Журнал «Компьютерра» № 19 от 22 мая 2007 года
Шрифт:
Синтезированный химиками «двенадцатиугольный» квазикристалл с характерным размером между полимерными цепочками в 50 нанометров обладает такой же структурой, которая была ранее обнаружена в металлических сплавах (~0,5 нм), в халькогенидах (~2 нм) и жидких кристаллах (~10 нм). Это подтверждает универсальный характер подобного рода симметрий в природе. Развитая для объяснения самоорганизации атомов в металлических сплавах квантовая теория квазикристаллов уже не годится для описания поведения больших молекул полимеров. По всей видимости, считают авторы, есть некий универсальный механизм, работающий на разных масштабах, который и приводит к образованию квазикристаллов.
Полимерные квазикристаллы можно будет использовать для получения фотонных кристаллов принципиально нового типа. ГА
Британские ученые из университета Шеффилда под руководством Ланса Тваймана (Lance Twyman) разработали синтетический заменитель крови с полимерной основой. Как говорят исследователи, их «кровь», неприхотливая к условиям хранения, будет особенно востребована в местах военных действий, где делать крупные запасы обычной донорской крови дорого и неудобно. Кровезаменитель не требует жестких условий транспортировки и может долгое время храниться при комнатной температуре. Переливание крови можно осуществить прямо на месте происшествия, не дожидаясь прибытия пациента в стационар.
Создание кровезаменителей на основе природного газоносителя – гемоглобина – сопряжено с большими трудностями. Гемоглобин эффективно выполняет свои функции только в составе эритроцитов, и попытки заставить его работать так же эффективно в искусственных системах пока не привели к успеху (а первые исследования по этому направлению начались полвека назад). Поэтому ученые ищут более простые комплексы, способные выполнять дыхательные функции в организме. Кроме этого, кровезаменитель не должен вызывать сильной иммунной реакции отторжения. В этом состоит одна из главных проблем при создании подобных препаратов: подобрать композицию с подходящими газотранспортными функциями – это только часть дела.
Перенос газов в новом препарате английских химиков выполняет атом железа, находящийся в составе комплекса с одним из порфиринов (как и в гемоглобине). Порфирины – это азотсодержащие органические циклические молекулы, в центре которых имеется «полость», окруженная атомами азота. При образовании комплекса атом железа располагается в этой «полости», координируясь с атомами азота. Однако такой комплекс в изолированном виде не в состоянии выполнять газотранспортные функции. Чтобы заставить его переносить кислород и углекислый газ, исследователи связали комплекс полимерной основой. В результате сочетания порфирина и полимера образуется разветвленная древовидная структура, и порфирин оказывается в окружении по размеру и форме сходному с окружением в молекуле гемоглобина. Кровезаменитель в конечном итоге имеет темно-красный цвет (из-за использования железосодержащего порфиринового комплекса). Как говорит Твайман, его препарат не будет отторгаться иммунной системой человека, однако пока эти выводы основаны лишь на экспериментах в пробирке. Еще предстоит выяснить, будет ли «полимерный гемоглобин» претерпевать какие-либо превращения в организме, и если будет, то какие.
Созданием кровезаменителей успешно занимались и в России. Так, еще в 1979 году была начата разработка кровезаменителя на основе эмульсии перфторуглеродов, которые очень хорошо могут растворять в себе газы. Для иллюстрации этого свойства в шестидесятых годах прошлого века были даже проведены опыты с утоплением крыс и мышей в жидких перфторуглеродах, насыщенных кислородом. Легкие грызунов наполнялись жидкостью, но животное несколько минут продолжало дышать на дне как ни в чем не бывало, получая кислород из жидкой среды.
Перфторуглеродный проект увенчался успехом: был создан кровезаменитель «Перфторан», так называемая «голубая кровь» (голубоватый оттенок препарата связан с рассеянием света частицами размером 0,05–0,1 мкм). В 1996 году препарат был допущен к клиническому использованию. Однако эта эмульсия (как и ее зарубежные аналоги) все же не является идеальной заменой крови, и исследователи во всем мире пытаются подобрать более удачные составы. Возможно, опыты британцев с полимерной основой помогут продвинуться вперед в этом направлении.
Следует заметить, что применение кровезаменителей (помимо удобств хранения) полностью исключает опасность заражения разными неприятными болезнями при переливании крови, по сравнению с использованием донорского материала, что в наше время является очень большим преимуществом. ЕГ
Несколько новостей последнего времени имеют прямое отношение к сумчатым млекопитающим. Расшифрован геном первого сумчатого – домового голохвостого опоссума Monodelphis domestica. В Бразилии этот зверек живет в помещениях, как мышь, но питается не человеческими запасами, а грызунами и насекомыми (хищник, как-никак). Один из первых выводов изучения генома этого животного заключается в том, что эволюция плацентарных («нашей» группы млекопитающих) была связана не с появлением новых белков, а с изменением механизмов регуляции развития (кому-то без специальных исследований это было непонятно). Изученный вид интересен и для медицины. У него, как и у человека, ультрафиолет может вызывать меланому, а кроме того, его детеныши удивляют медиков способностью восстанавливаться после тяжелых травм спинного мозга.
Вообще, детеныши сумчатых – одно из чудес природы. Сколько поколений биологов удивлялось тому, как мелкий, недосформированный эмбрион сразу после появления на свет способен совершить путешествие к соску матери! Одно из интересных следствий ранних родов – мощные защитные свойства материнского молока. Иммунная система новорожденного еще не сформирована, и он был бы идеальной питательной средой для бактерий, если б не антибиотики молока. Австралийские биологи сейчас изучают защитные вещества в молоке филандера Евгении (кенгуру такого) – Macropus eugenii. Одно из этих веществ уже синтезировано и доказало высокую способность уничтожать бактерии (а не просто останавливать их рост, как большинство антибиотиков).
А вы знаете, что у самок сумчатых два влагалища и два рога матки, а у самцов, соответственно, парные или раздвоенные члены? Это, конечно, архаичный признак. А вот то, что масса детеныша не превышает 0,2% массы тела матери, не так уж и плохо. Сравните роды кенгуру, к примеру, с подвигом пятидесятикилограммовой роженицы, производящей на свет новорожденного весом в три с половиной кила! Но есть и одно печальное для сумчатых обстоятельство. Их мозг должен очень рано начать управление жизнедеятельностью детеныша: надо доползти до соска, удерживаться на нем, переваривать доступную пищу… У мозга сумчатых нет столь вольготного промежутка эмбрионального роста «на будущее», какой есть у плацентарных, и это серьезный недостаток.
Романтики до сих пор ищут в труднопроходимых лесах Тасмании сумчатого волка. Крупнейший из доживших до прихода человека видов сумчатых уничтожен не только охотниками, но и одичавшими собаками. По ТТХ сумчатый волк превосходил собаку динго во всех отношениях, кроме одного – гибкости поведения. Собаки способны согласовывать действия в стае и прогнозировать поведение своих жертв. Поскольку их жертвами были сумчатые, а все сумчатые, увы, тупы по сравнению с плацентарными, у собак все получалось хорошо. А вот тасманийские волки остались без пищи и отправились в небытие.