Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'tlen'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 35 results

  1. Mikroorganizmy produkujące tlen w procesie fotosyntezy mogły istnieć na Ziemi co najmniej miliard lat wcześniej, niż dotychczas sądzono. Najnowsze odkrycie może zmienić nasze spojrzenie na ewolucję życia na Ziemi oraz na to, jak mogło ono ewoluować na innych planetach. Na Ziemi tlen jest niezbędny do powstania bardziej złożonych form życia, które wykorzystują go w procesie produkcji energii. Przed około 2,4 miliarda lat temu na Ziemi doszło katastrofy tlenowej. To nazwa wielkich przemian środowiskowych na Ziemi, których przyczyną było pojawienie się dużych ilości tlenu w atmosferze. Część naukowców uważa, że cyjanobakterie, które dostarczyły tlen do atmosfery, pojawiły się stosunkowo niedługo przed katastrofą tlenową. Jednak, jako, że cyjanobakterie wykorzystują dość złożony mechanizm fotosyntezy, podobny do tej używanego obecnie przez rośliny, inni uczeni uważają, że przed cyjanobakteriami mogły istnieć inne, prostsze mikroorganizmy produkujące tlen. Teraz naukowcy z Imperial College London poinformowali o znalezieniu dowodów na obecność fotosyntezy tlenowej na co najmniej miliard lat przed pojawieniem się cyjanobakterii. Wiemy, że cyjanobakterie są bardzo starymi formami życia. Nie wiemy jednak dokładnie, jak starymi. Jeśli cyjanobakterie liczą sobie, na przykład, 2,5 miliarda lat, to z naszych badań wynika, że fotosynteza tlenowa zachodziła na Ziemi już 3,5 miliarda lat temu. To zaś wskazuje, że pomiędzy powstaniem Ziemi a fotosyntezą prowadzącą do powstania tlenu nie musiało minąć tak dużo czasu, jak sądziliśmy, mówi główny autor badań, doktor Tanai Cardona. Jeśli fotosynteza tlenowa wyewoluowała wcześnie, oznacza to, że jest ona procesem, z którym ewolucja dość łatwo potrafi sobie poradzić. To zaś zwiększa prawdopodobieństwo pojawienia się jej na innych planetach i pojawienia się, wraz z nią, złożonych form życia. Jednak stwierdzenie, kiedy na Ziemi pojawili się pierwsi producenci tlenu, jest trudne. Im starsze są skały, tym rzadziej występują i tym trudniej udowodnić, że znalezione w nich skamieniałe mikroorganizmy wykorzystywały lub wytwarzały tlen. Zespół Cardony nie zajmował się więc skamieniałymi mikroorganizmami, a postanowił zbadać ewolucję dwóch głównych protein zaangażowanych w fotosyntezę, w wyniku której powstaje tlen. W pierwszym etapie fotosyntezy cyjanobakterie wykorzystują światło do rozbicia wody na protony, elektrony i tlen. Pomocny jest w tym kompleks białkowy o nazwie Fotoukład II. Fotoukład II złożony jest m.in. z homologicznych protein D1 oraz D2. W przeszłości było one identyczne, jednak obecnie są one kodowane przez różne sekwencje co wskazuje, że w pewnym momencie się rozdzieliły. Nawet wówczas, gdy były identyczne, były one w stanie prowadzić fotosyntezę tlenową. Jeśli jednak udałoby się określić moment, w którym się rozdzieliły, byłby to moment, w którym na pewno tlen powstawał na Ziemi w wyniku fotosyntezy. W przeszłości zatem podobieństwo sekwencji genetycznych kodujących D1 i D2 wynosiło 100%, obecnie zaś kodujące je sekwencje w cyjanobakteriach i roślinach są podobne do siebie w 30%. Naukowcy wykorzystali więc złożone modele statystyczne oraz znane fakty z historii ewolucji fotosyntezy, by dowiedzieć się, w jakim czasie mogło dojść do zmiany ze 100 do 30 procent. Wyliczyli, że D1 i D2 w Fotoukładzie II ewoluowały wyjątkowo powoli. Okazało się, że musiało minąć co najmniej miliard lat, by doszło do takiej zmiany w kodującej obie proteiny sekwencji genetycznej. Nasze badania sugerują, że fotosynteza tlenowa rozpoczęła się prawdopodobnie na długo przed pojawieniem się ostatniego przodka cyjanobakterii. Jest to zgodne z ostatnimi badaniami geologicznymi, które wskazują, że zlokalizowane gromadzenie sie tlenu było możliwe już ponad 3 miliardy lat temu. Tym samym pojawienie się cyjanobakterii i pojawienie się fotosyntezy, w wyniku której powstaje tlen, nie jest tym samym zjawiskiem. Pomiędzy oboma wydarzeniami mogło upłynąć bardzo dużo czasu. Dla nauki oznacza to wielką zmianę perspektywy, stwierdza Cardona. « powrót do artykułu
  2. Przed 2,5 miliardami lat, zanim w atmosferze Ziemi pojawił się tlen, jej skład wielokrotnie się zmieniał, przechodząc pomiędzy stanem atmosfery bogatej w węglowodory i pozbawionej tych związków. Zdaniem uczonych z Newcastle University, taka huśtawka składu jest podobna do procesów zachodzących obecnie na Tytanie, księżycu Saturna, a jej przyczyną była działalność mikroorganizmów. Używane dotychczas modele wskazywały, że wczesna atmosfera Ziemi mogła zostać ogrzana przez rodzaj organicznej mgły. Przeprowadziliśmy geochemiczne analizy osadów, które dowiodły istnienia takiego zjawiska. Jednak zamiast długotrwałego ‚mglistego’ okresu znaleźliśmy sygnały wskazujące, że dochodziło raczej do huśtawki zmian w składzie, spowodowanej działalnością mikroorganizmów - mówi doktor Aubrey Zerkle. To daje nam wgląd we wczesną atmosferę Ziemi, jeszcze sprzed okresu wzbogacenia jej w tlen, i pokazuje, jak ważną rolę odgrywał wówczas metan - dodaje. Naukowcy przeanalizowali liczące sobie 2,65-2,5 miliarda lat osady z południa Afryki. Znaleźli dowody, że mikroorganizmy żyjące w oceanach produkowały tlen, jednak izotopy węgla i siarki wskazują, iż niewiele z tego tlenu przedostawało się do atmosfery. Z badań wynika również, że ciągłe wahania składu skończyły się, gdy do atmosfery przedostała się wystarczająca ilość tlenu. Najbardziej zdumiewającym odkryciem jest fakt, że te zmiany były nieciągłe. Atmosfera przechodziła od jednego stabilnego stanu, w drugi stan stabilny. To przypomina procesy klimatyczne, które zachodzą obecnie, i pokazuje, jak bardzo delikatna równowaga może istnieć pomiędzy różnymi stanami atmosfery - dodaje współautor badań, doktor James Farquhar z University of Maryland.
  3. Nikogo nie dziwi widok konia w czapraku, jednak wdzianko, które zakrywa ciało od karku po ogon aż do kopyt, to już zupełnie inna sprawa. Ostatnio australijscy miłośnicy wyścigów konnych mogli podziwiać odzianego w taki właśnie kombinezon championa sprinterów Hay Lista. Kombinezon zakłada się zaraz po biegu, by przyspieszyć regenerację. Ponieważ ogier odniósł w ciągu kariery szereg urazów, trener John McNair pomyślał, że warto spróbować, a było nad czym myśleć, bo koszt zakupu uniformu to aż 900 dolarów australijskich. To zasadniczo kombinezon uciskowy. Widzi się korzystających z takiego rozwiązania kolarzy, piłkarzy i innych sportowców. Ma pomagać przy zmęczeniu mięśni i ogólnej regeneracji. Przez kilka ostatnich tygodni wypróbowaliśmy piankę na koniu i różnica jest naprawdę ogromna - podkreśla McNair. Hidez Recovery Suit bazuje na metodzie stopniowego ucisku, która wspomaga krążenie i sprawia, że do różnych grup mięśni dociera więcej tlenu. Pianka opóźnia też ponoć początek bólu mięśni. Wydawać by się mogło, że ubranie konia w coś takiego zajmuje dużo czasu, jednak jak ujawnia trener, dzięki zamkom po 1,5 min jest już po wszystkim.
  4. Osoby z chorobami serca mogą nie być w stanie zaspokoić zwiększonego zapotrzebowania organizmu na tlen podczas wdychania zimnego powietrza. To studium pozwala ustalić, czemu zimne powietrze wyzwala zdarzenia sercowo-naczyniowe - uważa prof. Lawrence I. Sinoway z College'u Medycyny Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii. Wdychanie zimnego powietrza w czasie ćwiczeń może powodować nierównomierne rozmieszczenie tlenu w mięśniu sercowym. Zdrowy organizm radzi sobie z tym, redystrybuując przepływ krwi. U pacjentów z chorobami serca, np. chorobą wieńcową, się to nie udaje. Jeśli wykonujesz ćwiczenia izometryczne [napinając mięśnie bez rozciągania ich włókien] i wdychasz zimne powietrze, twoje serce mocniej pracuje, zużywając więcej tlenu. Amerykanie podkreślają, że takim rodzajem ruchu jest np. odgarnianie śniegu czy noszenie aktówki. Podczas studium Sinoway współpracował z doktorem Matthew D. Mullerem. Panowie badali zdrowych dorosłych w wieku dwudziestu kilku lat, a później zdrowych dorosłych w wieku sześćdziesięciu kilku lat. Podczas prób monitorowano zarówno działanie płuc, jak i serca. Ochotnicy przez 2 minuty ściskali rączkę urządzenia (miało to podwyższyć ciśnienie i obciążyć serce). Naukowcy stwierdzili, że dochodziło do niedopasowania zapotrzebowania i dostaw w obrębie lewej komory, do której dociera natlenowana krew, ale serce nadal sobie z tym radziło. Oznacza to, że zdrowi ludzie potrafią podczas jednoczesnego ściskania i wdychania zimnego powietrza odpowiednio redystrybuując przepływ krwi w w naczyniach w głębi mięśnia sercowego.
  5. Amerykańscy naukowcy oznakowali kałamarnice Humboldta (Dosidicus gigas). Dzięki temu mogli śledzić ich poczynania w środowiskach niemal pozbawionych tlenu. Jak tłumaczy Julia Stewart z Uniwersytetu Stanforda, głowonogi nurkują w ciągu dnia i spędzają w wodach ubogich w tlen wiele godzin, wracając w pobliże powierzchni dopiero na noc. Byliśmy świadkami ich imponujących zanurzeń na głębokość 1,5 km. Zwierzęta przepływały przez obszary z bardzo niską zawartością tlenu. Tagi odnotowywały temperaturę i głębokość. Po prawie miesiącu odpadały od ciała kałamarnicy i dryfowały na powierzchni. Gdy znajdowały się w zasięgu satelity, przekazywały zapisane informacje. Naukowcy ze Stacji Morskiej Hopkinsa, która należy do Uniwersytetu Stanforda, prowadzili badania w obrębie Prądu Kalifornijskiego. Na głębokości ponad 500 m znajduje się tam pas wody o niskiej zawartości tlenu, dlatego zastanawiano się, jak D. gigas sobie z tym radzą. To niesamowite. Zwierzę, które wydawałoby się, potrzebuje dużo tlenu, pływa tam z podobną prędkością jak w wysoce natlenowanych wodach. Wydaje się, że w warunkach niedoboru tlenu potrafi w jakiś sposób przyhamować metabolizm, ale to wcale nie oznacza, że jest letargiczne. Pływa wtedy całkiem żwawo. Ustalono, że w wodach powierzchniowych kałamarnice Humboldta osiągają prędkość 3 m/s, a na największych głębokościach 1-2 m/s. Spowolnienie nie jest więc tak duże, jak można by się spodziewać.
  6. Dwa-trzy metry pod powierzchnią pustyni Atakama, która należy do najsuchszych obszarów na świecie, tętni życie. Występujące tam archeony i bakterie muszą sobie radzić bez dostępu do tlenu i światła słonecznego, ale wody i pokarmu im tam nie brakuje. Bakteryjna oaza została odkryta przez naukowców z hiszpańskiego Centrum Astrobiologii i chilijskiego Universidad Católica del Norte. Użyto do tego wykrywacza oznak życia SOLID. Ukuliśmy nazwę oaza mikrobów, ponieważ znaleźliśmy mikroorganizmy rozwijające się w habitatach obfitujących w halit [będący głównie chlorkiem sodu] i inne wysoce higroskopijne materiały, np. anhydryt - wyjaśnia koordynator projektu Victor Parro. Minerały, na których występują bakterie, podlegają rozpływaniu, czyli adsorpcji wody z atmosfery przez ciało stałe, w wyniku której powstaje stężony roztwór ciała stałego. Początkowo w wyniku kondensacji powstaje film wody o grubości zaledwie kilku mikronów. SOLID (od ang. Signs of Life Detector) powstał z myślą o przyszłych misjach badawczych na Marsie. Najważniejszym elementem wykrywacza jest chip (LDChip), w którym znajduje się ok. 450 przeciwciał do identyfikowania DNA, cukrów czy białka. Po pobraniu próbki następuje inkubacja, a na końcu pojawia się obraz, gdzie ewentualne jasne punkty wskazują na obecność określonych związków albo mikroorganizmów. Próbki pobierano do głębokości 5 metrów. Odkrywane organizmy fotografowano pod mikroskopem elektronowym. Ze stanu uśpienia można je było wyrwać, dolewając nieco wody.
  7. Grzyby i bakterie mogą zmieniać organizację gleby (porowatość), tak by pochłaniała więcej wody i węgla. Artykuł na ten temat ukazał się właśnie w piśmie Interface. Gdy przyjrzymy się glebie pozbawionej organizmów żywych, struktura jest dość przypadkowa. Życie wprowadza w niej ład i porządek. Bakterie i grzyby wdrażają nieco feng shui i rearanżują cząstki gleby - opowiada prof. Iain Young z Uniwersytetu Nowej Anglii. Nic więc dziwnego, że Australijczyk uznaje glebę za najbardziej złożony biomateriał na Ziemi. Dlaczego? Powodów jest kilka. Po pierwsze, liczba organizmów w garści gleby przewyższa liczbę ludzi, którzy kiedykolwiek zamieszkiwali naszą planetę. Po drugie, życie z gleby definiuje jej funkcje i właściwości. Naukowcy już od jakiegoś czasu wiedzieli, że mikroorganizmy glebowe wydzielają klejopodobną substancję, która wiąże tworzące ją cząstki. Stąd przypuszczenie zespołu Younga, że mikroorganizmy poprawiają porowatość gleby, usprawniając przepływ wody oraz różnych gazów, w tym dwutlenku węgla i tlenu. Studium przebiegało 2-etapowo. Zaczęło się od modelu komputerowego, potem przyszedł czas na właściwy eksperyment. Do porównania porów w wyjałowionej glebie i glebie z mikroorganizmami Australijczycy wykorzystali mikrotomografię rentgenowską. Okazało się, że zwłaszcza grzyby zwiększały porowatość gleby. Porów nie tylko było więcej, stały się też bardziej uporządkowane i połączone. Strzępki grzybów pełniły funkcje stabilizujące, a bakterie wydzielały surfaktanty zmniejszające napięcie powierzchniowe. Dzięki zakrojonej na szeroką skalę współpracy roślinom łatwiej pobierało się z ziemi wodę. W tym roku ukazała się książka Iaina Younga i Karla Ritza pt. Architektura i biologia gleby: życie w wewnętrznej przestrzeni. Prawdziwe kompendium wiedzy dla zainteresowanych tą tematyką.
  8. Podczas badań na zwierzęcym modelu raków gruczołu sutkowego i prostaty odkryto, że zastrzyki z dopaminy zwiększają napływ krwi do guza, 2-krotnie podwajając stężenie leku przeciwnowotworowego w obrębie jego tkanek. Nasilony przepływ krwi zwiększa także dostawy tlenu do zmienionej chorobowo tkanki, co z kolei poprawia skuteczność chemio- i radioterapii. Zespół z OSUCCC – James (Ohio State University Comprehensive Cancer Center – Arthur G. James Cancer Hospital) odkrył, że działając za pośrednictwem receptorów dopaminowych D2, dopamina odgrywa ważną rolę w podtrzymywaniu prawidłowej budowy naczyń krwionośnych. D2 występują w normalnych komórkach naczyń - perycytach oraz komórkach nabłonka. Nie stwierdzono obecności neuroprzekaźnika w komórkach naczyń guzów. Nasze studium sugeruje wykorzystanie dopaminy w leczeniu nowotworów i być może innych zaburzeń, w przypadku których normalizacja dysfunkcjonalnych naczyń krwionośnych potencjalnie nasili reakcje terapeutyczne - tłumaczy dr Sujit Basu, dodając, że dopamina i jej pochodne są już i tak wykorzystywane w szpitalach, nie trzeba by więc planować terapii od strony logistyki czy zajmować się jej bezpieczeństwem. Basu podkreśla, że naczynia wewnątrz guza są nieprawidłowo zbudowane, w dodatku tworzą chaotyczną i nieszczelną sieć, ograniczając w ten sposób dopływ krwi z tlenem i ewentualnych leków. Akademicy stwierdzili, że dopamina normalizuje budowę naczyń guza. Po iniekcji neuroprzekaźnika naczynia zarówno raka piersi, jak i prostaty zaczynały przypominać prawidłowe naczynia pod względem architektury i szczelności. Wcześniejsze potraktowanie tkanki antagonistą receptorów dopaminowych eliminowało to zjawisko. Podskórne guzy ludzkiego raka jelita grubego, które poddano ekspozycji na dopaminę i fluorouracyl (5-FU), akumulowały 2-krotnie więcej preparatu niż myszy leczone wyłącznie 5-FU. W dodatku guzy tych pierwszych miały wielkość ok. 1/3 zmian z grupy kontrolnej.
  9. Na Uniwersytecie Josepha Fouriera w Grenoble powstało ogniwo paliwowe zasilane glukozą i tlenem pochodzącymi z organizmu żywej istoty. Naukowcy pracujący pod kierunkiem doktora Serge'a Cosniera wszczepili je zwierzęciu laboratoryjnemu. Niewykluczone zatem, że w ciągu najbliższych dwóch dekad pojawią się ogniwa, które będzie można wszczepiać ludziom, a które zasilą najróżniejsze wykorzystywane przez nas urządzenia. Najbardziej oczywistym zastosowaniem dla takich ogniw jest zapewnienie energii implantom. Dzięki postępom medycyny i techniki powstają coraz nowocześniejsze implanty, z których wiele wymaga zasilania. Nawet w rozrusznikach serca, wymagających niewiele energii, baterie trzeba wymieniać co 5 lat. Tymczasem co piąty 70-latek, któremu wszczepiono rozrusznik, żyje przez kolejne 20 lat. To oznacza konieczność przeprowadzenia 3 kosztownych i ryzykownych zabiegów chirurgicznych związanych z wymianą baterii. W przyszłości mogą powstać sztuczne nerki, kończyny czy oczy, które będą potrzebowały znacznie więcej energii niż rozruszniki. Chirurgiczna wymiana baterii co kilka miesięcy będzie obarczona zbyt wysokimi kosztami i ryzykiem. Stworzenie ogniwa paliwowego, które może korzystać ze znajdujących się w organizmie substancji to krok w odpowiednią stronę. Wspomniane ogniwo jest stosunkowo proste. Składa się z dwóch elektrod. Zadaniem jednej jest usuwanie elektronów z glukozy, zadaniem drugiej - przekazywanie elektronów do molekuł tlenu i wodoru. Połączenie elektrod tworzy obwód, którym płynie prąd. Zarówno glukoza jak i tlen są łatwo dostępne w organizmie człowieka. Teoretycznie takie ogniwo mogłoby pracować przez całe życie osoby je posiadającej. Idea produkcji energii z glukozy i tlenu znajdujących się w płynach fizjologicznych narodziła się w latach 70. ubiegłego wieku. Stworzone wówczas ogniwa zapewniały jednak zbyt mało energii. Obecnie zbudowano wydajne ogniwo, a przyczyniły się do tego badania nad... enzymami. Okazało się bowiem, że oksydaza glukozy bardzo dobrze radzi sobie z usuwaniem elektronów z glukozy. Jest bardzo efektywna w generowaniu elektronów - mówi profesor Itamar Willner z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, który w 2002 roku stwierdził, iż postępy w biotechnologii pozwolą pewnego dnia na stworzenie efektywnego ogniwa paliwowego zasilanego płynami ustrojowymi. Doktor Cosnier i jego grupa postanowili wykorzystać biotechnologię oraz odkrycia w dziedzinie węglowych nanorurek. Zdecydowali, że nadszedł czas, by spróbować stworzyć ogniwo. W ubiegłym roku wszczepili takie urządzenie szczurowi. Znajdowało się ono w ciele zwierzęcia przez 40 dni. W tym czasie pracowało bez najmniejszych zakłóceń, produkowało prąd i nie zauważono żadnych - ani fizjologicznych ani behawioralnych - skutków ubocznych u zwierzęcia. Uczeni stworzyli prosty system. Jedna z elektrod składa się z pasty z węglowych nanorurek wymieszanej z oksydazą glukozy, a druga z glukozy i oksydazy polifenolu. W elektrodach znajduje się platynowe okablowanie przekazujące energię elektryczną. elektrody zamknięto w specjalnym materiale, które ma uniemożliwić przenikanie materiałów z których są zbudowane do organizmu. Całość dodatkowo owinięto materiałem, który zabezpiecza ogniwo przed odrzuceniem przez organizm. Doktor Cosnier zauważa, że szczur jest zbyt mały, by wyprodukować ilość energii wystarczającą do zasilenie implantu. Dlatego planuje w przyszłości wszczepić swoje urządzenie krowie. Przed naukowcami jest jeszcze dużo pracy. Cosnier zdaje sobie z tego sprawę. Dzisiaj możemy wygenerować tyle energii, by zasilić sztuczny mięsień zwieracza lub rozrusznik serca. Już w tej chwili pracujemy nad systemem, który wyprodukuje 50-krotnie więcej energii, co pozwoli na zasilanie znacznie bardziej wymagających urządzeń - stwierdza.
  10. Kanadyjczycy odkryli nową funkcję dobrze znanego enzymu, która pozwala uchronić organizm osoby z niedokrwistością przed uszkodzeniami narządów, a nawet śmiercią. Dr Greg Hare ze Szpitala św. Michała w Toronto podkreśla, że spostrzeżenia dotyczące neuronalnej syntazy tlenku azotu (oznaczanej jako nNOS lub NOS1) są niezmiernie ważne, ponieważ na świecie aż 1 osoba na 4 ma anemię. Anemia to niższa od normy wartość hemoglobiny lub erytrocytów. Przypomnijmy, że erytrocyty przenoszą tlen. Jest to możliwe dzięki hemoglobinie, która nietrwale wiąże się z tlenem. Enzym nNOS występuje w komórkach nerwowych. Wytwarza tlenek azotu(II), który w ośrodkowym układzie nerwowym jest neuromodulatorem (wpływa np. na pamięć), a ośrodkowym układzie nerwowym działa jak neuroprzekaźnik. Od jakiegoś czasu wiadomo, że ekspresja nNOS zwiększa się w wyniku lokalnego niedokrwienia i hipoksji, jednak dopiero teraz zespół Hare'a odkrył, że gdy pacjent ma niedokrwistość, nNOS zwiększa zdolność organizmu do reagowania/przystosowywania się do niskiego poziomu tlenu i sprawia, że życiodajny gaz jest skuteczniej dostarczany do tkanek. Kanadyjczycy zauważyli, że u anemicznych myszy stężenie nNOS wzrasta, a gdy zwierzęta pozbawi się tej izoformy syntazy, umierają przedwcześnie z wyższym poziomem hemoglobiny.
  11. By zwiększyć siłę oddziaływania radio- i chemioterapii, opracowano miniaturowy generator tlenu, który wszczepia się do guzów litych. Jego autorem jest prof. Babak Ziaie z Purdue University. Ziaie od lat pracuje nad różnego rodzaju urządzeniami medycznymi, głównie dla onkologów. Przed prawie 2 laty zaproponował magnetyczny ferropapier. Przewidywano, że zostanie on wykorzystany np. do budowy miniaturowych silników dla narzędzi chirurgicznych, niewielkich nożyczek do cięcia komórek czy niezwykle małych głośników. W 2008 r. w jego laboratorium pracowano nad uproszczoną wersją dozymetru, by lekarze mogli precyzyjnie określić ilość promieniowania, jaką podczas radioterapii zaaplikowano guzowi. Najnowsza technologia Amerykanów jest przeznaczona dla guzów litych, w których centrum naturalnie występują niewielkie stężania tlenu. To niekorzystne zjawisko, ponieważ skuteczna radioterapia wymaga tlenu. To właśnie z tego powodu niektóre hipoksyczne [niedotlenione] obszary trudno zabić. Raki trzustki i szyjki macicy są chronicznie hipoksyczne. Jeśli wygeneruje się tlen, można jednak zwiększyć skuteczność radio- i chemioterapii – wyjaśnia Ziaie. W niektórych komórkach nowotworowych mamy do czynienia z chroniczną hipoksją, ponieważ znajdują się one zbyt daleko od naczynia krwionośnego. Są promieniooporne, ponieważ brakuje w nich tlenu odpowiedzialnego za utrwalanie wywołanych promieniowaniem uszkodzeń DNA. Wszczepialny mikrogenerator tlenu rozwiązuje ten problem. Urządzenie otrzymuje sygnały ultradźwiękowe i wykorzystuje niewielkie napięcie do elektrolizy wody do tlenu i wodoru. Umieszczamy urządzenie wewnątrz guza i wystawiamy go na oddziaływanie ultradźwięków. Energia ultradźwięków zasila aparat, pozwalając uzyskać tlen. Urządzenie skonstruowano w Centrum Nanotechnologii Bircka Purdue University. Przetestowano je na rakach trzustki zaimplantowanych myszom. Okazało się, że w grupie eksperymentalnej guzy kurczyły się szybciej niż u gryzoni przechodzących standardowe leczenie. Aparat ma nieco poniżej 1 cm długości. Wprowadza się go do guza za pomocą igły do biopsji hipodermicznej. Ze szczegółowymi wynikami badań można się zapoznać na łamach pisma Transactions on Biomedical Engineering.
  12. Profesor Iain Stewart z Uniwersytetu w Plymouth zamierza w przyszłym tygodniu w nietypowy sposób uświadomić ludziom znaczenie fotosyntezy. Naukowiec zostanie zamknięty na 2 dni w nieprzepuszczającym powietrza kontenerze z pleksi. Razem z nim trafi tam 160 roślin (30 dużych i 130 mniejszych), które dla siebie wytworzą glukozę, a dla mieszkającego z nimi człowieka tlen. Na miejsce przeprowadzenia eksperymentu wybrano ogród botaniczny Eden Project, który znajduje się w odległości 3 km od St Austell w Kornwalii. Kontener o wymiarach 2x6x2,5 m wypełnią rośliny, o których wiadomo, że produkują dużo tlenu, np. miskanty, bananowce czy kukurydza zwyczajna. Przedsięwzięcie jest nieco ryzykowne z kilku względów. Po pierwsze, w XVIII w. wykazano, że w opisanych warunkach przeżyje mysz, ale człowiek nie brał jeszcze udziału w takich testach. Po drugie, w kontenerze będzie tylko tyle roślin, aby wytworzyć minimalną konieczną do przeżycia ilość tlenu. Po trzecie wreszcie, przed zamknięciem śmiałka zawartość tlenu w kontenerze zostanie obniżona o połowę (z 21 do 12%), dlatego jego los będzie zależał od umiejętności wykorzystania przez rośliny substratów w postaci wydychanego przez profesora dwutlenku węgla i niewielkich ilości pary wodnej. Gdy pozostanie 12% tlenu, naukowcy zamierzają włączyć silne żarówki. Stewart nie będzie, oczywiście, pozostawiony sam sobie. Stężenie tlenu w kontenerze skontrolują czujniki. Budowa pomieszczenia rozpoczęła się 8 września. Rośliny, które do niego trafią, były już od 3 miesięcy hodowane przez doktora Alistaira Griffithsa z Eden Project. Trzymamy kciuki za powodzenie misji!
  13. Już za dwa lata mogą rozpocząć się testy kliniczne bakterii, która pozwala na precyzyjne niszczenie guzów nowotworowych. Takie informacje przekazano podczas Society for General Microbiology's Autumn Conference. Wspomniana bakteria to Clostridium sporogenes, mikroorganizm powszechnie występujący w glebie. Spory bakterii wstrzykiwane są do ciała pacjenta i rozwijają się tylko i wyłącznie w guzach, gdzie bakteria produkuje specyficzny enzym. Osobno wstrzykiwane jest nieaktywne lekarstwo antynowotworowe. Gdy lekarstwo trafia do guza zostaje aktywowane przez bakteryjny enzym i niszczy tylko komórki w swoim bezpośrednim sąsiedztwie. Nowa terapia to dzieło naukowców uniwersytetów w Nottingham i Maastricht, którzy właśnie pokonali ostatnią przeszkodę na drodze ku rozpoczęciu testów klinicznych. Udało im się dokonać takiej modyfikacji C. sporogenes, że bakteria produkuje znacznie więcej enzymu niż poprzednio, dzięki czemu skuteczniej przyczynia się do aktywizacji leku. Profesor Nigel Minton, który kieruje badaniami, wyjaśnia, w jaki sposób nowa terapia niszczy komórki nowotworowe nie szkodząc zdrowym tkankom. Clostridia to stara grupa bakterii, która powstała zanim jeszcze atmosfera była bogata w tlen. Bakterie te żyją tam, gdzie tlenu jest mało. Gdy do organizmu pacjenta wprowadzamy spory Clostridii, mogą się one rozwinąć tylko w warunkach beztlenowych, czyli np. w centrum guzów nowotworowych. To całkowicie naturalne zjawisko, które nie wymaga większych zmian bakterii i pozwala na precyzyjne działanie. Możemy je wykorzystać do zabicia komórek nowotworowych przy jednoczesnym oszczędzeniu zdrowych tkanek. Uczony dodaje, że ta terapia zabija wszystkie typy nowotworów. Jest lepsza od chirurgii, szczególnie tam, gdzie operacja wiąże się z wysokim ryzykiem lub lokalizacja guza uniemożliwia dostęp do niego.
  14. Naukowcy korzystający z europejskiego Very Large Telescope odkryli niezwykłą gwiazdę, której istnienie może wymusić zmianę obecnie obowiązujących teorii nt. powstawania gwiazd. SDS J102915+172927 nie powinna istnieć, gdyż nie posiada cięższych pierwiastków, które według współczesnych teorii są konieczne do uformowania gwiazd o niskiej masie. Skład chemiczny SDS J102915+172927 wskazuje, że liczy sobie ona około 13 miliardów lat i uformowała się krótko po eksplozji gwiazdy pierwszej generacji. Jest zatem jedną z najstarszych znanych nam gwiazd. Po Wielkim Wybuchu we wszechświecie znajdowały się wodór, hel oraz śladowe ilości litu. Inne pierwiastki powstały we wnętrzach gwiazd. Gwiazdy formują się, gdy dochodzi do schłodzenia gazu. W pierwszej generacji gwiazd chłodziwem był wodór, który jednak pozwala na spadek temperatury tylko do pewnego stopnia. To umożliwia formowanie olbrzymich gwiazd pierwotnych. W ich wnętrzach tworzyły się inne pierwiastki i gdy gwiazda wybuchała, wzbogacała ona przestrzeń kosmiczną o kolejne elementy. Współczesne teorie mówią, że gwiazda o małej masie, taka jak SDS J102915+172927, która jest nieco lżejsza od Słońca, nie może się uformować bez obecności określonej ilości innych pierwiastków, przede wszystkim tlenu i węgla, które schłodzą gaz. Problem jednak w tym, że nowo odkryta gwiazda zawiera bardzo mało pierwiastków cięższych od helu i wodoru czyli, jak nazywają te pierwiastki astronomowie, metali. Gwiazda o niskiej masie tak uboga w metale jak SDS J102915+172927, bez obecności węgla i tlenu, nie powinna istnieć - mówi Elisabetta Caffau, z Zentrum fur Astronomie. Śladowe ilości metali sugerują, że jest to bardzo stara gwiazda, jednak wielką niewiadomą jest niska zawartość litu. W prymitywnych gwiazdach jest go około pięćdziesięciokrotnie więcej. Naukowcy zastanawiają się, w jaki sposób lit w gwieździe został zniszczony. Caffau mówi, że jej zespół zidentyfikował kilka innych gwiazd, które mogą być równie ubogie lub nawet uboższe w metale.
  15. Niektóre komórki mózgu dysponują mechanizmem zabezpieczającym przed udarem niedokrwiennym. W jego trakcie i bezpośrednio po usuwają ze swojej powierzchni białka receptorów kwasu L-glutaminowego, wydzielanego w dużych ilościach podczas udaru. Zespół doktora Jacka Mellora z Uniwersytetu Bristolskiego badał dwa typy neuronów ze szczurzego hipokampa, który odgrywa ważną rolę w procesach pamięciowych oraz orientacji w przestrzeni. Podczas eksperymentów ograniczano dopływ tlenu, odtwarzając udar niedokrwienny. Brytyjczycy podkreślają, że choć wybrane do analiz neurony wykazują wiele podobieństw, jedna grupa (z obszaru CA1) jest wysoce podatne na uszkodzenie pod wpływem udaru, a druga (CA3) wykazuje o wiele większą oporność na uszkodzenia poudarowe. Mamy nadzieję, że jeśli zrozumiemy, dlaczego pewne neurony są oporne na uszkodzenia udarowe, będziemy w stanie opracować strategie, które pozwolą ochronić te bardziej wrażliwe. Dzięki modelowi laboratoryjnemu akademicy zauważyli, że neurony z obszaru CA3 dysponują mechanizmem zmniejszania podatności na uszkodzenia w czasie i tuż po udarze. Usuwanie receptorów kwasu L-glutaminowego jest wyzwalane przez pobudzenie receptorów adenozynowych A3 przez bardzo wysokie stężenia adenozyny, występujące wyłącznie podczas udaru. Co ciekawe, komórki CA1, które są podatne na uszkodzenia udarowe, nie mają receptorów A3. Nie mogą więc zareagować na udar, usuwając receptory kwasu L-glutaminowego.
  16. Po raz pierwszy w historii w przestrzeni międzygwiezdnej odkryto ślady nadtlenku wodoru - molekuły ściśle związanej z wodą i tlenem, niezbędnymi składnikami znanych nam form życia. Na Ziemi nadtlenek wodoru odkrywa kluczową rolę w chemii wody i atmosfery. Odkrycia dokonał międzynarodowy zespół astronomów pracujący na należącym do Europejskiej Agencji Kosmicznej teleskopie Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Ślady H2O2 znaleziono w oddalonej o 400 lat świetlnych od Ziemi Mgławicy Ro Ophiuchi. Z laboratoryjnych eksperymentów wiedzieliśmy, jakiej długości fali powinniśmy szukać, ale molekuły nadtlenku wodoru występują w stosunku 1:10 000 000 000 do innych molekuł, musieliśmy więc prowadzić bardzo szczegółowe badania - mówi Per Bergman ze szwedzkiego obserwatorium Onsala. Istnienie nadtlenku wodoru jest ściśle powiązane z istnieniem molekuł wody i tlenu. Jako że większość wody na Ziemi pochodzi z kosmosu odkrycie H2O2 w przestrzeni międzygwiednej pozwoli nam lepiej zrozumieć, skąd się ona wzięła na naszej planecie. Ciągle nie rozumiemy, jak formowały się w przestrzeni kosmicznej jedne z najważniejszych molekuł istniejących na Ziemi. Ale nasze odkrycie nadtlenku wodoru pokazuje, że zaginionym elementem układanki jest kosmiczny pył - stwierdziła Bérengère Parise z Instytutu Radioastronomii Maksa Plancka.
  17. Naukowcom udało się znaleźć odpowiedź na pytanie, dlaczego po wymieraniu permskim, które miało miejsce 250 milionów lat temu, doszło do spadku poziomu tlenu w oceanach, co z kolei opóźniło odrodzenie się populacji dużych zwierząt. Katja Meyer i Jonathan Payne z Uniwersytetu Stanforda uważają, że winnymi takiego stanu rzeczy były algi i bakterie. Wymieranie permskie zostało wywołane wzrostem działalności wulkanicznej na Syberii. Do atmosfery przedostały się olbrzymie ilości toksycznych gazów, pyłów, na powierzchnię Ziemi wypłynęła lawa. Wyginęły rośliny i zwierzęta. Duża ilość dwutlenku węgla doprowadziła do wzrostu temperatur na naszej planecie. Wyższe temperatury spowodowały zwiększenie tempa obiegu wody, było więcej opadów, a deszcze były kwaśne, gdyż rozpuszczony był w nich dwutlenek węgla z powietrza - mówi Meyer. Kwaśne deszcze przyspieszyły erozję gleby, przez co do oceanów spływało więcej składników odżywczych. To z kolei doprowadziło do gwałtownego rozrostu alg i bakterii w płytszych wodach. Gdy ich kolejne pokolenia umierały, rozkładające je bakterie tlenowe doprowadziły do znacznego spadku poziomu tlenu w wodzie. Bardzo niski poziom tlenu utrzymywał się przez około 5 milionów lat po wymieraniu permskim. Wcześniej takie teorie nie zyskiwały poparcia, gdyż trudno było je poprzeć dowodami. Algi czy bakterie nie pozostawiają zbyt wielu śladów w skamielinach. Meyer i Payne przeanalizowali skład chemiczny wapieni, które obecnie znajdują się na południu Chin, ale przed 250 milionami lat były dnem morskim. Uczeni sprawdzali przede wszystkim dwa izotopy węgla - C12 i C13. Oba są obecne w wodzie morskiej, a większość organizmów żywych ma w swojej strukturze lżejszy C12. Badając stosunek C13 do C12 można sprawdzić, jak wiele organizmów żywych istniało w danym okresie geologicznym. Ich badania wykazały, że w tym czasie stosunek C13 do C12 był w wodach płytszych znacznie większy niż w wodach głębszych. Wygląda na to, że w płytkich wodach mieliśmy do czynienia z ogromną biologiczną produktywnością, co spowodowało, że głębsze wody stały się nieprzyjazne dla zwierząt. Całe odradzanie się życia zostało spowolnione przez nadmiar składników odżywczych, a nie przez ich niedobór. Większość z nas sądzi, że gdy biotop nie rozwija się zbyt dobrze, to należy go dożywić. Tutaj mamy sytuację, w której mniej pożywienia oznaczałoby lepszą sytuację dla biotopu - stwierdził Payne.
  18. Od kilkudziesięciu lat uważa się, że nieorganiczne azotany są szkodliwe dla zdrowia. Tymczasem zespół ze szwedzkiego Karolinska Institutet dowodzi, że azotany poprawiają funkcjonowanie mitochondriów komórkowych. Podczas swoich najnowszych eksperymentów profesor Eddie Weitzberg i jego zespół podawali przez trzy dni zdrowym ochotnikom taką ilość azotanów, jaką znajdziemy w 200-300 gramach szpinaku czy sałaty. Po tym czasie badani wsiadali na stacjonarny rower i byli poddawani próbom. Uczeni analizowali próbki ich mięśni i porównywali z wynikami osób, którym podawano placebo. Okazało się, że u osób spożywających azotany, mitochondria pracowały bardziej wydajnie, zużywały podczas wysiłku mniej tlenu, a jednocześnie produkowały więcej bogatego w energię ATP (adenozynotrifosforan) na każdą zużytą molekułę. Mitochondria odgrywają kluczową rolę w metabolizmie komórkowym. Poprawa ich pracy prawdopodobnie niesie ze sobą wiele korzyści dla ciała i wyjaśnia pozytywne skutki działania warzyw - mówi profesor Weitzberg. Wraz ze współautorem badań, profesorem Jonem Lundbergiem, opublikowali ich wyniki w piśmie Cell Metabolism. Są one szczególnie interesujące dla osób uprawiających sporty wytrzymałościowe. Pamiętać jednak należy, że azotany prawdopodobnie przyczyniają się również do dysfunkcji mitochondriów, cukrzycy i chorób sercowo-naczyniowych.
  19. Pod wpływem promieniowania UVB dochodzi do uszkodzenia skóry i powstawania zmarszczek. Autorzy japońskiego studium wykazali jednak, że proces ten można ograniczyć za pomocą tlenu. W ramach studium u myszy, które umieszczano po wystawieniu na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego w komorze tlenowej, pojawiło się mniej zmarszczek i oznak uszkodzenia skóry niż u gryzoni stykających się wyłącznie z UVB. Podczas starzenia pojawiają się zmarszczki, a naskórek staje się cieńszy i szorstki. Pod powierzchnią skóry podlegającej regularnej ekspozycji na promieniowanie UVB zachodzą charakterystyczne zmiany, m.in. skórna angiogeneza. W powstawaniu nowych naczyń bierze udział kilka czynników transkrypcyjnych, w tym czynnik indukowany hipoksją (HIF-1, ang. hypoxia inducible factor), a konkretnie jego podjednostka alfa (HIF-1 jest heterodimerem złożonym z dwóch podjednostek – HIF-1α i HIF-1β - które należą do grupy czynników transkrypcyjnych), oraz czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (ang. vascular endothelial growth factor – VEGF). Podczas eksperymentu Shigeo Kawada, Masaru Ohtani i Naokata Ishii z Uniwersytetu Tokijskiego podzielili bezwłose myszy na trzy grupy: 1) kontrolną, 2) wystawianą na oddziaływanie UVB i tlenu, 3) stykającą się wyłącznie z promieniowaniem UVB. Grupy 2. i 3. przez 5 tyg. trzy razy na tydzień napromieniano specjalną świetlówką, lecz tylko gryzonie z grupy UVB+HO (HO od hiperoksja – długotrwały nadmiar tlenu) trafiały po każdej sesji na dwie godziny do komory tlenowej. W ciągu 5 tyg. u myszy podlegających naświetlaniu pojawiły się zmarszczki, ale były one silniej zaznaczone w grupie, która nie uczęszczała do komory. W obu grupach doszło też do pocienienia naskórka, lecz znów w grupie 3. jego zakres oceniono jako większy. W porównaniu do grupy kontrolnej, wśród zwierząt naświetlanych UVB znacząco wzrósł poziom HIF-1α, podobnego zjawiska nie odnotowano zaś w grupie UVB+HO. Stężenie VEGF wzrosło w obu napromienianych grupach, ale w grupie 2. słabiej. Oznacza to, że nadmiar tlenu w tkankach ogranicza uszkodzenie skóry przez promieniowanie ultrafioletowe. Tak jak HIF-1 α i VEGF, ważną rolę w angiogenezie odgrywają metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej (ang. matrix metalloproteinases, MMPs). Uważa się, że MMP-2 i MMP-9 szczególnie przyspieszają powstawanie zmarszczek, niszcząc zewnętrzne fragmenty komórek. Okazało się jednak, że w studium Japończyków poziom MMP-2 spadał pod wpływem ekspozycji na promieniowanie UVB, a MMP-9 się nie zmieniał i to nawet u myszy nieumieszczanych w komorze tlenowej. Wg autorów studium, fakt ten wskazuje, że wymienione metaloproteinazy nie są najważniejszymi czynnikami w procesie powstawania zmarszczek i angiogenezie, a przynajmniej nie są nimi na wczesnych etapach uszkodzeń wywoływanych przez UVB.
  20. Tybetańczycy mogą żyć i pracować w Himalajach, nie cierpiąc przy tym na chorobę wysokościową, ponieważ faworyzowane przez dobór naturalny dwa warianty genów pozwalają im efektywniej wykorzystywać tlen niż ludziom zamieszkującym niziny. Dotąd naukowcy nie mieli pojęcia, jakim sposobem Tybetańczycy czują się tak dobrze na wysokości ponad 4400 m n.p.m. U ludzi zamieszkujących Andy wykryto zwiększoną zawartość hemoglobiny we krwi, ale tutaj u wielu "górali" odnotowywano mniejszą jej ilość. Oznacza to, że ludzie z fenotypem obniżonej zawartości hemoglobiny muszą po prostu skuteczniej wykorzystywać mniejsze ilości tlenu, by dostarczać go do kończyn. Chińscy i amerykańscy badacze zidentyfikowali warianty dwóch genów, które u większości Tybetańczyków biorą udział w regulacji zawartości tlenu we krwi. Na początku zespół przekopywał rejestry DNA w poszukiwaniu odpowiednich kandydatów. Wskazano na 247 genów, w przypadku których zaobserwowano różnice międzypopulacyjne. Następnie akademicy analizowali wytypowane segmenty u 31 niespokrewnionych Tybetańczyków (wszyscy mieszkali na wysokości 4,5 tys. m n.p.m.) oraz 45 Chińczyków i 45 Japończyków z nizin, których genom mapowano w ramach projektu HapMap. Naukowcy z USA i Qinghai University znaleźli regiony silnie zmienione przez dobór naturalny. W ten sposób mogli ustalić, które warianty genów są stosunkowo nowe i występują u Tybetańczyków, ale nie u Chińczyków czy Japończyków. Ostatecznie zbiór rozważanych genów zawężono do 10, w tym do znajdowanych najczęściej u Tybetańczyków z najniższą zawartością tlenu we krwi EGLN1 i PPARA. Badacze stwierdzili, że u ludzi, którzy mieli więcej korzystnych kopii (odziedziczyli je po obojgu rodzicach), zawartość tlenu była najniższa. Co więcej, wykorzystywali go efektywniej od osób z jedną kopią wariantu lub w ogóle go pozbawionych – podsumowuje Lynn Jorde ze Szkoły Medycznej University of Utah. W przyszłości naukowcy zamierzają ustalić, w jaki sposób warianty genów regulują poziom tlenu i jego wykorzystanie. Profesor Jorde podkreśla, że na razie jej zespół rozwiązał jedynie część zagadki. Samo obniżenie zawartości hemoglobiny byłoby bowiem antyprzystosowaniem do życia na wysokościach. W kolejnych etapach eksperymentu trzeba będzie znaleźć geny współpracujące z EGLN1 i PPARA, które odpowiadają za wydajny transport niewielkich ilości O2 do tkanek.
  21. Dodanie do napoju alkoholowego tlenu przyspiesza trzeźwienie. Sceptycy doceniają naukową wartość odkrycia, ale obawiają się, że świadomość istnienia takiego zjawiska może zachęcać niektórych do nadmiernego picia. Skoro bowiem da się szybciej zwalczyć skutki działania etanolu, czemu nie sięgnąć po więcej? Kwang-il Kwon i jego zespół z Chungnam National University w Daejeon w Korei Południowej poczęstowali 30 mężczyzn i 19 kobiet 360-ml drinkiem, który zawierał 19,5% alkoholu i 8, 20 lub 25 części na milion rozpuszczonego tlenu. Nie bez powodu akademicy zdecydowali się na ten właśnie gaz, ponieważ bierze on udział w rozkładzie alkoholu w organizmie (w komórkach wątroby - hepatocytach - dochodzi do utlenienia alkoholu etylowego). Po 5 godzinach stężenie alkoholu we krwi badanych spadło do zera. Koreańczycy zauważyli jednak, że u osób, które spożyły drinki z 20 albo 25 ppm tlenu, czas osiągnięcia zerowego poziomu skracał się średnio o 23-27 min (w porównaniu do ludzi sączących napoje o mniejszej zawartości O2).
  22. Naukowcy z należącego do NASA Centrum Astrobiologii rzucili nowe światło na ewolucję. Z ich badań wynika, że o rozwoju życia na Ziemi zadecydowało przypadkowe łączenie się przedstawicieli dwóch linii prokariotów przed 2,5 miliardami lat. Biolog molekularny James A. Lake porównał proteiny występujące u ponad 3000 różnych prokariotów - jednokomórkowych organizmów niezawierających jądra komórkowego - i wykazał, że 2,5 miliarda lat temu doszło do łączenia się prokariotów z dwóch linii. To z kolei pozwoliło na powstanie bardziej stabilnego organizmu, który był w stanie czerpać energię z fotosyntezy. W wyniku dalszej ewolucji powstały organizmy, u których ubocznym produktem fotosyntezy był tlen. Pierwiastek ten wzbogacił atmosferę Ziemi, umożliwiając powstanie organizmów, które wykorzystywały tlen w procesach życiowych. Wyższe formy życia nie powstałyby, gdyby to się nie zdarzyło. [Prokarioty - red.] to bardzo ważne organizmy. W czasie, gdy ewoluowały pierwsze prokarioty, w atmosferze Ziemi nie było tlenu - mówi Lake. Dzięki połączeniu dwóch klas prokariotów, powstały nowe organizmy z podwójną błoną komórkową. Później z niego wyewoluowały sinice - pierwsi producenci tlenu na naszej planecie. Zmieniły one skład chemiczny atmosfery i umożliwiły pojawienie się kolejnych, bardziej złożonych form życia.
  23. Przez wiele lat uważano, że stan przewlekłego niedotlenienia guza nowotworowego jest efektem ubocznym gwałtownego wzrostu tkanki, który nie jest skoordynowany z powstawaniem nowych naczyń krwionośnych. Okazuje się jednak, że stan taki nie jest zjawiskiem przypadkowym, gdyż ułatwia on wzrost patologicznej tkanki. Odkrycia dokonali badacze ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Turyńskiego. Dzięki serii eksperymentów na komórkach ludzkiego raka płuc wykazali oni, że komórki wzbogacone o białko wiążące znaczne ilości tlenu rzadziej się dzielą i nie tworzą przerzutów nowotworowych. Aby zwiększyć dostępność tlenu, komórki, utrzymywane w trójwymiarowej hodowli in vitro, wzbogacono o gen kodujący mioglobinę. Białko to, naturalnie występujące w mięśniach, pozwala na wychwyt znacznej ilości O2z otoczenia, zwiększając jego dostępność dla komórki. Przeprowadzone doświadczenie wykazało, że choć modyfikacja pozwoliła na zredukowanie stopnia niedotlenienia (hipoksji) niemal do zera, wcale nie przyśpieszyło to wzrostu guza. Jest to dość zaskakujące, bowiem wydawać by się mogło, że zwiększenie dostępności tlenu pozwala na przyśpieszenie metabolizmu i wzrostu komórek. Wstępne wyniki udało się potwierdzić w badaniu na myszach. Zwierzętom wszczepiano komórki nowotworowe wzbogacone o gen kodujący prawidłową formę mioglobiny lub jej zmutowaną wersję, niezdolną do wychwytu tlenu. Jednoznacznie wykazano w ten sposób, że zwiększenie ilości O2 docierającego do tkanki nowotworowej znacznie spowalnia jej rozwój. Eksperyment in vivo wykazał jeszcze jedną istotną rolę hipoksji w rozwoju guza. Okazało się bowiem, że niedostatek tlenu prowadzi do zwiększenia odsetka komórek niezróżnicowanych, tj. niewyspecjalizowanych fizjologicznie i utrzymujących zdolność do podziału. Co więcej, tkanka taka wykazuje znacznie większą skłonność do tworzenia przerzutów. Zebrane informacje sugerują wyraźnie, że niedotlenienie, uznawane dotychczas za objaw niedoskonałości guza nowotworowego, jest dla niego wybitnie korzystne. Może to oznaczać konieczność przyjęcia zupełnie nowej taktyki walki z chorobami, w której życiodajny gaz stanie się swego rodzaju koniem trojańskim na usługach lekarzy.
  24. Naukowcy z University of Pennsylvania "zaprojektowali" i zsyntetyzowali całkowicie sztuczne białko zdolne do przenoszenia tlenu w taki sam sposób, jak czyni to w naszych organizmach hemoglobina. Zdaniem badaczy ich dzieło może stać się istotnym krokiem naprzód w pracach nad wytworzeniem sztucznej krwi. Jeszcze kilka lat temu przewidywanie kształtu cząsteczek białka na podstawie znajomości reszt aminokwasów (niewielkich cząsteczek, których wielkocząsteczkowe polimery to właśnie białka) wchodzących w ich skład uznawane było za zadanie niezwykle trudne. Teraz, dzięki rozwojowi technik komputerowych, badaczom z Pensylwanii udało się nie tylko przewidzieć kształt syntetycznej molekuły, lecz nawet dobrać jej skład aminokwasowy tak, by pełniła pożądaną funkcję. Niezwykłe cząsteczki składają się z wielokrotnie powtórzonych sekwencji złożonych z trzech aminokwasów. Powstają w ten sposób tzw. helisy α, czyli łańcuchy przypominające swoim kształtem korkociąg. Pomiędzy nimi znajdują się fragmenty o bardziej zróżnicowanym składzie, zdolne do uginania się. Pozwala to helisom na ułożenie się równolegle do siebie, dzięki czemu tworzą strukturę podobną do cylindra. W jej wnętrzu badacze umieśclili cząsteczkę hemu - związku występującego m.in. w "zwykłej" hemoglobinie. Obecność hemu umożliwia opracowanemu białku wiązanie tlenu. Przypomina to mechanizm wymiany gazowej zachodzącej w naszych organizmach. Co więcej, po pochłonięciu cząsteczki gazu cylinder automatycznie "uszczelnia się" i blokuje wnikanie wody, która mogłaby uszkodzić nowatorskie cząsteczki oraz elementy otaczających je komórek. Większość dotychczasowych prób "tworzenia" białek o określonych z góry właściwościach polegała w rzeczywistości na modyfikacji struktury istniejących protein, lecz nie zadowalało to badaczy z Pensylwanii. Chcielibyśmy się uczyć, jak tworzyć funkcjonalne białka całkowicie niespokrewnione z białkami naturalnymi. Umożliwiłoby to nam ciągłe dodawanie nowych funkcji - tłumaczy Christopher Moser, jeden z badaczy biorących udział w projekcie. Opracowana proteina jest uwieńczeniem kolejnej tury badań, których celem jest stworzenie skutecznego substytutu czerwonych krwinek. Preparat taki mógłby być podawany np. ofiarom wypadków lub pacjentom podczas operacji, zaś jego celem byłoby zapobieganie śmiertelnemu niedotlenieniu organizmu. W najbliższych latach jedyną nadzieją pozostają jednak dawcy krwi...
  25. Nie tak dawno pisaliśmy o wyjątkowej długowieczności golców, zwanych też nagimi szczurami. Tym razem dowiadujemy się, że to samo zwierzę może okazać się interesującym modelem do badań nad nowotworami. Dlaczego właśnie golce? Odpowiedź tkwi w ich niezwykłym przystosowaniu do długotrwałego przebywania w norach. Pod względem panujących warunków przypominają one bowiem wnętrze guza nowotworowego. Patologiczny rozrost tkanki sprawia, że powstające w niej naczynia krwionośne mają nieprawidłową budowę, uniemożliwiającą dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu. Badacze, pracujący dla uniwersytetów w amerykańskim stanie Iowa oraz izraelskiej Hajfie, uznali, że poznanie mechanizmów umożliwiających nagim szczurom przeżycie w stanie przewlekłego niedotlenienia pozwoli na lepsze zrozumienie biologii nowotworów. Wygląda na to, że trafili w dziesiątkę. Przeprowadzone doświadczenia polegały na przetrzymywaniu golców oraz "zwykłych" szczurów w warunkach różnego wysycenia atmosfery tlenem. Oceniano przy tym poziom syntezy i aktywności białka BNIP3, odpowiedzialnego za zwiększanie tolerancji tkanek na przewlekłe niedotlenienie. Z eksperymentu zrealizowanego przez amerykańsko-izraelski zespół wynika, iż gen kodujący białko BNIP3 jest u golców wyjątkowo aktywny, zaś jego białkowy produkt funkcjonuje bardzo wydajnie, pozwalając zwierzęciu na utrzymanie dobrej kondycji nawet przy stężeniach tlenu wynoszących od 3 do 10 procent (dla porównania: powietrze na powierzchni Ziemi zawiera ok. 21% tego gazu). "Zwykłe" szczury reagowały na te same warunki znacznie gorzej, zaś BNIP3 było u nich produkowane niemal wyłącznie przez mięśnie szkieletowe oraz w sercu. Z przeprowadzonego doświadczenia można wyciągnąć kilka istotnych wniosków. Przede wszystkim ustalono, że funkcjonujący prawidłowo organizm golca reaguje na niedotlenienie bardzo podobnie, jak tkanka nowotworowa. Po drugie (i prawdopodobnie najważniejsze) może to oznaczać, że badacze uzyskali doskonały model do symulacji i analizy warunków panujących we wnętrzu agresywnie wzrastających guzów. Można więc liczyć, że już niedługo w ten właśnie sposób będą badane nowe leki odcinające dopływ krwi do patologicznej tkanki i blokujące jej rozwój.
×
×
  • Create New...