Ученые упростили применение масс-спектрометрии в сельском хозяйстве, промышленности и науке
Исследователи из Сколтеха предложили новую метрику для описания сложных образцов природного органического вещества и выложили в открытый доступ первую версию базы данных с результатами масс-спектрометрического анализа таких образцов почвы и воды. Эти инструменты позволяют напрямую сравнивать образцы, исследованные на разном оборудовании в разных лабораториях, что раньше было невозможным. Из-за этого накопленные за два десятилетия данные были в значительной мере бесполезны для задач сельского хозяйства, водоочистки и изучения климата.
Научная статья опубликована в журнале Environmental Science and Technology. Природное органическое вещество — ключевой компонент экосистемы любой реки, моря, почвы. Содержащаяся в воде и грунте органика влияет на их свойства, значимые с точки зрения сельского хозяйства, рыбоводства, водоснабжения, фиксации атмосферного углерода и научных исследований. Единственный метод анализа природной органики, который может описать образец как набор формул всех химических соединений в его составе, — масс-спектрометрия высокого разрешения. На специальной установке смесь подвергается ионизации, и ученые распознают входящие в ее состав ионы по соотношению массы и заряда, которое можно определить по частоте вращения в магнитном поле.
«В теории у вас должна быть возможность исследовать свой образец на масс-спектрометре и по полученным результатам найти свойства органики почвы или воды, которые вас интересуют, в базе данных. Вы находите информацию по ранее изученному в любой другой лаборатории образцу, и, если он достаточно похож на ваш, то и их характеристики будут похожи», — объясняет руководитель исследования, старший научный сотрудник Александр Жеребкер из Лаборатории масс-спектрометрии Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха.
«Но с этим есть две проблемы, — продолжает ученый. — Во-первых, такой сводной базы данных нет, вернее не было. Во-вторых, раз за разом мы видим, что из-за сложного устройства образцов и индивидуальных особенностей инструментов результаты анализа состава значительно варьируются в зависимости от того, кто, где и на каком оборудовании их получил».
Жеребкер и его коллеги предлагают решить эту проблему за счет описания образцов не с точки зрения молекулярного состава, а при помощи другой метрики, которая, согласно новому исследованию, намного более устойчива к различиям между процедурами анализа и инструментами, используемыми в разных лабораториях. Кроме того, авторы исследования собрали и выложили в открытый доступ первую в своем роде базу данных для сбора результатов масс-спектрометрического анализа образцов природного органического вещества с использованием нового подхода к описанию.
Вместо точного молекулярного состава предложенная учеными метрика характеризует образец с точки зрения протекания в нем большого набора химических реакций. Для этого рассматриваются различия в концентрациях соединений, которые являются исходными веществами и продуктами той или иной реакции. Конечно, при таком подходе не получится, скажем, исследовать отдельные побочные продукты, образующиеся при дезинфекции воды.
«Но такие задачи вполне решаемы в рамках одной лаборатории, поэтому здесь бы сработала и традиционная метрика, — говорит Жеребкер. — Там же, где точный состав не требуется, наш подход наконец позволяет сопоставить два образца, независимо от того, где и какой научной группой получены данные. Таким образом, появляется возможность применить столь мощный инструмент, как масс-спектрометрия высокого разрешения, к другим задачам в сельском хозяйстве и науке».
В первую обнародованную версию базы данных вошли сведения лишь по 14 образцам. По словам ее создателей, этот список необходимо последовательно расширять, но в нем уже представлены разные типы почв и реки мира; есть даже одно антарктическое озеро. Эти образцы являются продуктами весьма разных биогеохимических процессов. Антарктическая органика, например, лишена растительных компонентов.
Помимо того, что базой данных можно пользоваться для предсказания свойств почв или вод путем соотнесения новых образцов природной органики с хорошо изученными ранее, есть второй вариант применения — оценка качества измерений. «Если лаборатория проводит масс-спектрометрический анализ досконально изученного образца и получает неожиданные результаты, значит, что-то пошло не так и нужно внести коррективы, иначе нельзя полагаться на полученные в тех же условиях результаты анализа новых образцов», — пояснил Жеребкер.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователям удалось обнаружить у побережья филиппинского острова Лусон останки «Хофуку Мару» — печально известного японского плавучего концлагеря, подорванного торпедой союзников в 1944 году. Затонувший корабль стал братской могилой более чем для тысячи военнопленных, находившихся на борту.
Ученые впервые объединили головной мозг и аналог спинного мозга плодовой мушки в общую трехмерную карту. Результаты показали, как голова и тело обмениваются сигналами. Анализ сети помог выявить распределенную систему контроля: базовыми движениями насекомого руководили местные группы нейронов, тогда как мозг играл лишь роль координатора.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно