Tokar.ua https://tokar.ua Простими словами про складне Mon, 23 Mar 2020 17:46:49 +0000 uk hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.3.2 https://tokar.ua/img/upl/2019/03/ce67d70bf82195f7f8543c35e39ff34f-200x200.png Tokar.ua https://tokar.ua 32 32 28396701 Як працюють антибіотики? https://tokar.ua/read/40882 https://tokar.ua/read/40882#respond Thu, 26 Mar 2020 11:00:31 +0000 https://tokar.ua/?p=40882 Розповідаємо про принцип роботи антибіотиків і про те, чому боротьба із хворобами ніколи не припиниться. Добра новина — технології на нашому боці.

Запис Як працюють антибіотики?, Tokar.ua.

]]>
З моменту винайдення антибіотики допомагали людству долати бактеріальні інфекції, які до того були смертельними. Пневмонія, туберкульоз, тиф і ще десятки хвороб можна здолати завдяки відкриттю, про історію якого ми вже писали.

Утім, надмірне використання антибіотиків прямо загрожує людському здоров’ю, тому необхідно розуміти принцип їхньої роботи. Власне, з цього й почнемо.

За своєю природою антибіотики — молекули напівприродного (а часом синтетичного) походження, які гальмують розвиток та здорове зростання бактерій. Їхнє масове виробництво розпочалося за часів Другої світової. Їх продукували гриби та бактерії, які самі мали імунітет до них. Найпопулярніші сьогодні антибіотики зберегли сотням мільйонів людей кілька десятків років життя.

Рибосома та її мешканці🔬

Загалом, антибіотики діють сповільнювачами хімічних реакцій рибосоми — своєрідної молекулярної фабрики, де накопичуються білки усіх живих організмів. Самі рибосоми вивчають вже майже століття, проте інтерес до них пожвавився завдяки прогресу у виготовленні антибіотиків. Річ у тім, що саме рибосоми стають мішенню для більшості антибіотиків, що їх використовують сучасні лікарі.

Потрапивши до рибосоми, вони уповільнюють конкретні чи загальні реакції, а часом геть запобігають тим реакціям. Інакше кажучи, антибіотики уповільнюють процес біосинтезу білка рибосоми, внаслідок чого продукуються неправильні для бактерії білки, і вона гине.

На щастя, науковцям вдалося глибше зрозуміти біосинтез білка, зокрема завдяки знанню про інгібітори, себто сповільнювачі хімічних реакцій. Принцип досить простий: коли ми сповільнюємо певні реакції у рибосомі, ми отримуємо нові дані про її молекулярний принцип дії. До прикладу, деякі антибіотики інгібували вплив при три- або чотирикратних дозах, або навпаки у надмалих кількостях. Це дозволило нам зрозуміти, як антибіотик діє за різних обставин, і де шкодить нашому організму.

Найпростіший метод дослідження антибіотика — виростити бактерії, вбити їх антибіотиком, і дослідити період їхнього вмирання.

Білок та біосинтез🧫

Звісно ж, сучасні дослідження використовують набагато складніші підходи. Наприклад, розділяють процеси кожного порушення і досліджують реплікацію ДНК. Глибші дослідження стали доступними широкому колу науковців, коли технології дозволили вивчати рибосоми рентгенівською кристалографією. За них потім присудили й Нобелівську з хімії.

Хронологія людських досліджень антибіотиків.

Зачарувавшись успіхом, науковці розділилися на два табори: прихильники кінця досліджень та ентузіасти нової ери. Перші радили переходити до вивчення чогось іншого, а другі пропагували початок нової ери вивчення рибосом. Річ у тім, що до цього технології дозволяли лише взяти рибосому, додати до неї різні субстрати та кілька РНК для зчитування інформації. Сам по собі процес залишався невідомим. Власне, завдяки рентгенівському апарату, завіса відкрилась, і наші знання про реакції бактерій на антибіотики поглибилися.

Структурний метод, один з найпопулярніших сьогодні, отримав свою назву завдяки можливості досліджувати структуру рибосоми під час дії антибіотиків.

Згодом з’явилися методи кріоелектронної мікроскопії, які допомогли нам отримувати структуру із високою роздільною здатністю. За низкою параметрів ці методи вже витіснили кристалографію, і тепер ми можемо дивитися прямо у молекулярну архітектуру під час дії антибіотика. Колись це тривало роки, сьогодні — дні.

Бактерії не здаються🦠

Бактерії вміють звикати до  антибіотиків, ускладнюючи й подовжуючи лікування. Хвороби, що дають ускладнення, нерідко призводять навіть до інвалідності. Цьому є кілька пояснень.

Бактерії вміють мутувати пряму у рибосомі, змінюючи свою білкову структуру. У цей час антибіотик (себто інгібітор) просто стає марним, адже його дія спрямована на структуру, яка вже змінюється. Мутувавши, цей новий тип організмів (відомий сьогодні як штам) починає розмножуватися ще швидше. Здолати його стає ще складніше.

Еволюція вплинула не тільки на людей, але й на мікроорганізми, які пристосувалися до складних умов. Отож, антибіотики для такого панства — не проблема. Через це будь-який новий антибіотик невпинно породжує новий штам, стійкий до препарату. Така от біологічна сансара. Єдиний вихід — невпинно розробляти нові типи антибіотиків, які подовжать час до появи майбутнього штаму.

На початку ми згадали, що сучасні антибіотики є напівприродними та синтетичними. Це пов’язано із тим, що нові антибіотики винаходять, досліджуючи живі бактерії. Утім, сьогодні набирає обертів раціональний дизайн — дослідження структури рибосоми та її активної зони, аби самим винайти молекулу, що автоматично сповільнюватиме будь-які реакції. Сподіваємося, такі відкриття вже зовсім скоро рятуватимуть дедалі більше людських життів. Бувайте здорові!

Запис Як працюють антибіотики?, Tokar.ua.

]]>
https://tokar.ua/read/40882/feed 0 40882
Леонардо Да Вінчі поза мистецтвом https://tokar.ua/read/40886 https://tokar.ua/read/40886#respond Thu, 26 Mar 2020 07:00:34 +0000 https://tokar.ua/?p=40886 Говоримо про видатного італійця, який відомий нам своїми мистецькими творами, а дарма! Адже його досягнення простягаються далі за Джоконду та вітрувіанську людину з підручників біології.

Запис Леонардо Да Вінчі поза мистецтвом, Tokar.ua.

]]>
Не зважаючи на мистецьку спадщину Да Вінчі, його технологічні розробки та загальний вплив на культуру та історію досі залишається поза кадром. Ми вирішили змінити це і поглянути на генія Леонардо новими очима, за що завдячуємо роботі оксфордського історика мистецтва Мартіна Кемпа. Нумо читати!

Перше, з чого варто почати мову про Лео, це те, що він був позашлюбним сином відомого флорентійського юриста. Не зважаючи на посаду біологічного батька, соціальний статус Леонардо був не найкращим. Працював Лео у майстерні скульптора Верокіо, а також інженером у дворах Франції, Мілану та Ватикану. Подейкують, що саме завдяки закритій роботі у дворах, замість відкритого ринку, Да Вінчі вдалося досягти такого рівня та успіху.

Анатомічні доробки Леонардо Да Вінчі.

Усі технологічні винаходи Леонардо були засновані на базі Ренесансу, себто пропорцій, анатомії, перспективі і т.д. В будь-яких проєктах, він бачим математичні моделі та правила, а саме мистецтво трактувалося ним як поєжнання візуального знання та розуміння принципів роботи самої природи. До нього такий точний, і водночас творчий підхід майже не практикували. Навіть ті митці, які підпрацьовували інженерами.

Залиште Леонардо у спокої. Саме з цієї тези варто почати сучасну оцінку його праць. Він існував у конкретний час у конкретній культурі, а отже оцінювати його варто з точки зору впливу на цю епоху. Технології вдавалися Да Вінчі у вигляді цивільної та військової техніки, а також максимальної автоматизації процесів. На жаль, пластику і високорівневої металургії на той час не існувало, а отже конструкції його приладів та машин залишалися велетенськими кресленнями на папері.

Механізму для відкриття завіси у театрі ми завдячуємо саме Да Вінчі.

До інженерії Леонардо доклався своїм баченням, адже наполягав на тому, аби механіка існувала у тісному тандемі із законами математики. Саме така візія дозволила йому та іншим інженерами створювати механізми із композицій різних елементів, а не витрачати усі сили на створення монолітного продукту. Мікеланджело, Рубенс та Рафаель були сі в шоці.

Креслення махового колеса Да Вінчі.

Суть революції, що її вчинив Да Вінчі, полягала у зміні загальної парадигми процесу. Тогочасні митці працювали з звичаною схемою: дивилися на природу та її ефекти, намагалися їх зрозуміти виключно в рамках своєї роботи, і на основі цього починати роботу.

Сам Леонардо змінив бачення із банального знимкування природи до реконструкції самих принципів її роботи. Люди почали глибше розуміти навколишні процеси і діяти згідно математичних правил.

До прикладу, Леонардо досліджував рух крові у артеріях і намагався побудувати фізичну модель їхньої роботи. Або створював скляну модель ока, аби зрозуміти його принцип. Від усвідомлення суті оптики та механізму дії зору, його підхід до розуміння картин набував зовсім іншої якості.

Та найбільшого впливу Лео завдав геології, адже бачив її подібною до людського тіла. Земля, подібно організму, отримувала поживу із артерій річок та струмків. Вивчаючи стародавні викопні рештки, він зрозумів, що територія Землі колись була затоплена водою, і мова йшла не про Ноя та його ковчег. Ідеї про суть роботи земної кори та її нерівної поверхні він виклав у своїй колекції зошитів, відомій нам під назвою «Лестерський кодекс». 1994 року Білл Гейтс викупив його за 30,8 мільйонів доларів та відкрив для показу багатьом музеям світу.

Прототип бойової машини згідно креслень Лео.

Ще більше записів про інженерні та технологічні праці Лео зберігаються в його «Атлантичному кодексі». Звісно ж, після белетристики Брауна, народилася ціла каста людей, схиблених на таємних кодах та криптографічних посланнях Леонардо. Звісно ж, це додало ще більше ажіотажу до світового безглуздя і, на жаль, розмило межу між реальним та популярним Да Вінчі.

А замість мудрування над уявними таємницями, запрошуємо вас насолодитися сучасним технологічним надбанням і поглянути на роботи Да Вінчі новими очима.

Запис Леонардо Да Вінчі поза мистецтвом, Tokar.ua.

]]>
https://tokar.ua/read/40886/feed 0 40886
Ложка без меду: навіщо нам оси? https://tokar.ua/read/40793 https://tokar.ua/read/40793#comments Wed, 25 Mar 2020 11:00:51 +0000 https://tokar.ua/?p=40793 Оси — комахи, ласі до банок із компотом; в чому сенс їхнього нелегкого життя і чи можна використати їх як біологічну зброю?

Запис Ложка без меду: навіщо нам оси?, Tokar.ua.

]]>
Зазвичай, коли мова заходить про ос, ми говоримо про тих маленьких дзижчалок, що літають містами та селами та будують округлі гнізда. Насправді ж сімейство жалких комах складається із понад тисячі видів. Утім, ми поговоримо про міських ос, себто складчастокрилих. З назви можна здогадатися, що їхні крила складаються навпіл уздовж тулуба.

Ви зможете роздивитися їхню анатомію краще, якщо завітаєте до бабусі у село та зазирнете до банки компоту. Звісно, одразу ж після завершення пандемії коронавірусу.

У це складно повірити, проте в нашій екосистемі кожен з тисячі видів жалких комах неоціненний для природи. Подібно до хижаків, оси регулюють чисельність інших комах навколо, хоча й харчуються переважно квітковими нектарами. Пережовані гусениці, що колись могли стати метеликами, а також напівмертві мухи стають їжею для личинок ос.

Осина голова, зазнимкована завдяки мікроскопу та якісному LED-освітленню.

Загалом в ос є два типи самозахисту: візуальний та фізичний. Останній виглядає знайомо: оси встромлюють жало-трубку у жертву і випускають паралітичну отруту. Сама ж оса легко втягує це жало назад і летить по своїх справах, працюючи у найкращих традиціях Сунь-Цзи: сидить на березі й чекає, доки річкою пропливе труп ворога.

Візуальний метод самозахисту нам знайомий ще ближче, адже саме завдяки жовто-чорному смугастому забарвленню оси відлякують птахів, ящірок та дрібних ссавців. Утім, цей метод працює колективно: все ж посмакувавши кілька смугастих ос, вороги пов’язують жахливий і терпкий смак із забарвленням та йдуть шукати попоїсти когось інакшого.

Самі ж оси навіть і не підозрюють про свою користь сільському господарству, коли полюють на своїх ворогів. Утім, селяни мають дякувати осам за мертвих гусениць та інших шкідливих для врожаю комах. Чисельність ос у регіонах важко виміряти, адже вона змінюється відповідно до температури й рівня вологості.

Забавка полягає у тому, що ос можна певною мірою дресувати. Їх можна «натаскати» на майбутніх метеликів, обробляючи їх кров’ю звичних для ос ворогів. Суть такої забавки полягає не у тому, аби зробити із них біологічну зброю, а в тому, що це суттєво полегшує вивчення поведінки комах взагалі. Хоча хтозна!

Зони найбільшої популяції ос.

Крім того, оси можуть запилювати рослини, як і бджоли, коли прилітають до квітки попоїсти. Звісно, вони роблять це не так круто, як бджілки, але все ж переносять пилок з однієї рослини на іншу.

До того, як людство відкрило для себе медоносних бджіл, індіанці запасалися осиним медом.

Крім меду, осину отруту використовують і в традиційній медицині, хоча й марно: ефективність засобів на основі осиної отрути піддається сумнівам серед науковців доказової медицини.

Річ у тім, що до складу осиної отрути входять різноманітні білки, аміни, гістамін та деякі ферменти. Ці складові й намагаються використовувати у лікувальних засобах горе-гомеопати, зовсім не зважаючи на наслідки. Реакція на отруту кожного організму може буде непередбачувана: від алергії й набряку до летального випадку.

Оси також можуть гризти сільськогосподарські плоди та знищувати корисних комах, навіть тих самих медоносних бджіл.

І хоча багато хто з нас боїться ос, усупереч міфам, вони ніколи не нападають на людей без відповідної мотивації. До прикладу, якщо до вас підлетіла оса-прошак і благає про шматочок їжі, а ви відмахнете її рукою, вона навряд буде жалити вас. На відміну від медоносних бджіл, які стають агресивними до будь-кого, хто наблизиться до гнізда. Перед атакою оса б’є супротивника головою, а вже потім жалить, а от бджолині рої атакують стрімголов.

Отже, не варто зайвий раз вбивати будь-яку смугасту комаху, що порушила ваш спокій. А якщо ви бачите, що оса вилазить із землі — пройдіть повз, адже ви натрапили на беззахисне гніздо ос під землею. Хтозна, можливо саме завдяки цим комахам наступні врожаї будуть рясними, немов поле бою, усіяне російськими загарбниками на Східній Україні.

Запис Ложка без меду: навіщо нам оси?, Tokar.ua.

]]>
https://tokar.ua/read/40793/feed 1 40793
Фіналісти астрофізичних проєктів NASA https://tokar.ua/read/40847 https://tokar.ua/read/40847#respond Wed, 25 Mar 2020 07:00:51 +0000 https://tokar.ua/?p=40847 Найкращі з проєктів Explorer від NASA, що вивчатимуть космічні зіткнення, незвичайні спалахи, та сусідні галактики.

Запис Фіналісти астрофізичних проєктів NASA, Tokar.ua.

]]>
Коли 1958 року NASA вперше запустили свою програму Explorer, її початковою метою були просвітницькі заходи для громадян, які б допомогли широкому колу людей дізнатися більше про космос та галузі його дослідження. Це включало в себе запуск невеличких космічних апаратів, як наприклад перша місія «Експлорер-6», запущена 1959 року.

За час існування програми до космосу було відправлено близько сотні апаратів. Для кращого усвідомлення масштабу нижченаведених проєктів, необхідно розуміти чотири категорії, на які Explorer поділяє апарати. Отож: малі (SNEX), середні (MIDEX), великі (UNEX), та найамбітніші, «місії можливостей» (MO). Раз на декілька років Explorer обирає кілька проєктів для дофінансування, проте запуск споснорується лише для одного.

Із розвитком Explorer, його повноваження (і бюджети) зросли до рівня, на якому він може просувати науковців світового рівня, надаючи їм усе необхідне для подальших астрофізичних дослілджень.

В рамках цього проєкту, Американська космічна агенція обрала по двоє фіналістів у катеоріях SMEX та MO, що відповідають сучасним астрофізичним дослідженням. Пропонуємо вам поглянути на проєкти, які отримають фінансування для повноцінного завершення роботи та запуску у наступному році.

Ними стали апарати ESCAPE і COSI у категорії SMEX — максимальний бюджет становитиме 145 мільйонів доларів. The Gravitational-wave Ultraviolet Counterpart Imager та LEAP стали фіналістами категорії «місії можливостей» і отримали 75 мільйонів фінансування.

ESCAPE

Власне, The Extreme-ultraviolet Stellar Characterization for Atmospheric Physics and Evolution, або «Характеризація зірок у глибокому ультрафіолеті для дослідження фізики атмосфери та еволюції». Це проєкт телескопа, що має глибокий ультрафіолетовий діапазон.

Будова ESCAPE.

Він вивчатиме сильні спалахи на близьких зірках та їхній вплив на атмосфери екзопланет. Зокрема, ESCAPE допоможе нам з’ясувати, чи можуть такі спалахи привести до втрати планетою газової оболонки, себто вплинути на потенційний рівень живих організмів.

COSI

The Compton Spectrometer and Imager, або «Комптонівський спектрометр і візуалізатор». Це також телескоп, проте із м’яким гамма-діапазоном, який планується запускати на вільному аеростаті. Він дозволить науковцям побудувати високоенергетичну мапу Чумацького Шляху, де виднітимуть розпади радіоактивних елементів. Також COSI фікусватиме поляризацію гамма-випромінювань, які містять додаткову інформацію про властивості випромінюючого тіла і середовища між ним та Землею.

GUCI

The Gravitational-wave Ultraviolet Counterpart Imager, або «Візуалізатор ультрафіолетових зображень джерел гравітаційних хвиль». Проєкт складається із пари невеличких автономних супутників, які спостерігають небо у різних ультрафіолетових діапазонах.

Ключовим завданням їхньої місії є пошук супутнього гравітаційним хвилям електромагнітного випромінювання, яке з’явиться у разі злиття нейтронних зірок або при поглинанні нейтронної зірки чорною дірою. Окрім такого захоплюючого видовища, супутники GUCI також зможуть побудувати мапу ультрафіолетового неба.

LEAP

A LargE Area burst Polarimeter, або «Полярископ спалахів великої площі». Це прилад, що хапає гамма-випромінювання та їхню поляризацію і вивчає джети — викиди речовини зі швидкістю, близькою до світла — що виникають під час різноманітних астрофізичних процесів. LEAP планують розташувати на борту МКС.

Анатомія гамма-спалаху і зона, яку вивчатиме LEAP.

Полярископ дозволить нам краще розуміти структуру самих джетів, а також принципи, що створюють ці випромінювання, або спалахи. Дійшовши фіналу, 2021 року LEAP вирушає на допомогу рентгенівському поляриметру IXPE.

Запис Фіналісти астрофізичних проєктів NASA, Tokar.ua.

]]>
https://tokar.ua/read/40847/feed 0 40847
Французькі лікарі заявили про ефективний препарат проти коронавірусу https://tokar.ua/read/40923 https://tokar.ua/read/40923#respond Tue, 24 Mar 2020 11:00:48 +0000 https://tokar.ua/?p=40923 Гідроксихлохорін, що його використовують при лікуванні малярії, показав добрі результати у боротьбі з SARS-CoV-2. Утім, є нюанси.

Запис Французькі лікарі заявили про ефективний препарат проти коронавірусу, Tokar.ua.

]]>
У своїй роботі, в один голос із науковцями з американської FDA, французькі лікарі заявили, що гідроксихлохорін — дієвий засіб проти малярії — показав свою ефективність у тандемі із антибіотиком азітроміцином.

У світових аптеках гідроксихлохорін відомий під назвою плаквенілу. Апарат помірно пригальмовує роботу імунної системи та має трохи протизапальної дії. Утім, його принцип роботи досі не вивчений до кінця, адже передбачають, що він може змінювати біологічну активність цілого ряду важливих організму ферментів.

За участі 42-х пацієнтів і винаходу молекулярної біології — полімеразній ланцюговій реакції — десять днів з них стягували по три дози гідроксихлорохіну сульфату. Шістьом додавали й азитроміцин, а контрольна група складалася на загал із 16 пацієнтів.

Синім кольором відзначено лише тих, хто приймав гідроксихлохорін, а зеленим — разом із антибіотиком. Чорний колір складає контрольна група.

Вже на шостий день терапії 7 з 10 пацієнтів одужали, а коронавірусу позбулися усі учасники дослідження. Серед контрольної групи частка одужавших становила 12,5%. Так, зв’язка гідроксихлохорін-антибіотик показала вищу ефективність у людей із симптомами — інфекція у дихальних шляхах — аніж в тих, чия хвороба протікала без виразних симптомів.

Про те, що Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів США також прийшло до подібного висновку, у своєму твітері написав навіть пан Дональд.

Ми згадали про нюанс, і тепер час його озвучити. Світова спільнота потроху зачаровується цим лікарським тандемом, не звертаючи увагу на слушні застереження. Маленька вибірка без подвійного сліпого тестування не дозволяє однозначного говорити про дієвість препарату проти коронавірусу.

Молекулярні біологи в один голос кричать, що азитроміцин та гідроксихлохорін значно впливають на серцевий ритм і можуть призвести до раптової зупинки серця. Отож, ці препарати необхідно буде приймати під суворим наглядом лікаря і лише тим, хто не має серцево-судинних захворювань. А отже, пошуки продовжуються.

Запис Французькі лікарі заявили про ефективний препарат проти коронавірусу, Tokar.ua.

]]>
https://tokar.ua/read/40923/feed 0 40923