Кофе ухудшает сон, в Китае нашли древнее пиво, а в черной дыре — родину призрачного нейтрино

Кофе ухудшает качество сна

Ученые из Вроцлавского медицинского университета исследовали большой массив данных о потреблении кофе и его влиянии на сон человека. Они пришли к неутешительным выводам: даже если спать достаточное время, кофе может ухудшить качество сна и эффективность восстановления организма.

Несмотря на то, что кофеин в целом улучшает внимание и реакцию, особенно если мы не выспались, он нарушает «микроструктуру» сна. Ее не оценить субъективно, зато можно засечь при помощи электроэнцефалограммы. Польские ученые провели анализ 32 исследований, проведенных за последние 46 лет, в разных условиях и разными методами, начиная от приема кофеина перед сном в лаборатории и заканчивая многодневным питьем кофе и оценкой домашнего сна.

Оказалось, что кофеин изменяет электрическую активность спящего мозга: подавляет активность «медленных» волн, особенно в самом низком диапазоне, который считается главным маркером глубины сна (а значит, и эффективности восстановления). А вот «быстрые» частоты кофеин усиливал.

Это означает, что во время сна под воздействием кофеина мозг был в относительно активном состоянии, близком по характеристикам к бодрствованию. При этом субъективно человек подвоха не чувствует: он же спит положенные 8 часов. При нормальной продолжительности сна отдых получается поверхностным.

Словом, кофеин не прогоняет сон, а вмешивается в его механику. Мозг под его действием восстанавливается медленнее и хуже. При этом исследование показало, что некоторые люди восприимчивы к эффекту сильнее остальных — это определяется генетикой. На их сон кофеин влияет, даже если они пьют кофе утром. Другие факторы повышения восприимчивости — возраст, стресс, хроническая усталость, скорость обмена веществ.

Эпигенетические часы в роли кукушки

На уходящей неделе вышло исследование о новых мощных «молекулярных часах», откалиброванных с использованием данных об активности генов. С их помощью оценивается биологический возраст грызунов, обезьян и людей. Людям, кстати, они могут даже «прокуковать», сколько им жить осталось.

Обычно возраст измеряется временем, но в биологическом смысле не все так линейно: «тиканье часов» в клетках человека может замедляться, ускоряться, останавливаться и перезапускаться в зависимости от состояния здоровья и окружающей среды. Именно для этого в последние годы исследователи и активизировали исследования так называемых молекулярных часов — способов реально оценить действительный уровень биологического старения организма. Эти способы основаны на разных показателях. Одни ученые считают концентрацию и состав метаболитов в крови. Другие сканируют мозг. Третьи оценивают уровень метилирования ДНК, которое влияет на активность генов. Последний тип оценки и называется в научном обиходе эпигенетическими часами. Этот метод используется чаще всего, потому что пока его считают самым точным.

Свежая статья рассказывает о том, как в Гарвардской медицинской школе (Бостон) решили разработать еще более информативные эпигенетические часы. В них исследуются не химические метки на ДНК, а непосредственно активность генов, чья активность растет или снижается с возрастом. В эксперименте проанализировали активность генов более чем в 25 тканях 11 особей млекопитающих, принадлежащих к четырем видам: это мыши, крысы, макаки и люди.

Выяснилось, что многие признаки старения — общие как для разных тканей одного вида, так и для разных видов. Изменения, связанные с биологическим старением, оказались фундаментальными. Людям с помощью этой системы удавалось даже предсказать время смерти (среди участников крупной выборки, на которой исследовали здоровье сердца).

Важно, что «биологические часы» ускорялись или замедлялись в ответ на факторы, влияющие на старение и продолжительность жизни, такие как воздействие гамма-излучения, хронические заболевания и т.д. То есть они реагируют и на изменения окружающей среды.

Предполагается, что новый метод станет большим подспорьем для медиков и биологов. С его помощью можно будет узнать, какие препараты или изменения в образе жизни помогут смягчить многочисленные последствия старения.

Пластырь с человеческими клетками заживляет раны

Биохимики из университета Райса (Хьюстон, США) разработали пластырь, который способен заживлять раны. В него внедрены генно-инженерные человеческие клетки, которые вырабатывают вещества, способствующие ранозаживлению, — цитокины. Эксперименты на свиньях и мышах показали хороший эффект даже при заживлении глубоких ран.

Особенно полезным будет такой пластырь, если у человека есть хронические незаживающие раны. Сегодня подобные состояния лечат компрессионными повязками, гипербарической оксигенацией и другими методами, но эффект такого лечения ограничен. А кожные трансплантаты неэффективны в половине случаев.

Ученые из Хьюстона решили обратить внимание на цитокины — иммунные сигнальные молекулы. Они уменьшают образование рубцов, борются с заражением, стимулируют затягивание раны. На их-то основе и создали пластырь. На его подложке есть полые выступы с гидрогелем, в котором находятся живые клетки человеческого эпителия. Их генетически модифицировали так, чтобы они постоянно синтезировали и выделяли человеческие цитокины. По канальцам в выступах пластыря эти цитокины постоянно поступают в рану.

Эксперименты на мышах обнадежили. К третьему дню ношения пластыря жизнеспособность сохранили 95% клеток, к седьмому — больше половины. Цитокины продолжают исправно вырабатываться и поступать в рану. При этом пластыри с тремя видами цитокинов значительно ускорили заживление ран — через две недели их площадь составляла только 10% от изначальной. Без пластыря площадь ран оставалась гораздо больше — 40% от первоначальной. При этом рубец с пластырем практически не нарастал.

После мышей перешли к свиньям. Пластырь с цитокинами заживлял рану за 15 дней до 30% от первоначальной площади (без пластыря площадь раны оставалась на уровне 70% от изначальной).

Ученые продолжат работы: пока результаты подтверждают гипотезу о том, что биоактивные пластыри могут в будущем справляться с глубокими, незаживающими ранами.

Ученые нашли «родину» призрачного нейтрино?

Нейтрино — частицы, которые физики называют призрачными. С привидениями их роднит то, что они способны проходить не то что сквозь стены — сквозь целые планеты, потому что почти не взаимодействуют с веществом. Тем сложнее их найти. Но как раз благодаря этой своей уникальной особенности нейтрино путешествуют через всю Вселенную, нисколько не теряя ни в энергии, ни в своих странных нейтринных свойствах. Потому-то астрономы и охотятся на них, как на самую желанную добычу, — самые недоступные уголки Вселенной могут быть чуть приоткрыты благодаря изучению нейтрино.

В феврале 2020-го детектор подводного телескопа KM3NeT/ARCA зарегистрировал в Средиземном море уникальное событие — проход нейтрино, которое окрестили KM3-23021. Уникальной была энергия этой частицы — чудовищно огромной, 220 петаэлектронвольт (приставка «пета» обозначает квадриллионный порядок измерений). Это значение более чем в 30 000 раз превышает возможности Большого адронного коллайдера. Ученые до сих пор пытаются понять, что именно в космосе могло породить такую гигантскую энергию частицы. Например, предполагали, что это нейтрино могло получиться во время взрыва первичной черной дыры.

И вот выдвинута новая версия. Физики и астрономы из Университета Флоренции (Италия) предположили, что призрачное ультравысокоэнергетическое нейтрино могло образоваться в блазарах. Блазар — это активное ядро галактики, в котором сверхмассивная черная дыра выбрасывает из себя джеты («хвосты» из энергии) с околосветовой скоростью. Если один из таких «хвостов» направлен в сторону Земли, он становится ярким и заметным для земных астрономов. И вот теперь ученые предполагают, что блазары способны производить нейтрино высоких энергий. Произведенные расчеты показали, что это вполне возможно.

Теперь итальянские физики будут следить за новыми данными подводного телескопа, накапливать их и впоследствии надеются доказать, что блазары — фабрики самых энергичных нейтрино во Вселенной.

В Китае нашли почти четыре литра пива возрастом в 2,5 тысячи лет

На кладбище Шаньцзябао в Китае археологи нашли 183 гробницы, относящиеся к периоду Сражающихся царств (475—221 годы до нашей эры). В одной из этих гробниц был обнаружен уникальный артефакт: бронзовая бутылка, а в ней — 3 740 мл прозрачной жидкости голубовато-зеленого цвета с осадком на дне. За две с половиной тысячи лет жидкость не выпарилась, потому что бутылка была плотно запечатана в два слоя — тканью и органическим клеем.

Химический анализ показал, что перед учеными оказался древнекитайский аналог пива — алкоголь, сваренный из злаков. Это поняли по тому, что винной кислоты в жидкости практически не найдено, зато концентрация молочной и щавелевой кислот довольно высока. Основное сырье, из которого было сделано древнее пиво, — зерна проса (92%) с добавлением пшеницы и ячменя. Их измельчили и нагрели перед тем, как оставить сбраживаться. Это определили по мельчайшим крахмальным зернам, сохранившимся в растворе, и по тысячам мертвых дрожжевых клеток, обнаруженных под микроскопом.

Уникальность находки состоит в том, что до сих пор древние способы пивоварения изучали по осадку на стенках сосудов. Уже было известно, что древние китайцы практиковали пивоварение двумя способами. При первом закваску делали из пророщенных зерен (то есть из солода), при втором — из ферментированных зерен или трав. На севере использовали просо, на юге — рис. И вот теперь ученые получили уникальную возможность исследовать жидкую фракцию древнего напитка.