Коллаборация ATLAS, работающая на Большом адронном коллайдере, сообщила о надежной регистрации знаменитого, но трудного для измерения процесса квантовой электродинамики — рассеяния света на свете. Это удалось сделать после обработки данных по столкновению тяжелых ядер большой энергии в 2015 году. Измеренные характеристики процесса в пределах погрешностей совпадают с предсказаниями Стандартной модели.

Процесс упругого столкновения двух фотонов γγ → γγ, или «рассеяние света на свете», — это один из знаменитых примеров того, как квантовые эффекты меняют законы классической электродинамики. В рамках обычной оптики два луча света, проходящие друг сквозь друга в вакууме, никак не взаимодействуют, не влияют друг на друга. В квантовой теории поля такое влияние становится возможным: один из фотонов на короткое время превращается в виртуальную пару заряженных частиц, и на ней рассеивается встречный фотон.

Для обычных оптических фотонов сечение этого рассеяния настолько мало, что нет никакого шанса зарегистрировать его в лаборатории. Однако с повышением энергии фотонов сечение резко растет, и его можно заметить на космических масштабах. В лабораторных экспериментах с элементарными частицами «рассеяние света на свете» для больших энергий фотонов тоже иногда встречается. Самые известные варианты этого процесса, уже зарегистрированные в эксперименте, — это рождение двух фотонов через промежуточные мезоны в электрон-позитронных столкновениях, а также рассеяние либо расщепление фотона на два в поле тяжелого ядра.

И вот этот красивый процесс впервые увидели на Большом адронном коллайдере: коллаборация ATLAS опубликовала на днях статью Evidence for light-by-light scattering in heavy-ion collisions with the ATLAS detector at the LHC (arXiv:1702.01625) с результатами этого анализа. Статья направлена в журнал Nature Physics; популярный рассказ об этой работе появился в журнале CERN Courier.

#физика #интересное #atlas #БАК
https://telegra.ph/Detektor-ATLAS-uvidel-rasseyanie-sveta-na-svete-02-20

Аманда Мелин (Amanda Melin) из Университета Калгари выяснила, что приматы обрели в процессе эволюции трехцветное зрение, чтобы легче находить среди листвы ярко окрашенные фрукты. Результаты работы были представлены (https://goo.gl/tKA2mf) на ежегодном слете Американской ассоциации содействия развитию науки AAAS 2017 в Бостоне, о них также пишет Science (https://goo.gl/p4Iegx).

В сетчатке глаз людей и большинства приматов находятся колбочки (свето- и цветочувствительные клетки) трех типов, воспринимающие разные длины волн. Это обеспечивает трехцветное, или трихроматическое зрение — способность различать красную, зеленую и синюю части спектра. О том, как такой тип зрения появился в процессе эволюции, и каково его предназначение, до сих пор было недостаточно известно.

Чтобы разобраться в этом вопросе, Мелин наблюдала в лесах Пуэрто-Рико за 80 дикими макаками, самки которых из-за генетических различий обладают либо двухцветным, либо трехцветным зрением. Помимо регистрации поведенческих особенностей исследователь пользовалась компьютерной симуляцией зрительного аппарата. Кроме того, она сопоставила гены, отвечающие за цветовое зрение, у различных приматов, родственных им тупай и шерстокрылов, а также ряда других видов млекопитающих, чтобы изучить эволюцию цветовосприятия.

Выяснилось, что обладатели трехцветного зрения быстрее находят на ветвях деревьев зрелые фрукты различных цветов и питательные листья. В свою очередь, обезьяны-дальтоники лучше распознают маскирующихся насекомых — таким образом, цветовая слепота также может служить эволюционным приспособлением.

Также Мелин обнаружила, что смена цветового восприятия с ультрафиолета на сине-фиолетовую часть видимого спектра, обеспечившая резкое повышение остроты зрения, произошла до разделения приматов и шерстокрылов. Также выяснилось, что цветовая слепота у части особей характерна только для приматов и стала следствием дальнейшего повышения остроты трехцветного зрения в процессе эволюции, которое потребовало большего разнообразия генов цветочувствительности.

#биология #зрение
https://nplus1.ru/news/2017/02/20/fruit-vision

Сетчатка: красное - колбочки, зелёное - палочки. Свет падает снизу - не правда ли, немного контринтуитивно? :3
National Eye Institute

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали тонкое эластичное волокно диаметром с человеческий волос, позволяющее доставлять оптические, электрические и химические сигналы в мозг. Волокно, таким образом, представляет собой устройство «три в одном», совмещающее в себе функции сразу всех основных устройств, использующихся в оптогенетике. Статья опубликована в журнале Nature Neuroscience.

Оптогенетика широко применяется в научных исследованиях для активации отдельных нейронов под действием видимого света. Для этого в геном нейронов встраивают гены светочувствительного белка каналродопсина, который затем встраивается во внешнюю мембрану нейронов и при облучении светом определенной длины волны активируются, возбуждая нейрон. В настоящее время для выполнения всей этой схемы требуется как минимум три отдельных устройства: игла для внесения вирусных векторов с генами каналродопсина, оптическое волокно для воздействия на трансформированные нейроны светом и электрод для регистрации возбуждения нейронов.

Авторы новой статьи решили разработать устройство, сочетающее в себе функции всех этих трех систем. Созданные ими волокнадиаметром менее 200 микрон и массой менее 0,5 грамма состоят из трех частей, каждая из которых передает (и принимает) сигналы разной природы. Оптический канал передает световые сигналы, шесть электродов передают электрические сигналы, а два микрофлюидных канала передают химические сигналы (например, вирусные векторы для доставки генов).

#биология #генетика
https://telegra.ph/Volokno-tri-v-odnom-sovmestilo-vse-stadii-optogenetiki-02-22

Мир безопасников вздрогнул - гуглу удалось придумать систему, как устойчиво создавать два разных документа с одинаковым SHA-1. Это означает, что чисто теоретически можно придумать атаки на торренты, гит сервера и прочие сервисы, которые используют sha-1 сумму по умолчанию. Обратите внимание, речь идет не о подборе изменений в документе, чтобы совпасть с другой суммой, а всего лишь о взаимных изменениях в два документа, приводящие их к одной сумме. Т.е. это не настолько страшно, но тем не менее напрягает. Гугл рекомендует мигрировать на SHA-3 или SHA-256, а я бы вам рекомендовал в строну BLAKE2 посмотреть https://security.googleblog.com/2017/02/announcing-first-sha1-collision.html

В своей новой работе, опубликованной журналом Science, Ларс Читтка и его коллеги показали поразительные способности шмелей (Bombus terrestris). «Наша работа – это последний гвоздь в гроб представлений о том, будто гибкость поведения и обучения насекомых ограничиваются небольшими размерами их мозга», – заявил ученый.

В самом деле, мозг шмелей содержит всего лишь порядка 1 млн нейронов против около 100 млрд у нас с вами. Однако и этого, оказывается, вполне достаточно для реализации очень сложных форм поведения и обучения. Чтобы продемонстрировать это, Читтка и его соавторы научили насекомых манипулировать искусственным объектом – шариком, – играя в футбол и получая награду за каждый голевой бросок.

Помещенным на «поле» шмелям необходимо было закатывать шарик в лунку по центру. Ученые обучали их, демонстрируя «технику игры» с помощью палочки, окрашенной похожими на шмелиные желто-черными полосками, а каждую удачную попытку насекомого вознаграждали порцией сладкого сиропа. Достаточно было обучить лишь нескольких особей – и они демонстрировали эти навыки другим жителям своей колонии, а уже вскоре все могли «зарабатывать» пищу «профессиональной» игрой в футбол.

#биология #насекомые #видео
https://naked-science.ru/article/sci/shmeli-nauchilis-igrat-v-futbol

Климатологи пришли к выводу, что причиной более половины экстремальных погодных событий на побережьях, включая ураганные ветры с сильными осадками, могут быть атмосферные реки — узкие потоки влаги в газовой оболочке планеты. Об этом они сообщают в работе, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Впервые термин «атмосферные реки» появился в 1994 году в работе двух исследователей из Массачусетского технологического института, которые описали этот феномен как длинные, тонкие потоки влаги, которые тянутся от тропиков к более умеренным широтам. Последующие исследования показали, что эти реки могут нести огромное количество воды — по некоторым оценкам, примерно столько же, сколько в среднем река Амазонка, — и их появление связано с крупными наводнениями. Одной из самых известных атмосферных рек считается «Ананасовый экспресс» — поток, который берет свое начало у Гавайских островов и тянется вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки.

Новое исследование метеорологов показало, что атмосферные реки могут быть причиной 40-75 процентов случаев возникновения очень сильного ветра и осадков на 40 процентах побережий мира. С помощью специального компьютерного алгоритма исследователи проанализировали изменения влажности и давления в атмосфере Земли с 1997 по 2014 год. Они определили, где находятся «русла» атмосферных рек и как они двигались, а затем сопоставили эти данные с информацией о бурях, ураганах и количестве выпавших осадков.

Выяснилось, что большая часть экстремальных погодных событий на побережьях связана со встречей атмосферных рек с землей (как правило, они «наталкиваются» на горы). Это событие сопровождается обильным выпадением снега и дождя, что может приводить к оползням и наводнениям. Так, в западной части Северной Америки, на севере Европы, в Новой Зеландии и на юге Южной Америки потоки влаги в газовой оболочке планеты сталкиваются с поверхностью не менее 40 дней в году, или в среднем раз в девять дней. Кроме того, метеорологи пришли к выводу, что атмосферные реки способны удвоить среднюю скорость ветра у поверхности и увеличить ее на 50–100 процентов во время бурь и выпадения осадков.

Авторы исследования также оценили экономический ущерб от этого природного феномена. Они заключили, что с присутствием потоков влаги в газовой оболочке планеты связаны 14 из 19 катастроф, материальный ущерб каждой из которых составил около двух миллиардов долларов. Исследователи подчеркивают, что они впервые глобально оценили экономические последствия влияния атмосферных рек и в будущем намерены дать более точные оценки ущерба.

В прошлом году ученые связали «невидимые» реки с крупной экологической катастрофой в Сан-Франциско. Тогда произошло массовое вымирание популяции устриц из-за резкого снижения концентрации солей в морской воде. По мнению ученых, это случилось из-за того, что в залив попала вода из трех атмосферных рек.

#климат #физика
https://nplus1.ru/news/2017/02/22/rivers-in-the-sky

Анимация движения атмосферной реки в январе 2017 года
NOAA/ESRL/PSD

27 января 2017 в Москве инспектор ДПС Алексей Коняев, патрулировавший территорию Савинской набережной, прыгнул в Москву-реку, чтобы спасти женщину, находившуюся в тонувшей машине. Понадобилось две попытки, но все же, с помощью очевидцев произошедшего, ему удалось спасти ее, вытащив через разбитое окно. За свои действия инспектор будет представлен к государственной награде. Мы часто слышим о подобных случаях героизма, когда люди в повседневной жизни проявляют быстроту реакции и самоотверженность ради спасения других, при этом рискуя собственной жизнью. Каждый раз аналогичные события активно освещаются СМИ и вызывают восхищение, усиливающееся тем фактом, что героические поступки совершают такие же «обычные» люди, как все мы.

Дэвид Рэнд (David Rand) из Йельского университета изучил много подобных случаев повседневного героизма, чтобы попытаться понять способ мышления людей во время совершения бескорыстных деяний.

Главным результатом его исследования стал вывод о том, что люди склонны действовать наиболее самоотверженно, когда вынуждены принимать быстрые, интуитивные решения.

Рэнд объясняет это следующим образом. Наш мозг имеет два режима работы, упрощенно их можно назвать быстрым и медленным мышлением. Замедленное мышление является осознанным, аналитическим и логическим, в то время как быстро мышление работает на автопилоте, выработанном нашими привычками, который может активироваться в любой момент. Несмотря на то, что геройство может показаться неожиданностью, вызванной экстремальными ситуациями, Рэнд считает, что крайние альтруисты хранят в себе тенденцию самоотверженности на протяжении всей своей повседневной жизни, так что помощь другим является для них частью этого автопилота.

#поведение #человек #альтруизм #мозг #психология
https://telegra.ph/Geroi-v-povsednevnoj-zhizni-fenomen-krajnego-altruizma-02-25

Диаметр спутника Дафнис составляет около 8 километров. По сравнению с Титаном и ледяными лунами вроде Реи и Тефии это настоящая кроха. Но даже такое небольшое тело может оставить заметный след — в прямом смысле слова. Орбита Дафниса пролегает внутри кольца А и отмечена т.н. щелью Килера. Спутник разгоняет в сторону ледяные частички, оставляя вокруг себя относительно свободное пространство.

Кроме того, гравитация Дафниса оказывает и другие заметные эффекты на кольцо, которые проявляются в возникающих в нем «волнах» и тонких пылевых образованиях. Несколько недель назад аппарат «Кассини» сделал наиболее детальные снимки Дафниса в истории с дистанции 28 тысяч километров. Выше я запостил наиболее эффектный из них. Ниже же представлена мозаика, составленная из сделанных в тот день снимков. Она позволяет лучше оценить влияние Дафниса на кольцо А.

#космос #фото #kiri2ll
https://kiri2ll.livejournal.com/655488.html

Для более четкое понимания масштабов — вот еще несколько снимков Дафниса, сделанных «Кассини» с дистанции 666 тысяч и 823 тысячи километров соответственно.

Исследователи из Фрайбургского университета в Германии предложили новую гипотезу, объясняющую возникновение мимикрии у насекомых на примере хищных ос и мимикрирующих под них бабочек. Согласно гипотезе, бабочки мимикрируют под ос не только для того, чтобы обмануть хищников, избегающих поедания ос, но и для того, чтобы обмануть самих хищных ос, которые не нападают на представителей своего вида. Статья опубликована в журнале Ecology and Evolution.

Многие животные используют яркую предупреждающую окраску, сообщающую хищникам о том, что они способны защитить себя. Например, осы, вооруженные жалом, предупреждают об этом своей яркой желто-черной окраской. Хищники, запомнив связь такой окраски с опасным жалом, учатся избегать ос. Этим пользуются многие другие виды насекомых, которые мимикрируют под ос — то есть с разной степенью точности имитируют их окраску, чтобы избежать хищников.

Некоторые из мимикрирующих под ос насекомых имитируют окраску своих моделей чрезвычайно точно — настолько, что изучающие их энтомологи не могут отличить виды друг от друга. Один из примеров такой точной мимикрии — южноамериканские хищные осы из родов Mischocyttarus и Polybia и имитирующие их окраску «мирные» совки(бабочки) Pseudosphex laticincta из подсемейства Arctiinae.

Авторы новой статьи, наблюдая за хищными осами и имитирующими их совками в природе и экспериментально, заметили, что осы, охотящиеся на многих насекомых, включая других совок подсемействаArctiinae, никогда не нападают ни друг на друга, ни на мимикрирующих под них совок Pseudosphex. Исходя из этого, авторы предположили, что мимикрия в этом случае могла возникнуть не только для защиты от хищников, привыкших избегать ос, но и для защиты от самих ос. Поскольку у «мирных» совок нет никаких способов защиты от ос, самый верный способ избежать их нападения — это притвориться самими осами.

#биология #имикрия
https://telegra.ph/V-klassicheskoj-teorii-mimikrii-poyavilsya-novyj-obmanutyj-personazh-02-27

Boppré et al. 2017
Слева — хищная оса из рода Polybia, справа — мимикрирующая под нее совка Pseudosphex laticincta

Технология CAR-T — наиболее перспективный на сегодняшний день экспериментальный метод лечения рака. Он состоит в том, что лимфоциты пациента или донора генетически модифицируют так, чтобы они синтезировали искусственный рецептор, который состоит из фрагмента антитела, распознающего опухолевые клетки, и внутриклеточной части, активирующей лимфоцит.

Большинство современных методик производства CAR-T не затрагивают основной рецептор Т-лимфоцитов (TCR). Таким образом, модифицированные клетки экспрессируют и искусственный, и «родной» рецепторы. При этом лимфоциты с TCR, которые специфичны в отношении собственных антигенов организма, относительно быстро уничтожаются естественным путем, чтобы не допустить развития аутоиммунных заболеваний. Это же ослабляет их атаку на опухоли, поскольку часть антигенов раковых клеток совпадают с антигенами здоровых клеток, и приводит к недостаточной эффективности CAR-T. Эксперименты показали, что «выключение» последовательности ДНК, кодирующей постоянный участок альфа-цепи TCR (TRAC), не только повышает эффективность CAR-T, но и позволяет использовать для лечения заранее приготовленные донорские лимфоциты без риска реакции отторжения.

Учитывая эти данные, сотрудники Института Слоуна-Кеттеринга усовершенствовали метод получения CAR-T, распознающих CD19. Воспользовавшись системой редактирования генома CRISPR/Cas9, они встроили ген химерного антигенного рецептора непосредственно в последовательность, кодирующую TRAC, тем самым прервав ее и прекратив экспрессию TCR. То есть одним точечным воздействием они решили сразу две задачи: и обеспечили синтез CAR, и лишили лимфоциты «родных» рецепторов.

Ученые испытали на мышах с моделью лейкоза четыре разных промоторных последовательности, а также лишенные промоторов гены CAR, встроенные в два разных участка генома. Выяснилось, что встраивание гена CAR в последовательность TRAC позволяет ему использовать естественный промотор рецепторов Т-клеток, что обеспечивает наиболее стабильную экспрессию CAR и максимальную противоопухолевую эффективность.

Таким образом, разработанная методика позволяет повысить эффективность CAR-T терапии, использовать донорские клетки, что делает технологию более универсальной и снижает ее стоимость. Кроме того, прицельное встраивание гена CAR системой CRISPR/Cas9 связано с меньшим риском побочных эффектов по сравнению со встраиванием в случайный участок генома, которое происходит при использовании вирусного вектора.

#биология #медицина #генная_инженерия #crispr #генетика
https://telegra.ph/Genomnoe-redaktirovanie-prevratilo-limfocity-v-protivorakovyh-universalnyh-soldat-02-27

В двух работах при помощи экономических игр изучалось альтруистическое поведение человека. Первая работа показывает, что большинство людей ожидают от окружающих проявлений щедрости и альтруизма и что совокупный «профиль ожиданий» хорошо предсказывает реальность. Вторая работа, в которой изучены мотивации альтруистических поступков, показала, что альтруистами руководит, в том числе, и чувство вины (или что-то вроде него). Его нейробиологическое обслуживание происходит в медиальной префронтальной коре. Именно в этой области мозга происходит формирование решений, связанных с моральными дилеммами.

В первой работе, опубликованной в журнале Scientific Reports, ученые использовали модельную экономическую игру «Диктатор» (см. Dictator game), чтобы понять, как люди строят свои ожидания от взаимодействия с другими людьми. В этой игре один из игроков, диктатор, получает определенную сумму и должен решить, сколько он отдаст из этой суммы второму игроку, пассивному получателю. Диктатор принимает решение о разделении суммы единолично. Он может решить отдать всю сумму, может оказаться жадиной и ничего не отдать, а может выбрать любой промежуточный вариант.

Ученые сопоставили реальную щедрость диктаторов с ожиданиями получателей. При этом оценивались ожидания разных участников: пассивных получателей, самих диктаторов относительно других диктаторов, нейтральных наблюдателей. Условия игры тоже различались: менялась сумма, которую выдавали диктаторам, получатели могли присутствовать рядом с диктатором, а могли быть анонимными (в этом случае участники игры друг друга не видели). Важно, что в данном исследовании игроки взаимодействовали друг с другом только по одному разу и поэтому не могли опираться на предыдущий опыт. Исследователи видели свою задачу в том, чтобы оценить степень «веры в людей»: ждут ли люди альтруистического или эгоистического поведения от других людей.

#психология #поведение
https://telegra.ph/Lyudi-sklonny-ozhidat-drug-ot-druga-velikodushnyh-postupkov-03-02

«Чаепитие в Мытищах, близ Москвы»

Дэн Карлсон служил в Демилитаризованной зоне Кореи в начале 1960-х и однажды увидел, как одна женщина специально покалечила своего ребенка, чтобы получать субсидию на еду. Под впечатлением от этого ужаса, вернувшись домой, Карлсон поступил в Миннесотский университет (США) и нацелился открыть способ повысить урожайность растений, чтобы искоренить проблему голода.

Решение он придумал достаточно необычное. Карлсон отстаивал идею «зеленой музыки», которая звучит похоже на звуки природы, такие как пение птиц и стрекот сверчков, и содержит частоты, стимулирующие бурный рост растений. Он утверждал, что если растению дать послушать синтезированную песню пичужки, то устьица на его листьях расширяются, что усиливает газообмен и способствует фотосинтезу, то есть производству биомассы. Некоторые его последователи даже предположили, что именно птицы запускают весну своим пением, пробуждая растения от спячки.

В 1985 году Карлсон запатентовал и стал продавать фермерам «аудиоудобрение» под названием Sonic Bloom – этакий микс из музыки нью-эйдж и звуков природы. С его помощью Карлсону якобы удалось вырастить 390-метрового малыша Gynura aurantiaca – обычно это комнатное растение не превышает полуметра. «Мы применяем Sonic Bloom для выращивания кукурузы – ну и высоченная она у нас получается!» – говорит Дэн Карлсон-младший, сын изобретателя, скончавшегося в 2012 году. «А еще мы выращиваем с ним коноплю, – добавляет он, подмигивая. – Без него растения не очень хорошо растут. И выглядят немножко грустными».

#биология #растения
https://telegra.ph/Est-li-u-rastenij-sluh-03-05