Komunikwanty – sierpień 2018

Kończymy okres wakacyjny porcją sierpniowych wieści ze świata nauki. W dzisiejszej odsłonie Komunikwantów będzie m.in. o wodorowej ścianie na rubieżach Układu Słonecznego, spółkowaniu neandertalczyków z denisowianami oraz medialnym wyróżnieniu dla Marii Skłodowskiej.

[ecko_fullpage_image]Wodór na krańcu Układu Słonecznego[/ecko_fullpage_image]

Układ Słoneczny otula warstwa wodoru

NASA ogłosiła, że należąca do niej sonda New Horizon – która pod koniec 2015 roku minęła Plutona – mknąc ku krańcom Układu Solarnego zaobserwowała swego rodzaju ścianę wodoru. Podobne ślady miały zostać odnotowane również przez starsze urządzenia, tj. wystrzelone w latach 70. sondy Voyager 1 i Voyager 2.

Prawdopodobnie nietypowe zjawisko wiąże się z działaniem wiatru słonecznego. Oczywiście sam wiatr to przede wszystkim cząstki alfa i protony emitowane przez naszą rodzimą gwiazdę, ale jego napór doprowadza do regularnego wydzierania lekkiego gazu z atmosfer planet oraz przestrzeni międzyplanetarnej. Atomy wodoru wyhamowują jednak w odległości ponad 10 miliardów kilometrów, gdzie sam wiatr słoneczny wyraźnie traci impet. Astronomowie podkreślają, że dane nie są jednoznaczne i mogą powstać inne wyjaśnienia dla zarejestrowanych sygnałów. Na razie plany zakładają skupianie przyrządów New Horizons na hipotetycznej bańce wodoru dwa razy do roku. Dane będą coraz dokładniejsze, wraz ze zbliżaniem się urządzenia do granic naszego układu planetarnego.
[ecko_fullpage_image]Gen TP53 chroni przed nowotworami[/ecko_fullpage_image]

Przed nowotworami obronią nas geny słonia

Choć w wyścigu medycyny z nowotworami odnotowujemy pewne sukcesy, to nadal daleko nam do pełnego triumfu. Być może na lepsze tory naprowadzą nas… słonie. Dlaczego akurat te wielgachne ssaki? Badaczy od dłuższego czasu zastanawiało, skąd u tych potężnych zwierząt wzięła się ponadprzeciętna odporność na nowotwory. Można by pomyśleć, iż ważące sześć ton cielsko, powinno być odpowiednio bardziej narażone na patologiczne zmiany, niż organizmy drobniejsze. W końcu większa liczba komórek, oznacz większą szansę na nieszczęśliwą mutację i napoczęcie choroby. Co jednak zaskakujące, żadna taka prawidłowość u słoni nie występuje. Liczby nie pozostawiają złudzeń: podczas gdy u człowieka szansa pojawienia się nowotworu wynosi od 11 do 25%, u słoni takie ryzyko ledwo dobija do 5%. Tzw. “paradoks Peto”, jak go nazwano, skłonił naukowców do poszukiwania źródeł odporności właśnie u trąbowców. Zaawansowane badania zawdzięczamy grupie genetyków z Uniwersytetu w Chicago, kierowanej przez Vincenta Lyncha. Szukając odpowiedzi trafili oni na gen TP53, stanowiący swoistą tarczę, chroniącą słonia przed rakiem i podobnymi paskudztwami. Uczeni ze zdumieniem dostrzegli, że w ciele ogromnego ssaka występuje  on aż 20 razy liczniej niż u Homo sapiens. Jednak swoją skuteczność TP53 zawdzięcza współpracy z innym znanym od niedawna genem LIF6, nieformalnie ochrzczonym “genem zombie”. U większości zwierząt LIF6 aktywuje się wraz z chwilą śmierci, u trąbowców natomiast potrafi się on włączać również za życia, uruchamiając ograniczoną apoptozę uśmiercającą zniszczone przez chorobę obszary.

Ogromnej roli LIF6 w hamowaniu raka genetycy dowiedli w eksperymencie, w którym pobrane od słoni komórki pozbawili wspomnianego genu, a następni wystawili na działanie kancerogennych czynników. Efektem było gromadzenie się uszkodzonych elementów w tkance i błyskawiczne postępowanie szkodliwych mutacji. W kolejnym badaniu prześwietlone zostały komórki przy udziale genu “zombie”, co skutkowało natychmiastową autodestrukcją obszarów dotkniętych patologicznymi zmianami. Jak podkreślają naukowcy z ośrodka w Chicago: powiązanie działania obu genów, a w tym szczególna rola przypisywana LIF6 , może być kluczowe dla dalszego poszukiwania skutecznego sposobu walki z nowotworem u ludzi.

[ecko_fullpage_image]Enzym zmieniający grupę krwi[/ecko_fullpage_image]

Kanadyjczycy są na tropie enzymu zmieniającego grupę krwi A na 0

Przy każdej transfuzji kluczowa pozostaje wiedza odnośnie grupy krwi pacjenta. Jeżeli masz grupę krwi A, B lub AB, jesteś w dość komfortowej sytuacji (o ile można tak powiedzieć o kimś wymagającym transfuzji). Jeśli jednak twoja grupa to 0 – nie jest już tak dobrze. Jedynym dawcą krwi dla osoby z “zerem” może być nosiciel tej samej grupy, ponieważ erytrocyty pochodzące od właścicieli A, B oraz AB posiadają pakiet przeciwciał, który dla krwinek ze znakiem 0, pozbawionych podobnej obrony, pozostaje zabójczy. Jednocześnie ta bezbronność “zerowców” czyni z nich najlepszych, bo uniwersalnych dawców dla każdego innego potrzebującego.

Sposobem na wyrównanie szans poszkodowanej grupy 0, może okazać się enzym pozyskany z bakterii, żyjącej w ludzkim jelicie. Badania prowadzone przez biochemików z University of British Columbia w Kanadzie, pod kierunkiem Stephena Withersa pokazały, że w warunkach laboratoryjnych może on skutecznie zamienić krwinki z grupy A na grupę 0. Pomijając szczegóły techniczne, najważniejszą informacją jest tu umiejętność usunięcia przez enzym przeciwciał normalnie przesiadujących w erytrocytach z grupy A. W efekcie tego procesu, ogołocona krwinka zaczyna w praktyce imitować krwinkę grupy 0. Do tej pory biolodzy badali podobne enzymy, które potrafią zmienić grupę B na 0; tym razem po raz pierwszy udało się podobny krok wykonać w przypadku grupy A. Withers podkreśla, że nowa metoda jest bardziej efektywna i pozwala sprawnie usuwać przeciwciała. Zaznacza także, że wydaje się w pełni bezpieczna – pozostałości enzymu bez problemu da się w razie potrzeby usunąć z potraktowanych nim krwinek. Pozostaje jedynie kwestia ekonomiczności. Poprzednie próby podobnych transformacji krwi okazywały się zbyt czasochłonne i kosztowne, by móc wprowadzić je do regularnego użytkowania. Dlatego też, wyniki badań biochemików z Kanady wydają się być o tyle obiecujące, że nie przewidują aż tak wielkiego nakładu pracy ani pieniędzy.

Heisser i Patil poprawili fizyczny opis… łamiącego się makaronu

Zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego makaron spaghetti przy zgięciu zawsze łamie się na trzy części, a nigdy na dwie? Jeśli tak, to chyba znak, że masz zbyt dużo wolnego czasu, albo cechujesz się ponadprzeciętną ciekawością i naukową intuicją (sam zdecyduj). Nad tym samym pytaniem głowił się podobno noblista i twórca elektrodynamiki kwantowej, Richard Feynman.

Prawdę mówiąc, powód takiego zachowania makaronu udało się poniekąd wyjaśnić już w 2006 roku. Dokonali tego dwaj francuscy naukowcy z Uniwersytetu im. Pierre’a i Marie Curie w Paryżu. Basile Audoly wraz z Sebastienem Neukirchem otrzymali nawet za to odkrycie Ig Nobla, czyli nagrodę przyznawaną za “prace naukowe, które najpierw śmieszą, a potem skłaniają do myślenia”. Historia z makaronem ma jednak swój epilog w 2018 roku, za sprawą studenta Uniwersytetu Cornella – Ronalda Heissera oraz studenta MIT – Vishala Patila. Młodym fizykom nie wystarczyło wyjaśnienie udzielone przez Francuzów i postanowili przekonać się co należy zrobić, aby jednak przełamać makaron dokładnie na dwie części. Podjęli ponad pięćset prób, a każdą kolejną nitkę makaronu umieszczali w specjalnej maszynie, która łamała ją na różne możliwe sposoby. Każde podejście rejestrowała odpowiednio szybka kamera. W końcu udało się znaleźć właściwą metodę i niesforne spaghetti ugięło się zgodnie z wolą upartych mężczyzn. Sposób wymaga zgięcia nitki a następnie skręcenia jej pod kątem blisko 360 stopni, by później bardzo powoli próbować złączyć jej oba końce. Nie da się jednak stwierdzić czy zastosowane rozwiązanie będzie uniwersalne dla wszystkich rodzajów makaronu, stąd ambitny plan obydwu studentów zakłada kolejne eksperymenty.

Jakkolwiek cała historia z makaronem nie brzmiałaby zabawnie i niezbyt poważnie, to rzeczywiście jej rozwiązanie może być bardzo pomocne dla rozwoju inżynierii i architektury. Z pozoru błahe pytanie Feynmana, okazało się więc prowadzić do całkiem ciekawych wniosków, możliwych do wykorzystania w różnych dziedzinach

[ecko_fullpage_image]Mózg neandertalczyka[/ecko_fullpage_image]

Neandertalczyk i denisowianin mogli mieć wspólne potomstwo

W 2012 roku, w jednej z syberyjskich jaskiń znaleziono fragment kości liczącej około 90 tysięcy lat. Jednak dopiero ostatnio, po 6 latach badań, udało się na jej podstawie dokonać niezwykle ważnego odkrycia i dostarczyć dowodu hipotezom, które antropolodzy wysuwali już od dłuższego czasu. Znalezisko, które wprowadziło tyle zamieszania, to w istocie mierzący 2,5 cm długości fragment piszczela, pochodzący ze stanowiska w Jaskini Denisowiańskiej. Miejsce to jest szczególne, bowiem znajdowane tam do tej pory szczątki należały do znanego od zaledwie dekady gatunku lub podgatunku naszych praprzodków nazywanych coraz częściej denisowianami. Nowo odkryta kość jest jednak szczególna, ponieważ prawdopodobnie należała do 13-letniej dziewczynki będącej “mieszańcem” – owocem związku denisowianina i neandertalczyka.

Wiadomo, że obaj nasi prehistoryczni kuzyni, współistnieli na kontynencie eurazjatyckim jakieś 200–40 tys. lat temu, a na poszlaki świadczące o ich kontaktach antropolodzy trafiali już wcześniej. Na podstawie dostępnych materiałów nie byli jednak w stanie określić stopnia tej zażyłości. Tym bardziej więc zaskakujące wydaje się najnowsze odkrycie, potwierdzające fakt mieszania gatunków i płodzenia wspólnego potomstwa. Badania wskazują, iż neandertalczyk i człowiek z Denisowej Jaskini byli genetycznie oddaleni od siebie bardziej niż para jakichkolwiek żyjących dzisiaj osób – podsumowała Viviane Slon z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka w Niemczech.

Opublikowane wnioski stanowią kolejny krok w badaniach nad ewolucją człowieka, rzucając nowe światło również na historię Homo sapiens sapiens. Antropologowie podejrzewają bowiem, że regularne kontakty i mieszanie naszego gatunku z innymi hominidami, mogły doprowadzić do wtopienia się człowieka neandertalskiego lub denisowianina w populację człowieka rozumnego, i przyjęcia nowych genów przez tego ostatniego. Naukowcy nie zamierzają spoczywać na laurach i zamierzają zbadać również osad, jaki przez tysiąclecia się zgromadził się w syberyjskich jaskiniach.

[ecko_youtube]shdLjIkRaS8[/ecko_youtube]

Na ISS otrzymano kondensat Bosego-Einsteina

W latach 20. ubiegłego stulecia Satyendhra Bose i Albert Einstein opisali hipotetyczny stan kwantowy, cechujący materię schłodzoną do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. W takich warunkach atomy substancji powinny mieć (niemal) zerowy pęd i wspólnie obsadzać podstawowy, najniższy stan energetyczny. To tak zwany kondensat Bosego-Einsteina, czasem utożsamiany w literaturze popularnej z piątym stanem skupienia (przyjmując, że plazma to stan czwarty).

Rzecz w tym, że kondensat nie jest łatwy do uzyskania. Udało się to osiągnąć po raz pierwszy dopiero po siedemdziesięciu latach na Uniwersytecie w Kolorado i w MIT. W ostatnim miesiącu podobne rezultaty uzyskano w mknącej 400 kilometrów nad Ziemią Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Stało się to możliwe dzięki zainstalowaniu urządzenia Cold Atom Lab, potrafiącego schłodzić badaną próbkę rubidu do temperatury 0,0000001 K. To wraz z panującą na orbicie mikrograwitacją, stworzyło bardzo dobre warunki do obserwacji unikatowych zjawisk kwantowych. W ziemskim laboratorium kondensat istniał zaledwie przez sekundę, natomiast na ISS czas ten można wydłużyć nawet dziesięciokrotnie.

[ecko_fullpage_image]Kongres Solvaya[/ecko_fullpage_image]

Curie-Skłodowska najbardziej wpływową kobietą w dziejach, zdaniem BBC History

Nikogo chyba nie trzeba przekonywać, że Maria Skłodowska-Curie to jedna z najbardziej rozpoznawalnych postaci polskiego pochodzenia. Dwie Nagrody Nobla – z chemii i fizyki – oraz inne osiągnięcia akademickie, zapewniły jej stałe miejsce w panteonie największych autorytetów w historii nauki. Nie jest też tajemnicą, że fizyczka od zawsze stanowiła wzór i symbol dla wszystkich kobiet starających się wybić w brutalnym, męskim świecie. W czasach gdy żyła, obranie przez kobietę kariery naukowej wciąż budziło wiele oporów, a wielu profesorów spoglądało na studentki dziedzin ścisłych z przymrużeniem oka. Skłodowska przetarła szlaki jak nikt inny. Nie tylko była pierwszą noblistką, ale również pierwszą wykładowczynią na Sorbonie oraz jedyną uczestniczką prestiżowego, piątego Kongresu Solvaya z 1927 roku – poważaną i lubianą przez najtęższe umysły epoki.

Nieprzeciętną Polkę doceniło ostatnio czasopismo BBC History, które opublikowało ranking najbardziej wpływowych kobiet świata, umieszczając naszą rodaczkę na pierwszym miejscu. Patricia Fara – prezydent Brytyjskiego Stowarzyszenia Historii Nauki (British Society for the History of Science), która w głosowaniu również oddała swój głos na noblistkę – podkreśliła wkład Marii w różne dziedziny nauki; zwróciła też uwagę na przeciwności jakie Curie spotykała na swojej wyboistej drodze na szczyt. W Polsce jej patriotycznie usposobiona rodzina znosiła brutalność rosyjskiego zaborcy. We Francji Maria traktowana była z rezerwą, zarówno przez swoją płeć jak i przez wzgląd na bycie cudzoziemką. Badaczka wyprzedziła w rankingu takie nazwiska jak Margaret Thatcher (6.), Amelia Earhart (16.) czy Matka Teresa (20.). W wyścigu na podium pokonała z kolei Rosę Parks (2.), a także Emmeline Pankhurst (3.) – pierwsza z nich to afroamerykańska ikona walki z segregacją rasową, druga to brytyjska sufrażystka, żądająca praw wyborczych dla kobiet przed I wojną światową. 

[ecko_youtube]i_z19KPvV1w[/ecko_youtube]

Wystartowała misja Parker Solar Probe

Po dekadzie planowania, 12 sierpnia wystartowała rakieta Delta IV Heavy wraz z sondą Parker Solar Probe. Celem misji, jak sama nazwa wskazuje, będzie najdokładniejsze dotąd zbadanie Słońca, zwłaszcza jego magnetosfery oraz procesów inicjujących powstawanie wiatru słonecznego. W tym celu sonda zbliży się do Gwiazdy Dziennej na niespotykaną do tej pory odległość zaledwie 6 milionów kilometrów. Może się to wydawać dużo, skoro przykładowo Ziemię od Księżyca dzieli tylko 380 tys. kilometrów, jednak w skali Układu Słonecznego to naprawdę bliskie spotkanie. Parker Solar Probe znajdzie się 25 razy bliżej Słońca niż Ziemia i siedmiokrotnie bliżej niż Merkury. W peryhelium osłona termiczna będzie musiała chronić aparaturę przed temperaturą sięgającą 1400°C.

Urządzenie wielokrotnie okrąży naszą gwiazdę po wydłużonej orbicie, przy czym do największego zbliżenia dojdzie dopiero za sześć lat. W ramach ciekawostki warto dodać, że sonda w pewnym momencie stanie się najszybszym obiektem zbudowanym ludzkimi rękami, osiągając prędkość 190 km/s, czyli około 690 000 km/h. Dla porównania: wspomniana w tym tekście sonda New Horizons porusza się po rubieżach Układu Słonecznego prawie dwunastokrotnie wolniej.

W powyższym zestawieniu celowo pominęliśmy najciekawsze odkrycie z dziedziny fizyki cząstek elementarnych, dotyczące rozpadu bozonu Higgsa na kwarki niskie. Ale spokojnie – na dniach pojawi się osobny artykuł na ten temat. Natomiast na kolejną porcję naukowych newsów zapraszamy już za miesiąc.

Adam Adamczyk
Weronika Cygan
Komunikwanty – maj 2018 Gdzie szukać newsów ze świata nauki? Ranking Przegląd newsów – luty 2019