свойства, в том числе его консистенцию, время схватывания, прочность и долговечность. Они увидели увеличение прочности бетона на изгиб на 40% и улучшение его способности сжиматься на 12%. Кроме того, модифицированный состав затвердевал на час дольше. Это необходимо для увеличения дальности перевозок и строительства в жарком климате.

Панцири крабов, креветок и омаров состоят примерно на 20–30% из хитина, а большая часть остального приходится на карбонат кальция, еще одну полезную добавку для цемента. При этом ежегодно в мире производится от 13 до 17,5 млн кг отходов рыбной промышленности. Большая часть из них просто сбрасывается в море.

Производство цемента является углеродоемким процессом, требующим использования ископаемого топлива для достижения требуемых высоких температур (1 500 °C). Известняк, используемый в его производстве, также подвергается разложению, в результате которого образуется дополнительный углекислый газ. При этом классический бетон легко трескается, что снижает его долговечность.

Авторы работы полагают, что замена известняка на наночастицы хитина поможет сократить энергозатраты, объем мусора от морепродуктов, а также повысит долговечность и износостойкость построек из цемента.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Самый большой в мире плавучий кран Hyundai 400000
 

[Flanger]

Упаковка матрасов

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Сборка 70 куболвого мотора

[Flanger]

Отсек для стойки шасси боинга-747

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Мегапылесос

[Flanger]

[Flanger]

Машинка для вязания шапок⁠⁠

[Flanger]

Дополненная реальность для строительства

[Flanger]

Цитата

 

Ученые хотели понять, может ли окситоцин помочь ткани сердца восстановиться после травмы. Исследование проводилось на клетках рыб и человека.

Окситоцин, который вырабатывает мозг, иногда называют «гормоном любви», буквально может исцелять «разбитые сердца». В новом исследовании клеток данио и человека ученые обнаружили, что он помогает регенерации сердечной ткани после травмы. По словам биологов, теоретически, их открытие пригодится для лечения сердечных приступов в будущем. Однако, поскольку новое исследование проводилось в аквариумах и лабораторных чашках, эта теория все еще далека от реализации.

Окситоцин называют «гормон любви» или «объятий» за его известную роль в создании социальных связей и доверительных отношений. Зачастую его уровень повышается, когда люди обнимаются, занимаются сексом или получают оргазм.

Тем не менее, окситоцин также выполняет множество других функций в организме. Например, он отвечает за сокращения матки во время родов и последующей стимуляции лактации. Согласно обзору, опубликованному в журнале Frontiers in Psychology за 2020 год, окситоцин также помогает защитить сердечно-сосудистую систему от травм, снижая кровяное давление, уменьшая воспаление и рассеивая свободные радикалы — реактивный побочный продукт нормального клеточного метаболизма.

Новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology, подчеркивает еще одно потенциальное преимущество окситоцина, по крайней мере, у рыбок данио. Гормон помогает сердцу заменить поврежденные и мертвые кардиомиоциты, мышечные клетки, которые отвечают за сердечные сокращения. Первые эксперименты на клетках человека показали, что окситоцин может вызывать аналогичные эффекты у людей, если его вводить в нужное время и в нужной дозе.

 

 

[Flanger]

[Flanger]