Znajdź zawartość

Naukowcy opracowali metodę i urządzenie pozwalające na zdalne pobudzanie światłem pojedynczych neuronów nicienia, a w rezultacie na dowolne kierowanie jego zachowaniem, zmieniając go w biorobota. Caenorhabditis elegans jest milimetrowej długości nicieniem, często wykorzystywanym do badań przez naukowców - z powodu prostej budowy, dokładnie zbadanego systemu nerwowego (składającego się dokładnie z 302 neuronów), przezroczystego ciała i zsekwencjonowanego genomu. Jednak to, co zrobili naukowcy z Harvard University, University of Pennsylvania, oraz University of Massachusetts Medical School może zaskakiwać - zbudowali system sterowania tym nicieniem przy pomocy precyzyjnie skupionych impulsów niebieskiego i zielonego światła. Pierwszym krokiem było zmodyfikowanie genomu C. elegans, wprowadzając do neuronów białka halorodopsynę oraz kanałową rodopsynę-2. To uwrażliwiło neurony na niebieskie i zielone bodźce świetlne, pozwalając dowolnie wzbudzać je i hamować. Jako system sterujący skonstruowali urządzenie o nazwie CoLBeRT (Controlling Locomotion and Behavior in Real Time), które używając skupionych wiązek światła aktywuje (w czym pomaga przezroczyste ciało tego nicienia) pojedyncze neurony i pojedyncze komórki mięśniowe. Ponieważ nicień porusza się dość szybko, a jest przy tym mały (1 milimetr długości), imponująca jest precyzja urządzenia złożonego z mikroskopu, systemu mikroluster oraz komputera przetwarzającego obraz i celującego impulsami świetlnymi. Prędkość skanowania obrazu to 50 klatek na sekundę, precyzja systemu luster osiąga zaś 30 mikrometrów. Niebieski impuls działa pobudzająco na neuron, co pobudzenie nicień odczuwa jako dotknięcie, jeśli następuje ono w przedniej części ciała, C. elegans się zatrzymuje, jeśli w tylnej - rusza do przodu. Podobnie można wymuszać zmianę kierunku poruszania się, sterując nicieniem zarówno na lądzie, jak i w wodzie. Naukowcom udaje się nawet wywoływać składanie jaj „na komendę". Bezprecedensowy eksperyment stanowi przełom zarówno w dziedzinie badania zachowania i funkcji układu nerwowego, jak i w bioinżynierii i biorobotyce. Studium Aravinthana D.T. Samuela i Andrew M. Leifera ukazało się w Nature Methods.

Mimo rozwoju alternatywnych technologii i inwestowania olbrzymich środków w badania, tak naprawdę ropa naftowa wciąż pozostaje surowcem niezastąpionym. Służy bowiem nie tylko jako paliwo, jej pochodne bowiem są nieodzowne przy produkcji lakierów, farb, tworzyw sztucznych, materiałów budowlanych. Ekologiczne biopaliwa nie dają niestety takich możliwości, dostępne technologie są zbyt mało zaawansowane i mało wydajne. Być może sytuacja ulegnie zmianie, w każdym razie zapewniają o tym naukowcy z University of Massachusetts w Amherst. Zapewniają oni, że odkryli sposób wysokowydajnego i taniego wytwarzania cennych surowców chemicznych z bioolejów. Jeśli nowa technologia faktycznie okaże się konkurencyjna ekonomicznie, będzie to przełom. Otworzą się bowiem drzwi do szerszego wykorzystania biomasy: odpadów drzewnych, upraw roślin energetycznych, itd. Szeroko i komercyjnie dostępne oleje pirolityczne są bowiem tańsze od ropy naftowej. Autorzy rozwiązania obiecują nawet, że niepotrzebna będzie budowa nowej infrastruktury fabrycznej, bowiem wytwarzanie produktów (dotychczas) ropopochodnych ze wzbogaconego biooleju będzie możliwe z użyciem dotychczasowych technologii. Technologia, którą opracowali profesor George Huber oraz doktoranci Tushar Vispute, Aimaro Sanno i Huiyan Zhang jest już wdrożona w eksperymentalnej fabryce, na razie produkcja odbywa się w ilościach litrowych, ale technologia jest, według ich zapewnień, łatwo skalowalna i łatwa do komercyjnego wdrożenia. Licencję na nią zakupiła już firma Anellotech Corporation, która pracuje ponadto nad technologiami bezpośredniego przerobu odpadowych materiałów drzewnych na chemikalia. Opracowana technologia opiera się na dwóch zintegrowanych procesach, w pierwszym odbywa się reakcja uwodornienia biooleju, w drugim, dzięki wykorzystaniu zeolitów (rodzaj porowatego minerału) w roli katalizatora następuje konwersja cząstek biomasy w pożądane węglowodory aromatyczne i olefiny. Można w ten sposób uzyskać między innymi etylen, propylen, benzen, toluen, ksylen, które są nieodzowne do wytwarzani na przykład poliuretanu, plastików i innych tworzyw sztucznych. Inną wielką zaletą technologii jest możliwość płynnego dostosowywania procesu produkcji do różnego składu surowców i różnych proporcji produktów końcowych. Pozwoli to na lepszą odpowiedź na aktualne zapotrzebowanie i wykorzystanie rynkowych cen, czyli zarazem lepszą opłacalność produkcji. Rynek chemikaliów ropopochodnych jest szacowany na 400 miliardów dolarów, jest więc o co walczyć.

Wyjątkowo złe samopoczucie po podróży lotniczej (ang. jet lag) jest prawdopodobnie spowodowane nieprawidłowym dostosowaniem się organizmu do zmiany strefy czasowej (następuje swego rodzaju "przestrzelenie"). Według naukowców z University of Massachusetts w Amherst, aby ułatwić ciału przywyknięcie do nowych warunków, skoki w czasie nie powinny być większe niż 4 godziny. Bazujące na szczurach badanie rytmu dobowego wykazało, że w takich warunkach zegar biologiczny płynnie przesuwa się do przodu. Jet lag nie jest straszliwą rzeczą, z którą musimy walczyć, a nasz zegar [biologiczny — przyp. red.] jest na pewnym podstawowym poziomie niezwykle istotnym regulatorem — powiedziała w oświadczeniu Hava Siegelmann. Wpływając na zachowania podlegające rytmowi dobowemu, leki działające na zegar biologiczny dają efekty odwrotne od zamierzonych. Zamiast tego lepiej, jeśli leci się dłużej niż 6 godzin, zrobić sobie przerwę, odpocząć jeden dzień i dopiero wtedy kontynuować podróż. Trzeba zrozumieć i dostosować się do naturalnych oscylacji w funkcjonowaniu ciała — doradza Siegelmann. Wyniki badań amerykańskiego zespołu są również istotne dla osób pracujących na zmiany, np. dla pracowników linii lotniczych czy lekarzy lub pielęgniarek, ponieważ organizm trudniej przyzwyczaja się do pewnych zmian. Zainteresowani mogą poczytać o szczegółach na łamach aktualnego wydania Journal of Biological Rhythms.

Badacze z University of Massachusetts odkryli, że sok jabłkowy wzmaga produkcję neuroprzekaźnika zwanego acetylocholiną, co prowadzi do usprawnienia działania pamięci. Przewidujemy, że pewnego dnia pokarmy, takie jak jabłka, sok z jabłek i inne produkty z nich wytwarzane, będą rekomendowane jako najpopularniejsze środki na chorobę Alzheimera — mówi Thomas Shea, szef Center for Cellular Neurobiology and Neurodegeneration Research. W eksperymentach z udziałem myszy zwierzęta karmiono na 3 różne sposoby. Pierwszą grupę zgodnie z zaleceniami standardowej diety, a dwie pozostałe były niedożywione, z tym że jednej podawano suplementy z jabłek (do wody pitnej dodawano koncentrat soku jabłkowego; dziennie była to ilość odpowiadająca ok. 0,5 litra soku lub trzem jabłkom). Według wyników opublikowanych na łamach Journal of Alzheimer's Disease, gryzonie z grupy suplementowanej wytwarzały więcej acetylocholiny i wypadały znacznie lepiej niż ich konkurenci w testach z labiryntami.