Znajdź zawartość

Co decyduje o doborze partnera? Atrakcyjność, zdolność do posiadania potomstwa, zdolność do wyżywienia rodziny - wymieni każdy. Odkrycie, że może o tym decydować żyjąca w organizmie bakteria nieco szokuje, ale to prawda. Co więcej, może ona sterować ewolucją organizmu gospodarza. Na szczęście nie dotyczy to człowieka, lecz muszki owocówki. Ewolucję postrzegano dotychczas jako ewolucję osobników danego gatunku. W przypadku różnego rodzaju symbiozy, rozpatrywano rzecz jako niezależne ewolucje: na przykład ssaka i żyjącej w jego jelitach bakterii. Doświadczenie izraelskich naukowców z Wydziału Mikrobiologii Molekularnej i Biotechnologii na Tel Aviv University dowodzi, że przynajmniej w części wypadków ewolucję należy rozpatrywać jako zmianę całego środowiska, zwanego holobiontem. W tym przypadku zwierzę oraz bytujące wewnątrz udomowione bakterie ewoluują nie osobno, lecz razem. Pierwsze doświadczenie, jakie przeprowadzili prof. Eugene Rosenberg, prof. Daniel Segel oraz doktorant Gil Sharon, było powtórzeniem eksperymentu, jaki już dwie dekady temu przeprowadzono na uniwersytecie w Yale. Populację muszek owocowych podzielono na dwie części: jedną karmiono cukrem słodowym, drugą skrobią. Z racji krótkiego życia muszki ewoluują dość szybko i rozdzielone populacje różnicują się szybko. Po roku eksperymentu, kiedy rozdzieloną populację połączono na nowo, zaobserwowano, że osobniki z dwóch subpopulacji nie chciały się ze sobą mieszać, na partnerów wybierając jedynie osobniki nawykłe do karmy tego samego rodzaju. Izraelscy naukowcy udowodnili ponadto, że na taką zmianę nie potrzeba aż roku, wystarczy nawet jedno lub dwa pokolenia. Kto kim rządzi? Drugi eksperyment miał na celu znalezienie - podejrzewanego już - mechanizmu tak szybkiej ewolucji. Podawanie muszkom razem z karmą zwykłego antybiotyku spowodowało, że wykształcenie odmiennych preferencji partnerskich w wyniku diety nie następowało. Aplikacja antybiotyku już po zróżnicowaniu populacji również znosiła podział. W kolejnych eksperymentach wyizolowano odpowiedzialną za taki stan rzeczy bakterię Lactobacillus plantarum - symbiotycznie żyjącą w układzie pokarmowym muszek. Ponowne zasiedlenie układu pokarmowego muszek bakteriami przywracało podział populacyjny. Po dokładniejszych badaniach okazało się, że sprawa leży w poziomie wytwarzanych feromonów. Logicznym wnioskiem wysuniętym przez badaczy jest, że bakterie L. Plantarum potrafią regulować produkcję feromonów swoich gospodarzy, wpływając w ten sposób na ich preferencje seksualne, a pośrednio na przebieg ewolucji. Bakterie mają krótszy cykl życiowy i ewoluują szybciej, niż większe organizmy. Wpływając na zachowanie gospodarza przyspieszają również jego ewolucję. To sprawia, że taki holobiont może ewoluować znacznie szybciej, niż wydawałoby się to możliwe. Trudno na razie ocenić rozpowszechnienie takiego zjawiska, nie da się wszakże wykluczyć, że dotyczy ono również organizmów bardziej rozwiniętych niż muszki i może odgrywać istotną rolę w ewolucji. To stawia teorię ewolucji w nowym świetle i może oznaczać konieczność sformułowania jej nawet na nowo.

Świat zwierzęcy bardzo różni się sposobem odżywiania. Ssaki, do których należymy, bywają mięsożerne, roślinożerne lub wszystkożerne. Nawet u naszych najbliższych krewnych - naczelnych - sprawy mają się różnie. Tym trudniej orzec o sposobie odżywania ssaków już wymarłych. In dalej w przeszłość, tym trudniej, a z oczywistych powodów uczonych to bardzo interesuje. Naukowcy z Tel Avivu pracowali metodę pozwalającą na bardzo łatwą, szybką i pewną ocenę diety wymarłych ssaków na podstawie ich skamieniałości. Wystarcza im do tego... ząb. Autorem metody jest prof. Herzl Chai, wykładowca inżynierii mechanicznej na Tel Aviv University, współpracowali z nim amerykańscy naukowcy z George Washington University oraz U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST). Metoda opiera się na analizie odprysków na szkliwie zęba, które zależą od struktury (rodzaju) i wielkości pokarmu oraz siły, z jaką zwierzę potrafi zacisnąć szczęki. To ostatnie również wyliczają z analizy śladów na szkliwie, co jest dużym osiągnięciem, ponieważ do tej pory do oceny siły zgryzu uczeni potrzebowali zachowanej całej czaszki. Od teraz wystarczy nawet jeden ząb, a ponieważ zęby są jedną z najlepiej zachowujących się pozostałości po wymarłych zwierzętach, trudno wręcz o metodę bardziej pożądaną. Opracowane równanie bierze pod uwagę wielkość zęba, grubość szkliwa, wielkość i głębokość rys, itd. - wiążąc wszystko w jedną całość. Metodę sprawdzono, oceniając zęby wielu obecnie żyjących gatunków zwierząt, wliczając to małpy człekokształtne. Naukowcy najbardziej cieszą się na możliwość określenia diety najwcześniejszych przodków człowieka, czyli pierwszych ssaków.

Postęp w dziedzinie nanotechnologii odbywa się dwiema ścieżkami - jedna bazuje na elementach syntetycznych, najczęściej metalowych, druga wykorzystuje substancje organiczne. Nanocząstki organiczne oferują możliwość ścisłego dopasowywania i wykorzystywania właściwości chemicznych, niestety elementom metalowym ustępują pod względem wytrzymałości mechanicznej. Z drugiej strony, organiczne struktury są znane z tego, że przewyższają wytrzymałością metale, jak choćby pajęcza nić, która zostawia w tyle najlepszą stal. Grupa uczonych zaprezentowała jednak organiczne nanostruktury biokompozytowe stworzone z aminokwasów, przewyższające właściwościami wiele metali i dorównujące stali. Najbardziej wytrzymałe spośród znanych nam syntetycznych materiałów organicznych to aramidy (najbardziej znanym jest kevlar, stosowany do wyrobu kamizelek kuloodpornych). Ich wytrzymałość ma swoje źródło w specyficznym układzie pierścieni aromatycznych i sieci wiązań aminowych. Uczeni zaprezentowali nanosfery oparte o analogiczny materiał. W przeciwieństwie jednak do łańcuchów polimerowych w bardziej powszechnych materiałach, powstają one w procesie samoorganizacji, bazując na prostych cząsteczkach dwupeptydów aromatycznych fenyloalaniny. Ich właściwości mechaniczne przetestowano przy użyciu mikroskopu sił atomowych z bardzo precyzyjną końcówką. Nacisk na próbkę w takim eksperymencie pozwala dokładnie ocenić wytrzymałość materiału. Proces odkształcania się próbki obserwowano jednocześnie przy pomocy wysokorozdzielczego mikroskopu skaningowego. Moduł Younga (sprężystość) nowego materiału wyniósł aż 275 GPa (gigapaskala), czyli w przybliżeniu tyle, co stali. W praktyce metalowa końcówka mikroskopu sił atomowych nie była w stanie naruszyć nanosfery z aminokwasów, udało się to dopiero końcówce diamentowej. Jest to więc w tej chwili najbardziej odporny organiczny nanomateriał, jaki znany, prawdopodobnie przewyższający nawet aramidy. Co ciekawe, takie nanosfery są dodatkowo przezroczyste, są także, oczywiście, bardzo lekkie. Te właściwości dają idealne tworzywo do wzmacniania innych organicznych materiałów, jak wypełnienia zębów, materiałów używanych w przemyśle lotniczym. Zespół badawczy tworzyli: Ehud Gazit, Itay Rousso, zespoły Tel Aviv University, Weizmann Institute of Science oraz Ben-Gurion University w Negev.

Dla historyków, analizujących dawną korespondencję, ważna jest wiedza o nadawcy i odbiorcy listu. W przypadku listów znanych osób zwykle mówi o tym sama treść. Trudniej jednak, gdy z samego listu trudno orzec, kto jest nadawcą, kody pocztowe to dość nowy wynalazek. A przecież im głębiej sięgamy w przeszłość, tym większym skarbem jest codzienna, zwykła korespondencja, która pozwala nam rekonstruować nie tylko ważne wydarzenia, ale i codzienne życie. Miejsce znalezienia zwykle świadczy o odbiorcy, ale im starsze znalezisko, tym trudniej dociec nadawcy. Ustalenie go to nie tylko badania treści, ale i samego nośnika, istna archeologia śledcza. A już zwłaszcza w przypadku glinianych tabliczek sprzed trzech i pół tysiąca lat. Badaniami takimi zajmuje się Yuval Goren, wykładowca na Wydziale Archeologii i Starożytnych Cywilizacji Bliskiego Wschodu na Uniwersytecie Tel Awiwu. Jego specjalność to korespondencja na glinianych tabliczkach. Przez dziesięciolecia swoich praca zbadał ich niezliczoną ilość, potrafi wiele faktów wywnioskować ze stylu języka, sposobu formowania tabliczki, itd. Kiedy to nie wystarczało, analizował skład chemiczny gliny, z jakiej powstała tabliczka i zawarte w niej minerały. Właściwości minerałów są unikatowe dla miejsca, z których je wydobyto. Jeśli się posiada bazę danych o chemicznym składzie gleby w różnych regionach badanego obszaru, można przez porównanie łatwo określić miejsce wykonania tabliczki - a zatem również z dużym prawdopodobieństwem miejsce, gdzie zapisano na niej list. Badania laboratoryjne składu chemicznego wymagają stworzenia odpowiedniej bazy danych, co zajmuje wiele czasu. Są też żmudne i wymagają pobrania próbek badanego obiektu: wykruszenia niewielkiego kawałka lub odcięcia plasterka materiału. To niestety jest, mówiąc wprost, uszkodzeniem cennego często zabytku. Badacze mają więc przy tym rozterki etyczne: czy zdobywana wiedza warta jest niszczenia archeologicznych znalezisk? Również muzea coraz bardziej niechętnie pozwalają na pobieranie próbek, w ostatnich latach wiele placówek w ogóle zakazało takich praktyk. Szybciej i łatwiej dzięki panu Roentgenowi Z pomocą przychodzi nowoczesna technologia. Yuval Goren zaadaptował do swojej pracy niedrogi, dostępny w powszechnej sprzedaży spektroskop rentgenowski. Urządzenie przypomina wyglądem pistolet i pozwala szybko poznać skład chemiczny badanego obiektu bez jego uszkadzania. Wystarczy przesunąć delikatne po materiale, żeby otrzymać na wbudowanym wyświetlaczu jego charakterystykę. Nie ma jednak tak dobrze, żeby urządzenie pokazało od razu, skąd pochodzą analizowane minerały. Nie da się też z marszu porównać wyniku analizy spektrograficznej z bazą danych badań laboratoryjnych. Potrzebna była nowa. To na szczęście, choć czasochłonne, nie było skomplikowane. Profesor Goren przeskanował swoim spektroskopem wszystkie badanie niegdyś zabytki, uzyskując nową bazę. Włożony trud się opłacił. Teraz wystarczy kilka chwil, żeby przebadać dowolny obiekt bez niszczenia go. Dzięki temu, że urządzenie jest przenośne można z nim pracować również w terenie, analizować można nie tylko gliniane tabliczki i naczynia, ale również na przykład elementy gipsowe, tynki i farby. Za przykład wykorzystania technologii może służyć ostatnie studium profesora, opublikowane w czasopiśmie Israel Exploration Journal. Zespół Yuvala Gorena zbadał w nim list z późnej epoki brązu, pisany na glinianej tabliczce językiem akadyjskim. Znalezisko pochodzi ze stanowiska na wzgórzu Ofel w Jerozolimie. Spektrometr pozwolił określić, że glina użyta do wytworzenia tabliczki pochodziła z rejonu Terra Rossa w pobliżu Jerozolimy. To pozwoliło potwierdzić domniemanego autora listu, który należy do serii korespondencji sprzed 3,5 tysiąca lat pomiędzy dostojnikami Środkowego Wschodu a faraonami Egiptu.