Биологи миниатюризировали хищников и жертв

Биоинженер Линчун Ю из Университета Дьюка вместе с коллегами создал бактериальную систему, которая моделирует отношения между хищником и жертвой. Бактериальная модель была создана для изучения влияния количества жертв и хищников на динамику всей экосистемы. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Molecular Systems Biology.

Для создания модели исследователи использовали кишечную палочку Escherichia coli. Они "перепрограммировали" ее геном и создали систему, состоящую из двух взаимозависимых популяций E. coli: популяции "хищников" и популяции "жертв".

В разработанной учеными системе бактерии-"хищники" не поедали бактерий-"жертв". Популяции контролировали численность друг друга, влияя на уровень самоубийств "соседа".

Если число бактерий-"жертв" падало ниже определенного уровня, у "хищников" включался так называемый ген самоубийства, который приводил к их смерти. Сокращение численности "хищников" вызывало активное размножение "жертв". Увеличившись в числе, "жертвы" начинали выделять в среду реагент, который при достижении высокой концентрации стимулировал ген-антидот бактерий-"хищников". Продукт этого гена прекращал действие гена самоубийства.

Соответственно, после включения гена-антидота число "хищников" начинало возрастать. После того, как количество "хищников" превышало некий заданный уровень, они начинали вырабатывать реагент, который, проникая в клетки "жертв", включал ген, продукт которого убивал их.

Созданная модель не является точным воспроизведением отношений хищник-жертва в природе. В "обычных" популяциях жертва не останавливает самоубийство хищников, а становится их пищей. Кроме того, бактериальные "хищники" и "жертвы" конкурируют за одну и ту же пищу. Тем не менее, авторы модели полагают, что она может стать полезным инструментом для биологов.

"Существует практически неограниченное число способов изменять параметры этой системы для того чтобы исследовать влияние различных факторов среды на динамику развития популяций", - отмечает Линчун Ю. Разработанную систему теоретически можно приспособить для моделирования существенно более сложных экосистем.

Физики научились лазером вызывать молнии

Французские, швейцарские и немецкие физики смогли увеличить количество электрических разрядов в грозе, создавая при помощи мощного лазера плазменные шнуры в атмосфере. Статья с описанием эксперимента опубликована в журнале Optics Express.

Жером Каспарян и его коллеги разместили на пике Саут-Болди (South Baldy Peak, буквально – Южный лысый пик) в штате Нью-Мексико, США, на высоте 3209 метров над уровнем моря лазерную установку Teramobile – мощный переносной лазер, созданный французско-немецкой коллаборацией специально для атмосферных исследований.

В течение двух гроз, произошедших с интервалом в сутки, установка каждую десятую долю секунды "стреляла" в небо мощными лазерными импульсами очень небольшой длительности: около ста пятидесяти фемтосекунд (фемтосекунда – 10^-15 секунды). Электрическая активность грозы регистрировалась датчиками лаборатории Ленгмюра (Langmuir Laboratory), расположенными на участке два на два километра вокруг лазера.

Статистический анализ данных показал, что во время импульсов наблюдалось значимое увеличение количества электрических разрядов. Импульс создавал в атмосфере плазменный канал, способный проводить электричество, что и приводило к возникновению разряда. Наземные молнии создать не удалось, но, по мнению исследователей, это также возможно, если использовать более мощный лазер или научиться создавать плазменные шнуры более эффективно.

Эксперимент показал, что создание молний с помощью лазера в принципе возможно. Теоретически такая идея обсуждается с 1970-х годов, однако недостаток мощности до сих пор не позволял получить убедительного ее подтверждения на практике.

Искусственная генерация молний позволит лучше понять природу этого явления, которое достаточно сложно исследовать в природе из-за его кратковременности, повысить безопасность самолетов и ЛЭП. Сейчас для нее используются запуски маленьких ракет, к которым присоединена проволока. Этот метод, по мнению исследователей, имеет свои недостатки: количество ракет всегда ограничено, а от запуска ракеты до возникновения разряда (если он вообще возникает) проходит несколько секунд.