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 Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Современные люди проводят днем неподвижно столько же времени, сколько и охотники-собиратели. Но делают это сидя, а не на корточках, как их предки. Физиология человека не адаптирована к сидению, а физические возможности цивилизованных людей — к длительному пребыванию на корточках. Теперь исследователи рассчитали часть цены, которую мы платим за проблему длительного сидения.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
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.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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