Хлоропласты, зелёные пластиды, встречающиеся в клетках растений — генераторы солнечной энергии, когда-то были самостоятельными живыми существами, сообщает «WordScience.org». Ситуация изменилась около одного миллиарда лет назад, когда они были поглощены, но не усвоились большими клетками. С тех пор они потеряли значительную часть своей автономии.

Прошло время и большая часть их генетической информации, нашла своё место в ядре клетки, а сегодня, хлоропласты больше не могут жить вне «клетки-хозяина». Учёные из команды Ральфа Бока в институте молекулярной физиологии растений имени Макса Планка (Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology) обнаружили, что гены хлоропластов следуют прямым маршрутом в ядро ??клетки, где могут быть правильно прочитаны, несмотря на их архитектурные различия.

Цианобактерии — это одна из древнейших форм жизни и кажется, они являются предшественниками зелёных хлоропластов в клетках растений. Они не имеют собственного ядра клетки, но их генетическое вещество состоит из тех же четырёх блоков, что у людей, растений и животных. Таким образом, гены закодированые в ДНК хлоропластов также могут быть прочитаны в ядре клетки, более того, многие гены, которые были найдены в органеллах на этапе раннего развития, теперь находится исключительно в геноме ядра. Как они добрались до туда, ранее не было известно. Имеется два предположения: либо прямая транспортировка в виде фрагментов ДНК из хлоропластов к ядру, либо транспортировка в виде мРНК, которая затем перезаписалась обратно в ДНК.

Прямая передача ДНК по всему видимому преобладает в хлоропластах, но этот путь создаёт две проблемы. Первая проблема заключается в «промоутерах» — последовательности ДНК, которые гарантируют, что гены признаны таковыми. Они расположены выше по течению генов и набора белков, необходимых для транскрипции генов. Однако, «промоутеры» из хлоропластов не признаны в качестве таковых белков в ядре, так что в механизме считывания ДНК, следует упустить из виду эти входящие гены.

Вторая трудность заключается в правильной обработке последовательности генов. Гены состоят из нескольких модулей, разделённых не содержащими информацию участками ДНК (интроны). Так как интроны препятствуют синтезу белка, они должны быть удалены из мРНК — процедура, известная как сплайсинг. Весь процесс, заканчивающийся в синтезе правильного белка, может возобновиться только один раз. Однако, мРНК обрабатывается в ядре клетки по другому, чем в хлоропластах и в течение долгого времени, интроны хлоропласта, казалось, были непреодолимым препятствием для правильного чтения генов хлоропласта в ядре.

«На самом деле ничего подобного», — подчёркивает Ральф Бок, глава исследовательской группы. «Наши исследования показали, что признанные в ядре клетки интроны сращиваются и не всегда в одних и тех же местах, как в хлоропластах». Не смотря на это образуются функциональные белки. Считается, что интроны даже помогают сращиванию ферментов, сворачиваясь в устойчивые структуры РНК, таким образом направляя ферменты в нужные места. В то же время, структура РНК, как кажется, помогает рибосомам найти правильную точку отправки для синтеза белка.

Так как передача генов в ядро клетки является чрезвычайно медленным эволюционным процессом, который занял в природе миллионы лет, до настоящего времени не было возможности исследовать основной механизм. Тем не менее, исследователям удалось совершить шаг вперёд, перенося гены в лаборатории. Поскольку клетки подвергались воздействию жёсткого отбора, перенос генов из хлоропластов в ядро стал необходимым для выживания. Было установлено, что передача происходит без участия РНК и ДНК. По-видимому гены транспортируются прямо из клетки хлоропластов в её ядро.

Предстоящий запуск космического корабля «SpaceX» и ракеты в демонстрационном полёте к Международной Космической Станции, как ожидается, преодолеет ключевую веху на пути к эксплутационным, коммерческим миссиям, сообщает «WordScience.org».

«На мой взгляд, это сравнимо с подготовкой к миссии Апполлон», — сказал Майк Хоркачук (Mike Horkachuck), проектный руководитель «NASA» в «SpaceX».

Калифорнийская компания «Space Exploration Technologies», известная как «SpaceX», готовится к запуску амбициозной миссии по состыковке своего корабля «Dragon» с Международной Космической Станцией и обратному возвращению его на Землю. Космический аппарат не будет иметь экипажа, но будет нести около 1200 фунтов груза, который понадобится астронавтам и космонавтам, живущим на станции. Капсула, построенная «SpaceX» отправиться в космос на ракете «Falcon 9».

«Так как миссия по сути является испытательным полётом, её груз не является жизненно важным для экипажа», — сказал Хоркачук. Запуск ориентирован на 30-ое апреля 2012-го года из «Space Launch Complex 40» на «Cape Canaveral Air Force Station» в штате Флорида.

Если эта миссия пройдёт успешно, то «Dragon» начнёт совершать регулярные поставки грузов для МКС. В отличие от любого другого грузового судна, «Dragon» может поставлять груз обратно на Землю, что особенно важно для ученых, чьи исследования проходят в орбитальных лабораториях.

«SpaceX» уже имеет два успешных запуска «Falcon 9», а история демонстрации «Dragon», которая началась в декабре месяце 2010-го года, стала первым частным построенным и эксплуатируемым космическим кораблём, который будет запущен от Земной орбиты.

«На мой взгляд, (первая демонстрация) миссия была скорее всего знаком вопроса», — сказал Хоркачук: «потому что ни одна капсула до недавнего времени, построенная этими ребятами, отправляясь в космос больше никогда не возвращалась. Я думаю, это будет очень большим прорывом».

Благодаря достижениям этой миссии, «NASA» и «SpaceX» договорились объединить запланированный второй и третий демонстрационные полёты. Если в течение нескольких дней «Dragon» пройдёт проверку оборудования и демонстрацию на орбите, то капсуле будет разрешено приблизиться к станции достаточно близко, чтобы астронавты смогли схватить «Dragon» большой роботизированной рукой станции. Рука причалит капсулу к МКС, после чего астронавты смогут её разгрузить и загрузить около 1400 фунтов материала для возвращения на Землю.

«Планируется, что данная миссия продлится около 21 дней», — сказал Хоркачук.

Для Хоркачука, работа в этой миссии началось более пяти лет назад, когда «SpaceX» и «NASA» подписали соглашение о взаимодействии (Space Act Agreement) и демонстрации того, что они смогут перевозить грузы на Международную Космическую Станцию на частных ракетах и космических кораблях. «NASA» распределяет расходы, идущие на демонстрацию миссии в рамках программы «Commercial Orbital Transportation Services» (COTS).

«Это очень хороший опыт», — сказал Хоркачук. «Данное соглашение «Space Act Agreement» позволяет нам взаимодействовать с подрядчиком в гораздо более тесных рамках, чем по типичному правительственному контракту», — закончил он.

Команда исследователей из «Laboratoire Univers et Theorie» (LUTH, Observatoire de Paris/CNRS/Universite Paris Diderot) во главе с Жан-Мишель Алими (Jean-Michel Alimi) создала первую компьютерную модель, имитирующую структурирование всей Вселенной, начиная от Большого взрыва и до настоящего момента, сообщает «WordScience.org».

Данное моделирование позволило проследить за эволюцией 550-ти миллиардов частиц. Это первый из трёх циклов, которые являются частью исключительного проекта под названием «Deus: full universe run» (Deus: полный цикл вселенной), осуществлённого с помощью «GENCI’s» нового суперкомпьютера «CURIE» в центре «CEA’s Tres Grand Centre de Calcul» (TGCC).

Это моделирование, наряду с двумя дополнительными, которые должны появиться в конце мая месяца 2012-го года, окажет выдающуюся поддержку для будущих проектов, посвящённых наблюдению и картографии Вселенной. Эти моделирования прольют свет на природу тёмной энергии и её эффектов на космическое формирование структуры, и следовательно на распределение тёмной материи и галактик во Вселенной.

После исследований нескольких лет, 6 учёных из космологической группы в «LUTH» выполнили первое моделирование компьютерной модели структурирования всей Вселенной, начиная от Большого взрыва и до настоящего момента. Это первое моделирование стандартной модели Вселенной с космологической константой, будет сопровождаться двумя дополнительными моделями, сосредотачивающимися на космологическом развитии моделей с тёмной энергией, таинственным компонентом, введённым для объяснения ускоренного расширения Вселенной. Какой отпечаток оставляет тёмная энергия на космических структурах? И наоборот, как природа тёмной энергии может быть выведена из наблюдений, касающихся распределение материи во Вселенной? Это два фундаментальных вопроса, на которые постарается ответить проект «Deus: полный цикл Вселенной».

Моделирование стандартной космологической модели уже позволило исследователям обнаружить много важных свойств относительно распределения материи во Вселенной. Например, они преуспели в оценке общего количества групп галактики с массой, больше, чем сто тысяч миллиардов солнечных масс. В настоящее время эти группы составляют 144 миллиона. Исследователи нашли, что первая группа галактики этого типа, сформированного, когда вселенной было только 2 миллиарда лет и самая массивная группа во вселенной сегодня, весит 15 квадрильонов (или 15 тысяч триллионов) солнечных масс. Данные, произведённые моделью, также позволили учёным оценить пространственное распределение флуктуаций плотности тёмной материи во Вселенной. Эти колебания имеют то же самое происхождение, что и найденные в «Cosmic Microwave Background radiation» в результате Большого взрыва, наблюдаемые спутниками «Planck» и «WMAP». Все измерения были получены из моделирования, охватывающего всю историю эволюции Вселенной с ранее недостижимой точностью и в более широком диапазоне масштабов, от нескольких миллионных до размеров всей Вселенной. Также был обнаружен с беспрецедентной точностью отпечаток акустических колебаний первичной плазмы на распределении тёмной материи («Baryon Acoustic Oscillations»). Это моделирование является золотым источником новых результатов для космологического общества в целом.

Реализация этого уникального проекта была бы невозможной без мощных ресурсов, созданных для исследователей «Grand Equipement National de Calcul Intensif» (GENCI), чей новый суперкомпьютер «CURIE» оснащён более, чем 92000 процессоров и может выполнить 2 миллиона миллиардов операций в секунду (2 PFlop/s). Суперкомпьютер «CURIE» размещён и управляется «CEA Tres Grand Centre de Calcul» в Bruyeres-le-Chatel (Essonne). «Designed by Bull» — это один из пяти самых мощных суперкомпьютеров в мире.

Проект «Deus: полный цикл вселенной», представляет новую стадию в развитии супервычисления. Первое моделирование в проекте во многом превзошло самые современные космологические моделирования, проводимые на протяжении нескольких последних лет в ряде международных коллабораций на крупнейших суперкомпьютерных объектах по всему миру. Весь проект будет занимать более 30-ти миллионов часов (приблизительно 3500 лет) вычислительного времени, фактически на всех центральных процессорах «CURIE». Больше, чем 150 петабайт (PBytes) данных (эквивалент: 30 миллионов «DVD» дисков) будут произведены в течение вычислительных процессов. Но, благодаря продвинутому и инновационному процессу сжатия данных, созданному исследователями, количество полезных хранимых данных может быть уменьшено до 1 петабайта.

Теперь, в стандартной космологической модели с космологической константой возможно пройти распределение тёмной материи и галактик всей Вселенной на расстоянии, которое эквивалентно 90 миллиардам световых лет и последующей их эволюции, проходящей на протяжении всей истории Вселенной.

Результаты этих путешествий, через всю Вселенную, начиная с сегодняшнего дня и возвращаясь к Большому взрыву, ожидаются к концу мая месяца 2012-го года, когда будут готовы последние две модели. Эти результаты улучшат текущее понимание влияния тёмной энергии на структуру Вселенной. Они также окажут исключительную поддержку для развития и интерпретации настоящих и будущих космических каталогов из главных наблюдательных проектов, особенно тех, которые уже начаты международными космическими агентствами. К ним относится миссия «EUCLID», которая была выбрана «ESA», Европейским космическим агентством.

Открытие учёных из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin), доказало, что размер семени контролирует небольшие молекулы РНК, унаследованные от матери, сообщает «WordScience.org».

«Семена сельскохозяйственных культур содержат от 70 до 80 процентов калорий, и от 60 до 70 процентов всех потребляемых человеком белков», — сказали З. Джефф Чен и Д. Ж. Сибли, профессора молекулярной генетики в Техасском университете. «Очевидно, что производство семян очень важно для развития сельского хозяйства и эволюции растений в целом».

Чен со своими коллегами, включая Дэвида Баулкомба из Кембриджского университета (University of Cambridge), являются первыми свидетелями контролируемого генетического развития семян, наследуемых по материнской линии получили название «Малые интерферирующие РНК» или «siRNA».

Данное исследование было опубликован0 3-го апреля 2012-го года в журнале «PNAS».

Как известно, «siRNA» контролируют некоторые аспекты роста и развития растений и животных. Для эксперимента исследователи использовали арабидопсис (Arabidopsis) — быстрорастущее цветущее растение рода «Горчица».

Исследователи обнаружили, что, как и плаценты у млекопитающих, «siRNA» имеет значительное влияние на развитие эндоспермы, входящее в состав семян, которое обеспечивает растения питательными веществами для развития эмбриона.

Несмотря на важность эндоспермы, на данный момент мало ещё что известно о молекулярном механизме, управляющим её ростом.

В семенах цветущего растения эмбрион формируется путём слияния одной отцовской и одной материнской клетки, а эндосперма объединяет один отцовский ген и два материнских. Этот процесс образования эмбриона и эндоспермы называется «двойное оплодотворение».

Также, учёные обнаружили, что когда растение женского пола с двойным геномом (известное, как тетраплоид) пересекается с растением мужского пола, у которого нормальный геном, так называемый диплоид — происходит увеличение материнского генома в семени эндоспермы и замечено связанное увеличение материнской «siRNA».

Материнский «siRNA» снижает экспрессию генов, которые приводят к большому росту эндоспермы. Это означает, что «siRNA» способен создавать только небольшие семена.

«Теперь мы понимаем, что «siRNA» играют важнейшую роль в зондировании материнских и отцовских генов, дисбалансе и контроле развития семян», — сказал Чен.

В настоящее время исследователи продолжают работу, дабы узнать, как именно «siRNA» способен регулировать экспрессию генов в эндосперме и зародыше, и следовательно — как он влияет на размер семян.

Эти новые данные позволят учёным разработать биотехнологические средства для повышения продуктивности и урожайности сельскохозяйственных культур.

Но, Чен предупредил, что «больше, не всегда означает лучше».

На самом же деле, в семенах над которыми отсутствовал контроль, унаследованный по материнской линии «siRNA» вырос настолько большим, что семена просто погибли.

Исследования Чена финансируются Национальным научным фондом «Программа генетических механизмов». Также Чен был удостоен высшей премии, проводить исследования с Девидом Баулкомбом — профессор «Royal Society» в Кембридже. Баулкомб широко известный профессор, благодаря своим новаторским и плодотворным исследованиям, выявляющим роль «siRNA» в генах растений.

Учёные сообщают, что они создали «карту» физической архитектуры интеллекта в головном мозге. Это одно из самых больших и всесторонних исследований структур головного мозга, жизненно важного для общего интеллекта и для определённых аспектов интеллектуального функционирования, передаёт «WordScience.org».

Их исследование, опубликованное в «Journal of Neurology», уникально тем, что в нём приняло участие очень большое количество добровольцев: 182 вьетнамских ветерана с очаговыми повреждениями головного мозга.

«Существенная проблема — найти пациентов (для исследования), имеющих повреждение головного мозга, а ещё труднее найти пациентов, которые имеют центральное повреждение головного мозга», — сказал Арон Барби — преподаватель нейробиологии в Иллинойском университете (University of Illinois). Например: повреждение головного от инсульта, часто нарушает несколько областей мозга, что усложняет задачу для идентификации познавательных вкладов в конкретной структуре мозга.

Но, очаговые травмы головного мозга, проанализированные в исследовании, позволили исследователям выявить, какие структуры головного мозга необходимы для мышления», — сказал Барби. «Изучив, как повреждённые области головного мозга влияют на когнитивные человеческие функции, мы нанесли на «карту» архитектуру мышления, идентифицируя структуры головного мозга, которые являются критически важными для определённых интеллектуальных способностей».

Каждому пациенту пришлось пройти компьютерную томографию головного мозга, а затем обширную серию познавательных тестов. Далее, учёные объединили данные компьютерной томографии в трёхмерную карту коры головного мозга, которую они разделили более, чем на 3000 трёхмерных элементов, называемых вокселями. Анализируя пациентов с повреждением конкретного вокселя или группы вокселей, исследователи сравнили их познавательные способности со здоровыми пациентами. Затем, они смогли идентифицировать отделы головного мозга, ответственные за мыслительный процесс и структуры, которые отвечают за человеческий интеллект.

«Мы обнаружили, что общий интеллект зависит от весьма ограниченной нервной системы», — сказал Барби. «Несколько отделов головного мозга и связи между ними, являлись самыми важными элементами для общего интеллекта».

Эти структуры расположены прежде всего в пределах левой префронтальной коре головного мозга (позади лба), височной коре (возле уха) и левой теменной коре (в верхней задней части головы) и в «белом веществе», которое соединяет их.

Исследователи также обнаружили, что области головного мозга предназначенные для планирования, самообладания и других аспектов исполнительной функции, в значительной степени пересекаются с областями, жизненно важными для общего интеллекта.

«Исследование предоставляет новые свидетельства, что человеческий интеллект полагается не на одну область головного мозга и не распределён по всему мозгу равномерно, а вовлекает в себя несколько определённых областей мозга, работающих вместе на скоординированной основе», — подчеркнул Барби.

«На самом деле, мы нашли доказательства того, что интеллект зависит от способности мозга интегрировать информацию из вербальных, визуальных, пространственных и командных процессов», — добавил он.

Данные результаты открывают двери в будущие исследования биологического основания интеллекта, исследуя совместное взаимодействие головного мозга, генов, пищи и окружающей среды, которые служат для формирования и дальнейшего развития замечательных интеллектуальных способностей, которые делают нас людьми», — сказал Барби.

В исследовательскую группу также входили учёные из «Universidad Autonoma de Madrid», «Medical Numerics», «George Mason University», «University of Delaware» и «Kessler Foundation».

Исследование финансировалось «U. S. National Institute of Neurological Disorders» и «Stroke at the National Institutes of Health».

Источник: NanoWork.org

Учёным наконец-то удалось преодолеть главное препятствие в квантовых вычислениях: как защитить квантовую информацию от разложения окружающей средой и одновременно выполнять вычисления в твердотельных квантовых системах, сообщает «WordScience.org».

Данное исследование было опубликовано 5-го апреля 2012-го года в журнале «Nature».

Группа «Department of Energy’s Ames Laboratory» под руководством физика энергетика Вячеслава Добровицкого и учёных Дельфтского технологического университета (Delft University of Technology), Калифорнийского университета (University of California) в Санта-Барбаре и Южно-Калифорнийского университета (University of Southern California), сделала большой шаг вперёд на пути к использованию передвижения одинарных электронов и ядер для обработки квантовой информации. Это открытие открывает двери для надёжных квантовых вычислений с твердотельными устройствами и использование квантовых технологий для магнитных измерений с точностью до одного атома в наномасштабе.

Квантовая обработка информации основана на комбинированном движении микроскопических элементов, таких как электроны, ядра, фотоны или ионы. В классической обработке информации, данные хранятся и обрабатываются в битах, а также данные, включённые в каждый бит ограничены только двумя значениями: 0 или 1. Но, в квантовом бите, называемом кубитом, данные могут иметь сразу 2 этих значения одновременно.

Эта сила квантовой обработки информации, также представляет собой серьёзную проблему: даже незначительное «толчок» вызывает у кубитов потерю данных. И кубиты, как правило, довольно чутко взаимодействуют с окружающей средой, где несколько сильных «толчков» могут вывести их из колеи.

Но, ключ к квантовой обработке информации в отношениях между кубитами, не такое простое решение, как отделение одного кубита из окружающей среды.

«Большим шагом вперёд является то, что мы смогли отделить отдельные кубиты из среды, поэтому они сохраняют, как свою информацию, так и связь между кубитами», — сказал Добровицкий.

Твердотельные гибридные системы полезны для квантовой обработки информации, потому что они состоят из различных типов кубитов, каждый из которых выполняет различные функции. В работе Добровицкого, гибридная система включает в себя магнитные моменты электрона и ядра.

«Этот тип гибридной системы может хорошо подходить для обработки квантовой информации, потому что электроны движутся быстро и ими можно легко управлять, но с другой стороны они также быстро теряют квантовую информацию. Ядра двигаются очень медленно и ими трудно управлять, но они очень хорошо сохраняют всю информацию», — сказал Добровицкий. «Вы можете увидеть аналогию между этой гибридной квантовой системой и частью классического компьютера: процессор работает быстро, но не долго хранит информацию, а память работает медленно, но хранит информацию в течение длительного времени».

Обычно, когда мы отделяем кубиты из среды, чтобы защитить квантовые данные, мы отделяем их от всего, даже друг от друга.

Но, Добровицкий нашёл узкую лазейку, при которой оба электрона и ядра, могут быть отделены из среды, при этом сохраняя свои отношения друг к другу.

«Решение применяет определённую структуру ударов в магнитный момент электрона, так что крошечные вращения между ударами накапливают и совпадают с вращением ядра», — сказал Добровицкий. «Мы можем выделить отдельные движения электрона из тысячи других, потому что он синхронизирован с движением ядерного магнитного момента».

В результате, электрон и движение ядра остаются связанными, в то время, как они оба защищены от «ухода с курса» и сохраняют свои возможности квантовой обработки информации.

Эксперименты, проведённые группой учёных из Дельфтского технологического университета в Нидерландах и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, показали, что теоретическая разработка этого метода хорошо работает и на практике.

Исследователи применили технику и показали, что она может быть использована для малой обработки квантовой информации. Учёные из Дельфтского технологического университета и «UCSB» успешно провели квантовый алгоритм Гровера, метод для поиска случайных списков. В этом случае, они заставили твердотельную гибридную систему правильно искать список, состоящий из четырёх случайных элементов.

«Это первый случай, когда надёжные квантовые вычисления были продемонстрированы с помощью твердотельных систем с отдельными спинами», — сказал Добровицкий. «Мы показали, что даже с неизбежным несовершенством экспериментов, мы можем использовать эту систему и сделать квантовую обработку информации таким образом, что она побьёт свой классический аналог. В самом деле, в списке из четырёх элементов, квантовое устройство находит с уверенностью нужный элемент, глядя в список только один раз, в то время, как классический аналог должен проверить все четыре элемента по отдельности».

В то время, как список из четырёх элементов, является небольшим, учёные рассмотрели возможность случайного списка, состоящего из миллионов записей. Прибегая к классическому вычислению, было совершено 500000 запросов. Но, с использованием квантовой обработки информации, было совершено всего лишь 1000 запросов, тем самым показывая, насколько быстрее будет завтрашняя квантовая обработка информации, сегодняшних классических современных компьютеров.

Исследования, проведённые в «Ames Laboratory», финансировались «DOE’s Office of Science».

Научной студией визуализации, созданной при поддержке Центра космических полётов «NASA» в Гринбелте (штат Мэриленд), в океанских течениях были засняты десятки тысяч различных по размерам воронок, сообщает «WordScience.org».

«На данный момент существует обширное 20-ти минутное видео, которое более подробно показывает эти глобальные поверхностные токи», — говорит Гораций Митчелл, глава студии визуализации. «Также мы выпустили трёхминутную версию «NASA Visualization» на приложении IPad Explorer»

В высоком разрешении, 20-ти минутная и 3-х минутная версии доступны сайте: http://svs.gsfc.nasa.gov/goto?3827

Визуализация охватывает период с июня 2005-го по декабрь 2007-го года. Её основа базируется на синтезе численной модели с данными наблюдений. Созданный проект «NASA» вышел под названием «European CanCer Organisation» или просто «ECCO». «ECCO» является совместным проектом Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) и лаборатории «NASA» в Пасадене.

Чтобы получить реалистичное описание того, как с течением времени развивается циркуляция океана, калифорнийские исследователи использовали передовые математические технологии, объединяя наблюдения с числовой океанской моделью (MIT).

Эти образцовые модели синтеза, являются одними из крупнейших в истории вычислений в своем роде. Они стали возможными благодаря вычислительным ресурсам высокого уровня, предоставляемых научно-исследовательским центром «NASA» в Моффет Филд, Калифорния.

Данные синтезы моделей «ECCO» используются для определения роли океана в глобальном углеродном цикле, чтобы понять изменения в полярных океанах, контролировать высокую температуру и химический обмен внутри и между различными компонентами системы Земли.

В частности, данные модели используются для синтеза этой визуализации. В соответствии с компьютерными моделями мелкомасштабные океанские течения могут свободно развиваться самостоятельно. В связи с ограниченным разрешением данной модели, только, большие вихри могут выглядеть более «совершенно», чем они есть в реальной жизни. Несмотря на эти ограничения, визуализация обеспечивает реалистичным исследованием циркулирующих вод.

В окрестностях Земли, где каждый год вода замерзает минимум на месяц, в результате, происходит сокращение глобального потепления. В настоящее время некоторые воздействия на экосистемы раскрываются через исследования, проводимые в течение нескольких десятилетий на поражённых участках, сообщает «WordScience.org».

Они включают в себя дислокацию отношений между хищниками и их жертвами, а также изменения движений в экосистемах углерода и питательных веществ. Изменения взаимодействуют сложным образом, что в настоящее время ещё очень сложно для нашего понимания. Зато воздействие на популяцию людей становятся очевидными.

Во всём мире экосистемы меняются в результате сокращения морского льда, снега и ледников, особенно в высоких широтах, где вода замерзает, по крайней мере, на месяц каждый год — это криосферы. Учёные уже сделали запись, как некоторые крупные животные, такие как пингвины и белые медведи, реагируют на потерю своей среды обитания.

Статья, вышедшая в апрельском выпуске «BioScience», описывает некоторые последствия, которые позволяют отслеживать поражённые участки экологии в течение нескольких десятилетий.

Статья, написанная Эндрю Дж. Фонтана из Портлендского университета (Portland State University) и пяти со-авторов, является одной из шести в «Long Term Ecological Research Network». В статье описывается, как во многих областях уменьшение снегопадов угрожает роющим животным. Микробы, такие как диатомовые водоросли, живущие под морским льдом, являются основным источником пищи для криля. Таким образом, таяние льда способствовало к снижению их численности, так как морские птицы и млекопитающие питаются крилем. Исчезающий морской лёд, также уменьшает поглощение морем углекислого газа из атмосферы.

Изменение на земле снежного покрова может повлиять на пригодность области для отдельных разновидностей и растений. Также, таяние в зонах вечной мерзлоты влияет на количество углекислого газа, которым питаются растения и микробы из атмосферы. Сокращение ледников добавляет загрязняющие вещества и увеличивает в пресноводных водоёмах количество питательных веществ.

«Повышение уровня моря на земле, вследствие таяния льда, будет иметь социальные, экономические и геополитические последствия», — отмечают Эндрю Дж. Фонтана и его соавторы.

В наши дни многие из этих изменений происходят в таких местах, где процветает горнолыжная индустрия, инфраструктура и прибрежное планирование, а также в сфере туризма. Таким образом, значительное влияние на запасы воды и следовательно, на сельское хозяйство, может быть предсказуемо.

Фонтана и его коллеги утверждают, что находящиеся на месте долгосрочные, междисциплинарные и исследовательские работы, нуждаются в долгосрочных экологических исследованиях для получения адекватного представления о комплексе и каскадных реакциях экосистем на изменения криосферы.

Другие статьи в специальном разделе «Long Term Ecological Research Network» детализируют дальнейшие известные научные и социальные вклады этой сети, которая возникла в 1980-ом году и теперь включает в себя 26 объектов.

В своём внеочередном стремлении расшифровать человеческий обмен веществ, исследователи из «Salk Institute for Biological Studies» обнаружили пару молекул, которые регулируют производство глюкозы в печени — простой сахар, который является источником энергии в клетках человека и главным нарушителем при сахарном диабете, сообщает «WordScience.org».

В статье, опубликованной 8-го апреля 2012-го года в журнале «Nature», учёные заявили, что урегулирование деятельности этих двух молекул, работающих вместе для выработки глюкозы, может открыть новый способ по снижению уровня сахара в крови, для лечения стойкого к инсулину диабета II типа. В своём эксперименте на диабетических мышей они показали, что это вполне возможно.

«Если контролировать эти параметры, то можно контролировать производство глюкозы, которая является основной проблемой в сахарном диабете II типа», — говорит профессор Марк Монтмини, глава «Salk’s Clayton Foundation Laboratories for Peptide Biology».

«Потребность в новых препаратах растёт не по дням, а по часам», — говорит Монтмини. «Почти 26 миллионов американцев страдают сахарным диабетом II типа. По оценкам, 79 миллионов человек подвержены риску развития этого заболевания. Диабет является шестой по значимости причиной смерти в Соединённых Штатах Америки, а стоимость лечения оценивается экспертами в $ 116 миллиардов в год.

В целях разработки новых и эффективных методов лечения сахарного диабета, исследователи должны понимать сложную и тонкую биологию обмена веществ, а также расстройства, которые появляются при нарушении этой тонко настроенной системы», — говорит Монтмини.

В течение дня люди сжигают глюкозу, полученную при потреблении пищи. Это топливо, которое обеспечивает мышцы и другие части тела, расходуя энергию. Ночью, когда мы спим, мы возвращаем накопленные жиры, которые служат, как источник очень надёжной, но медленно высвобождаемой энергии. Но некоторые части тела, особенно мозг, требуют именно глюкозу в качестве источника энергии.

Островковые клетки поджелудочной железы (островки Лангерганса) контролируют обе части этого энергетического уравнения. Расположенные в поджелудочной железе, эти клетки вырабатывают глюкагон — гормон, который выделяется во время голодания (во сне), и в это время «приказывает» печени производить глюкозу для головного мозга. Этот процесс полностью изменён, когда мы принимаем пищу (в течении дня) — островки Лангерганса выпускают инсулин, который сообщает печени о прекращении выработки глюкозы.

Таким образом, глюкагон и инсулин, являются частью системы обратной связи и предназначены для поддержания глюкозы в крови на стабильном уровне.

Лаборатория Монтмини, уже в течение многих лет сосредоточена на центральных переключателях, которые контролируют производство глюкозы в печени и др., которые контролируют уровень глюкозы и производство инсулина в поджелудочной железе. Среди его основных выводов есть и такой: глюкагон — гормон выделяемый во время голодания — включает генетический переключатель (CRTC2), который наращивает производство глюкозы в крови. В свою очередь, когда инсулин увеличивается в крови, активность «CRTC2» затормаживается, и печень начинает вырабатывать меньше глюкозы.

«Но, в стойких к инсулину людях, имеющих диабет II типа, переключатель «CRTC2» работает слишком интенсивно, так как не доходит сигнал о инсулине», — делится Монтмини. «В результате, печень вырабатывает слишком много глюкозы и её уровень в крови становится слишком высоким. За период от 10-ти до 20-ти лет, повышение содержания глюкозы в крови приводит к хроническим осложнениям, включая сердечные заболевания, слепоту и почечную недостаточность».

Новые результаты в исследовании идентифицируют реле системы, которая объясняет, как глюкагон активирует переключатель «CRTC2» во время голодания, и как эта система попадает под угрозу во время сахарного диабета.

Учёные говорят, что это реле системы включает в себя молекулярные рецепторы (IP3) за пределами клеток печени, которых они называют «молекулярный кран». Глюкагон открывает «IP3» кран во время голодания, позволяя увеличению кальция, общей сигнальной молекуле в клетке. Это стимулирует молекулярную «газовую педаль», известную, как кальциневрин, который увеличивает скорость «CRTC2», активируя гены, которые позволяют печени завести метаболический двигатель, производя больше глюкозы.

«Это важно, так как команда уже обнаружила, что активность рецепторов «IP3» и кальциневрина в печени, повышает у больных сахарным диабетом резистентность к инсулину, что приводит к большему количеству сахара в крови», — говорит Монтмини.

«Наши результаты давали предположение, что вещества, которые могут выборочно заглушить деятельность «IP3» крана и ускорителя кальциневрина, могли бы помочь закрыть «CRTC2» переключатель и снизить уровень сахара в крови у больных диабета II типа», — говорит он. Именно это и произошло, когда учёные использовали эти соединения на клетки мышиной печени.

«Нам, конечно, предстоит выполнить ещё много работы, чтобы выяснить, может ли такая стратегия помощь человеку», — говорит Монтмини.

В исследовательскую группу входили исследователи из Института Солка (Salk Institute), Колумбийского университета (Columbia University), Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego) и университет Оттавы (University of Ottawa).

Исследование финансировалось за счёт грантов от Национального института здравоохранения (National Institutes of Health), «Kieckhefer Foundation» и «Clayton Foundation for Medical Research».

Предполагая, что некоторые экосистемы могут быть предельно устойчивыми к некоторым аспектам изменения климата, анализ 35-ти бассейнов в Соединённых Штатах Америки и