Znajdź zawartość

Ekspertom z Uniwersytetu Kalifornijskiego udało się zajrzeć jeszcze głębiej do wnętrza komórki bakteryjnej. W najnowszym numerze czasopisma Science donoszą oni, że odpowiedzieli na kilka ważnych pytań na temat tzw. mikrokompartmentów - specyficznych "przedziałów" wewnątrz komórki, pełniących określone funkcje. Naukowcy z Kalifornii wierzą, że zablokowanie procesu tworzenia mikrokompartmentów mogłoby zapobiec infekcjom bakteryjnym. Są także przekonani, że ich odkrycie ułatwi w przyszłości modyfikowanie komórek bakteryjnych, przez co znajdzie zastosowanie w biotechnologii. W badaniach, których wyniki opublikowano 22 lutego, po raz pierwszy udowodniono istniejącą od dawna hipotezę, że mikrokompartmenty są zamkniętymi trójwymiarowymi strukturami otoczonymi szczelną błoną. W środku każdego z tych przedziałów panują specyficzne warunki, odpowiednie dla zachodzących w nim reakcji. Umożliwia to przeprowadzanie wielu procesów, często zachodzących w skrajnie różnych warunkach, równocześnie we wnętrzu jednej komórki. Aby bliżej zbadać ten fenomen, badacze skupili się na karboksysomie - najlepiej poznanym z mikrokompartmentów, przeprowadzającym reakcje wiązania dwutlenku węgla u bakterii samożywnych. Udowodniono, że zbudowany jest jak piłka futbolowa: składa się z sześciokątów i pięciokątów, graniczących ze sobą ścianami i tworzących niemal idealną geometrycznie sferę. Struktura ta jest niezwykle korzystna energetycznie, a do tego zapewnia wydajne przenoszenie obciążeń - nie bez powodu podobną strukturę wykazuje otoczka wielu wirusów, a nawet pojedyncze cząsteczki chemiczne zwane fullerenami. Należy jednak zaznaczyć, że mikrokompartmenty są zbudowane ze znacznie większej liczby cząsteczek - do zamknięcia pełnej sfery potrzeba ponad 3000 molekuł białka. Już ponad dwa lata temu, w sierpniu 2005 roku, ten sam zespół dowiódł, że białko tworzące mikrokompartmenty tworzy sześciokątne struktury. Do niedawna sądzono, że otoczka takiego przedziału jest stworzona wyłącznie z sześciokątów, a miejsca pomiędzy nimi tworzą pory, przez które zachodzi przepływ do środka i na zewnątrz otoczki. Teraz jednak udowodniono, że struktura jest znacznie bardziej szczelna, a otwory w błonie są wypełnione przez białka tworzące symetryczny pięciokąt. Zespół, prowadzony przez prof. Yeatesa, planuje teraz poprowadzić kolejne badania nad innymi typami mikrokompartmentów. Są one istotne z punktu widzenia medycyny, gdyż bakterie wytwarzają największą ich liczbę w czasie infekcji. Może to oznaczać, że zablokowanie powstawania tych struktur może być skuteczną metodą powstrzymania zakażeń bakteryjnych. Inne eksperymenty mają sprawdzić, w jaki sposób enzymy trafiają do mikrokompartmentu, jakie różnice występują w ich budowie oraz jak dokładnie zachodzi proces zamykania się tej struktury w trzech wymiarach. Niektórzy naukowcy od dawna przypuszczali, że dojdzie do odkrycia tak złożonych struktur wewnątrz komórek bakteryjnych, gdyż dla działania wielu enzymów i równoczesnego zachodzenia przeciwstawnych procesów biochemicznych było konieczne rozdzielenie ich w przestrzeni. Z drugiej jednak strony wielu z nich jest zaskoczonych tym, jak bardzo skomplikowana jest budowa komórki bakteryjnej. W pewien sposób zaciera to różnice pomiędzy komórkami eukariotycznymi (charakterystycznymi dla organizmów wyższych) a prokariotycznymi (czyli występującymi u bakterii i archeanów).

Koreańscy budowlańcy raczej nie okażą entuzjazmu na wieść o najnowszych wynalazkach, jakie mają pojawić się w ich branży. Ministerstwo budownictwa i transportu tego kraju ogłosiło bowiem, że dysponuje technologiami, które umożliwią budowanie wieżowców bez udziału ludzi. Wśród urządzeń, które mają to umożliwić wymienia się "inteligentne" dźwigi, a także roboty zdolne do samodzielnego dokręcania śrub. Koreańskie ministerstwo ma zamiar zainwestować w projekt 17 milionów dolarów. Roboty mają pojawić się na placach budowy w ciągu dwóch najbliższych lat. Początkowo będą one brały udział tylko w niektórych pracach. Docelowo jednak proces budowy ma zostać niemal całkowicie zautomatyzowany. Jak oceniają Koreańczycy, dzięki nowym maszynom budynki będą wznoszone szybciej i przy mniejszej liczbie wypadków z udziałem ludzi. Niższe mają być także koszty pracy (nawet o 30%) oraz całkowite koszty budowy (ok. 15%). Ogólna wydajność robotników ma z kolei wzrosnąć o 25%. Automaty powinny także zmniejszyć problemy związane z brakami na rynku pracy, coraz częstszymi w starzejącym się społeczeństwie.

Badanie obrazowe mózgu pomaga ujawnić osoby z grupy ryzyka zachorowania na zaburzenie obsesyjno-kompulsywne (ZOK), znane lepiej jako nerwica natręctw. Badacze z Uniwersytetu w Cambridge twierdzą, że mózg pacjentów i ich najbliższych krewnych jest zbudowany w charakterystyczny sposób. Do tej pory nie udało się wytypować genów odpowiedzialnych za schorzenie. Wydaje się jednak, że wpływają one na zmianę anatomii mózgu, co w znaczny sposób ułatwiałoby postawienie prawidłowej diagnozy (Brain). Posługując się rezonansem magnetycznym, naukowcy z Cambridge przyjrzeli się mózgom niemal 100 osób. Wszystkim przydzielono też zadanie. Polegało ono na jak najszybszym naciskaniu prawego lub lewego guzika, po tym jak na ekranie komputera ukazała się strzałka. W pewnym momencie włączał się alarm. Wtedy należało zakończyć działanie. W ten sposób naukowcy oceniali zdolność powstrzymywania się od wykonywania powtarzającej się czynności. Zarówno chorzy z zaburzeniem obsesyjno-kompulsywnym, jak i ich bliscy krewni wypadli dużo gorzej od grupy kontrolnej. Wiąże się to ze zmniejszeniem ilości istoty szarej w obszarach związanych z hamowaniem reakcji i nawyków: korze okołooczodołowej i prawym dolnym płacie czołowym. Upośledzone działanie obszarów mózgu związanych z hamowaniem reakcji ruchowych może się przyczyniać do występowania charakterystycznych dla ZOK kompulsywnych i powtarzających się zachowań – wyjaśnia Lara Menzies. Zmiany anatomicznie wydają się występować rodzinnie i mogą reprezentować genetyczny czynnik ryzyka rozwoju zaburzenia. Zanim zostaną zidentyfikowane odpowiednie geny i ktoś opracuje skuteczniejsze metody diagnozowania oraz leczenia, trzeba jeszcze odpowiedzieć na kilka pytań, np. dlaczego na ZOK nie zapadają wszystkie osoby ze zmianami strukturalnymi w mózgu? Zapewne w grę wchodzą jeszcze jakieś czynniki, na razie nie wiadomo jednak jakie.

Zgodnie z wynikami najnowszych holenderskich badań, u 13% dorosłych ludzi w budowie mózgu występują pewne nieprawidłowości. Naukowcy sądzą, że najprawdopodobniej są one "nieszkodliwe". Praca Meike'a Vernooija z Erasmus University Medical School w Rotterdamie jest niezwykle ważna, ponieważ coraz częściej wykonuje się różne badania obrazowe mózgu (rezonans magnetyczny lub tomografię komputerową), zwiększają się więc szanse, że lekarze natkną się na coś nietypowego. Będzie też wzrastać wrażliwość aparatury, dlatego, bez dwóch zdań, medycy muszą wiedzieć, które z dostrzeganych zmian można bezpiecznie zignorować (New England Journal of Medicine). Holenderski zespół przejrzał skany z badania MRI 2 tysięcy wolontariuszy w wieku powyżej 45 lat. U nieco ponad 7% występowały skrzepy. Były jednak zbyt małe, żeby wywoływać jakieś objawy chorobowe. Poza tym wydaje się, że z wiekiem zjawisko to staje się czymś coraz powszechniejszym. Ok. 2% miało tętniaka, który powiększając się, może pęknąć i wywołać udar. W 32 na 35 przypadków uwypuklenia tętnicy były jednak tak małe, że badacze nie stwierdzali konieczności wprowadzenia leczenia. Prawdopodobieństwo występowania tętniaka było takie samo u osób młodych i starszych. Natrafiono na 32 guzy mózgu. Wszystkie, z wyjątkiem jednego, były zmianami łagodnymi. U 13 osób w budowie mózgu znaleziono więcej niż jedną nieprawidłowość. Jeden z członków ekipy badawczej, Aad van der Lugt, podkreśla, że może być tak, iż przebieg i znaczenie wyłapywanych obecnie przez przypadek zmian są inne od zmian dających objawy, z którymi ludzie zgłaszają się do lekarza. Na razie jednak nie wiadomo tego na pewno, wiedząc o ich istnieniu, trzeba więc po prostu śledzić, co się z nimi dzieje...

Dr Aaron Filler, specjalista z Cedars Sinai Medical Center w Los Angeles, który zajmuje się budową i schorzeniami kręgosłupa, twierdzi, że częste bóle w jego obrębie zawdzięczamy swoim przodkom i pojawiającym się u nich zmianom anatomicznym. Jednocześnie naukowiec przedstawił nową teorię dotyczącą tego, kiedy ludzie przyjęli postawę wyprostowaną. Pierwszych wskazówek dostarczyła mu analiza budowy kręgosłupa żyjącego 21 mln lat temu wspólnego przodka człowieka i małp. Główna zmiana, która pozwoliła stanąć humanoidom na dwóch nogach i zacząć przenosić różne przedmioty, osłabiła jednocześnie krążki międzykręgowe, czyli tzw. dyski. Stały się one podatniejsze na zmiażdżenie i rozciąganie (Neurosurgical Focus). Filler wie, o czym mówi, ponieważ jest nie tylko lekarzem, ale również doktorem antropologii. Wg niego, najważniejsze było przemieszczenie wyrostka poprzecznego, do którego są przymocowane mięśnie kręgosłupa. Kręgi przeobraziły się w taki sposób, że całkowicie zmieniło to mechanikę kręgosłupa. Nastąpiło przełączenie z funkcji podtrzymywania zorientowanej poziomo belki kostnej na podtrzymywanie odpowiedniej krzywizny kręgosłupa w pozycji pionowej, stanowiącej przedłużenie wyprostowanych kończyn dolnych. U zwierzęcia czworonożnego więzadła karkowe, między- i nadkolcowe, które łączą ze sobą wyrostki kolczyste, upodabniają kręgosłup do wiszącego mostu. U czworonogów wyrostki poprzeczne są skierowane ku dołowi (do jamy brzucha). Natomiast u człowieka, dużych małp (np. szympansów) oraz żyjącego 21 mln lat temu na terenie dzisiejszej Ugandy Morotopithecus bishopi wyrostek znalazł się z boku.

Walenie, grupa ssaków morskich, do której należą m.in. delfiny i humbaki, posiadają nadzwyczajne zdolności słuchowe i komunikacyjne, a także przejawiają złożone zachowania społeczne. W ramach najnowszych badań, opublikowanych 27 listopada w Anatomical Record (oficjalnym magazynie Amerykańskiego Stowarzyszenia Anatomów), porównano mózgi humbaków z mózgami kilku innych gatunków waleni. Wykazały one, że w mózgach tych pierwszych występują typy neuronów znajdowane także w mózgach ludzi. Sugeruje to, że ewolucja określonych gatunków waleni i hominidów przebiegała podobnymi ścieżkami. Mimo świetnego zrozumienia biologii humabków, praktycznie nie zajmowano się budową ich mózgu, pozostawiając tym samym bez odpowiedzi pytanie, w jaki sposób struktura mózgu wpływa na złożone zdolności behawioralne i komunikacyjne tych zwierząt. Chociaż stosunek masy mózgu do masy ciała jest u fiszbinowców (podrzędu waleni, do którego należą humabki) mniejszy niż wśród zębowców (drugiego z 2 podrzędów waleni, który reprezentują np. delfiny), struktura i rozmiary ich mózgu sugerują, że one również mogą się poszczycić skomplikowaną historią ewolucyjną. Patrick R. Hof oraz Estel Van der Gucht z Wydziału Neuronauk nowojorskiej Mount Sinai School of Medicine zbadali mózgi dorosłych humbaków i porównali je z mózgami innych fiszbinowców (finwali) i mózgami kilku gatunków zębowców, m.in.: delfinów butlonosych, delfinów słodkowodnych z dorzecza Amazonki, kaszalotów oraz wali białych (biełuch). Naukowcy odkryli, że kora mózgowa humbaków przypomina pod względem stopnia złożoności korę mniejszych gatunków waleni, takich jak delfiny. Duży obszar kory prawdopodobnie odpowiada za zdolności słuchowe tych ssaków. Obecne studium wykazało, że jest on zorganizowany w jądra i zakręty. Największe zróżnicowanie odnotowano w zakresie budowy neuronów tworzących korę. Autorzy przypuszczają, że może ono wskazywać na różnice w funkcjonowaniu mózgu i zachowaniu, które nie zostały jeszcze rozpoznane i wyjaśnione. W mózgach humbaków, finwali i in. natrafiono na ślad wysp, czyli grup wyspecjalizowanych neuronów. Są to struktury, które powstały w toku ewolucji najprawdopodobniej po to, by usprawnić komunikowanie się między różnymi komórkami. Inną ważną cechą budowy ośrodkowego układu nerwowego humbaków jest obecność komórek wrzecionowatych w tych samych obszarach, co u człowiekowatych. Mimo że rola tych komórek nie jest dobrze poznana, uważa się, iż są one zaangażowane w procesy poznawcze i podlegają wyniszczeniu przez choroby neurodegeneracyjne, np. chorobę Alzheimera, oraz u pacjentów ze schizofrenią czy autyzmem. Komórki wrzecionowate znaleziono także w analogicznych obszarach mózgów zębowców z większymi mózgami, co sugeruje, że ich występowanie wiąże się w jakiś sposób z rozmiarami omawianego organu. Hof i Gucht uważają, że komórki wrzecionowate pojawiły się u człowiekowatych ok. 15 mln lat temu i od tej pory można je znaleźć w mózgach tak dużych małp, jak i ludzi, ale nie u mniejszych małp i innych naczelnych. U waleni wyewoluowały one wcześniej, mniej więcej 30 mln lat temu. Możliwe, że występowały u wszystkich przodków wali, ale przetrwały jedynie u gatunków z większymi mózgami. Nie da się też wykluczyć teorii, iż pojawiały się w toku ewolucji kilkakrotnie, w różnym czasie u różnych podrzędów. Jeden z tych razów przypadkowo zbiegł się w czasie z procesem mającym miejsce u dużych małp i w ten sposób staliśmy się świadkami jednego z rzadkich przykładów ewolucji równoległej. Wspólne cechy w budowie mózgów humbaków i ludzi doprowadziły do wytworzenia podobnych złożonych zachowań społecznych. Humbaki posługują się narzędziami, współpracują, tworzą koalicje. W ich szeregach zaobserwowano także zjawisko transmisji kulturowej.