Sledite ohišju rezervoarja z ogledalom in polarnimi koordinatami


Če bi bil internet vaš spletni učbenik za fiziko, bi fantje Slow Moja napisali dobro število vprašanj o domačih nalogah. Seveda so Slow Mo Guys Gavin in Dan, in uporabljata super-hitro kamero in gledata stvari okoli nas. OK – v tem primeru ne gledajo normalnih stvari. Iščejo gibanje visokohitrostne lupine, ki je bila izpuščena iz rezervoarja.

Toda kako vidite to cisterno, če potuje okoli 2.000 čevljev na sekundo (609 m / s)? Kamera lahko postavite dovolj daleč, da bo pot projektila v okvirju. Vendar pa v tem primeru komaj vidite predmet, ki se hitro premika. V videoposnetku bi bilo premajhno. OK, kaj pa, če se približamo poti, da bo lupina videti večja? Da, videli bi jo, ampak samo za majhen del celotne poti.

Rešitev tega problema je uporaba obeh metod. Kamero približajte poti in nato zavrtite pogled, ko projektil preide. Slow Mo fantje bodo postavili kamero 82 čevljev od poti, kar pomeni, da se bo morala vrteti okoli 3.000 stopinj na sekundo, kar je precej nemogoče. Toda namesto, da bi rotirali kamero, bodo uporabili le vrteče se ogledalo. Kamera gleda v ogledalo in iz tega lahko vidi lupino rezervoarja. Nato lahko kamera ostane na mestu, medtem ko se ogledalo vrti. Odlično.

Tukaj je pravo vprašanje. Kako določite kotni položaj ogledala, tako da lahko sledi projektilu? Odgovor: polarne koordinate. Da, mislili ste, da se šalijo, ko so v razredu matematike naredili stvari s polarnimi koordinatami. Presenečenje. To včasih potrebujete.

Naredimo to. Kaj pa pregled dveh različnih koordinatnih sistemov: kartezičnih in polarnih koordinat. Tudi, kako uporabljate polarne koordinate za sledenje super hitrem projektilu?

Kartezijske koordinate

To je tisto, s katerim ste verjetno seznanjeni. V dveh dimenzijah je os x in y. So pravokotne druga na drugo. Ko izberete izvor, lahko opišete lokacijo objekta s koordinatami x in y.

Rhett Allain

O koordinatnem sistemu res ni preveč, saj ste ga verjetno že videli. Dovolite mi samo nekaj pripomb. Ne pozabite na enote. To niso samo x in y številke. Te številke morajo imeti enote za povezavo z resničnim svetom.

Zdaj recimo, da se projektil premika v negativni x-smeri s hitrostjo 600 m / s. V tem primeru lahko zapišem naslednje kinematične enačbe za položaj projektila.

Rhett Allain

V teh izrazih, x1 je začetna pozicija x in x2 je položaj po določenem času Δt. Upoštevajte, da se položaj y ne spremeni, saj se premika le v smeri x.

Ampak samo zato, ker je enostavno najti položaj ne pomeni, da bi vedeli, kje usmeriti vaše ogledalo fotoaparata. V redu, razumem. Možno je uporabiti položaj za izračun kota za usmerjanje ogledala, vendar to ni toliko zabavno kot uporaba polarnih koordinat.

Oh, prav tako moram poudariti, da če premaknete izvor kartezičnega koordinatnega sistema, to ni tako pomembno. Seveda boste imeli različne začetne položaje, vendar enačbe hitrosti večinoma izgledajo enako.

Polarne koordinate

Če se še vedno ukvarjate z gibanjem na ravni ravnini (ne upoštevajte navpičnega gibanja cisterne), boste potrebovali dve koordinati za opis lokacije objekta glede na izvor. Polarne koordinate namesto dveh pravokotnih razdalj (x in y) uporabljajo kot in razdaljo. Tu je isti predmet pred uporabo polarnih koordinat.

Rhett Allain

Namesto x in y uporabimo r (razdaljo od izvirnika) in θ kot od osi x. Da, če narišete polarne koordinate na vrhu kartezičnih koordinat, je mogoče videti povezavo med obema sistemoma. Če želite poiskati vrednosti r in θ, lahko uporabite pravi trikotnik. Hipotenuza tega trikotnika bi bila r in kot bi bil θ. To daje naslednjo pretvorbo.

Rhett Allain

Vse izgleda super. Vendar pa obstaja težava. Kako izrazite hitrost objekta v polarnih koordinatah? To ni preprost problem. Če se projektil premika v smeri x, je njegova hitrost le v smeri x v kartezičnem koordinatnem sistemu. Za polarne koordinate pa se bo spremenila njegova kotna vrednost in vrednost r. To lahko vidite, če prikažem koordinate objekta v dveh različnih časih.

Rhett Allain

Opisovanje hitrosti v polarnih koordinatah ni samo v eni dimenziji in te vrednosti niso konstantne. Zakaj bi kdo uporabil polarne koordinate? Ker pri polarnih koordinatah dobite kotni položaj predmeta. To je točno tisto, kar potrebujete, da usmerite ogledalo. Oh, opazite, da če premaknem izvor za polarni koordinatni sistem, se lahko vrednosti zelo malo spremenijo.

V redu, narediva to. Dobimo izraz za hitrost v polarnih koordinatah. Ker gre za veliko matematike, bom samo delil ta video mojega izpeljave, namesto da bi ga zapisal. Pravzaprav sem jo tudi zapisal – gremo.

Ampak na koncu ne dobiš nič lepega in preprostega kot v kartezičnih koordinatah. Dobite izraz r in θ, ki se spreminja s časom in je odvisen od sekundarnih derivatov glede na čas. Da, dobite diferencialno enačbo. Ampak počakaj! Vse ni izgubljeno. Vem, da ne želite rešiti diferencialne enačbe – in vam ni treba. Rešitev tega problema lahko ustvarimo tako, da jo razstavimo v drobne korake in rešimo vsak korak. To je ključna ideja pri numeričnem izračunu. To je najlažje narediti z majhno količino računalniške kode.

Za izdelavo numeričnega izračuna potrebujem naslednje (v polarnih koordinatah).

  • Začetni položaj predmeta. V videoposnetku je navedeno, da je kamera oddaljena 82 metrov (25 metrov), zato jo bom uporabil kot začetno vrednost r. Začetni kot bo 90 stopinj.
  • Kaj pa začetna hitrost? Ker imam dve dimenziji (r in θ), potrebujem hitrost v teh dveh smereh. Tu je čudna stvar o hitrosti v polarnih koordinatah. Ko se objekt premakne, se smer r in θ-smer spremenita. V pravokotnih koordinatah ostajata x in y-smer konstantni. Torej dajmo tej stvari začetno hitrost v smeri θ z magnitudo 600 m / s.

To bi moralo biti dovolj. S temi vrednostmi lahko uporabim diferencialne enačbe, da po nekaj kratkih časovnih intervalih najdem polarno hitrost in položaj. Potem sem še naprej delal to, dokler ne želim prenehati ali mi računalnik eksplodira. Tukaj je koda s ploskvijo kotne vrednosti položaja kot funkcije časa. Prosto jo uredite in znova izvedite. Ne moreš ničesar razbiti.

Iz ploskve kota v odvisnosti od časa lahko vidite, da to ni tako preprost problem. Zrcala fotoaparata ne morete preprosto zavrteti pod določeno kotno hitrostjo, da sledite projektilu. Bližje je lupini rezervoarja do kamere, hitreje morate zavrteti ogledalo, da ostane v pogledu.

V redu, zdaj za nekaj vprašanj za vas (ali za mene v prihodnosti).

Domača naloga

  • Uporabite zgornjo kodo. Ustvarite graf r in časa.
  • V kodi uporabite vrednosti r in theta med vsakim časovnim korakom, da izračunate položaj x objekta. Postavite položaj v odvisnosti od časa, da pokažete, da je dejansko konstantna hitrost x.
  • Spremenite začetni položaj (r) v kodi. Kaj se zgodi, če je začetni položaj bližje lupini cisterne? Kaj če je dlje?
  • Kakšna je največja kotna hitrost (v radianih na sekundo) za ogledalo?
  • Recimo, da ste postavili fotoaparat, ki ima dolžino 10 cm in se vrti okoli središča. Izračunajte centripetalni pospešek za konec te kamere, če želite slediti projektilu. Recimo, da ima konec kamere maso 50 gramov. Izračunajte silo, ki je potrebna, da jo držite skupaj.
  • Ocenite moč (v vatih), ki je potrebna, da se kamera vrti, da bo sledila lupini cisterne.

Več Great WIRED Stories

Kaj je povezava med zdravili za zdravljenje krvnega tlaka in rakom?


Uprava ZDA za hrano in zdravila (FDA) je izdala vrsto opozoril o zdravilih za krvni tlak v zadnjih 10 mesecih, kar je povezano z zaskrbljenostjo, da so lahko zdravila povezana s povečanim tveganjem za nastanek raka.

Toda kaj naredi ta zdravila tveganje za raka? Ugotovili so, da vsa zdravila vsebujejo niz nečistoč v zdravilnih učinkovinah.

Nečistoče so organske kemikalije, ki so očitno nastale kot stranski produkti med proizvodnjo zdravil, za katere je znano, da povzročajo raka pri laboratorijskih živalih. Kljub temu pa uporabniki prizadetih zdravil ne smejo panike: po podatkih FDA je verjetnost nizke stopnje izpostavljenosti, ki povzroča raka pri ljudeh, majhna. Vendar pa so ljudje, ki uporabljajo droge, pozvani, da se pogovorijo z zdravniki o menjavi zdravil. [7 Odd Things That Raise Your Risk of Cancer (and 1 That Doesn’t)]

»Tudi če je tveganje zelo majhno, je to še vedno tveganje, ki ga ne želimo,« je povedal Craig Beavers, klinični farmacevt iz srca in ožilja na Medicinskem centru Univerze Kentucky v UK Healthcare.

Prizadeta zdravila se imenujejo blokatorji receptorjev angiotenzina II ali ARB in se imenujejo generična imena, vključno z valsartanom, losartanom in irbesartanom. Celoten seznam opozorjenih zdravil je na voljo na spletni strani FDA.

ARB-ji delujejo tako, da blokirajo molekule v mišicah okrog krvnih žil, ki se nagibajo k kontrakciji teh mišic in zoženju krvnih žil. Ko se mišice sprostijo, se krvne žile odprejo in znižajo krvni tlak. Nečistoče, odkrite v juliju 2018, ne vplivajo na učinkovitost zdravil, je dejal Beavers, ki je član ameriškega kardiološkega kardiološkega sveta za vodenje srca in ožilja.

Vendar v telo uporabnikov uvajajo možno snov, ki povzroča raka. Natančneje, prizadeta zdravila imajo višje od sprejemljivih ravni spojin, imenovanih N-metilnitrosobutirna kislina (NDMA) in N-nitrozodietilamin (NDEA). Tako NDMA kot NDEA že dolgo poznamo, da povzročata raka pri laboratorijskih živalih, raziskovalci pa predpostavljajo, da enako velja za ljudi. Po podatkih Nacionalnega inštituta za varnost in zdravje pri delu spojine vplivajo predvsem na jetra, ledvice in pljuča.

NDMA in NDEA sta stranska proizvoda različnih industrijskih procesov, vključno s čiščenjem odpadne vode. Spojine se pojavljajo tudi v nekaterih živilih, kot so suho meso in pivo. V primeru zdravil ARB se zdi, da problem izvira iz nekaterih topil, ki se uporabljajo za proizvodnjo farmacevtskih učinkovin, v skladu s FDA. Ker je agencija raziskala težavo, se je pojavila pri vedno več proizvajalcih in v celotni dobavni verigi, kar je pripeljalo do širjenja opozoril, so povedali Beavers Live Science.

Skupno tveganje za razvoj raka pri jemanju zdravil z ARB je nizko, ugotavlja FDA. Agencija je ocenila, da če bi 8000 ljudi jemalo najvišji odmerek kontaminiranega zdravila za valsartan štiri leta, bi bil primer dodatnega raka nad povprečno hitrostjo. Večina ljudi, ki jemljejo valsartan, ne bi dosegla tega največjega kontaminiranega odmerka.

FDA je dejala, da bi morali bolniki, ki jemljejo eno od prizadetih zdravil, vzeti to zdravilo, dokler ne morejo sodelovati z zdravnikom, da bi našli alternativno zdravilo (nenadzorovan krvni tlak je seveda sam po sebi nevaren). Bolniki morajo nemudoma stopiti v stik z zdravnikom, ki je predpisal zdravilo, ali lekarno, je dejal Beavers, ker to ne vpliva na veliko ARB in obstaja veliko alternativ za razrede zdravil ARB. ARBs so le redko edina medicinsko učinkovita možnost za nekoga, so dejali Beavers.

"Če morate preiti na drugo skupino agentov, bi lahko večina ljudi," je dejal.

Prvotno objavljeno dne Live Science.

Nova metoda testiranja DNK bi lahko rešila več streljanj


Policija je našla 19 izrabljene čreve raztresene na ulici San Diego, kjer je bil 12. aprila 2014 umorjen Gregory Benton. Benton in njegov bratranec sta šla kupiti cigarete, je povedala priča kasneje. Ko sta se vrnila na družinsko zabavo, sta se dva moška ustavila v avtu za njimi. Izstopili so in vsaj eden od njih je odprl ogenj.

Priče niso dobro videle moških ali avtomobila, zato je policija, ko je sedla in pregledala svoje sledi, najboljši dokaz, ki so ga imeli. Pošiljali so čreva v policijski kriminalistični laboratorij v San Diegu, ki je pravkar preizkusil novo tehniko DNK testiranja.

Sled

O

Ta zgodba je bila objavljena v partnerstvu s The Trace, neprofitno novičarsko organizacijo, ki pokriva pištole v Ameriki.

Prej, da bi izločili DNA iz črevesnih lupin, bi laboratorij navlažil bombažno blazinico in jo prebral čez kovino. Toda njihova uspešnost je bila manjša od 1 odstotka. To se je izkazalo kot problem za mnoga mesta po vsej državi, ki se borijo za reševanje streljanja in umorov. Policija pogosto ugotavlja, da so lupinski črevi, ki jih zberejo z mesta zločina, najbolj dragocen dokaz. Balistično testiranje lahko ponudi nasvete o tem, kakšno pištolo je bilo uporabljeno in, včasih, ali je bila ta ista pištola uporabljena v drugem kriminalu. Toda čreva je redko prinesla plodne rezultate DNK in policijska služba v San Diegu je, tako kot mnogi drugi, prenehala opravljati takšne teste.

Do leta 2014, ko je znanstvenik iz DNK Shawn Monpetit iz policije v San Diegu začel raziskovati tematiko in leta 2011 odkril nizozemsko študijo, v kateri so znanstveniki odkrili DNK iz približno četrtine črev, ki so jih testirali z novo metodo. Ta nova tehnika zahteva, da znanstveniki namakajo čreva približno pol ure v epruvetah, napolnjenih s koktajlom kemikalij, ki zlomijo celice in sproščajo DNA, da se lahko nato izolira in testira. »Razmislite o tem kot o namakanju jedi,« je povedala Kristin Beyers, ena od nadzornikov kriminalistov v laboratoriju.

V redki potezi se je policijska postaja v San Diegu leta 2014 dogovorila, da bo financirala svojo študijo. Deset policajev in laboratorijskih delavcev je bilo naročenih, da uporabljajo strelivo tako, kot bi lahko kriminalci: nekaj so nosili v svojih žepih in vzeli nekaj iz paketa. pred nalaganjem v pištolo in streljanjem. Ko so znanstveniki na koncu testirali približno 800 čevljev, ki so jih zbrali, pri čemer so polovico uporabili s tradicionalno metodo in namočili drugo polovico, je laboratorij dobil "interpretabilne" vzorce DNA z okoli 34 odstotkov namočenih vzorcev. Študijo so objavili v recenzirani akademski reviji, Forenzična znanost InternationalPolicijski oddelek San Diego ga je začel uporabljati v letu 2014 – približno takrat, ko so preizkusili dokaze v primeru umora Gregoryja Bentona.

Znanstveniki so namočili 19 črev iz Bentonovega primera. Iz dveh različnih ljudi so odkrili DNA, ki jo je bilo mogoče preveriti in ki so jo primerjali z vzorci v lokalnih in državnih podatkovnih bazah DNK. Nekaj ​​dni kasneje sta dva moža pripeljala na zaslišanje in ju spravila v celico, kjer sta bila posneta.

"Hej homie … moja DNK se je pravkar vrnila na dva od teh črevesnih lupin," je dejal eden od mož, Emanual Peavy, v skladu s pravno odločitvijo v zadevi. Drugi človek, Lamont Holman, je preklinjal, izjavil, da so "brez dvoma" zamočili, je odločil. Oba moža sta bila kasneje obsojena zaradi svoje vloge pri ubijanju.

V treh V letih, ki so potekala od študije, je policija laboratoriju poslala več kot 1.000 črev za testiranje. Laboratorij zdaj dobiva uporabno DNK približno 30 odstotkov črevesja, ki jih analizira. Približno 11 odstotkov teh je povezanih z vzorcem, ki ga imajo v svojem sistemu – bodisi osumljenec ali dokaz v drugem primeru. To bi v povprečju pomenilo približno 30 črevesov na leto, ki so povezani z znano osebo ali dokazi v drugem primeru, čeprav uradniki laboratorija ne vodijo natančnega števila.

Ta statistika je pritegnila pozornost forenzičnih znanstvenikov iz vse države, od katerih so mnogi obiskali laboratorij v San Diegu, da bi izvedeli več o tehniki. Policijske službe v San Franciscu in Miami pravijo, da raziskujejo metodo. Jeffrey A. Thompson, poveljnik policijskega oddelka za forenzične znanosti v Los Angelesu, je dejal, da je njegov laboratorij že ocenil metodo namakanja in namerava začeti uporabljati v prihodnjih mesecih.

"Pri nekaterih žaljivih kaznivih dejanjih so krogle in čreva edini fizični dokazi, ki jih je osumljenec pustil za sabo," je dejal Thompson v e-pošti. »Ujemanje profila DNA lahko prinese dragoceno vodilo.«

To še posebej drži, ker več policijskih služb uporablja programsko opremo, kot je ShotSpotter, ki jih takoj obvesti o natančni lokaciji, kjer se streljajo. Takojšnje obvestilo pomeni, da policisti hitro pridejo na kraj zločina, preden se čreva premaknejo ali spremenijo. Te ohišja imajo lahko pomembne nasvete, zlasti ko je verjetno povračilo in priče molčajo, je dejala policija.

Še vedno obstajajo logistični izzivi. Številni laboratoriji predložijo čarovniške omarice Nacionalni integrirani mreži balističnih slik ali NIBIN, podatkovni bazi, ki lahko poveže ohišje lupine z drugimi, ki so bili ustreljeni iz iste pištole. Hitreje, ko preiskovalci pošljejo te čevlje NIBIN-u, hitreje lahko dobijo vodnike, da pomagajo reševati primere in odnašajo strelce z ulice.

Toda mnogi laboratoriji se že trudijo, da bi pravočasno vnesli črevo v NIBIN. V zgodbi lanskega leta so Trace in NBC Bay Area poročali, da je devet od desetih zaslišanih laboratorijev v Kaliforniji potrebovalo vsaj 20 dni, da so vstopili v črevo v NIBIN, večina pa je potrebovala več kot tri mesece. To je, če jih sploh dobijo. Velika večina ohišij – približno 75 odstotkov – nikoli ni vnesena v NIBIN.

Testiranje črevesja za DNK bi verjetno odložilo pridobivanje NIBIN svinca. V San Diegu, kjer policija zdaj zaprosi za testiranje DNK na večini čarov, zbranih v umorih, je potreben laboratorij približno osem dni od takrat, ko je policija s ceste vzela ohišje do trenutka, ko so ga dobili v NIBIN. To je približno dva dni dlje, kot bi jih sicer vzeli.

"Delež DNK upočasni vnos NIBIN," je povedala Jennifer Shen, direktorica laboratorija San Diega. »Čeprav zagotovo mislimo, da je vredno, kot tudi naši kupci.«

Toda nekateri se bojijo, da bi lahko dokazi postali zastareli, zlasti če ima laboratorij zaostanek pri testiranju DNK. "Ne bi smeli porabiti mesec dni, da opravite ta DNK test na račun postavljanja kartuš v NIBIN takoj," pravi Pete Gagliardi, nekdanji uradnik Urada za alkohol, tobak in strelno orožje, ki zdaj dela kot zasebni svetovalec, ki pomaga pri uporabi forenzične policije. tehnologije.

Gagliardi je predlagal eno strategijo za ublažitev tega vprašanja: Laboratoriji bi lahko pospešili analizo DNK v primerih, kjer so čreva lupine ključni dokaz, vendar se v drugih primerih ne odločijo, namesto tega se odločijo, da hitro dobijo vodilo NIBIN.

Joseph P. Murphy, poveljnik Oddelka za forenzične storitve policije v Chicagu, pravi, da je s številom streljanj, ki jih preiskuje njegov oddelek, težko predstavljati, da bi to tehniko lahko izvedli kmalu. »Vsak primer vžigalne kartuše bi bilo treba namočiti v lastno rešitev; v nekaterih primerih imamo več kot 50 kartuš, “pravi. Čeprav se je lani v Chicagu zmanjšalo število streljanj in umorov, je bilo približno 2,900 ljudi ustreljenih in 570 ubitih v letu 2018, pravi čikaška policija.

Murphy pravi, da ima državni policijski laboratorij v Illinoisu, ki obdeluje DNK za policijo v Chicagu, trenutno na tisoče primerov, kar strokovnjaki pravijo, da je pogosta težava. Mechthild Prinz, ki je vodja magistrskega študija forenzične znanosti na univerzi John Jay na kazenskem pravosodju Univerze v New Yorku, pravi, da so testi za "dotik" DNK postali tako priljubljeni zaradi napredka na področju, ki so ga mnogi laboratoriji preobremenjeni z zahtevki. da jih opravijo. (Policija pogosto pridobiva na dotik DNK – genetski material, ki se lahko prenese v samo nekaj kožnih celicah, ko se nekdo dotakne predmeta – od oblačil, pištol, kljuk in drugih dokazov, ki jih najdemo na prizoriščih kaznivih dejanj. znanstveniki so povedali, da imajo majhno površino in njihov kratek stik s kožo.

"Količina delovne sile, ki bi jo potrebovali za to potencialno vožnjo, bi bila sestavljena iz celotne skupine forenzičnih znanstvenikov," pravi Murphy. Strokovnjaki trdijo, da je z denarjem, ki je v številnih policijskih kriminalističnih laboratorijih kratek in premalo zaposlenih, zapleteno začeti uporabljati novo tehnologijo – celo obetavno. Vendar pa laboratorij v San Diegu pravi, da ni bilo potrebno dodati osebja, nova oprema, ki jo je potrebovala, večinoma večje čaše, pa je stala le nekaj tisoč dolarjev.

Za San Diego je bila nova metoda vredna izvajanja. "Nismo želeli, da bi se izogibali izzivu, da bi naredili nekaj novega," pravi laboratorijski nadzornik Beyers. In lupine, zbrane na prizorišču umora Gregoryja Bentona? Policija jih je vodila skozi NIBIN in ugotovila, da je bila ena od pištol, ki je ubila Bentona, uporabljena pri poskusu umora dva dni prej – streljanje na ozemlje tolpe. Brez DNA, ki bi jo izvlekli iz črevesja, raziskovalci pravijo, da sta oba zločina morda nerešena. »To je bila spletna informacija o pajkah,« pravi Monpetit, policijski DNA znanstvenik iz San Diega. "Sumili so, da je to nekdo iz rivalske tolpe, ampak kdo je bil v tej tolpi … Nisem prepričan, da bi to kdaj lahko ugotovili ali dokazali brez DNK."

Ta zgodba je bila objavljena v partnerstvu s The Trace, neprofitno novičarsko organizacijo, ki pokriva pištole v Ameriki.


Več Great WIRED Stories

Dodatki ne preprečujejo depresije, ugotavlja študija


Preprečevanje depresije ni tako enostavno kot vsakodnevno uživanje prehranskih dopolnil, kaže nova študija.

Študija je pokazala, da so ljudje, ki so jemali multivitamine vsak dan eno leto, prav tako verjetno imeli depresijo kot tisti, ki so jemali placebo.

Študija je bila spodbujena s prejšnjimi raziskavami, ki kažejo, da so nekatere prehrane in nizke ravni nekaterih hranil povezane z večjim tveganjem depresije.

"Prehrana in prehrana sta obetavna kot sredstvo za dosego velikega števila ljudi" in potencialno za zmanjšanje tveganja za depresijo, je dejal soavtor Ed Watkins, profesor eksperimentalne in uporabne klinične psihologije na Univerzi v Exeterju v Združenem kraljestvu. v izjavi. "Vendar pa ta poskus prepričljivo dokazuje, da prehranska dopolnila ne pomagajo preprečiti depresije." [7 Tips for Moving Toward a More Plant-Based Diet]

V študiji je sodelovalo več kot 1.000 ljudi v Združenem kraljestvu, na Nizozemskem, v Nemčiji in Španiji. Udeleženci so bili izpostavljeni tveganju za razvoj depresije, ker so pokazali blage depresivne simptome v raziskavi, vendar v zadnjih šestih mesecih niso doživeli epizode popolne depresije. Poleg tega so bili vsi udeleženci prekomerne telesne teže ali debeli, za skupino, za katero velja tudi, da je izpostavljena večjemu tveganju za depresijo.

Udeleženci so bili naključno razporejeni v eno od štirih skupin: Skupina, ki je jemala multivitamin, skupina, ki je jemala placebo, skupina, ki je jemala multivitamin in je bila podvržena vedenjski terapiji, da bi izboljšala svojo prehrano, in skupina, ki je jemala placebo in je bila podvržena vedenjske terapije. Multivitamin vsebuje folno kislino, vitamin D, omega-3 ribje olje, cink in selen.

Med enoletno študijo je 105 udeležencev (10 odstotkov) razvilo depresijo. Število udeležencev, ki so razvili depresijo, je bilo približno enako za vsako od štirih skupin. Z drugimi besedami, dodatki niso delovali bolje kot placebos, so povedali raziskovalci.

Zdi se, da prehransko osredotočena vedenjska terapija na splošno ni preprečevala depresije. Vendar je bilo nekaj predlogov, da je pomagalo preprečiti depresijo med ljudmi, ki so se udeležili vsaj priporočenega števila sej (osem od 21 sej).

To nakazuje, da bi lahko vedenjska terapija za izboljšanje prehrane pripomogla k preprečevanju depresije, ko udeleženci prejmejo določen "odmerek" terapije, vendar bodo potrebne nadaljnje študije, da se to preuči.

Študija je bila objavljena danes (5. marca) v reviji JAMA.

Prvotno objavljeno dne Live Science.

Genska mutacija, ki bi lahko ozdravila HIV, ima preteklost


V treh in pol desetletij, odkar je odkril HIV / AIDS, je smrtna bolezen ubila 35 milijonov ljudi. Medtem ko zdravila zdaj dovoljujejo bolnikom, da živijo z virusom, samo en človek, Američanec Timothy Ray Brown, znan tudi kot »bolnik v Berlinu«, naj bi bil ozdravljen. Zdi se, da ni več sam.

Ta teden je ekipa britanskih znanstvenikov z Univerze v Cambridgeu trdila, da je uspešno zdravila HIV pozitivnega človeka iz Londona z isto tehniko matičnih celic, kot so jo zdravniki Brown uporabljali pred desetletjem. Vključevala je presaditev pacienta s kostnim mozgom iz darovalca, ki je imel naravno pojavljajočo se mutacijo v genu, imenovanem CCR5. HIV uporablja CCR5 protein za invazijo nekaterih imunskih celic. Brez tega je virus zaklenjen.

To je ista mutacija, ki jo je kitajski raziskovalec poimenoval He Jiankui poskušal ponoviti lani z uporabo tehnike Crispr na vsaj dveh človeških otrocih. Medtem ko je mednarodna znanstvena skupnost obsodila On eksperiment za številne etične kršitve, lahko uporaba Crispr in drugih orodij za urejanje genov za ponovno kreiranje zaščitnih učinkov mutacije CCR5 povzroči tako široko dostopno zdravljenje, da se ne moramo sklicevati na bolnike kot Londonu ali Berlinu. Dobili bodo … zdravljenje.

NAUČI SE VEČ

WIRED vodnik za Crispr

Znanstveniki poročajo, da je bil njihov »bolnik v Londonu« prost in nedotaknjen virusu 18 mesecev. To je še prezgodaj, da bi to rekli zdravilo – raziskovalci raje pravijo, da je v dolgotrajni remisiji – vendar se zdi, da je le druga oseba, o kateri so poročali, da se je z uporabo te metode znebila virusa. Rezultati so opisani v časopisu, objavljenem v torek Narava.

Medtem ko nekateri strokovnjaki to novico pozdravljajo kot dokaz, da bolnik v Berlinu ni bil le naključje, so drugi manj prepričani, da ima ta posebna metoda velik pomen za večino bolnikov z virusom HIV / AIDS. Transplantacije matičnih celic so boleči in tvegani postopki, ki so pogosto predlagani samo za najbolj bolne bolnike. Edini razlog, ki so ga poskusili v primeru Berlina in zdaj bolnika v Londonu, je, da so imeli moški v obeh primerih tudi življenjsko nevaren rak. Za mnoge ljudi je dovolj težko najti darovalce, ki se ujemajo s tkivi, kaj šele poiskati tistega, ki ima tudi redko mutacijo CCR5, ki se pojavlja le pri 1% evropskih populacij. To je blizu boutique-iest zdravljenja si lahko zamislite. Kot je dejal Anthony Fauci, direktor Nacionalnega inštituta za alergije in infekcijske bolezni New York Times: »To je bilo narejeno s Timothyjem Rayem Brownom, zdaj pa še en primer – OK, kaj zdaj? Kam gremo z njim? "

Ena vznemirljiva možnost, da je že predmet velikih investicij, je uporaba genskega inženiringa za ponovno ustvarjanje enakih pogojev kot pri presaditvi, ne da bi pri tem nastali tveganje in nelagodje.

"Obstaja lep meni stvari, ki bi jih lahko naredili zdaj," pravi Paula Cannon, molekularni mikrobiolog, ki študira HIV na Medicinski fakulteti Univerze v Južni Kaliforniji. Pravi, da najnovejši podatki v kombinaciji z Brownovo desetletno remisijo kažejo, da vsaka pot do zdravila proti HIV / aidsu poteka naravnost skozi CCR5. "Kar sta pokazala ta dva pacienta, je, da lahko napad na rezervoar okuženih celic, hkrati pa zagotavlja sijoče, nove imunske celice, odporne proti HIV, lahko povzroči ozdravitev." To je vrsta push-and-pull strategije; en del obrambe, en del prekršek.

Raziskovalci in podjetja, ki se ukvarjajo z drogami, že zdaj aktivno izvajajo ta pristop, predvsem Kalifornijsko podjetje Sangamo, ki trenutno preskuša dve terapiji z virusom HIV pri ljudeh. Pred več kot desetletjem je podjetje začelo uporabljati starejše orodje za urejanje genov, imenovano nukleaza cink-prst, da bi izločilo gen CCR5 na bolnikovih imunskih celicah. Brez tega HIV ne more okužiti teh celic in je zmožen ubiti le neinženirske. Na nek način virus dejansko izbere za svojo smrt, sežiganje skozi ranljive celice in zapuščanje le tistih, ki se lahko uprejo. Znanstveniki v ZDA in na Kitajskem so prav tako raziskali podobna zdravljenja z uporabo Crispr, vendar do sedaj le pri miših in človeških celičnih linijah. Ena od možnih prednosti Crispra je, da je lažje večkratno urejati. Torej lahko poleg tega, da izločite CCR5, lahko tudi polnite te imunske celice, da boste lažje našli virus in ga uničili. Nekateri najbolj obetavni novi načini zdravljenja raka se danes opirajo na ta pristop.

Toda tudi če današnje poročilo zagotavlja najbolj prepričljive dokaze, da bi uničevanje CCR5 lahko pripeljalo do ozdravitve okužbe z virusom HIV, raziskovalci, kot je Cannon, verjamejo, da bi bilo še vedno neprimerno narediti takšno urejanje v človeškem zarodku. "Še vedno sem tako jezna zaradi teh otrok Crispr," pravi Cannon, pri čemer se sklicuje na Lulu in Nano, par deklet, ki so bile novembra poročane, da so se rodile na Kitajskem s spremembami v svojem genu CCR5, ki jim je namenjen, da jim dajo imuniteto na HIV. . "Zelo ciničen podvig je bil vzeti najnižje obešene plodove za tehnologijo in narediti velik preskok na urejanje zarodka s povsem nepotrebno izboljšavo."

Crispr, za vse hype, ki ga obkroža, je boljši pri rezanju genov, kot da jih doda noter. In tam ni toliko bolezni, kjer je pritrditev košček brazgotine, disfunkcionalne DNA. Toda HIV / AIDS je izjema, ker zlomljen gen CCR5 zagotavlja tako močno zaščito pred virusom. Vendar pa to ne pomeni, da je etično urejanje genoma zdravega, nerojenega otroka, z vsemi neznanimi tveganji, ki jih prinaša. Ta oseba ima veliko načinov, kako se izogniti okužbi z virusom HIV, ki ne vključuje stalne spremembe njihove DNK. Še posebej, če upoštevate, da bi lahko v 15 do 20 letih zdravilo obstajalo. Lahko pa pride tudi kot mutantna oblika gena, imenovanega CCR5.


Več Great WIRED Stories

Zmanjšan možganski pogovor bi lahko povzročil sindrom zlomljenega srca


Sindrom zlomljenega srca lahko izvira iz možganov

Sindrom zlomljenega srca slabi mišice srca in povzroči povečanje levega prekata. Srce ima obliko kot "takotsubo", japonsko ribiško posodo, ki se uporablja za ujetje hobotnic. Stanje je znano tudi kot takotsubo kardiomiopatija.

Zasluge: Prof. dr. Christian Templin; Univerzitetna bolnišnica Zürich

Izvor zlomljenega srca je mogoče najti v možganih.

Ali, natančneje, izvor stanja, ki se imenuje "sindrom zlomljenega srca".

Zlomljen srčni sindrom ali takocubo kardiomiopatija se pojavi, ko srčne mišice nenadoma oslabijo in povzročijo, da srce spremeni obliko. Pogoj je običajno posledica ekstremnih čustev ali stresa, kot je izguba ljubljene osebe. [9 New Ways to Keep Your Heart Healthy]

Zdaj, nova študija ugotavlja, da imajo možgani tudi vlogo: Raziskovalci so odkrili, da pri ljudeh, ki razvijejo sindrom zlomljenega srca, področja možganov, ki so odgovorna za nadzor nad stresnim odzivom osebe, ne delujejo tako dobro kot pri ljudeh brez sindroma zlomljenega srca. Ugotovitve so bile objavljene 5. marca v reviji European Society of Cardiology.

Sindrom zlomljenih src ima simptome, podobne srcnemu napadu, vkljucno z bolecino v prsih in zasoplostjo. Čeprav ima lahko trajne posledice, se večina ljudi, ki razvijejo stanje, popolnoma opomore, ne da bi pri tem utrpela trajne poškodbe srca, v skladu z informacijskim centrom za genetske in redke bolezni.

Vendar je še vedno nejasno, zakaj nekateri ljudje razvijejo to stanje, drugi pa ne, je dejal soavtor študije Jelena-Rima Ghadri, višji raziskovalni sodelavec v Univerzitetni bolnišnici Zürich v Švici. Ker ga običajno sprožijo ekstremna čustva, sta se Ghadri in njena ekipa odločili, da preučita vlogo možganov.

V ta namen je ekipa pregledala možgane 15 bolnic, ki so imele prej razvit sindrom zlomljenega srca. Skeniranje možganov je potekalo v letih 2013 in 2014; Pri bolnikih so v povprečju diagnosticirali približno eno leto pred skeniranjem. Skenirajo se v Univerzitetni bolnišnici Zurich kot del registra interTAK, mednarodnega registra za ljudi s sindromom zlomljenega srca; Ghadri je glavni vodja projekta.

Skeniranje možganov je bilo primerjano z 39 skeniranjem možganov pri bolnikih brez sindroma zlomljenega srca. Raziskovalci so ugotovili, da so imeli ljudje s to boleznijo manj povezav med regijami možganov, povezanih s čustveno obdelavo, in avtonomnim živčnim sistemom – aparatom, ki nadzoruje samodejne procese v našem telesu, kot so utripanje in utrip srca.

Nevroni tvorijo povezave, da bi lahko govorili drug z drugim in pošiljali signale po možganih. Če so te povezave redke, različne možganske regije ne morejo dovolj dobro komunicirati, da bi oblikovale smer delovanja, kot je ustrezen odziv na stresno situacijo.

Prejšnje raziskave so pokazale, da je nenormalna aktivnost v amigdali, zlasti v delu možganov, ki se ukvarja s strahom, povezana s povečanim tveganjem za srčne bolezni v skladu s študijo. Toda kako še vedno ni znano, kako manj teh klicev povzroča spremembe, značilne za sindrom zlomljenega srca, je Gadri povedal Live Science.

Poleg tega, ker raziskovalci nimajo možganskega skeniranja bolnikov, preden so razvili sindrom zlomljenega srca, ne morejo reči, ali bi zmanjšana komunikacija lahko povzročila sindrom zlomljenega srca ali če razvoj sindroma povzroča zmanjšano komunikacijo. v možganih.

Ghadri je povedala, da upa, da bodo prihodnje raziskave omogočile razločevanje teh ugotovitev in zdravnikom pomagale razumeti, kdo je v nevarnosti za sindrom zlomljenega srca in zakaj. Sindrom zlomljenega srca "očitno vključuje interakcije med možgani in srcem," je dejal Ghardi. To je "v resnici sindrom možganskega srca."

Prvotno objavljeno dne Live Science.

Rešite Lemurje! Jej cvrčke!


Ti, moj prijatelj, živijo skozi revolucijo hrane. V laboratorijih po vsem svetu raziskovalci gojijo meso iz le peščice živalskih celic ali pa načrtujejo presenetljivo imitacijo mesa, vključno s povsem rastlinskim burgerjem, ki krvavi. Ljudje, ki jedo, prav tako začenjajo ceniti bogat vir beljakovin, ki se plazi okoli naših nosov: cvrčke. Ljudje so jedli hrošče že tisočletja, toda zahodni svet je to pred kratkim pozabil. Podjetja zdaj tekmujejo, da bi čričke spremenili v (donosno) prihodnost hrane.

Ena skupina raziskovalcev in okoljevarstvenikov pa meni, da lahko uporablja tudi užitne žuželke, da bi rešila ogrožene sesalce. Zadnjih nekaj let so razvili program za spodbujanje ljudi na Madagaskarju, ki so v preteklosti uživali žuželke, da ponovno sprejmejo žuželke kot vir beljakovin. To pa bi lahko zmanjšalo pritisk na ogrožene lemurje, ki lovijo na divje meso. Cilj je zgraditi objekte za dviganje in predelavo cvrčkov v prah, ki bi ustvaril zanesljiv vir prehrane in delovnih mest za rastočo in pogosto podhranjeno populacijo, hkrati pa bi rešil enega najbolj znanih primatov na Zemlji.

Madagaskar je otok pod stalnim okoljskim obleganjem. Le 10 odstotkov njenih gozdov ostaja, kar je ogrozilo kritično ogroženo rdečo lemuro in šest drugih ranljivih ali ogroženih vrst lemur. Mnogi prebivalci oddaljenih vasi se zanašajo na primate kot hrano, ki vstopajo v džunglo in jih lovijo.

To ni zloba proti lemurjem – gre za preživetje. »Pred ohranjanjem moraš imeti zajtrk,« pravi Brian Fisher, entomolog s Kalifornijske akademije znanosti, ki je pomagal začeti program. »Vendar pa so užitni insekti modularni – lahko začnete zelo majhno in se povečate do družine, do vasi, v regiji.«

Kar so Fisher in njegovi kolegi imeli za njih, je, da jemanje hroščev ni nič novega za malgaščino. »Insekti so tukaj že pomembni, ker so imeli matere in kralje, ko so jedli žuželke,« pravi koordinatorka projekta Irina Andrianavalona. Kmetje bodo zbirali žuželke, jih pečili in zmeljevali v prah, ki se bo uporabljal kot vir beljakovin v času potrebe. Toda nekatere malgaške, zlasti tiste, ki živijo v mestih, so pozabile to tradicijo. »Torej smo morali ponovno začeti govoriti ljudem, da imamo še vedno insekte, ki jih lahko uporabimo za boj proti problemu podhranjenosti.«

Nenavadno je, da prah iz tega kriketa izgleda, diši in ima okus kot čokolada.

Brian Fisher / Kalifornijska akademija znanosti

Cvrčki so bogat vir beljakovin, da ne omenjamo vrste vitaminov.

Brian Fisher / Kalifornijska akademija znanosti

Trik je bil iskanje pravega hrošča, ki bi ga naredil v prahu za žuželke. Morala je biti vrsta, ki se z lahkoto drži v ujetništvu in ki nima okusa kot sveti pekel. Tako je ekipa začela z avdicijo za avtohtone vrste kriket. (Če bi uvožili vrsto kriketa od nekje drugje, bi pobeg povzročil ekološki kaos.) Posebej potrebovali so kriket, ki je bil bolj družaben – z drugimi besedami, ki ni postal kanibal, ko je bil napolnjen s svojimi kolegi – in to je bilo manj živahno.

Kliče se vrsta, na katero so pristali raziskovalci Gryllus madagascariensis. Potem je šlo samo za zaposlovanje pogumnih šestih nogic ustanoviteljev kolonije, tako da so sprejeli slike kriketa za lokalne otroke, da bi jih identificirali in zbrali. Končali so s 50 posamezniki. „Pred 50 leti smo začeli s tistimi 50 primerki, zdaj pa imamo vsak dan približno 350.000 novih cvrčkov,“ pravi Sylvain Hugel, entomolog iz francoskega nacionalnega centra za znanstvene raziskave. "To je samo noro." Od tega trenutka, obstaja morda milijon crickets skokov okoli objekta v glavnem mestu Antananarivo, pri čemer 140 funtov prahu na teden za ljudi na Madagaskarju.

V primerjavi z drugo živino je zelo enostavno gojiti serijo cvrčkov. V objektu so žuželke zrasle skupaj v škatlah širokih in visokih treh metrov in dolgih šest čevljev, znanih kot stanovanja za kriket. Znotraj vsakega od njih so zložene jajčne kartone, ki ustvarjajo kompleks temnih, vlažnih prostorov, ki jih insekti ljubijo. Cvrčki jedo piščančjo krmo in pijačo iz krožnikov z vodo, dokler ne dosežejo konca življenjske dobe 6 ali 7 tednov. Na tej točki jih tehniki evtanazirajo z CO2, ki zmanjšuje metabolizem žuželk, dokler ne zdrsnejo v praznino. Delavci nato pečejo cvrčke nekaj ur, jih zmeljejo v prah in pakirajo hrano, pripravljeno za dodajanje kaše ali riža kot kritičnega vira beljakovin za malagazije.

Kar se tiče okusa: »Smešno je, da je kriket, ki smo ga izbrali, ocvrti okus kot običajen kriket, nič posebnega,« pravi Hugel. »Ampak prašek ima okus čokolade. To je zelo šokantno, ko ga samo vohaš. "

Toda zakaj namesto tega ne bi povečali proizvodnje tradicionalne živine na Madagaskarju? Gre za vprašanje učinkovitosti in udobja. Ko gre za krmo, so cvrčke 10-krat učinkovitejše od goveda in 100-krat bolj učinkovito, ko gre za vodo. In ko hranite toplokrvno živino, kot so krave in ptice, to počnete tako, da proizvajajo meso, ja, ampak prav tako jim dajete kalorije, ki jih potrebujejo, da ohrani njihovo telesno temperaturo stalno. Ne s hrošči. "To je razlog, zakaj imajo zelo majhen odtis," pravi Hugel. "Ne samo zato, ker imajo majhne noge."

Kmetijstvo v kriketu pomeni več vode za prehrano ljudi in več zemljišč, namenjenih pridelavi hrane za ljudi namesto krav. Vreča prašiča za kriket pa je še veliko boljša kot kos govejega mesa in je bolj vsestranska: za zajtrk gre v kašo, za kosilo in večerjo pa gre v omake.

Cricket prah je tudi veliko bolj prilagodljiv kot tradicionalna živina, glede na to, kako malo zemlje potrebuje za proizvodnjo. Zamisel s tem programom je povečati industrijo v glavnem mestu in drugod, kar bo pomagalo rešiti problem podhranjenosti – skoraj polovica otrok, mlajših od 5 let, je tu podhranjenih – in iztržek porabi za širjenje nauka o užitnih insektih po vsej državi. . Raziskovalci pravijo, da bi z naložbami lahko povečali svoj program, da bi zagotovili dovolj beljakovin za vsakega malgaškega otroka.

To zagotovo ne bo lahko, saj ne obstaja en sam način, da bi vas v vasi najele več žuželk in manj lemurjev. Za vas, vasi ne bodo vse jedle kriket. Cela pražena žuželka morda ni tako vsestranska, vendar imata vse beljakovine in zelo dober okus. Nenavadna malagaška žuželka (čeprav ne kriket), znana kot sakondry, ki raste plašč belega kovčka kot obramba (ja, kuhamo), ima okus slanine – vsaj Fisherju. Načrt je, da se ta vrsta še posebej razširi kot alternativa lovom lemurjev. Kot dodaten bonus lahko kmetje prodajajo celoten sakondry na trgih kot vir dohodka.

Veliko vprašanje, kljub temu, v teh zgodnjih dneh programa: Ali bodo užitni insekti dejansko vzeli pritisk na lemurje? »Potrebovali boste ustrezne podatke, pred in po tem, da vidimo, ali dejansko učinkuje,« pravi biologinja za ohranjanje Åsa Berggren, ki študira proizvodnjo užitnih žuželk, vendar ni vključena v to delo.

Ta projekt je mlad, zato raziskovalci še nimajo tako zanesljivih podatkov, vendar Fisher pravi, da je bil prašek za kriket zelo dobro sprejet, in da ima študent, ki dela, da bi zbral več podatkov o tem sprejemu. "V vseh primerih se ljudje vračajo, da bi jedli več, ker jim je všeč okus, ne zato, ker menijo, da je trajnosten ali dober za njih," pravi Fisher. Zato je pomembna avdicija za različne vrste, ne samo zaradi njihove enostavnosti pridelave, temveč tudi, kako prijetne so.

Ali užitne žuželke resnično pritiskajo na ogrožene lemurje, ljudje po vsem svetu prihajajo k dejstvu, da če hočemo obdržati imajo v svetu bodo jedilni insekti na jedilniku.


Več Great WIRED Stories

Opije zasvojenost s papagaji se terorizira z makovi v Indiji


Pridelovalci maka v državi Madhya Pradesh v Indiji so po poročilih naleteli na težave pri gojenju pridelkov te sezone. Poleg nedoslednih padavin, ki ovirajo stvari, se jate vztrajnih papig, za katere se domneva, da so zasvojene z opijem, divjajo po makovih kmetijah in včasih dobijo 40 obiskov na dan, da dobijo svoje popravke.

"Ena makova cvetja daje približno 20 do 25 gramov opija. Vendar pa se velika skupina papig, ki se hrani s temi rastlinami, približno 30 do 40-krat na dan," je povedal indijski novinar NDTV.com. "To vpliva na pridelke. Ti papige, odvisni od opija, povzročajo razdejanje."

Po podatkih NDTV so ptičje racije postale vsakodnevna grožnja na makovih poljih, kmetje pa trdijo, da zaradi pomembnih papigajev, ki iščejo maka, vzdržujejo pomembne izgube pridelka. Nekatere ptice so bile posnete v nezrele maka (kjer se nahaja mleko, bogato z opijem), medtem ko drugi uporabljajo kljune in kremplje, da izrezujejo rastline na steblih in odletijo s celimi nepoškodovanimi stroki. Daily Mail je sporočil, da so se nekatere ptice celo trenirale, da se ne spuščajo, ko se spuščajo po poljih, in se kot v tiheh nindžah. [9 Weird Ways You Can Test Positive for Drugs]

Občinski uradniki so prezrli zahteve za pomoč pri ohranjanju pernate grožnje pri pregledu, je povedal NDTV. Nekateri kultivatorji so bili prisiljeni varovati svoja polja dan in noč. Drugi so se po navadi obrnili na zvočno vojno, kričali so na ptice skozi zvočnike ali eksplozivne petarde v njihovi bližini. Žal, pravi kmet, ti poskusi niso uspeli ublažiti izgube pridelka.

V Indiji, ki je ena redkih krajev na svetu, kjer je dovoljena pridelava z opijem, je po mnenju revije India Today dovoljeno, da imajo ptiči iz maka. Večkrat zapored so poročali o napadih na ptice v številnih okrožjih, ki gojijo maka in včasih vidno omamijo papagajce. Glede na članek iz leta 2018 v DNA Indiji so opazili, da so ptice, ki žrejo opij, trčile v drevesne veje in "ležale v poljuh," da bi zopet odletele, ko so narkotični učinki izginili.

Prvotno objavljeno dne Live Science.

Neutrini, zapleteni v kozmični splet, lahko spremenijo strukturo vesolja


Neutrini, zapleteni v kozmični splet, lahko spremenijo strukturo vesolja

Vizualizacija projekta Evolution in zbor galaksij in njihovih okolij (EAGLE), simulacija, ki modelira 7 milijard delcev za opis, kako se galaksije oblikujejo in razvijajo. Nova študija ugotavlja, da so lahko neutrini subtilno spremenili strukturo kozmične mreže galaksij.

Zasluge: Projekt EAGLE

Podobno kot muhe, ujete v svileno mrežico, so sovražni delci, imenovani nevtrini, zapleteni v kozmično mrežo galaksij.

Skoraj nimajo mase. Prenašajo se kot subatomska prikazovanja skozi drugo snov, komaj komaj z njo.

Vendar pa so ti skrivnostni delci bistveno spremenili potek vesolja, razkrivajo nove raziskave.

Če pogledamo več kot milijon galaksij, so znanstveniki ugotovili, kako je gravitacija neutrinov subtilno vplivala na lokacije, kjer so se galaksije prvič združile po Velikem poku. Rezultati zagotavljajo vpogled v to, kar znanstveniki menijo, da je najzgodnejši trenutek po Velikem poku. [Big Bang to Civilization: 10 Amazing Origin Events]

Novi rezultat "prispeva k moči našega prepričanja, da resnično razumemo, kako se je vesolje razvilo od približno sekunde po Velikem poku naprej," je dejal soavtor študije Dan Green, kozmolog na univerzi San Diego.

Kmalu po Velikem poku je bilo vesolje neurejeno, nevtroni, elektroni, nevtroni, protoni in fotoni. Ena sekunda v nevtrinih – najlažji in najmanjši interakciji delcev – so bili prvi, ki so se ločili od preostalega dela snovi, in se povečali v razširjeni prostor vesolja s skoraj hitrostjo svetlobe. Znanstveniki to razdelitev prvih nevtrinov imenujejo ozadje kozmičnega nevtrina.

Hitro naprej približno 380.000 let in vesolje se je ohladilo dovolj, da so se protoni in elektroni strdili v atome in sprostili prvo svetlobno svetlobo – kozmično mikrovalovno ozadje. Hitro širjenje delcev se je upočasnilo, ko so se atomi, ki jih gravitacija potegne, začeli združevati. Nadurno delo, galaksije sejejo v večje, najvišje gomile gostote, sčasoma tvorijo mrežo galaksij, ki so danes vidne po vsem vesolju.

Kozmično mikrovalovno ozadje lahko zagotovi vpogled v začetno porazdelitev snovi v dokaj zgodnjem vesolju. Toda protoni in elektroni niso bili edine stvari, ki so vplivale na strukturo vesolja – tudi neutrini so igrali vlogo.

Ker so bili neutrini najprej zapustili juho z delci in so komaj komunicirali z ničemer, so se nahajali na nekoliko drugačnih mestih, kot so bili atomi. To so, domnevali znanstveniki, pustili rahel, vendar viden učinek na strukturo kozmičnega spleta. S proučevanjem 1,2 milijona galaksij so znanstveniki potrdili, da je gravitacija nevtrinov nekoliko spremenila strukturo mreže. Njihovi rezultati so bili objavljeni 25. februarja v reviji Nature Physics. [8 Ways You Can See Einstein’s Theory of Relativity in Real Life]

Pred tem so znanstveniki videli le posredne namige o učinkih nevtrinov v kozmičnem mikrovalovnem ozadju. "To je prvi dokaz o razdelitvi snovi in ​​galaksij," je dejal Green Live

Medtem ko kozmično mikrovalovno ozadje omogoča posnetek vesolja po nekaj sto tisoč letih, lahko kozmično nevtrinsko ozadje ponovno ustvari prvih tisoč sekund, kar ponuja najzgodnejši pogled na opazovano vesolje.

Danes nevtroni še vedno izmikajo znanstveniki, ki jih preučujejo, saj tako slabo delujejo z atomi, temno snovjo in celo drugimi nevtrinami. Novi rezultati, ki prikazujejo slabo interakcijo med nevtrinami in materijo, lahko prav tako pomagajo znanstvenikom, da bolje razumejo te izmuzljive delce na manjših lestvicah tukaj na Zemlji, je dejal Green Live.

"Obstaja tesna povezava med obsežnimi in majhnimi študijami nevtrinov," je dejal Bill Louis, fizik iz nacionalnega laboratorija v Los Alamosu, ki ni bil vključen v nove raziskave. "Združevanje obsežnih in majhnih študij nam bo pomagalo razumeti več o nevtrinih in kozmologiji."

Odkritje bi lahko celo pomagalo ugotoviti, ali je poleg treh že znanih še kakšno drugo nevtrino, je povedal Louis Live.

Prvotno objavljeno dne Live Science.

Hekerji Poslušajte na kaj sintetični DNK stroji so tiskanje


Ko celice v vašem telesu določite nove sledi DNK, trdo delajo, da ne odstopajo od prvotnega načrta – preveč napak lahko povzroči raka ali druge bolezni. Biologi, ki sintetizirajo DNK v laboratoriju, se ne razlikujejo, samo po meri izdelani genski materiali, ki jih njihovi stroji sestavljajo, imajo verjetno več ulične vrednosti. Pogosto vsebujejo recepte za izdelavo novih zdravil in novih materialov. Kot, recimo, lonček z rastlinami. Ali reševalni antiveni. Ali vrste kristalov, ki lahko upognejo zaslon pametnega telefona.

Ti izdelki predstavljajo vrhunske akademske raziskave, natančne formule pa so pogosto poslovne skrivnosti. Zato operaterji običajno zadržujejo DNK sintetizatorje brez povezave, da bi preprečili kibernetsko zgodovino teh dragocenih nizov As in Ts ter Cs in Gs, ki pojasnjujejo navodila za donosne nove biološke funkcije. Toda ena skupina biohakerjev je prvič pokazala, da je možno ukrasti in obrniti inženir genetskega koda, ki so ga sintetizatorji DNK združili s snemanjem zvokov, ki jih ustvarijo.

V novem delu, ki so ga predstavili na konferenci Network & Distributed System Security Symposium prejšnjega tedna, je skupina raziskovalcev iz UC Irvine in UC Riverside predstavila tako imenovani akustični stranski kanal na priljubljeni napravi za izdelavo DNK, ranljivost, za katero pravijo, da lahko ogrozi prihodnje industrije sintetične biologije in shranjevanja podatkov na osnovi DNK. Imela bi lahko tudi pomembne morebitne protiteroristične aplikacije – za spremljanje sumljivih strojev, da bi ugotovila, ali proizvajajo smrtonosne patogene ali drugo biološko orožje.

DNA sintetizatorji združujejo genetske sekvence z omogočanjem zapletenega sklopa kemijskih reakcij. Z uporabo avdio snemalnika so raziskovalci zbrali hrup v procesu – odpiranje ventilov, vbrizgavanje tekočin, vibriranje plastičnih cevi – in nato uporabili modele strojnega učenja, da bi izbrali edinstvene akustične lastnosti za vsak A, G, T in C, kot so sekvenci dodamo nukleotide.

Dva dni vrednih posnetkov je bilo dovolj za vadbo algoritmov, ki bi lahko 86-odstotno natančnost domnevali o neznanih nizih DNK. Z združevanjem s programsko opremo za sekvenciranje DNK so raziskovalci povečali natančnost na skoraj 100 odstotkov, zlasti za daljša zaporedja. Nekateri člani ekipe so testirali kramp, ki ga imenujejo Oligo Snoop, na zaporedjih DNK, ki so jih izbrali drugi člani. Vključevali so genetska navodila za izdelavo humanega insulina, vezni peptid, ki se pogosto uporablja v razvoju zdravil, in konotoksin, smrtonosni protein, ki ga najdemo v strupu stožčevih polžev.

Medtem ko je napad prisluškovanja daleč od praktičnega za kakršno koli vodilno podjetje vohuna ali potencialnega bioterorizma, je to tisto, za kar raziskovalci opozarjajo, da bi lahko sčasoma postali bolj verjetni, saj se biologija pojavlja kot zmogljiva računalniška platforma in hekable poslušalne naprave. kot na primer gnezda in glasovni asistenti postajajo vse bolj prodorni v avtomatiziranih laboratorijskih nastavitvah. In morda bolj bistveno, to je provokativen prikaz načinov, kako se stene med fizičnim biološkim svetom in digitalnim razpadejo med seboj.

"V zadnjem stoletju, ne glede na to, ali so bili narejeni iz računalnikov ali mobilnih telefonov, je bilo kraje podatkov samo v zvezi z neposredno krajo ničel in tistih," pravi Mohammad Abdullah Al Faruque, računalniški znanstvenik pri UC Irvine, katerega laboratorij je vodil najnovejša prizadevanja za prisluškovanje. Ker pa boljše tehnologije zaznavanja in strojno učenje vse bolj omogočajo spoznavanje spletnih informacij iz njegove fizične manifestacije, pravi Al Faruque, stari načini izgradnje digitalnih utrdb okrog občutljivih podatkov niso več dovolj. "Če lahko izmerim akustiko, toplotni podpis ali kakršno koli fizično emisijo sistema, jo lahko uporabim za krajo njegovih računalniških podatkov, pa naj bo ničel in tistih ali nizov DNK."

Morda se sprašujete, zakaj bi kdorkoli šel na vse te težave za nekaj slabih baznih parov. Toda branje in pisanje DNK je velik posel. Kvas, bakterije in alge se vedno pogosteje uporabljajo kot mikroskopske tovarne – programirane s sintetično DNA, ki izpljune vse od raketnega goriva do opioidov na recept. Podjetja porabijo več deset milijonov dolarjev za razvoj teh izdelkov in lahko trajajo desetletja, da pridejo na trg. Podjetja, ki izdelujejo mikrobe za izdelavo novih molekul z uporabo lastnega genetskega kodeksa, so v preteklem letu vložila skoraj 2 milijardi dolarjev sredstev VC. Ko sem prejšnji mesec poskušal obiskati enega največjih med temi kalifornijskimi podjetji Zymergen, sem odpovedal načrtovano predstavitev, ko sem zavrnil podpis pogodbe o nerazkrivanju. Izvršni direktor podjetja Zymergen, Joshua Hoffman, mi je pojasnil, da mi je veliko previdnosti tako: »Delamo na veliko stvari, ki so za stranke bistvene nejavne informacije. Varnost pa je izjemno močna. Morda sem edina oseba, ki lahko vstopi v vsako sobo v celotnem podjetju. «Hoffman pravi, da je to zato, ker so nekatere od teh sob napolnjene z mikroskopskimi, samopodobnimi deli intelektualne lastnine, od katerih je vsaka vredna med 250 in milijardo dolarjev.

Ugotovitve raziskovalcev imajo pomembne posledice tudi za industrijo shranjevanja podatkov, ki temelji na DNA. Philip Brisk, računalniški inženir pri UC Riverside, je prvič dobil idejo za testiranje hekabilnosti DNA sintetizatorjev leta 2016, ko je Microsoft objavil, da raziskuje izvedljivost zamenjave silicija z DNK za nekaj svojih dolgoročnih arhivov. Kasneje istega leta je na srečanju Nacionalne znanstvene fundacije predstavil plakate poleg Al Faruqueja, ki je pred kratkim uporabil zvoke 3D tiskalnika, da bi določil svojo načrtovalno shemo. »V svetu, kjer je shranjevanje DNK, moramo govoriti o tem, kaj pomeni ohraniti podatke na varnem?« Pravi Brisk.

Brisk in Al Faruque sta se odločila, da napade na sintetizator DNK, ki ga je naredil Applied Biosystems, zaradi njegove priljubljenosti kot dela v svetu sintetične biologije. Po mnenju raziskovalcev to in še en model, ki ga je izdelalo isto podjetje, predstavlja 90 odstotkov strojev za izdelavo DNK v industriji. Thermo Fisher, ki je lastnik podjetja Applied Biosystems, se ni odzval na zahtevo za pripombe.

Čeprav je snooping sintetizatorja DNK težava ali bi lahko bila v prihodnosti, bi bili novi DNK stroji lahko manj zlomljivi. V pilotnem projektu za shranjevanje podatkov o DNK je Microsoft najbolj vidno nagovoril storitve Bay Area DNA-makerja Twist Biosciences, ki uporablja novejšo vrsto tiskarske tehnologije, ki je veliko hitrejša od starejših tehnik – prenašati na stotine ali tisoče baz na istočasno. Drugi startupi raziskujejo načine, kako narediti DNK brez krutih kemikalij, ki se uporabljajo zdaj, namesto da se zanašajo na encime, kot to počne vaše telo. Raziskovalci pravijo, da bi bili napadi akustičnih stranskih kanalov verjetno težji z enim od teh proizvodnih sistemov, vendar ne nujno nemogoče. Za vsakogar, ki zasleduje shranjevanje računalnikov na osnovi DNK ali mikrobne inženirske oblikovalce, da raztrgajo naslednje čudovito zdravilo, je sporočilo jasno: preden napišete karkoli v genetski kodi, preverite in si oglejte, kdo še lahko posluša.


Več Great WIRED Stories