Znajdź zawartość

Czterdzieści lat po lądowaniu ludzi na Księżycu nasz satelita wciąż pozostaje mało zbadany, a ostatnio wręcz regularnie nas zadziwia. Wszystko to dlatego, że nareszcie zabrano się za systematyczne i porządne jego badanie. Nie tak dawno potwierdziły się doniesienia o sporej ilości wykrytej wody w księżycowym gruncie oraz że głębokie kratery mogą być prawdziwymi rezerwuarami wody. Teraz okazuje się, że najprawdopodobniej w polarnych kraterach Księżyca znajduje się... elektryczność. Przypomnijmy, że za powstawanie cząsteczek wody w księżycowej glebie miałyby być odpowiedzialne reakcje powodowane przez wiatr słoneczny - czyli rozrzedzony, ale nieustanny strumień cząstek: protonów i elektronów, emitowany przez Słońce. Ten sam wiatr słoneczny prawdopodobnie powoduje powstawanie w księżycowych kraterach ładunków elektrycznych, które mogą sięgać setek volt. Księżyc jest ustawiony względem Słońca w ten sposób, że wiatr słoneczny przepływa nad biegunowymi kraterami, ocierając się o ich krawędzie. Komputerowe symulacje pokazują, że taki strumień cząstek zachowuje się podobnie, jak zwykły ziemski wiatr: załamuje się na krawędziach i „zawiewa" do środka dolin i głębokich kraterów, sięgając ich dna. Różnie jednak zachowują się cząstki słonecznego wiatru, wielokrotnie lżejsze elektrony docierają w większości do dna i przeciwległej ściany krateru, przekazując im swój ujemny ładunek elektryczny. Dodatnio naładowane protony są znacznie cięższe i nie zmieniają tak bardzo kierunku lotu; wpadają do wewnątrz znacznie rzadziej, co powoduje nierównowagę i powstawanie na wewnętrznych ścianach krateru silnego ładunku elektrostatycznego. Wg symulacji najsilniejszy ładunek powstaje po zawietrznej stronie krateru. Oczywiście taki ładunek nie gromadzi się w nieskończoność. W końcu oddziaływanie ujemnego ładunku z dodatnimi cząstkami wiatru słonecznego spowoduje przepływ prądu i rozładowanie napięcia. Przewodnikiem dla takiego przepływu może być naładowany ujemnie i unoszący się księżycowy pył. Odkrycie to może wyjaśnić niektóre zjawiska widziane przez astronautów programu Apollo. Orbitujący w Module Dowodzenia widzieli delikatne rozbłyski światła na księżycowym horyzoncie podczas wschodu Słońca. Pozostawione w dolinie Taurus-Littrow przez misję Apollo 17 instrumenty Lunar Ejecta i Meteorite Experiment rejestrowały uderzenia pyłu podczas przekraczania linii terminatora (kiedy wiatr słoneczny wieje poziomo ponad gruntem), które mogły być spowodowane takim właśnie rozładowywaniem się ładunków. Kiedy wreszcie ponowna misja załogowa na Księżyc dojdzie do skutku, takie zgromadzone w kraterach i dolinach ładunki elektryczne mogą być niebezpieczne dla elektronicznego wyposażenia, a być może nawet ludzi. Dlatego konieczne jest ich wcześniejsze zbadanie. W najbliższym czasie naukowcy biorący udział w projekcie Dynamic Response of the Environment at the Moon (DREAM) z NASA Lunar Science Institute chcą przeprowadzić dokładniejsze, trójwymiarowe symulacje efektu „elektryzowania się" kraterów i dowiedzieć się dokładniej, jak rozłożenie ładunków przebiega w rzeczywistości.

Łączna długość nici DNA w komórkach człowieka wynosi niemal dwa metry, a mimo to komórkowa maszyneria enzymatyczna doskonale radzi sobie z wykrywaniem i naprawą uszkodzeń genomu. Jak to możliwe? Badacze z University of North Texas twierdzą, że poznali możliwe wyjaśnienie tego fenomenu. Zdaniem zespołu dr. Arkady'ego Krokhina, swoją niezwykłą zdolność do kontroli własnego stanu DNA zawdzięcza... właściwościom elektrycznym. Mówiąc ściślej, z przedstawionych przez nich danych wynika, że odcinki DNA zwane intronami, które należą do genów, lecz nie przenoszą informacji wykorzystanej np. podczas syntezy białka, wykazują stosunkowo niski poziom przewodnictwa elektrycznego. Dla porównania, eksony, czyli sekwencje kodujące, są stosunkowo dobrymi przewodnikami. Swoją zdolność do przewodzenia ładunków elektrycznych eksony zawdzięczają budowie chemicznej, umożliwiającej powstanie puli tzw. elektronów zdelokalizowanych. Oznacza to, że nie są one ściśle związane z żadnym atomem i posiadają znaczny zakres ruchliwości. Z fizycznego punktu widzenia ich ruch wzdłuż nici DNA nie różni się praktycznie od przepływu elektronów w typowym przewodzie elektrycznym. Badacze z Teksasu spekulują, że odkryte zjawisko może być wykorzystywane przez wewnątrzkomórkowe systemy wykrywania uszkodzeń DNA. Jeżeli bowiem charakterystyka przepływu ładunków w cząsteczce ulega zaburzeniu, może to oznaczać, że doszło w nim do uszkodzenia materiału genetycznego. Po wstępnym "namierzeniu" wady na miejsce mogłyby być przywoływane enzymy naprawcze, które zajęłyby się odbudową nici DNA. Dokonane odkrycie może także wyjaśniać, dlaczego jedne miejsca w genomie są bardziej podane na mutacje (czyli utrwalone uszkodzenia DNA przekazywane komórkom potomnym) od innych. Zdaniem dr. Krokhina może się tak dziać, ponieważ "pomiar" przewodnictwa elektrycznego niektórych odcinków nici DNA może być utrudniony. Trzeba przyznać, że hipoteza zaproponowana przez naukowców z Teksasu jest dość odważna. Nietrudno jednak zauważyć, że jest ona także bardzo spójna, zaś powtarzalność różnic pomiędzy eksonami i intronami rzeczywiście dają do myślenia. Ewentualne potwierdzenie lub odrzucenie teorii o "elektrycznym" wykrywaniu uszkodzeń DNA będzie jednak wymagało dalszych badań.

Od co najmniej 200 lat wiemy, że obiekty o przeciwnych ładunkach przyciągają się. Najnowsze badania wykazały jednak, że krople silnie naładowane przeciwnymi ładunkami... odpychają się. Do odkrycia tego zjawiska doszło przypadkiem w 2005 roku, gdy William Ristenpart z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis badał ładunki elektryczne w kroplach wody umieszczonych w oleju. Zwykle dwie przeciwnie naładowane krople przyciągały się, co wywoływało ich deformację, utworzenie się stożka Taylora, a następnie zlanie się kropli. Jednak, gdy Ristenpart przypadkowo zbyt mocno naładował krople, zauważył, że odbijały się one od siebie. Badania niezwykłego zjawiska zajęło uczonemu i jego kolegom trzy ostatnie lata. W końcu naukowcy odkryli, że gdy krople są słabo lub średnio naładowane, tworzące się stożki Taylora są dość krótkie, szerokie, a na ich czubkach występują duże kąty. Przy silnym naładowaniu, krople przyciągają się tak mocno, że stożki stają się długie, wąskie z ostrymi kątami. Kluczem do rozwiązania zagadki okazały się właśnie różnice w kształtach stożków Taylora. W punkcie kontaktu dwóch kropli zewnętrzne pole elektryczne nie odgrywa już żadnej roli. To, czy krople się zleją zależy wyłącznie od kształtu małego "mostu" tworzonego przez stykające się stożki Taylora. Jeśli tworzą go krótkie, szerokie elementy, wówczas napięcie powierzchniowe kropli przyciąga je do siebie i tworzą jedną dużą kroplę. Jeśli jednak mamy do czynienia z dwoma wąskimi elementami, to napięcie powierzchniowe odpycha je od siebie i krople się odbijają. Badania Ristenparta będą miały kolosalne znacznie w wielu dziedzinach życia, w których wykorzystywane są zjawiska elektrostatyczne. Wyjaśniają one np. dlaczego, pomimo udoskonalania od stu lat odpowiednich technik, przemysł petrochemiczny nie jest w stanie uzyskać lepszych wyników podczas elektrostatycznego usuwania wody z ropy naftowej. Dokonane odkrycie pozwoli produkować doskonalsze farby, produkować lepsze włókna sztuczne, ulepszyć technikę spektrometrii masowej. Znajdą zastosowanie wszędzie tam, gdzie konieczne jest precyzyjne kontrolowanie niewielkich kropli cieczy. Niewykluczone, że z badań Ristenparta skorzystają też klimatolodzy, gdyż opisane zjawisko może mieć wpływ na formowanie się chmur.

Geny potrafią rozpoznawać na odległość inne podobne do siebie pod względem chemicznym geny, w dodatku w procesie tym nie pośredniczą białka ani inne biozwiązki (Journal of Physical Chemistry B). Opisywana zdolność pozwala wyjaśnić, w jaki sposób podobne geny odnajdują się i grupują, by rozpocząć rekombinację homologiczną, zwaną też uprawnioną. Polega ona na wymianie analogicznych funkcjonalnie i podobnych fizycznie fragmentów DNA (mogą to być całe geny lub tylko ich fragmenty). Oznacza to, że taki typ rekombinacji zachodzi między dwoma cząsteczkami DNA w miejscu ich całkowitej lub częściowej komplementarności. Odbywa się to w ramach przygotowań do podziału komórkowego. Rekombinacja homologiczna spełnia ważną rolę w ewolucji i doborze naturalnym, dzięki niej organizm może też naprawiać uszkodzenia DNA. Do tej pory naukowcy nie wiedzieli jednak, w jaki sposób odnajdywane są odpowiadające sobie pary genów. Badacze z Imperial College London przeprowadzili serię eksperymentów, w której zamierzali sfalsyfikować teorię stworzoną siedem lat temu przez dwóch członków zespołu. Zgodnie z nią, identyczne podwójne nici DNA odnajdują się wyłącznie na podstawie komplementarnych wzorców ładunków elektrycznych. Brytyjczycy chcieli sprawdzić, czy takie rozpoznanie jest możliwe w warunkach braku fizycznego kontaktu oraz pośrednictwa białek. Wcześniejsze badania wykazały, że białka są zaangażowane w proces identyfikacji jedynie w przypadku krótszych nici DNA (do 10 par komplementarnych zasad). Zachowanie DNA obserwowano w roztworze. Wcześniej kwas naznaczono "fluorescencyjnie", by było to łatwiejsze. Okazało się, że cząsteczki DNA z identycznym układem zasad zbierały się razem 2-krotnie częściej niż cząsteczki o innych sekwencjach. Odkrycie, że identyczne DNA wyszukują się w tłumie bez pomocy z zewnątrz, jest ekscytujące – cieszy się profesor Aleksiej Kornyszew. Naukowcy podkreślają, że zrozumienie etapu wstępnego rozpoznania pozwoli uniknąć błędów rekombinacyjnych. To ważne, bo uznaje się, że błędy te powodują szereg uwarunkowanych genetycznie chorób, np. nowotwory czy pewne postaci choroby Alzheimera, oraz przyczyniają się do starzenia.