Znajdź zawartość

Należąca do rodziny babkowatych Philcoxia minensis używa podziemnych lepkich minilistków do chwytania niczego niepodejrzewających nicieni. Już wcześniej na liściach znajdowano ziarna piasku i szczątki nicieni, ale dopiero Rafael Silva Oliveira z Universidade Estadual de Campinas dowiódł, że fragmenty ciał bezkręgowców nie znalazły się tu przez przypadek, ale w wyniku prowadzonego przez roślinę drapieżnego trybu życia. Listki są tak drobne, że ich średnica nie przekracza 1,5 mm. Brazylijczycy umieścili P. minensis w glebie z nicieniami zawierającymi rzadki azot-15 (15N). Okazało się, że liście chwytające nicienie szybko absorbowały izotop. W ciągu doby trafiło do nich 5%, a po 2 dniach aż 15% N15. Naukowcy zauważyli, że liście pokrywa enzym fosfataza, który pomaga w szybkim rozkładaniu tkanek upolowanych bezkręgowców (sugeruje to, że roślina sama trawi zdobycz). Choć wydaje się, że chowanie pod ziemią mogących prowadzić fotosyntezę liści nie ma zbyt dużego sensu, jest dokładnie na odwrót. P. minensis występuje na skalistym podłożu i nie przesunie się, żeby dostać się do wody czy składników odżywczych, uzyskanie pokarmu drogą polowania wydaje się więc rozsądne. Rafael Silva Oliveira podejrzewał, że P. minensis jest drapieżna, ponieważ jej morfologia i habitat przypominały budowę i miejsce występowania innych roślin mięsożernych. Mimo podobieństw mogło jednak być tak, że roślina zastawia na nicienie pułapki nie po to, by się nimi pożywić, ale by doprowadzając do ich rozkładu przez mikroorganizmy, wzbogacić glebę. P. minensis występuje wyłącznie na dobrze oświetlonych, ubogich w składniki odżywcze glebach regionu Cerrado, będącego jednym z 34 światowych ośrodków bioróżnorodności. Wiele listków, pokrytych wydzielanym przez gruczoły lepkim śluzem, znajduje się pod powierzchnią płytkiej warstwy białego piasku, co zaintrygowało przyjaciela Oliveiry, który niezwłocznie powiadomił o swoim spostrzeżeniu pracującego w São Paulo kolegę.

Badanie wytrzymałości mechanicznej warstwy śluzowej komórek nowotworowych i jej związków z budową pozwoli opracować skuteczniejsze metody leczenia. Wyjaśnia też, czemu niektóre z tych komórek są bardziej lekooporne od innych. Jak tłumaczy prof. Kai-tak Wan z Northwestern University, wszystkie tkanki wydzielają śluz - warstwa śluzowa chroni np. komórki żołądka przed działaniem kwasu solnego - ale komórki nowotworowe produkują go o wiele więcej. W obrębie śluzu występują białkowe "łodygi" i cukrowe odgałęzienia. Niektórzy porównują to do grzebienia, inni do liści paproci. Jakkolwiek by się nie kojarzyła, splątana struktura stanowi fizyczną barierę, przez którą często leki nie mogą się przedostać. Nadmiar śluzu ułatwia też odrywanie się od okolicznych komórek i podróż przez organizm, czyli tworzenie przerzutów. Współpracujący z Wanem prof. Robert B. Campbell z Massachusetts College of Pharmacy and Health Sciences (MCPHS) prowadzi badania nad czynnikami chemicznymi ograniczającymi tworzenie rozgałęzionej bariery śluzowej, aby leki mogły się przez nią przebić. Do testów, podczas których sprawdzano, na ile różne związki sprawdzają się w tej roli, wykorzystano skanującą sondę, zwaną roboczo dźwigienką lub ostrzem, mikroskopu sił atomowych. Im mniejszy opór stawiał śluz, tym mniej był rozgałęziony. Okazało się, że zahamowanie tworzenia łańcuchów bocznych znacznie zmniejszyło energię potrzebną do przebicia bariery śluzowej w komórkach nowotworowych płuc, piersi, trzustki, jelita grubego i jajnika. W ostatnim przypadku chodziło o komórki typu dzikiego, ponieważ w przypadku wielolekoopornych komórek raka jajnika nie odnotowano właściwie żadnej zmiany. Wg Wana, warstwa śluzu wytwarzana przez oba typy komórek inaczej reaguje na te same związki chemiczne.

Śluz wydzielany w nosie zmienia postrzeganie zapachów. Ayumi Nagashima i Kazushige Touhara z Uniwersytetu Tokijskiego przeprowadzili eksperyment, w ramach którego pobierali od myszy nieco śluzu i dodawali do niego odorantów. Okazało się, że enzymy śluzu przekształcały chemicznie cząsteczki związków zapachowych. Substancje zawierające grupy chemiczne typowe dla aldehydów i estrów były przekształcane w kwasy i alkohole. W ciągu 5 minut 80% benzaldehydu, który odpowiada za zapach migdałów, zmieniało się w bezwonny kwas benzoesowy. Pojawiała się też delikatna woń alkoholu benzylowego, występującego m.in. w pewnych herbatach. Kiedy śluzową wydzielinę przegotowano, denaturując enzymy, reakcja nie zachodziła, a myszy zachowywały się inaczej w kontakcie z niezmienionymi zapachami. Japończycy mogli to dodatkowo potwierdzić, nagradzając gryzonie wodą z cukrem za wykrycie docelowej woni. Po zmieszaniu substancji zapachowej z inhibitorem enzymu zwierzęta nie reagowały na zapach, więc nie dostawały nagrody. Kłębuszki węchowe (łac. glomerulus olfactorius), do których docierają informacje z receptorów węchowych, również zachowywały się inaczej podczas stymulacji zmienionymi i niezmienionymi enzymatycznie zapachami. Od jakiegoś czasu wiedziano, że wydzielina śluzowa nie pełni funkcji wyłącznie nawilżacza i że znajdują się w niej białka i enzymy, transportujące cząsteczki zapachowe do receptorów. Teraz zaś okazało się, że enzymy mogą zmieniać odoranty przed dotarciem do komórek węchowych.

Jedną z typowych reakcji organizmu na infekcję wirusową jest wydzielanie w drogach oddechowych śluzu, którego zadaniem jest m.in. ułatwienie usuwania szkodliwych pozostałości wirusa z płuc. Wiele wskazuje jednak na to, że w niektórych sytuacjach proces ten może prowadzić do poważnych powikłań. O odkryciu informują naukowcy z Uniwersytetu Stanu Ohio. Jak tłumaczą, pogorszenie stanu zdrowia pacjentów zakażonych np. wirusem grypy wynika w dużym stopniu ze zdolności patogenu do osłabienia wchłaniania nadmiaru powstającej wydzieliny przez pęcherzyki płucne. Prowadzi to do niedotlenienia wielu tkanek organizmu, co może powodować znaczne pogorszenie ich kondycji. Mój pogląd jest taki, że jeśli ludzie umierają z powodu tego typu chorób, umierają, ponieważ nie mogą oddychać - ocenia dr Ian Davis, specjalista z zakresu weterynarii, główny autor studium. Dodaje: jeśli płuca nie działają prawidłowo, wóczas nie ma znaczenia, czy za tydzień od tego momentu [mowa o początku infekcji - przyp. red.] możesz wytworzyć odpowiedź immunologiczną i usunąć wirusa, bo nie możesz przetrwać tak długo, jeśli nie otrzymujesz dostatecznie dużo tlenu. Swoje wnioski zespół dr. Davisa opiera na serii eksperymentów na myszach. Badacze zakażali zwierzęta wysokimi dawkami wirusa grypy i oceniali zdolność ich organizmów do usuwania powstającego w płucach śluzu. Jako grupa kontrolna posłużyły zdrowe gryzonie. Aby zbadać skuteczność oczyszczania dróg oddechowych, naukowcy poddawali myszy znieczuleniu ogólnemu, a następnie podawali im równocześnie leki stymulujące wchłanianie śluzu oraz aplikowali wprost do dróg oddechowych roztwór jednego z białek. Po trzydziestu minutach oceniano stężenie proteiny w śluzie. Ponieważ ilość samego białka była stała (ciało myszy nie wytwarza go), jego stężenie w płynie zalegającym w płucach pozwalało na określenie, ile ubyło z nich czystej wody. Myszy zakażone najwyższymi dawkami wirusa grypy wykazywały dwa istotne, powiązane ze sobą objawy: zwiększenie ilości płynu w płucach oraz obniżenie zawartości tlenu we krwi. Usuwanie śluzu u zainfekowanych myszy było aż dwukrotnie słabsze, niż w grupie kontrolnej. W zdrowo funkcjonującym organizmie wydzielanie cieczy do światła dróg oddechowych jest procesem niezwykle przydatnym. Ułatwia ono przede wszystkim odkrztuszanie resztek wirusa, zanieczyszczeń oraz pozostałości po interwencji układu immunologicznego. W czasie infekcji płyn ten jest wytwarzany w pewnym nadmiarze, który jest następnie usuwany przez pęcherzyki płucne. Wiele wskazuje na to, że wirus grypy upośledza działanie tego ostatniego mechanizmu, powodując zaleganie nadmiaru śluzu w płucach i zmniejszenie wydajności wymiany gazowej. Jeżeli bakteria lub wirus wygrywa, zbierasz w swoich płucach coraz więcej płynu i stajesz się coraz bardziej chory. Jeżeli jednak jesteś w stanie je usunąć, wówczas wygrałeś, a ty zaczynasz dochodzić do siebie - podsumowuje dr Davis i zapowiada serię testów, których zadaniem będzie ocena skuteczności leków blokujących szkodliwy wpływ wirusa na usuwanie śluzu.

Nietypowy rodzaj napędu został zaobserwowany przez naukowca z Uniwersytetu Kalifornijskiego u ślimaków wodnych. Przypomina on "chwytanie się" powierzchni wody w celu pchnięcia własnego ciała naprzód. Autorem odkrycia, o którym informuje czasopismo Physics of Fluid, jest dr Eric Lauga - specjalista z zakresu inżnierii mechanicznej i kosmicznej. Badacz zaprezentował w swojej publikacji sposób poruszania się niektórych ślimaków żyjących pod powierzchnią wody. Ich zachowanie było dotychczas niezrozumiałe, gdyż wydawało się, że niemożliwe jest "złapanie się" powierzchni cieczy i przesuwanie względem niej. Jak się okazało, było to błędne założenie. Jak wykazał dr Lauga, sekretem ślimaków jest wytwarzany przez nie śluz. Ciało zwierzęcia ma gęstość mniejszą od wody, dzięki czemu dąży do zbliżenia do jej powierzchni. Mimo to mięczak nie wydostaje się na powierzchnię właśnie ze względu na swoją wydzielinę. Wchodzi ona w kontakt z wodą i jest na tyle gęsta, że ślimak nie może przebić tej warstwy. Zamiast tego zanurza w niej swoją nogę, powodując zaburzenie jej struktury. Prowadzi to do powstania "zmarszczek" na powierzchni wody, które są z kolei przekazywane z powrotem do ciała zwierzęcia, powodując jego przesuwanie. Autor odkrycia szacuje, że zrozumienie tego procesu pozwoli na zbudowanie maszyn, które mogłyby poruszać się w podobny sposób, pod powierzchnią wody lub nad nią. Najbardziej oczywistym odbiorcą tego typu technologii wydaje się być armia, lecz warto wierzyć, że zostanie ona wykorzystana także do bardziej pokojowych celów.

Świecący śluz daktyla morskiego (Pholas dactylus), jednego z gatunków skałotłoczy, został przez naukowców wykorzystany do stworzenia bardzo przydatnego testu. Dzięki niemu łatwo stwierdzić, czy dana osoba może w najbliższym czasie zapaść na poważną chorobę. Dr. Robert i Jan Knightowie założyli pod własnym nazwiskiem firmę (Knight Scientific Ltd.) i prowadzą farmę mięczaków morskich. Wg nich, test igłowy, który pozwala na wykrycie aktywności białych krwinek, przyda się nie tylko sportowcom i ich trenerom. Zanim jeszcze pojawią się jakiekolwiek objawy choroby, można stwierdzić, czy ktoś jest przemęczony, czy może zachoruje w najbliższych dniach. Jeszcze przed krytycznym momentem da się "podejrzaną" osobę skierować na kwarantannę lub przepisać jej odpowiednie leki. Test jest już teraz wykorzystywany przez żeglarzy, którzy wezmą udział w zawodach olimpijskich w Qingdao nad Morzem Żółtym. Sportowcy pobierają krew, a następnie wysyłają mailem wyniki do interpretacji. Skoro białe krwinki wiedzą wcześniej niż my, że jesteśmy chorzy, nasz test zmusza je do wyjawienia sekretu – cieszy się pani Knight. Jeśli nie tylko sportowcy, to kto jeszcze będzie się mógł nim posłużyć? Na pewno szefowie, którzy dzięki niemu stwierdzą, czy kluczowy dla wykonania określonego zadania pracownik jest w formie i nie zapadnie wkrótce np. na zapalenie oskrzeli. W okresie zwiększonej zachorowalności na grypę można by w ten sposób monitorować przebieg epidemii. Fluorescencyjne właściwości śluzu to efekt spotkania białka, folazyny (ang. Pholasin), z wolnymi rodnikami, wytwarzanymi także przez białe krwinki. Kiedy nasila się aktywność białych krwinek walczących z bakteriami, dochodzi do rozświetlenia folazyny. Całość jarzy się niebiesko-zielonym blaskiem. Knight Scientific opracowało metodę mieszania krwinek z białkiem i pomiaru aktywności krwinek za pośrednictwem oceny natężenia emitowanego światła.

Aby porównać śluz naturalny ze sztucznym, inżynierowie z MIT i Katolickiego Uniwersytetu w Louvain (CUL) skonstruowali robota-ślimaka, który potrafi wspinać się po pionowych ścianach niczym alpinista. Śluz ślimaka jest klejem, a zarazem substancją poślizgową. Dzięki niemu zwierzę przemieszcza się po powierzchniach niemal prostopadłych w stosunku do podłoża, nie odpadając od nich. Przyklejony do podłoża ślimak wypycha tylną część ciała ku przodowi. Dzięki temu odrywa się od łodygi czy betonowego murku, a następnie śluz znowu bezpiecznie przytwierdza go do nich. Naukowcy chcieli zbadać cykl rozkładu (odrywania od podłoża) i odnowy (ponownego przyklejania) kleju ślimaka, dlatego prześledzili właściwości syntetycznych śluzów, wyprodukowanych w oparciu o glinę i polimery. Wyliczyli też właściwości idealnego śluzu, który umożliwiałby wspinaczkę robotowi. Ważnym wnioskiem jest to, że prawdziwy śluz ślimaka nie jest potrzebny, by maszyna mogła wspinać się po ścianach. Możemy wyprodukować własny materiał adhezyjny, który pozwala na przemieszczanie się i to przy wykorzystaniu kupnych preparatów z farm ślimaków — wyjaśnia Randy Ewoldt z MIT. Jego współpracownik z CUL, Christian Clasen, dodaje, że dobre substancje poślizgowo-klejące to także żel do włosów, majonez, smar czy masło orzechowe (Soft Matter). Ewold jako pierwszy zetknął się z problemami zbierania śluzu od prawdziwych ślimaków, bo jest pionierem tego typu hodowli. Wabię ślimaki nagie lub oskorupione liściem sałaty. Gdy mam szczęście, przemierzą w poprzek całą ściankę akwarium i zostawią wystarczającą ilość śluzu, bym mógł ją zebrać.