Znajdź zawartość

Roztapianie się wiecznej zmarzliny wiąże się z uwolnieniem z niej nieznanych nauce mikroorganizmów. Wciąż mamy niewiele informacji na ich temat, nie wiemy, czy tacy „podróżnicy w czasie” mogą po uwolnieniu z wiecznej zmarzliny się rozwijać i przystosować do obecnie panujących warunków. Giovanni Strona z Uniwersytetu w Helsinkach i Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej wraz z grupą naukowców z Finlandii, Australii i USA przeprowadzili cyfrowe symulacje zachowania mikroorganizmów uwalnianych z wiecznej zmarzliny. Przebudzone z lodu czy wiecznej zmarzliny bakterie i wirusy zagroziły ludzkości w niejednym filmie czy książce. W rzeczywistości jednak niewiele wiemy o potencjalnych ryzykach, jakie mogą wynikać z wpływu globalnego ocieplenia na mikroorganizmy uwięzione w glebie czy wodzie od wielu tysięcy lat. Zespół Strony ocenił ekologiczne ryzyko i skutki inwazji wirtualnych wirusów na istniejące społeczności bakterii. W przeprowadzonych symulacjach uwolnione z wiecznej zmarzliny patogeny podobne do wirusów wchodziły w interakcje z gospodarzami podobnymi do bakterii. Symulacje pokazały, że przebudzone wirusy są często w stanie przetrwać i ewoluować we współczesnym środowisku. W 3,1% analizowanych przypadków mogą zdominować bakteryjną społeczność, na którą dokonały inwazji. Jednak nawet wówczas wirusy takie mają pomijalny wpływ na zaatakowane bakterie. Problemem jest 1,1% przypadków, w których wirusy albo prowadziły do znacznych strat – sięgających 32% – albo do zwiększenia – do 12% – bioróżnorodności mikroorganizmów na zajmowanym przez siebie terenie. Mimo niewielkiego prawdopodobieństwa wystąpienia takiego scenariusza należy wziąć pod uwagę olbrzymią liczbę uśpionych mikroorganizmów regularnie uwalnianych do obecnego środowiska. To zwiększa prawdopodobieństwo spowodowania przez nie znaczących zmian w środowisku naturalnym. Nowe mikroorganizmy, uwolnione z topniejącej wiecznej zmarzliny czy lodu mogą być siłą napędową trudnych do przewidzenia procesów ekologicznych. Obecnie nie wiemy, co takie zmiany mogą spowodować. Nie można jednak wykluczyć, że nowe patogeny będą stanowiły zagrożenie dla ludzkiego zdrowia, czy to bezpośrednie, czy to w postaci zoonoz, zarażających nas za pośrednictwem zwierząt. « powrót do artykułu

W skład mikrobiomu jelit wchodzą tysiące gatunków mikroorganizmów. Odgrywają one kluczową rolę dla naszego zdrowia, ich wpływ wykracza daleko poza układ trawienny. Stan mikrobiomu decyduje m.in. o naszym układzie odpornościowym, ma wpływ na nasze zdrowie psychiczne. Wciąż trwają badania nad wpływem poszczególnych pokarmów na mikroorganizmy zamieszkujące nasze jelita. Naukowcy z King's College London donieśli właśnie o pozytywnym wpływie migdałów na stan mikrobiomu. W badaniach wzięło udział 87 zdrowych dorosłych, w których diecie było mniej niż zalecana ilość błonnika i którzy podjadali niezdrowe przekąski. Badanych podzielono na trzy grupy. Jedna z nich zastąpiła dzienną porcję niezdrowych przekąsek 56 gramami całych migdałów, druga zastąpiła przekąski 56 gramami migdałów mielonych, a trzecia otrzymywała muffinki o takiej samej wartości energetycznej jak migdały. Badania prowadzono przez 4 tygodnie. Badania wykazały, że codzienne spożywanie garści migdałów zwiększa ilość kwasu masłowego w jelitach, a to z kolei wpływają pozytywnie na mikrobiom. Kwas masłowy jest używany przez komórki nabłonka jelitowego do produkcji energii, ułatwia utrzymanie prawidłowej struktury jelit i zachowanie integralności nabłonka jelitowego. Nie od dzisiaj wiadomo, że ma on pozytywny wpływ na mikrobiom. U osób spożywających migdały było go znacznie więcej, niż u osób jedzących muffinki. Nie zauważono natomiast różnic w czasie przejścia pokarmu przez jelita we wszystkich trzech grupach. Naukowcy odnotowali natomiast, że u osób jedzących całe migdały pojawiło się średnio 1,5 dodatkowego ruchu jelita w tygodniu, co może sugerować, że całe migdały mogą pomagać osobom z zaparciami. Ponadto osoby jedzące migdały, niezależnie od stopnia ich rozdrobnienia, spożywały więcej jednonienasyconych kwasów tłuszczowych, błonnika, potasu i innych korzystnych składników odżywczych. Główny autor badań, profesor Kevin Whelan uważa, że zjadanie garści migdałów dziennie wpływa pozytywnie na mikrobiom, a zatem ma korzystny wpływ na całe nasze zdrowie. « powrót do artykułu

Zespół naukowców, inżynierów i marynarzy ze statku badawczego Neil Armstrong należącego do US Navy, którego operatorem jest Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), pobrał 11,5-metrowy rdzeń osadów z najgłębszej części Rowu Portorykańskiego. Osady zostały pozyskane z głębokości ponad 8000 metrów. To rekord po względem głębokości, z jakiej pozyskano rdzeń na Atlantyku, a może i rekord w ogóle. Zespołowi naukowemu z WHOI, Uniwersytetu w Monachium i kilku amerykańskich uniwersytetów, przewodzili profesor Steven D'Hondt oraz doktor Robert Pockalny. Celem wyprawy badawczej, która prowadzona była w lutym i marcu bieżącego roku, było lepsze zrozumienie adaptacji mikroorganizmów do życia w morskich osadach na różnych głębokościach. Dlatego też uczeni pobierali próbki zarówno z głębokości 50 metrów, jak i około 8358 metrów. Pobieraliśmy próbki, gdyż chcemy się dowiedzieć, jak mikroorganizmy żyjące na dnie morskim radzą sobie z ciśnieniem. Naszym ostatecznym celem jest zrozumienie interakcji pomiędzy organizmami żyjącymi w ekstremalnych środowiskach a ich otoczeniem, wyjaśnia D'Hondt. Pobranie rdzenia z tak dużej głębokości było możliwe dzięki specjalnemu systemowi opracowanemu już w 2007 roku przez Jima Brodę dla statku badawczego Knorr. Po tym, jak Knorr zakończył służbę, jego system został zaadaptowany do krótszego Neila Armstronga. Po zakończeniu obecnych badań system do pozyskiwania rdzeni z tak dużej głębokości zostanie przekazany OSU Marine Sediment Sampling Group. To zespół finansowany przez Narodową Fundację Nauki, który pomaga amerykańskiej społeczności akademickiej w pobieraniu próbek osadów morskich. Dzięki temu system będzie dostępny dla całej amerykańskiej floty statków badawczych. « powrót do artykułu

Naukowcy zaczynają łączyć dane z gruntu, powietrza, wód i przestrzeni kosmicznej, by lepiej zrozumieć, jak zmiany klimatu wpływają na obszary wiecznej zmarzliny. Wiemy, że w wiecznej zmarzlinie uwięzione są gazy cieplarniane, mikroorganizmy i związki chemiczne – takie jak np. DDT – które w miarę ocieplania się klimatu, będą się z niej uwalniały. Uczeni chcą więc poznać skutki, jakie proces ten może nieść ze sobą. Już teraz na przykład widać, że odmrażająca się wieczna zmarzlina negatywnie wpływa na infrastrukturę. Pojawiają się wielkie zapadliska, przewracają się słupy telefoniczne i energetyczne, uszkodzeniu ulegają drogi. Znacznie jednak trudniej jest śledzić to, co uwalnia się z do niedawna zamarzniętej gleby, lodu czy martwej materii organicznej. Naukowcy przyjrzeli się więc niebezpiecznym substancjom chemicznym, jak DDT, oraz mikroorganizmom, które mogły być zamarznięte przez tysiące lub nawet miliony lat. Teraz wszystko to coraz szybciej uwalnia się z gleby. Rozpuszczająca się wieczna zmarzlina będzie emitowała też gazy cieplarniane. Szacuje się, że zamknięte w niej jest 1,7 biliona ton węgla,w tym metan i dwutlenek węgla. To około 51 razy więcej niż ludzkość wyemitowała w 2019 roku. Materia organiczna w wiecznej zmarzlinie nie ulega rozkładowi, ale gdy zmarzlina się rozpuści, mikroorganizmy przystąpią do działania, zaczną ją rozkładać, co uwolni węgiel do atmosfery. Obecne modele pokazują, że w ciągu najbliższych stu lat, a może szybciej, zarejestrujemy duży wzrost emisji z wiecznej zmarzliny, mówi główny autor najnowszych badań, Kimberley Miner z Jet Propulsion Laboratory. Nie wiemy jednak, jak duża będzie to emisja, skąd dokładnie, ani jak długo będzie trwała. Najgorsze scenariusze przewidują szybkie uwolnienie tego węgla w ciągu kilku lat. Wiemy też, że regiony polarne ogrzewają się najszybciej. Nie wiemy natomiast, jak zwiększona emisja węgla wpłynie na wilgotność w Arktyce, czy będzie tam więcej opadów czy też stanie się ona regionem bardziej suchym. Znacznie bardziej pewne jest, że ogrzewające się bieguny będą miały wpływ na klimat na pozostałych częściach planety, gdyż obecnie regiony polarne pomagają w stabilizowaniu klimatu. Biorą one udział w transporcie ciepła z obszarów równikowych na wyższe szerokości geograficzne, wpływając na prądy strumieniowe i inne przepływy w atmosferze. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, jak cieplejsza, pozbawiona wiecznej zmarzliny Arktyka wpłynie na pogodę i klimat całej planety. Naukowcy próbują lepiej poznać te zjawiska łącząc pomiary naziemne z obserwacjami z powietrza i przestrzeni kosmicznej. Pomiary wykonywane w stacjach naziemnych dają dobry obraz zmian lokalnych, pomiary z powietrza i za pomocą satelitów pozwalają na obserwowanie zjawisk w większej skali. Miner współpracuje z uczonymi dokonującymi różnych typów pomiarów i usiłuje łączyć te wszystkie dane w jeden spójny obraz. Na przykład z pomiarów naziemny uzyskuje dane o mikroorganizmach zamieszkujących wieczną zmarzlinę, badania lotnicze dostarczą informacji o emisji gazów cieplarnianych, a pomiary satelitarne pokazują, w których regionach dochodzi do najbardziej intensywnej emisji. Wszyscy starają się szybko zrozumieć, co dzieje się w okolicach podbiegunowych. Im więcej się dowiemy, tym lepiej przygotujemy się na nadchodzące zmiany, mówi Miner. « powrót do artykułu

W 2017 roku Gregory Poore przeczytał w Science artykuł, którego autorzy opisywali mikroorganizmy obecne u pacjentów z nowotworami trzustki i informowali, że mikroorganizmy te rozkładają lek powszechnie stosowany przy leczeniu tego rodzaju nowotworu. Młodego naukowca zaintrygował wówczas pomysł, że wirusy i bakterie mogą mieć większy niż się sądzi udział w rozwoju nowotworów. Teraz Poore jako doktorant w University of California San Diego School of Medicine, pisze doktorat pod kierunkiem profesora Roba Knighta, dyrektora Center for Microbiome Innovation. Poore i Knight wraz z interdyscyplinarnym zespołem współpracowników stworzyli nowatorką metodę identyfikacji chorych na nowotwory. Ich metoda pozwala też często stwierdzić, jaki rodzaj nowotworu ma konkretna osoba. Diagnoza jest stawiana na podstawie analizy wzorców wirusowego i bakteryjnego DNA obecnych w krwi pacjenta. Dotychczas niemal zawsze uznawano, że guzy nowotworowe to środowisko sterylne i nie brano pod uwagę złożonych wzajemnych wpływów pomiędzy komórkami nowotworowymi, bakteriami, wirusami i innymi mikroorganizmami zamieszkującymi nasze ciała, mówi Knight. W naszych ciałach mamy więcej genów różnych mikroorganizmów niż naszych własnych genów, więc nic dziwnego, że na ich podstawie możemy zdobyć istotne informacje dotyczące naszego zdrowia, dodaje uczony. Naukowcy najpierw skorzystali z The Cancer Genome Atlas. To baza danych prowadzona przez amerykański Narodowy Instytut Raka i prawdopodobnie największa na świecie gaza zawierająca informacje na temat genów mikroorganizmów znalezionych z ludzkich guzach nowotworowych. Naukowcy mieli tam dostęp do 18 116 próbek guzów pobranych od 10 481 pacjentów z 33 rodzajami nowotworów. Zespół Knighta i Poore'a przeanalizował te dane w poszukiwaniu wzorców. Obok wzorców znanych, takich jak np. związek wirusa brodawczaka ludzkiego z rakiem szyjki macicy czy związek między Fusobacterium, a nowotworami układu pokarmowego, zauważono inne sygnatury mikroorganizmów, które były specyficzne dla różnych nowotworów. Stwierdzono np. że obecność Faecaliabacterium jest tym, co odróżnia raka jelita grubego od innych nowotworów. Na podstawie tych danych naukowcy wytrenowali setki modeli do maszynowego uczenia się i sprawdzali, czy są one w stanie powiązać wzorce genomu mikroorganizmów z konkretnymi nowotworami. Okazało się, że komputery są w stanie postawić diagnozę na podstawie samych tylko danych z genomu mikroorganizmów znalezionego we krwi pacjenta. W kolejnym etapie badań naukowcy usunęli z bazy dane dotyczące III i IV stopnia rozwoju nowotworów. Mimo to modele komputerowe nadal stawiały prawidłową diagnozę, co oznacza, że były w stanie odróżnić nowotwory na wcześniejszych etapach rozwoju. Jakby tego było mało, modele działały nawet wówczas, gdy z wykorzystywanej przez nie bazy usunięto ponad 90% danych. Uczeni postanowili pójść o krok dalej i sprawdzić, czy modele te przydadzą się do rzeczywistego diagnozowania chorych. W testach wzięło udział 59 pacjentów z nowotworem prostaty, 25 z nowotworem płuc i 16 z czerniakiem. Plazmę z krwi każdego z tych pacjentów porównano z innymi oraz z 69 zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Okazało się, że w większości przypadków modele były w stanie odróżnić osobę z nowotworem od osoby zdrowej. Komputery prawidłowo zidentyfikowało 86% osób z nowotworami płuc i 100% osób, których płuca były zdrowe. Często też były w stanie odróżnić typy nowotworów. Na przykład nowotwory płuc były w 81% przypadków prawidłowo odróżniane od nowotworu prostaty. Możliwość uzyskanie z jednej fiolki krwi profilu DNA guza i profilu DNA mikrobiomu pacjenta to ważny krok w kierunku lepszego zrozumienia interakcji pomiędzy gospodarzem a nowotworem, mówi onkolog Sandip Pravin. Takie narzędzie może w przyszłości pozwolić nie tylko na prostszą i szybszą diagnostykę nowotworów, ale również na śledzenie postępów choroby. Zanim jednak tego typu metoda wejdzie do użytku, konieczne będzie pokonanie wielu przeszkód. Przede wszystkim trzeba by ją przetestować na dużej grupie pacjentów. Ponadto konieczne będzie stworzenie definicji tego, jak wygląda skład genomu mikroorganizmów u zdrowych ludzi. Ponadto trzeba stworzyć metodę odróżniania, które z sygnatur genetycznych pochodzą od aktywnych mikroorganizmów, a które od nieaktywnych. Sami naukowcy już mówią, że sama diagnostyka to dopiero początek możliwości. Lepsze zrozumienie tego, w jaki sposób  wraz z rozwojem różnych nowotworów zmienia się populacja mikroorganizmów zamieszkujących nasze ciała, może otworzyć nowe możliwości terapeutyczne. Moglibyśmy dowiedzieć się, co te mikroorganizmy naprawdę robią, a może nawet zaprząc je do pracy przy zwalczaniu nowotworów. Ze szczegółowymi informacjami można zapoznać się na łamach Nature. « powrót do artykułu

Solanka znajdująca się tuż pod powierzchnią Marsa może zawierać na tyle dużo tlenu, by umożliwić rozwój życia takiego, jakie przed miliardami lat pojawiło się na Ziemi. W niektórych miejscach tlenu może być na tyle dużo, by istniały tam prymitywne wielokomórkowce, jak na przykład gąbki. Odkryliśmy, że marsjańskie solanki – wody o wysokiej zawartości soli – mogą zawierać na tyle dużo tlenu, by mikroorganizmy mogły nim oddychać, mówi Vlada Stamenkovic, fizyk teoretyczny z Jet Propulsion Laboratory. To rewolucjonizuje nasze rozumienie potencjalnego występowania życia na Marsie, teraz i w przeszłości, dodał uczony. Dotychczas uważano, że na Marsie jest zbyt mało tlenu, by podtrzymać nawet życie mikroorganizmów. Nigdy nie sądziliśmy, że tlen mógłby odgrywać jakąś rolę dla życia na Marsie, gdyż jest go niezwykle mało w jego atmosferze, około 0,14 procenta, dodaje uczony. Brak tlenu nie wyklucza istnienia życia, gdyż nawet na Ziemi istnieją mikroorganizmy, które go nie potrzebują. Dlatego właśnie, gdy myśleliśmy o życiu na Marsie, skupialiśmy się na potencjalnym życiu anaerobowym, mówi Stamenkovic. Nowe badania rozpoczęto po tym, gdy Curiosity odkrył na Marsie tlenki manganu. To związki chemiczne powstające wyłącznie w obecności dużych ilości tlenu. Okazało się także, że na Czerwonej Planecie istnieje solanka. Duża zawartość soli zapobiega zamarzaniu wody. Pozostaje ona płynna, dzięki czemu może się w niej rozpuszczać tlen. Mimo niskich temperatur powstają więc warunki przyjazne dla mikroorganizmów. W zależności od regionu, pory roku i pory doby temperatury na Czerwonej Planecie wahają się od -195 do -20 stopni Celsjusza. Grupa Stamenkovica stworzyła pierwszy model opisujący, jak tlen rozpuszcza się w słonych wodach w temperaturach poniżej punktu zamarzania. Drugi ze stworzonych modeli był modelem klimatycznym, który opisywał klimat na Marsie w ciągu ostatnich 20 milionów lat i na kolejne 10 milionów lat. Dzięki połączeniu obu modeli naukowcy byli w stanie określić, w których miejscach Marsa z największym prawdopodobieństwem występują solanki pełne tlenu. To pozwoli zaplanować przyszłe misje. Koncentracja tlenu na Marsie jest o setki razy większa niż minimum potrzebne do życia mikroorganizmom oddychającym tlenem, stwierdzili autorzy artykułu opublikowanego w Nature Communications. Nasze badania nie przesądzają, że życie na Marsie istnieje. Pokazują, że jeśli rozważamy możliwość istnienia życia na marsie, to powinniśmy brać też pod uwagę potencjał tlenu rozpuszczonego w solankach, dodaje Stamenkovic. « powrót do artykułu