Ферментированный пластик
Ежегодно из произведённых 359 млн тонн пластиковых отходов до 200 млн тонн попадают в природу. Решить проблему может фермент, который расщепляет пластик за несколько дней. Биологический подход способен предложить куда менее энергоёмкое решение, чем сжигание мусора или термохимическое разложение. Исследование в Nature рассказывает о применении машинного обучения для создания фермента, который поедает полиэтилентерефталат (ПЭТ) – полимер, составляющий 12% мировых отходов. Программа создала PETase, мутацию природного фермента, которая позволяет бактериям разлагать ПЭТ-пластик. Самый эффективный фермент, FAST-PETase, может стать частью кругового процесса, позволяющего разбивать пластик на мелкие части (деполимеризация) и снова собирать (реполимеризация). Фермент протестирован на более чем 50 различных типах пластика. Команда намерена расширить производство ферментов для экологических и промышленных целей и подала заявку на патент.
Чемоданчик пресной воды
Исследователи из Департамента электротехники и компьютерных наук штата Массачусетс создали опреснительное устройство размером с портфель, которое поможет обеспечить питьевой водой нуждающиеся сообщества. Для создания устройства исследователи обратились к электродиализу – процессу, при котором заряженные мембраны отделяют ионы от воды, – так как в последние годы он стал более энергоэффективным. Электродиализ не может удалить твёрдые частицы из жидкости, поэтому исследователи также запустили систему ионно-концентрационной поляризации, позволяющую устройству очищать воду от твёрдых частиц и бактерий. Благодаря обеим системам обработанная морская вода становится кристально чистой. Устройство работает от батарей и управляется смартфоном, а побочный солевой раствор использует для промывки электродов. При этом отходы имеют почти такую же солёность, что и морская вода, что резко снижает негативное воздействие на окружающую среду. Такие портативные устройства могут стать идеальным решением для обеспечения доступа к пресной воде в крайне отдалённых регионах или в районах стихийных бедствий.
Гражданская наука в охоте на астероиды
В рамках проекта Хаббла «Охотник за астероидами» группа гражданских учёных и алгоритм машинного обучения обнаружили в данных телескопа 1031 след, принадлежащий неопознанным астероидам. Проект стал частью инициативы гражданской науки Zooniverse. Обычное сессия наблюдения Хаббла за далёкими планетами и звёздами занимает 30 минут. Пока она длится, линию обзора могут пересекать астероиды, оставляя небольшой изогнутый след отражением солнечного света. Пользователи проекта просмотрели и промаркировали 37 000 изображений телескопа, чтобы идентифицировать такие следы. Эти снимки использовались для тренировки алгоритма машинного обучения, который затем проанализировал архивы и обнаружил 1701 объект. Из этого числа только 670 следов принадлежали объектам, уже присутствующим в базе данных Центра малых планет Международного астрономического союза.
Квантовая физика ДНК
В Nature Communications Physics вышла статья учёных университета Суррея о возможном квантовом механизме мутации ДНК. Ранее считалось, что квантовое поведение невозможно в живых клетках из-за тёплой окружающей среды. За миллионы лет эволюции процесс репликации ДНК стал очень эффективным и редко допускает ошибки, но спонтанные мутации случаются. В структуре ДНК 2 спиральные нити генетического кода содержат 4 химических основания: тимин (Т), аденин (А), гуанин (G) и цитозин (С). Они взаимодействуют друг с другом исключительно определённым образом: T связан с A, а G – с C. Два типа связи удерживают спирали ДНК вместе. Разрыв в связях может нарушить правило сочетания, что способно вызвать мутацию. В исследовании говорится, что некоторые из таких разрывов (и неправильных соединений) могут возникать вследствие туннелирования – квантового эффекта, при котором протоны преодолевают энергетический барьер. С помощью компьютерной модели команда обнаружила, что протоны в атомах пар оснований ДНК туннелируют для быстрого перехода в разные области, иногда к противоположному основанию ДНК, где перемещаются вдоль водородных связей. Расщепляясь, такие основания могут содержать «ошибки транскрипции», то есть мутации. Результаты этого исследования способны изменить понимание процесса мутаций и будущее генетических моделей.
Подготовила Анастасия Шляер
