Znajdź zawartość

Astronomowie najczęściej koncentrują się na badaniu wielkich i efektownych obiektów: gwiazd, mgławic, planet, czarnych dziur. Nieco w cieniu tych obserwacji prowadzone są badania ciemnej i zimnej części kosmosu, rozproszonej materii, ledwie widocznych chmury pyłu, które emitują niewiele promieniowania. W tych miejscach astrochemiczka z Emory University, Susanna Widicus Weaver, zamierza odnaleźć źródło życia: proste organiczne molekuły, cukry i aminokwasy. Na ziemi takie przejściowe związki są nietrwałe, ale w przestrzeni kosmicznej może być inaczej. Pojawiało się już wiele doniesień o prostych związkach organicznych tworzących w mgławicach, więc jest to całkiem prawdopodobne. Kłopoty, jakie stoją przed Susanną Weaver są dwojakiego rodzaju. Po pierwsze możliwość przeprowadzenie odpowiednich badań - a obserwacje letniego gazu są trudne; po drugie rozpoznanie tych związków. Drugą trudność badaczka rozwiązuje syntetyzując w laboratorium związki, które spodziewa się znaleźć i rejestrując ich widmo spektralne. Dzięki temu wiadomo, czego szukać. Nieco trudniej jest z obserwacjami, które są wymagające. Zwykle wykorzystuje do tego potężny, ponaddziesięciometrowy radioteleskop w Caltech Submillimeter Observatory położony w wulkanie Mauna Kea na Hawajach. Mimo to, szukanie czegokolwiek w zakresie terahertzowym, jakiego używa teleskop, przypomina wypatrywanie gwiazd w pochmurną noc. Najlepsze efekty dałyby obserwacje w dalekiej podczerwieni, ale taki uniemożliwia ziemska atmosfera, która nie tylko pochłania podczerwień, ale na dodatek produkuje własne, silne zakłócenia. W najbliższym czasie jednak się to zmieni. Weaver wygrała grant pozwalający na skorzystanie z 42 godzin obserwacji przy pomocy orbitalnego teleskopu Herschela, zarządzanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Herschel Space Observatory, wyniesione w zeszłym roku, pracuje właśnie w zakresie dalekiej podczerwieni i jest najdoskonalszym w tej chwili tego typu narzędziem. Żeby otrzymać możliwość skorzystania z kosmicznego teleskopu Susanna Weaver musiała pokonać w drodze konkursu wielu chętnych. Udało się, a liczba 42 godzin to bardzo duży przydział czasu. Do tej pory poszukiwanie organicznych cząstek w przestrzeni kosmicznej było ograniczone, ten projekt ma na celu także generalne zorientowanie się w składzie chemicznym obłoków materii. Na celowniku jednak będą głównie takie związki jak kwas octowy, aldehyd glikolowy, metanol, czy mrówczan metylu. Odnalezienie ich w przestrzeni kosmicznej rzuciłoby nowe światło na pochodzenie i możliwości tworzenia się życia.

Naukowcy z Emory University School of Medicine odkryli gen, który zmniejsza inteligencję u myszy. Jego zablokowanie sprawia, że gryzonie szybciej się uczą, lepiej zapamiętują i stają się wyraźnie inteligentniejsze. Gen RGS14, żartobliwie nazwany przez naukowców „genem Homera Simpsona" występuje także u człowieka. Czy to możliwe, że tak prosto można podnieść sprawność mózgu? RGS14 znany jest od około dziesięciu lat, do tej pory znany był z regulowania kilku molekuł odpowiedzialnych za przetwarzanie różnego typu sygnałów z mózgu związanych z uczeniem się i zapamiętywaniem. Standardowo jest on aktywny w jednym z rejonów hipokampa (tzw. rejonie CA2), obszaru mózgu który odpowiada za pamięć i przyswajanie nowej wiedzy. Niestety, akurat rejon CA hipokampa nie został jeszcze dobrze przebadany i nie wiadomo, jakie dokładnie funkcje pełni. Odkrycie, że gen RGS14 „hamuje" inteligencję było nowością. Jego działaniem zainteresował się zespół badawczy, w którego skład weszli farmakolog, dr John Hepler; jego studentka Sarah Emerson Lee oraz dr Serena Dudek z National Institute of Environmental Health Sciences. Zbadali oni, jak region CA2 reaguje na elektryczną stymulację u genetycznie zmodyfikowanych myszy z zablokowanym genem. Region CA2 funkcjonuje odmiennie od innych części mózgu - jest odporny na długoterminowe wzmacnianie a jego neurony są bardziej odporne na uszkodzenia od neuronów w innych częściach hipokampa. Zablokowanie genu RGS14 umożliwiło wzmacnianie długoterminowe a pobudzanie elektryczne powodowało tworzenie mocniejszych niż normalnie połączeń między neuronami. Wydaje się to mieć związek z lepszą pamięcią u modyfikowanych myszy, które lepiej potrafiły rozpoznawać pokazywane obiekty, oraz szybciej znajdowały wyjście z wodnego labiryntu, kierując się wizualnymi wskazówkami. Marzeniem jest - jak mówi John Hepler - znalezienie składnika pozwalającego na zablokowanie tego genu, co zwiększyłoby możliwości poznawcze. Ale wielkim pytaniem jest: dlaczego ludzie, czy myszy posiadają gen który czyni nas mniej inteligentnymi, „gen Homera Simpsona"? Zapewne nie dostrzegamy całego obrazu. Może być tak, że brak lub zablokowanie tego genu wyłącza jakieś ważne sygnały, albo zaburza równowagę uczenia się i zapamiętywania. Wprawdzie u myszy z zablokowanym genem RGS14 nie zauważono żadnych negatywnych czy ubocznych objawów, ale jakaś istotna zmiana w funkcjonowaniu mózgu mogła ujść uwadze badaczy. A przecież funkcjonowanie ludzkiego mózgu jest bardziej skomplikowane. Wiadomo, że część neuronów obszaru CA2 jest nieobecna w przypadkach schizofrenii, zaś brak innego jeszcze genu powoduje zmianę w zachowaniach społecznych. Niewykluczone, ze brak „genu Homera Simpsona" powoduje jakieś kłopoty tego rodzaju, ale też nie musi tak być. Badania prowadzone są nadal, jest więc nadzieja na rozwiązanie zagadek. I być może, w przyszłości, na genową kurację zwiększająca inteligencję.

Skoro duży mózg sprawia, że jesteśmy najinteligentniejszymi z naczelnych, dlaczego dręczy nas plaga otyłości? George Armelagos, antropolog z Emory University, uważa, że przyczyny należy upatrywać w stosunkowo małym żołądku i krótkim jelicie grubym (Journal of Anthropological Research). Historia ewolucyjna zaopatrzyła nas w mózg, który przez większość czasu koncentruje się na jedzeniu i w jelito niedopasowane do dzisiejszego zróżnicowania i objętości wysokokalorycznych pokarmów – przekonuje Amerykanin. Dziennikarz Michael Pollan spopularyzował związane z tym zagadnieniem pojęcie "dylematu wszystkożercy", gdzie pragnieniu dietetycznej różnorodności towarzyszy ryzykowne poszukiwanie nowości. Pozostając w tym samym nurcie, Armelagos, specjalista od bioarcheologii i prehistorycznej diety, utrzymuje, że nasze współczesne wzorce odżywiania odzwierciedlają, w jaki sposób Homo sapiens ewoluował i rozwiązywał dylemat wszystkożercy. Nasza chętka na określone pokarmy nie datuje się na kilka lub nawet 10 tys. lat wstecz, lecz liczy sobie miliony lat. Przez wieki nasi przodkowie funkcjonowali na obrzeżach środowiska, zbierając tam i polując. Rozwój kory nowej wspomógł pamięć i zdolności społeczne, co znacznie ułatwiło znajdowanie jadalnych roślin i ofiar w nieprzewidywalnym klimacie. Większy mózg oznaczał jednak wzrost zapotrzebowania na kalorie. Choć stanowi zaledwie 2% masy ciała, ludzki mózg zużywa aż 20% energii. Około 2 mln lat temu u przedstawicieli rodzaju Homo rozpoczęła się ewolucja mniejszych, w porównaniu do innych naczelnych, jelit. Hipoteza kosztownej [w utrzymaniu] tkanki zakłada, że duży mózg jest zasilany energią zaoszczędzoną przez posiadanie mniejszego żołądka i krótszego jelita grubego. Bez względu na przyczynę zmian w obrębie układu pokarmowego, nie ulega wątpliwości, że wzmogły one zapotrzebowanie na wysokiej jakości pokarmy wysokokaloryczne. Potem pojawiło się rolnictwo, gotowanie, industrializacja pokarmu, a wreszcie fast foody. Armelagos twierdzi, że prześledzenie naszej prymitywnej przeszłości pozwala bez problemu wytropić biologiczne podłoże epidemii otyłości. Rozwiązanie tego złożonego problemu biokulturowego nie jest już jednak takie proste.

Wciąż nikt nie potrafi wiarygodnie ocenić, jak wielkie szkody dla środowiska spowoduje wyciek ropy w Zatoce Meksykańskiej, kolejne doniesienia i szacunki wyglądają jednak coraz gorzej. Świat obiegają kolejne zdjęcia martwych, oblepionych ropą ptaków i żółwi. Tym zwierzętom starają się pomagać wolontariusze, jednak nie sposób pomóc zagrożonym przez skażenie wielorybom i delfinom. A tymczasem w głębinach prawdopodobnie rozgrywa się tragedia. Na brzegu znaleziono właśnie pierwszego martwego kaszalota - a gatunek ten zagrożony jest wyginięciem. Wcześniej znajdowano już martwe delfiny. W przeciwieństwie do ptaków, czy żółwi zwierzęta te nie są oblepione smołą, więc trudno mieć pewność, że to właśnie ropa była przyczyną ich śmierci, badacze nie mają jednak raczej wątpliwości. Podkreślają, że w przypadku zwierząt żyjących pod wodą śmierć jest najczęściej skutkiem zatrucia. W przypadku wielorybów i delfinów jest jeszcze jedno zagrożenie: muszą one regularnie wynurzać się na powierzchnię, żeby zaczerpnąć powietrza. Wtedy może następować zatkanie ich dróg oddechowych przez unoszącą się na wodzie ropę. Naukowcy porównują to do zanurzenia nosa w misce z ropą i wykonania głębokiego wdechu. Trzeba zauważyć, że morskie ssaki już wcześniej zmagały się ze skutkami zanieczyszczenia wody, obecne zatrucie ropą może jednak spowodować katastrofę. Badacze obawiają się skutku domino wprowadzenia toksyn do łańcucha pokarmowego. W miarę żywienia się skażonymi rybami z niższych szczebli drabiny pokarmowej, gatunki stojące wyżej będą coraz bardziej odczuwać skutki kumulowania się toksyn w organizmie. A skutki wycieku obliczane są na wiele lat, a nawet dziesięcioleci. Zauważono też, że liczne delfiny uciekają przed z obszaru skażonego ropą w kierunku płytkich wód wybrzeża. Kiedy plama ropy podąży za nimi, znajdą się w pułapce.

Zbliżają się czasy, kiedy organizmy żywe będzie można składać ze standardowych części. Te, gotowe, będą wyręczały nas w różnych sprawach i wykonywały różne zadania. Brzmi jak fantastyka? Dla zorientowanych w temacie to już nie fantastyka, zwłaszcza kiedy Justin Gallivan z Uniwersytetu Emory w Atlancie zbudował bakterię do sprzątania. Gallivan zajmuje się tak zwaną biologią syntetyczną: kreowaniem nowych, przydatnych żywych organizmów. Wymaga to połączenia wiedzy i praktyki z kilku dziedzin: biologii, chemii, genetyki, inżynierii materiałowej. Mój cel to przeprogramowanie prostych organizmów, żeby zmusić je do wykonania nowych, przydatnych dla nas rzeczy w sposób celowy i przewidywalny - mówi. - To jest rewolucja, która właśnie zachodzi w biologii. Zaczynamy dopiero rozumieć, jak żywe organizmy działają. Zamiast pytać: jak to działa? Zaczynamy pytać: jak zmienić to działanie? Jest pytanie, jest odpowiedź - można powiedzieć. Naukowiec z Emory właśnie to zrobił: przekonstruował zwykłą, nieszkodliwą bakterię E. coli tak, aby wedle żądania wyszukiwała i niszczyła cząsteczki atrazyny - wysoce szkodliwego środka chwastobójczego, który wciąż jest używany w USA. W Europie atrazyna została zabroniona ze względu na zwoje uboczne działania, ale tam, gdzie jeszcze jest używana, jej obecność w glebie jest problemem. Wybór padł na pałeczkę coli, ponieważ jest już dobrze poznana przez naukowców. Znamy jej budowę i zachowanie: zbliża się do rzeczy, które lubi, ucieka od tych, których nie lubi. Komunikuje się z innymi bakteriami. Potrafi wytwarzać złożone związki, szybko się powiela. Można ją nakłonić do zrobienia różnych rzeczy, jeśli się za to odpowiednio zabrać. „Program" działania bakterii jest oczywiście ukryty w genach, a sterują nim przełączniki RNA, tak zwane ryboprzełączniki (od nazwy kwasu rybonukleinowego). Pierwszym zadaniem była zmiana istniejącego programu, przez „włamanie się" i zainstalowanie własnych, syntetycznych ryboprzełączników, które zmieniły działanie systemu nawigacji E. coli. Od teraz reagowała ona na obecność atrazyny i podążała w jej kierunku. Ale po wycelowaniu bakterii w cel, trzeba ją jeszcze odpalić. Naukowcy posłużyli się do tego genami konsumpcji pochodzącymi z innej bakterii, które przełożyli, jak klocek z innej układanki, do swojej E. coli. Teraz przerobiona i poskładana przez nich bakteria namierza cząsteczki atrazyny, zbliża się do nich i zjada je, pozostawiając znacznie mniej szkodliwe resztki. W ten sposób sprząta po nas to, czego my sami nie umiemy posprzątać. Odkrycie to jeden z kolejnych kroków w obiecującym - ale nieznanym - kierunku. Kreowanie nowych organizmów może okazać się zarówno rozwiązaniem licznych problemów naszej cywilizacji, a może okazać się zagrożeniem dla jej istnienia. Ale zapewne stopniowo zadomowi się w naszym życiu i nie będziemy się nawet zbytnio zastanawiać nad tym, co dziś wydaje się takie zdumiewające.