Znajdź zawartość

Leżenie i siedzenie sprzyjają otyłości nie tylko dlatego, że brak ruchu nie pozwala spożytkować spożywanych kalorii. Izraelscy naukowcy zauważyli właśnie, że przedłużone okresy mechanicznego naciągania zachęcają organizm do szybszego przekształcania preadipocytów w adipocyty. Poza tym w takich warunkach gromadzi się w nich o 50% więcej tłuszczu. Otyłość to coś więcej niż nierównowaga kaloryczna. Komórki reagują również na środowisko mechaniczne. Pod wpływem statycznego rozciągania komórki tłuszczowe w krótszym czasie wytwarzają większe ilości trójglicerydów - tłumaczy prof. Amit Gefen z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Na co dzień Grefen zajmuje się badaniem przewlekłych owrzodzeń u pacjentów poruszających się na wózkach lub przykutych do łóżka. Naukowiec wiedział, że brak aktywności prowadzi do zaniku mięśni, ale analizując skany z rezonansu magnetycznego, zauważył, że z czasem tkankę mięśniową zaczynają też przerastać pasma tłuszczu. To zainspirowało badania nad wpływem obciążenia mechanicznego na rozrost tkanki tłuszczowej. Zespół stymulował preadipocyty glukozą i insuliną, by przekształcały się w komórki tłuszczowe. Później adipocyty z grupy eksperymentalnej umieszczano pojedynczo w urządzeniu do rozciągania (komórki mocowano na elastycznym substracie). Rozciąganie przez dłuższy czas miało oddawać leżenie czy siedzenie. Po 2 tygodniach naciągania w komórkach testowych znajdowało się znacznie więcej (w dodatku większych) kropli tłuszczu niż w komórkach z grupy kontrolnej. Do momentu osiągnięcia dojrzałości w tych pierwszych zgromadziło się o 50% więcej tłuszczu. Prof. uważa, że komórki na wiele sposobów wyczuwają mechaniczne obciążenie. Po raz pierwszy opisano, jak wpływa ono na ich różnicowanie. W przyszłości ekipa zamierza ustalić, jak długo można bezkarnie leżeć czy siedzieć, nim doprowadzi to do wzmożenia produkcji tłuszczu.

Latanie w czasie deszczu nie jest dla ptaków ani przyjemne, ani łatwe. Kolibry wzięły się jednak na pewien sposób. Pozbywają się kropel wody, potrząsając energicznie głową. Gdyby nie przyspieszenie, jakie wtedy osiągają (sięga ono 34 g), stanowiłyby niezłą kopią otrzepującego się psa. Manewr, wykonywany zarówno podczas krótkich chwil odpoczynku, jak i w powietrzu, zajmuje zaledwie 0,1 s. Dzięki niemu ptak usuwa z piór niemal wszystkie krople. To ekstremalna mobilność - głowa kolibra przesuwa się o 180 stopni w 1/10 s lub mniej. Niesamowite! - emocjonuje się jeden z autorów studium, prof. Robert Dudley z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. W ramach studium Amerykanie zajęli się koliberkiem żarogłowym (Calypte anna), który zamieszkuje lasy mgłowe, gdzie nie brakuje, oczywiście, deszczu. Ponieważ dotąd naukowcy nie wiedzieli, jak może pozostać aktywny w takich warunkach, postanowili to ustalić eksperymentalnie. Na kolibra żerującego przy poidle kierowali strumień wody. Symulowaliśmy 3 różne typy deszczu. Koliberki potrząsały głowami zarówno przy lekkich, jak i umiarkowanych czy silnych opadach. Wygląda na to, że wśród kolibrów jest to powszechne zachowanie - podkreśla dr Victor Ortega-Jimenez (również z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley). Biolodzy porównywali wydajność kinematyczną otrzepywania na żerdzi i w locie. Oceniali m.in. prędkość styczną, przyspieszenie, częstotliwość ruchów głowy, ciała i ogona. Czemu namakanie deszczówką jest tak niebezpieczne? Po pierwsze, grozi wychłodzeniem. Po drugie, sprzyja wzrostowi patogenów. Poza tym w przypadku małych zwierząt, zwłaszcza latających, woda przylegająca do ciała obniża zdolności lokomotoryczne. Dudley dodaje, że choć informacje wzrokowe wydają się niezbędne do kontroli przyspieszenia, a potrząsanie głową zaburza ich dopływ, kolibry zachowują jednak równowagę i nie spadają. Są niekwestionowanymi mistrzami w swojej klasie, a gdyby nie kamera rejestrująca ruch w zwolnionym tempie, nawet byśmy o tym nie wiedzieli.

Od dawna powtarza się, by nie podlewać roślin w pełnym słońcu, np. w południe, bo może to spowodować oparzenia. Jak dowiedli węgierscy naukowcy z Uniwersytetu im. Loránda Eötvösa, to prawda, ale nie w każdych okolicznościach, sporo bowiem zależy choćby od budowy blaszki liściowej (New Phytologist). Problem skupiania światła przez przywierające do roślin krople wody nie był nigdy gruntowanie badany, i to zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie. Nie jest to jednak trywialny problem. Większość osób uważa np., że pożary lasów mogą się zaczynać od intensywnego światła, skupionego przez krople zalegające na wysuszonych roślinach – wyjaśnia dr Gabor Horvath. Węgrzy sporządzili modele obliczeniowe i przeprowadzili eksperymenty, aby stwierdzić, jak kąt zwilżania między kroplą a liściem wpływa na warunki oświetleniowe na blaszce liścia. Stwierdzili, że krople na gładkich powierzchniach, np. na liściach miłorzębu czy klonu, nie mogą wywołać oparzeń. Jeśli jednak wziąć pod uwagę pływające liście paprotników, to przez małe pokryte woskiem włoski są one podatne na poparzenie. Dzieje się tak, ponieważ włoski utrzymują krople w ognisku optycznym ponad powierzchnią liścia, tworząc coś w rodzaju szkła powiększającego. Przytrzymywane przez roślinne włoski krople wody mogą wywołać poparzenia. To samo zjawisko wystąpi w przypadku wody zgromadzonej przez włoski na ludzkiej skórze. Uwaga więc na opalanie po kąpielach. Horvath uważa, że teoretycznie identyczny proces może doprowadzić do pożarów lasu podczas suszy, ale wg niego, to rzadkie zjawisko. Zanim kropla zdąży skupić promienie dokładnie na powierzchni rośliny, wcześniej wyparuje.

Kiedy dochodzi do zagrożenia życia, mózgi żeńskie wydają się dla natury cenniejsze od mózgów męskich. Amerykańscy naukowcy zauważyli bowiem, że w sytuacji niedoboru składników odżywczych neurony męskie degenerują i obumierają szybciej od neuronów żeńskich. Te ostatnie lepiej oszczędzają energię i przez to dłużej wymykają się śmierci (JBC). O tym, że istnieją międzypłciowe różnice metaboliczne w sytuacji odcięcia od źródeł pożywienia, wiadomo już od jakiegoś czasu (samce zachowują białka, a samice raczej tłuszcze). Tyle tylko, że obserwowano je w tkankach obfitujących w składniki odżywcze, np. w mięśniach czy wątrobie. Bazując na tych spostrzeżeniach, Robert Clark i zespół ze Szpitala Dziecięcego Uniwersytetu w Pittsburghu postanowili sprawdzić, jak w opisanych warunkach zachowają się neurony samców i samic myszy oraz szczurów. Męskie i żeńskie komórki nerwowe hodowano osobno, a następnie poddano 72-godzinnej głodówce. Po upływie doby neurony samców działały znacznie gorzej od neuronów samic - oddychanie komórkowe spadło o ponad 70% (w drugiej z wymienionych grup jedynie o połowę), co doprowadziło do ich obumierania. Poza tym w samczej tkance nerwowej obserwowano większe nasilenie autofagii, czyli trawienia przez komórki części własnych elementów strukturalnych, np. mitochondriów. Komórki żeńskie tworzyły za to więcej kropel tłuszczu, by zapewnić sobie zapasy energii. Badacze zastrzegają, że zachowanie neuronów w żyjącym organizmie nie musi się pokrywać z tym, co obserwowano w warunkach in vitro. Niewykluczone, że zaobserwowane zjawisko ma związek z biologiczną rolą samic. To one mają przeżyć i opiekować się potomstwem, a bez mechanizmów zabezpieczających mózg byłoby to niemożliwe...

Czy krople deszczu są w stanie przezwyciężyć grawitację i poruszać się w kierunku przeciwnym do siły ciążenia? Wielu z nas uznałoby zapewne, że odpowiedź może być tylko jedna: nie. Jednak gdybyśmy zapytali o to samo naukowców z Uniwersytetu Bristolskiego, ich odpowiedź byłaby zdumiewająca. Twierdzą oni bowiem, że krople są w stanie pokonać siłę grawitacji, pod warunkiem że powierzchnia, po której się poruszają, jest odpowiednio potrząsana. Podczas deszczowych dni wielu z nas zaobserwowało, że malutkie krople pozostają nieruchome, podczas gdy większe spadają. Dlaczego się tak dzieje? W przypadku mniejszych kropli siła grawitacji jest równoważona przez napięcie powierzchniowe. Ponieważ te dwie siły mają przeciwny zwrot, woda zastyga w bezruchu. W przypadku dużych kropel mamy do czynienia ze znaczną przewagą grawitacji, która ściąga skupiska cieczy w dół. Matematycy z Bristol University wykazali, że małe krople nie tylko opierają się grawitacji, lecz zaczynają się poruszać w górę. I to nawet wtedy, gdy powierzchnia jest nachylona w stosunku do podłoża pod kątem 85 stopni. Warunek? Powierzchnia musi wibrować z odpowiednią częstotliwością. Jak wyjaśnia Jen Eggers, przy podnoszeniu potrząsanej płytki kropla jest kompresowana, a podczas opuszczania z powrotem pęcznieje. Jeśli będziemy wystarczająco energicznie poruszać płytką, uda się przezwyciężyć napięcie powierzchniowe wzrastające w czasie sprężania, a wtedy kropla zacznie się wyciągać naprzód, wytwarzając siłę wypadkową, która pociągnie ją w górę. Przeprowadzając opisany eksperyment, trzeba wziąć pod uwagę dwa czynniki: 1) wielkość kropel (nie mogą być zbyt duże, bo przy przyłożeniu siły rozpadną się) oraz 2) lepkość cieczy (czysta woda jest zbyt lejąca, a gęsta ciecz będzie się poruszać zbyt wolno). Ze szczegółami badań można się zapoznać na stronach czasopisma Physical Review Letters. Wbrew pozorom, ich wyniki odnoszą się nie tylko do fizyki. Dzięki nim zdobędziemy wiedzę na temat manipulowania małymi elementami, np. fragmentami DNA. Chętnych zapraszamy do obejrzenia nagrania przebiegu doświadczenia.