Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'metabolizm' .
Znaleziono 37 wyników
-
Znamy granicę wytrzymałości ludzkiego organizmu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Ironman, ultramaraton w Dolinie Śmierci czy wyścig Tour de France testują granice ludzkiej wytrzymałości. Niektórzy twierdzą, że granice te istnieją jedynie w głowie, jednak naukowcy właśnie określili, gdzie się one znajdują. Uczeni z Duke University, badając wydatki energetyczne osób biorących udział w najbardziej wymagających wydarzeniach sportowych, stwierdzili, że u każdego człowieka występuje ten sam limit metaboliczny, czyli maksymalny poziom wysiłku, jaki może on długoterminowo wytrzymać. Okazuje się, że w przypadku wysiłku fizycznego trwającego całymi dniami, tygodniami i miesiącami, człowiek może spalać kalorie w tempie nie przekraczającym 2,5-krotności tempa spalania kalorii w czasie spoczynku. Uczeni zauważyli, że nawet najlepiej wytrenowany ultramaratończyk nie jest w stanie przekroczyć tej granicy. To definiuje możliwości fizyczne człowieka, mówi współautor badań, profesor antropologii ewolucyjnej Herman Pontzer. Gdy przekraczamy wspomnianą granicę 2,5-krotności zużycia kalorii w spoczynku, organizm zaczyna rozkładać własne tkanki, by uzupełnić deficyt energii. Naukowcy uważają, że granica wydolności jest określana przez zdolność jelit to przyswajania pokarmu. To zaś oznacza, że nawet jeślibyśmy więcej jedli podczas wzmożonego wysiłku, nie jesteśmy w stanie przesunąć tej magicznej granicy. Po prostu istnieje górny pułap kalorii, jakie może przyswoić nasz układ pokarmowy, mówi Pontzer. W ramach swoich badań naukowcy przyjrzeli się grupie biegaczy biorących udział w 2015 Race Across the USA. To liczący niemal 5000 kilometrów bieg z Kalifornii do Waszyngtonu. Uczestnicy biegną przez 5 miesięcy pokonując co tydzień trasę 6 maratonów. Pod uwagę wzięto też inne wymagające energetycznie przedsięwzięcia, jak np. 100-milowe ultramaratony górskie czy ciążę. Gdy przeanalizowano dane na temat wydatków energetycznych w czasie okazało się, że początkowy wysiłek metaboliczny był wysoki, jednak z czasem nieuchronnie spadał do poziomu 2,5-krotności wysiłku metabolicznego w czasie spoczynku i pozostawał na tym poziomie do końca. Naukowcy analizowali też próbki moczu pobrane od zawodników na początku i na końcu Race Across the USA. Okazało się,że po 20 tygodniach biegu sportowcy spalali dziennie o 600 kalorii mniej niż można się było tego spodziewać po długości przebytej trasy. To sugeruje, że organizm celowo ogranicza metabolizm, by utrzymać go na poziomie koniecznym do przetrwania. To wspaniały przykład ograniczenia wydatkowania energii, gdzie organizm ma ograniczone możliwości odnośnie maksymalnych poziomów wysiłku przez dłuższy czas, mówi współautorka badań, Caitlin Thurber. Możemy biec sprintem przez 100 metrów, ale spokojnym tempem przebiegniemy wiele kilometrów, prawda? Ta zasada działa również tutaj, dodaje profesor Pontzer. Analiza wydatków energetycznych we wszystkich przypadkach długotrwałego wysiłku dawała taki sam wykres w kształcie litery L. Niezależnie od tego czy analizowano podróż po mroźnej Antarktydzie, gdzie uczestnicy całymi dniami ciągnęli ważące setki kilogramów sanie, czy też odbywający się w upale Tour de France. Takie wyniki zaś stawiają pod znakiem zapytania pojawiające się wcześniej tezy, których autorzy wiązali wytrzymałość człowieka ze zdolnością do regulowania temperatury organizmu. Co interesujące, maksymalne możliwe wydatki energetyczne wytrenowanych ultramaratończyków były jedynie nieco wyższe niż maksymalne poziomy metaboliczne kobiet w ciąży. To zaś sugeruje, że ten sam mechanizm, który ogranicza wydolność sportowców może wpływać na inne aspekty życia, jak na przykład na maksymalne rozmiary dziecka w łonie matki. « powrót do artykułu -
Lenistwo może być, przynajmniej w przypadku małży i ślimaków, pomocne w przetrwaniu. Takie wnioski płyną z badań przeprowadzonych na University of Kansas, w czasie których przeanalizowano dane dotyczące metabolizmu 299 gatunków żyjących od pliocenu (ok. 5 milionów lat temu) do dzisiaj. Okazało się, że szybszy metabolizm wiązał się z większym ryzykiem wyginięcia gatunku. Zastanawialiśmy się, czy można wyliczyć prawdopodobieństwo wyginięcia gatunku na podstawie ilości energii, jakie pobierają jego przedstawiciele. Okazało się, że istnieją różnice pomiędzy gatunkami mięczaków, które wyginęły w ciągu ostatnich 5 milionów lat, a tymi, które do dzisiaj przetrwały. Te gatunki, które wyginęły, miały zwykle wyższy metabolizm niż te, które przetrwały. Te organizmy, które mają mniejsze potrzeby energetyczne wydają się mieć większe szanse na przetrwanie, mówi główny autor badań, Luke Stortz z Instytutu Bioróżnorodności i Muzeum Historii Naturalnej University of Kansas. Może najlepsza długoterminowa strategia dla zwierząt, to jak największe lenistwo. Im wolniejszy metabolizm, tym większe prawdopodobieństwo, że gatunek przetrwa. Może zamiast „przetrwaniu najsprawniejszych” najlepszą metaforą ewolucji jest „przetrwanie najbardziej leniwych” lub przynajmniej „przetrwanie powolnych”, zastanawia się inny autor badań, profesor Bruce Liebermann. Uczeni podkreślają, że ich praca może pomóc w przewidywaniu, które gatunki mogą wyginąć w obliczu zmian klimatycznych. Mamy tutaj do czynienia z potencjalnym czynnikiem pozwalającym przewidzieć szanse przetrwania gatunku. [...] Gatunki o szybszym metabolizmie są bardziej narażone na wyginięcie. To kolejne narzędzie w pracy naukowca. Zwiększa ono nasze rozumienie mechanizmów stojących za wyginięciami i pozwala lepiej przewidzieć ryzyko dla poszczególnych gatunków, dodaje Stortz. Wyższy metabolizm tym bardziej narażał gatunek na wyginięcie, im mniejszy habitat gatunek zajmował. Jeśli gatunek był rozprzestrzeniony po większym obszarze, tempo metabolizmu odgrywało mniejszą rolę. U szeroko rozpowszechnionych gatunków nie było widać tej samej zależności pomiędzy tempem metabolizmu a ryzykiem wyginięcia, co u gatunków zajmujących mniejsze obszary. Dystrybucja gatunku jest ważnym elementem ryzyka wyginięcia. Jeśli należysz do gatunku występującego na małym terenie i mającego szybki metabolizm, ryzyko wyginięcia jest bardzo duże, stwierdza uczony. Naukowcy odkryli też, że łączne tempo metabolizmu dla grup gatunków pozostaje stałe, nawet gdy jedne gatunki znikają, a inne się pojawiają. Jeśli popatrzymy na wszystkie grupy gatunków i na wszystkie gatunki w danej grupie, to średnie tempo metabolizmu pozostaje niezmienne. [...] To była niespodzianka. Można było się spodziewać, że w miarę upływu czasu średni poziom metabolizmu gatunków będzie się zmieniał. Tymczasem na przestrzeni milionów lat pozostaje on taki sam, pomimo tego, że wiele gatunków wyginęło. « powrót do artykułu
-
Ćwiczenia błyskawicznie zmieniają ekspresję genów
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Gdy zdrowa, ale nieaktywna osoba zacznie się ruszać, błyskawicznie zmienia się ekspresja genów w mięśniach szkieletowych. Naukowcy z Karolinska Institutet podkreślają, że to kwestia minut i wystarczy godzina ćwiczeń, by wzrosła aktywność genów wspomagających rozkład tłuszczów (Cell Metabolism). Nasze mięśnie są naprawdę plastyczne - twierdzi prof. Juleen Zierath. Szwedzi wykazali, że w DNA pobranym z mięśni szkieletowych ludzi, którzy właśnie ćwiczyli, jest mniej grup metylowych niż przed ćwiczeniami. Zmiany zachodzą w obrębie pasm DNA stanowiących "lądowisko" dla czynników transkrypcyjnych, które biorą udział we włączaniu genów odpowiedzialnych za adaptację mięśni do aktywności fizycznej. Badając zmiany epigenetyczne zachodzące wskutek forsownych ćwiczeń, Zierath, Romain Barrès i inni wykonali biopsje mięśnia udowego 8 mężczyzn, którzy prowadzili raczej siedzący tryb życia. Okazało się, że grupa metylowa zniknęła z kilku genów zaangażowanych w metabolizm tłuszczów. Demetylacja pozwalała na produkcję większej ilości białek. Zespół uważa, że za zaobserwowane zjawisko może odpowiadać uwalnianie jonów wapnia przez retikulum endoplazmatyczne komórek mięśniowych (ER zachowuje się tak pod wpływem potencjału czynnościowego, tutaj wywołanego ćwiczeniami). Kiedy pobrane próbki wystawiono na oddziaływanie kofeiny, która zwiększa poziom wapnia w mięśniach, także zaszła demetylacja. Zierath nie zaleca jednak zastępowania ruchu filiżanką kawy, bo mała czarna nie zapewnia pozostałych korzyści wynikających z ćwiczenia. Od jakiegoś czasu wiadomo, że ćwiczenia wywołują w mięśniach zmiany, w tym nasilenie metabolizmu cukrów i tłuszczów. My odkryliśmy, że najpierw zachodzą zmiany w metylacji. Co ciekawe, kiedy w laboratorium doprowadzano do skurczów mięśni, zachodziły identyczne zmiany epigenetyczne. -
Jeśli deser stanowi część zbilansowanego śniadania, które zapewnia ok. 600 kilokalorii i uwzględnia zarówno białka, jak i węglowodany, nie tylko nie prowadzi do tycia, ale w dłuższej perspektywie pomaga nawet schudnąć. Naukowcy z Uniwersytetów w Tel Awiwie i Jerozolimie tłumaczą, że słodka przekąska powinna trafić do porannego menu, bo wtedy metabolizm jest najintensywniejszy. Profesor Daniela Jakubowicz podkreśla, że całkowite eliminowanie słodyczy może wytworzyć psychologiczne uzależnienie od nich, a deser w ramach śniadania pozwala eliminować zachcianki na późniejszych etapach dnia. Choć niskokaloryczna i niskowęglowodanowa dieta jest początkowo skuteczna, ludzie często ją zarzucają przez symptomy przypominające odstawienie. Podczas 32-tygodniowego studium 193 otyłych, niechorujących na cukrzycę ochotników podzielono na dwie grupy. Jedna - eksperymentalna - jadała wysokobiałkowe i wysokowęglowodanowe śniadanie (600 kcal), a na nie obowiązkowo również słodycze: ciastka, ciasto lub czekoladę. Druga - kontrolna - spożywała niskowęglowodanowe śniadania (300 kcal), w których nie uwzględniano słodyczy. Dzienna energetyczność wszystkich posiłków była dla całej próby taka sama. Dla mężczyzn 1600 kcal, a dla kobiet 1400. Po 16 tygodniach przedstawiciele obu grup zrzucili średnio 15 kg. W drugiej połowie studium wszystko się jednak zmieniło. Członkowie z niskokalorycznymi śniadaniami przytyli średnio 10 kg, podczas gdy rozkoszujący się na śniadanie deserem nadal chudli - śr. 6,8 kg. Gdy porównania przeprowadzono po 32 tyg., okazało się, że grupa z obfitszymi i słodkimi śniadaniami schudła przeciętnie 18 kg więcej. Poza tym dłużej unikała efektu jo-jo. Mimo identycznej liczby spożytych kalorii, osoby z grupy niskowęglowodanowej były mniej usatysfakcjonowane i czuły, że nie osiągnęły sytości. Skutek? Zwiększona podatność na pokusy. Dla odmiany w grupie węglowodanowej, jeśli w ogóle w ciągu dnia pojawiały się jakieś zachcianki, to naprawdę niewiele. Prof. Jakubowicz opowiada, że śniadanie dlatego m.in. jest tak ważne, że ze wszystkich posiłków najsilniej obniża poziom hormonu głodu - greliny. Choć jego stężenie rośnie przed każdym posiłkiem, w czasie śniadania spada w największym stopniu.
-
Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym... Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm. Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy. Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku. Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii. W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą. Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.
-
Świadomość międzyjajowa przyspiesza metabolizm
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Płody emydur Murraya dostrajają się tętna braci i sióstr, dzięki czemu wszystkie żółwie wylęgają się jednocześnie. Możliwe też, że jako wskazówkę wykorzystują ilość emitowanego przez inne jaja dwutlenku węgla. Dr Ricky Spencer i zespół z University of Western Sydney zauważyli, że emydury Murraya (Emydura macquarii) wyczuwają, jak zaawansowany jest rozwój innych osobników i dostosowują się do najlepszych. Świadomość tego, co słychać u innych i przyspieszenie metaboliczne powodują, że osobniki, które wyklułyby się w opustoszałym już gnieździe, przychodzą na świat w zapewniającej bezpieczeństwo grupie. Emydury składają jaja w płytkich gniazdach. Układają się one w kilka warstw. Temperatura w okolicy wierzchnich jaj jest aż o 6 stopni wyższa niż w pobliżu jaj z najniższej warstwy, co znacznie skraca czas inkubacji tych pierwszych. Synchronizacja wylęgu nie powinna więc występować, a występuje. W grę musi zatem wchodzić jakiś mechanizm doganiania rodzeństwa z górnych warstw. Gdyby żółwiki z dołu były mniej rozwinięte niż szczęściarze z cieplejszych wierzchnich warstw, wolniej by się poruszały, stając się łatwym łupem dla drapieżników. Tymczasem zespół Spencera nie zauważył różnicy między osobnikami z poszczególnych warstw. Wcześniejszy wyląg nie wydawał się ograniczać sprawności nerwowo-mięśniowej. Zupełnie inaczej mają się sprawy u innych zwierząt, u których część młodych wylęga się przed terminem, by wszystkie mogły pojawić się jako grupa: żółwi malowanych (Chrysemys picta), u których niższa sprawność nerwowo-mięśniowa wcześniaków utrzymuje się nawet do 9 miesięcy czy przepiórek japońskich (Coturnix japonica), u których rozwojowi maruderzy stają na własnych nogach kilka godzin później. Emydury Murraya przyspieszają wzrost, zużywając w krótszym czasie więcej składników odżywczych z woreczka żółtkowego od spoczywającego w cieple rodzeństwa. [Po wylęgu] żółwie mają spory woreczek żółtkowy. Dysponując zapasami żółtka, nie muszą żerować jeszcze przez kilka tygodni, jednak u osobników, które przyspieszyły wzrost, woreczek jest mniejszy. Skąd płody z chłodniejszych warstw wiedzą, jak przyspieszyć metabolizm? Spencer i inni spekulują, że mogą polegać na tętnie, które wywołuje drgania w leżących na sobie jajach. Niewykluczone też, że chodzi o emitowany przez oddychające jaja dwutlenek węgla. Jeśli w gnieździe znajdują się jaja z wyższym tempem przemiany materii, drobne zmiany w wymianie gazowej stanowią wskazówkę dla niezaawansowanych. Zespół zebrał jaja złożone nad rzeką Murray. Po przeniesieniu do laboratorium przez mniej więcej tydzień część inkubowano w temperaturze 30°C, a resztę w temperaturze 26°C. Wtedy właśnie zauważono, że żółwiki z cieplejszej podgrupy miały szybszy metabolizm. Następnie jaja zmieszano. Okazało się, że w ostatnim okresie inkubacji chłodne płody przyspieszyły przemianę materii, w porównaniu do chłodnych płodów z grupy kontrolnej. Zwiększyły przemianę materii niezależnie od temperatury, co pozwoliło im na wcześniejszy wyląg. Australijskie trio zauważyło, że chłodniejsze płody z mieszanych grup przychodziły na świat 2 dni wcześniej niż żółwiki z grupy kontrolnej. -
Mózg odgrywa kluczową rolę w regulowaniu metabolizmu glukozy. Niewykluczone więc, że w przyszłości cukrzycę będzie można leczyć preparatami obierającymi na cel ośrodkowy układ nerwowy (Journal of Clinical Investigation). Mózg jest jedynym narządem, który by przeżyć, potrzebuje ciągłych dostaw glukozy, wydaje się więc sensowne, że ma wpływ na to, ile glukozy powstaje. Tego typu funkcję mózgu opisano wcześniej u gryzoni, ale nie było wiadomo, czy wyniki badań [naukowców z College'u Medycznego Alberta Einsteina na Yeshiva University] odnoszą się także do ludzi. Mamy nadzieję, że to studium pomoże rozstrzygnąć spór - opowiada dr Meredith Hawkins. We wspomnianych badaniach na gryzoniach Amerykanie zademonstrowali, że aktywacja kanałów potasowych w podwzgórzu powoduje wysłanie sygnału do wątroby i osłabienie rozpadu glikogenu oraz uwalniania glukozy. Wyniki opublikowane przed 6 laty w piśmie Nature podważały twierdzenie, że produkcja glukozy przez wątrobę jest regulowana wyłącznie przez trzustkę. Gdy jednak naukowcy z Vanderbilt University próbowali powtórzyć badania na psach, nie uzyskali podobnych rezultatów. Stąd wątpliwości, czy rezultaty studium na gryzoniach odnoszą się do ssaków wyższych. Akademicy z College'u Alberta Einsteina zebrali grupę 10 niecierpiących na cukrzycę zdrowych osób. Podali im diazoksyd, lek aktywujący kanały potasowe w podwzgórzu. Kontrolowano wydzielanie hormonów przez trzustkę, by mieć pewność, że zmiany w produkcji glukozy są związane wyłącznie z wpływem diazoksydu na mózg. Badania krwi wykazały, że po zaadministrowaniu leku wątroba wytwarzała znacząco mniej cukru. Zespół Hawkins powtórzył eksperyment na szczurach. Wyniki były podobne. Gdy podano odpowiednio dużą dawkę diazoksydu, lek pokonywał barierę krew-mózg i wpływał na kanały potasowe podwzgórza. Amerykanie potwierdzili, że diazoksyd oddziałuje za pośrednictwem mózgu: kiedy wprowadzili do niego bloker kanałów potasowych, efekt diazoksydu zostawał całkowicie zniesiony.
-
Uczeni z University of Western Australia i Oxford University odkryli najstarsze znane nauce skamieniałości. Mikroskopijne zabytki natury, na których widać komórki i bakterie liczą sobie ponad 3,4 miliarda lat. Mamy w końcu twarde dowody na istnienie życia przed 3,4 miliardami lat. To potwierdza tezę, że żyły wówczas beztlenowe bakterie - mówi profesor Martin Brasier z Oxfordu, członek ekipy badawczej, na której czele stał Australijczyk doktor David Wacey. W czasach, gdy żyły wspomniane bakterie, Ziemia była bardzo niespokojnym miejscem, pełnym aktywności wulkanicznej, do którego docierało niewiele promieni słonecznych. Niebo było ciemne i zachmurzone, a wysokie temperatury utrzymywały się dzięki chmurom, które nie pozwalały na efektywne wypromieniowanie wulkanicznego ciepła w przestrzeń kosmiczną. Woda w oceanach miała temperaturę 40-50 stopni Celsjusza i krążyły w niej bardzo silne prądy. Lądu było bardzo niewiele i był on zalewany olbrzymimi falami. W powietrzu było niewiele tlenu. Jeszcze nie pojawiły się żadne rośliny przeprowadzające fotosyntezę. Dlatego też najwcześniejsze formy życia zamiast tlenu syntetyzowały siarkę. Tego typu bakterie wciąż są często spotykane - mówi profesor Brasier. Wspomniane skamieniałości znaleziono w odległych regionach Australii Zachodniej, wśród jednych z najstarszych osadów skalnych. Jesteśmy pewni, że skały te uformowały się pomiędzy dwoma okresami aktywności wulkanicznej - dodaje Brasie. Okres względnego spokoju, trwał bardzo krótko, zaledwie kilkadziesiąt milionów lat. Stąd też uczeni byli w stanie określić precyzyjnie wiek skał. Szczegółowe badania dowiodły, że widoczne skamieliny są natury biologicznej, a nie strukturami, które powstały w czasie formowania się skał. Widać struktury podobne do komórek, występują one w grupach i są przyczepione do ziaren piasku. Co więcej, znaleziono ślady metabolizmu. Struktura chemiczna komórek jest taka, jaką powinny wykazywać tego typu organizmy żywe, a występujące wraz z nimi kryształy pirytu to najprawdopodobniej produkt uboczny metabolizmu opartego na siarce. Gdy pojawiają się informacje o znalezieniu tak starych skamieniałości, zawsze towarzyszy im sceptycyzm. W ostatnich latach znacznie podniesiono wymagania dotyczące uznania skamieniałości za dowody na występowanie organizmu żywego. W roku 2002 ci sami uczeni z Oxfordu, którzy brali teraz udział w australijskich badaniach, podważyli wartość dobrze wówczas znanych mikroskamieniałości. Dowiedli, że nie mogą być one pozostałościami po bakteriach, gdyż nie pasuje do tego miejsce występowania, kształt i dane mineralogiczne skał. Tym razem jednak uczeni nie mają wątpliwości, że to, co znaleźli, jest najstarszym śladem żywych ziemskich organizmów.
-
Matczyny tłuszcz źle wpływa na rozwój zarodka
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Wystawienie komórek jajowych na wysokie stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych, jak ma to miejsce w jajnikach kobiet otyłych i cierpiących na cukrzycę typu 2., upośledza rozwój zarodka (PLoS ONE). Naukowcy z Antwerpii, Hull i Madrytu stwierdzili, że u krów embriony powstające z jaj wystawionych na oddziaływanie wysokiego stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych mają mniej komórek, zmianie ulegają też ekspresja genów oraz aktywność metaboliczna. Wszystkie wymienione zjawiska są wskaźnikami zmniejszonej zdolności utrzymania się przy życiu. Specjaliści podkreślają, że choć studium prowadzono na komórkach jajowych krów, odkrycia mogą pomóc w wyjaśnieniu, czemu kobietom z zaburzeniami metabolicznymi, np. otyłością czy cukrzycą, trudniej zajść w ciążę. Pacjentki z tej grupy metabolizują więcej zmagazynowanego tłuszczu, co skutkuje wyższym stężeniem kwasów tłuszczowych w obrębie jajników, a te są toksyczne dla jaja przed owulacją. U krów możemy wywołać bardzo podobne zaburzenia metaboliczne prowadzące do zmniejszenia płodności, a szczególnie upośledzenia jakości jaj. Między innymi z tego powodu bydło jest tak interesującym modelem w badaniach nad ludzkim zdrowiem reprodukcyjnym – przekonuje szef zespołu badawczego, prof. Jo Leroy z Uniwersytetu w Antwerpii. Wiemy z wcześniejszych badań, że wysokie stężenie kwasów tłuszczowych może wpłynąć na rozwój komórek jajowych w jajnikach, ale teraz po raz pierwszy wykazaliśmy, że ten negatywny wpływ rozciąga się również na przeżywalność zarodka. Veerle Van Hoeck, doktorantka z Antwerpii, badała embriony 8 dni po zapłodnieniu. Znajdowały się one wtedy w stadium blastocysty, składającej się z ok. 70-100 komórek. Akademicy przyglądali się m.in. aktywności metabolicznej zarodka, czyli temu, jakie związki pobierał ze środowiska oraz jakie i w jakich ilościach wydalał. Najbardziej żywotne embriony, te, które z największym prawdopodobieństwem prowadziły do udanej ciąży, cechowały się spokojnym, mniej nasilonym metabolizmem, zwłaszcza w odniesieniu do aminokwasów. Tam, gdzie komórka jajowa była eksponowana na duże stężenia kwasów tłuszczowych, zarodek wykazywał nasilony metabolizm aminokwasów, a także zmienione zużycie tlenu, glukozy oraz mleczanów – wszystko to wskazuje na upośledzenie regulacji metabolizmu i zmniejszoną żywotność – wyjaśnia dr Roger Sturmey z Uniwersytetu w Hull. Leroy dodaje, że takie embriony wykazują zwiększoną ekspresję genów związanych ze stresem komórkowym. Choć wyższy poziom kwasów tłuszczowych nie zatrzymuje rozwoju zarodka na etapie dwóch komórek, następuje widoczne zmniejszenie liczby komórek zdolnych do przekształcenia się w blastocystę. Na kolejnych etapach badań akademicy zamierzają sprawdzić, czy skutki wysokiego poziomu kwasów tłuszczowych są widoczne także po narodzinach. -
Wystarczy 50 minut rozmowy przez telefon komórkowy, by zwiększyć aktywność komórek mózgowych. W piśmie Journal of American Medical Association ukazały się wyniki pierwszych w historii badań, podczas których sprawdzano, jak fale elektromagnetyczne emitowane przez telefon komórkowy wpływają na metabolizm glukozy w mózgu. Gdy zwiększa się metabolizm glukozy, dochodzi do aktywacji komórek. Nasze odkrycie wskazuje, że telefony wpływają na mózg bardziej, niż dotychczas sądziliśmy - mówi doktor Nora Volkow z National Institutes of Health. Naukowcy nie wiedzą obecnie, czy zwiększona aktywność komórek mózgowych może mieć jakieś negatywne efekty. Konieczne są dalsze badania by sprawdzić, czy sztuczne pobudzanie komórek mózgu jest bezpieczne. Podczas wspomnianych badań przyglądano się grupie 47 zdrowych dorosłych. Mieli oni przykładać włączony i wyłączony telefon do głowy. Wyniki porównywano z grupą kontrolną, która używała tylko wyłączonych telefonów. Mózgi osób używających włączonych telefonów wykazywały "znacznie wyższą" aktywność w obszarach położonych w pobliżu anteny telefonu. Naukowcy stawiają teraz kolejne pytania. Czy sztucznie zwiększona aktywność może mieć negatywny wpływ na mózg? Jak telefony komórkowe mogą działać na osoby, które nie są zdrowe lub też mają mniejsze mózgi od osób badanych? Co dzieje się w przypadku używania telefonu przez osobę z uszkodzonym mózgiem, a jak wpływają one na dzieci, których czaszki są cieńsze niż czaszki osób dorosłych, a u których podział komórkowy jest szybszy, zatem potencjalne zagrożenia większe? Dotychczas żadne badania jednoznacznie nie udowodniły negatywnego wpływu emisji elektromagnetycznej z telefonów komórkowych na ludzki mózg.
-
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Alaskańskiego w Fairbanks jako pierwsi szczegółowo zbadali 5 hibernujących baribali, zwanych inaczej niedźwiedziami amerykańskimi (Ursus americanus). Stwierdzili, że w czasie zimowego snu metabolizm tych zwierząt spada do 25% swego zwykłego natężenia. Jest on więc większy, niż sugerowałoby to obserwowane obniżenie temperatury wewnętrznej ciała o 5-6 stopni. Amerykanie podkreślają, że nawet przez 3 tygodnie po przebudzeniu i wzroście temperatury do ok. 38°C metabolizm baribali jest nadal o połowę niższy od normalnego. Ponieważ zwierzęta wydają się w tym stanie sprawne fizycznie i nie dochodzi do spadku masy mięśniowej czy upośledzenia wykonania codziennych czynności, akademicy mają nadzieję, że ich odkrycia uda się jakoś wykorzystać na niwie medycyny ratunkowej. Podczas hibernacji temperatura małych ssaków spada w pobliże punktu zamarzania, a w niektórych przypadkach metabolizm obniża się do 2% zwykłego poziomu. Ustalono, że na każdy spadek temperatury o 10 stopni Celsjusza metabolizm zmniejsza się o połowę. Nic więc dziwnego, że biolodzy sądzili, że spadki te stanowią przejaw działania jednego mechanizmu. Nie potwierdzały tego jednak mniejsze spadki temperatury, które występowały u dużych zwierząt. Stąd pomysł na przebadanie hibernujących baribali. Niedźwiedzie biorące udział w eksperymencie schwytano, ponieważ podchodziły za blisko siedzib ludzkich. Zwierzęta przewieziono do Instytutu Biologii Arktycznej na Uniwersytecie Alaskańskim. Wszczepiono im nadajniki radiowe, które zapisywały dane odnośnie do temperatury, aktywności mięśni oraz tętna. Biolodzy, którzy przedstawili swoje wyniki na konferencji American Association for the Advancement of Science (AAAS), zbudowali dla baribali gawry. Dzięki takiemu udogodnieniu można je było obserwować za pomocą kamer na podczerwień, czujników ruchu oraz detektorów poziomu tlenu i dwutlenku węgla. Niedźwiedzie wstawały średnio raz dziennie, by zająć się higieną osobistą, a czasem poprawić siano w komorze hibernacyjnej. Ich temperatura spadła do minimalnej wartości 30 stopni, a zużycie tlenu i produkcja dwutlenku węgla wskazywały, że metabolizm obniżył się do 25% swojego zwykłego poziomu. W czasie hibernacji baribale biorą głęboki wdech, a gdy zaczyna się wydech, ich serce zatrzymuje się i przestaje bić [...]. Wstrzymują oddech na około minutę, a serce uderza tylko podczas ponownego nabierania powietrza – tłumaczy prof. Brian Barnes. Hibernujące niedźwiedzie oddychają 1-2 razy na minutę, a ich serce zwalnia między oddechami; niekiedy uderzenia dzieli 20 sekund. Za każdym razem, gdy baribal bierze wdech, serce przyspiesza na krótki czas do wartości występujących u odpoczywającego zwierzęcia w sezonie letnim. Kiedy następuje wydech, serce znowu zwalnia i tak będzie przez 30-60 s do następnego oddechu - dodaje Øivind Tøien. Kiedy temperatura osiąga minimalną wartość, mogą się pojawić dreszcze. Wtedy temperatura wzrasta do niemal normalnego poziomu. Taki cykl trwa od dwóch dni do tygodnia. Odnosząc się do funkcjonowania niedźwiedzi po zakończeniu hibernacji, Barnes wspomina o terapii osób po przebytym zawale czy udarze. Zdolność twojego serca do dostarczania do mózgu tlenu jest upośledzona. Gdybyśmy mogli zrobić coś, by zmniejszyć zapotrzebowanie, tak by stanowiło ono odpowiednik wielkości dostaw (zahibernować), wprowadzilibyśmy pacjenta w bezpieczny stan, który dawałby nam więcej czasu na zajęcie się nim.
-
Dwaj naukowcy z Albert Einstein College of Medicine na Yeshiva University odkryli, czemu nasze ciało ma temperaturę 36,6°C. Okazuje się, że zapewnia ona idealną równowagę: pomaga zapobiegać infekcjom grzybiczym, a jednocześnie nie jest na tyle wysoka, by koniecznością stało się ciągłe jedzenie na potrzeby szybkiego metabolizmu (mBio). Jedną z tajemnic dotyczących ludzi i innych wyższych ssaków było, czemu są tak gorące w porównaniu do innych zwierząt. Nasze studium pomogło wyjaśnić, dlaczego ssacza ciepłota ciała oscyluje wokół 37°C – cieszy się prof. Arturo Casadevall. Nowe odkrycia były możliwe dzięki wcześniejszym pracom Casadevalla. Wynikało z nich, że liczba gatunków grzybów, które mogą się rozwijać, a zatem zarażać zwierzę, spada o 6% przy każdym wzroście temperatury o 1 stopień Celsjusza. Oznacza to, że gadom, płazom i innym zimnokrwistym (zmiennocieplnym) gatunkom zagrażają dziesiątki tysięcy gatunków grzybów, podczas gdy stałocieplnym ssakom już tylko kilkaset. Casadevall dywaguje, że ochrona przed grzybami mogła być decydująca dla ewolucyjnego zwycięstwa ssaków nad dinozaurami. W ramach najnowszego studium Casadevall opracował z prof. Avivem Bergmanem matematyczny model, pozwalający zestawić plusy (zabezpieczenie przed grzybami) i minusy związane z podtrzymywaniem temperatury ciała w granicach między 30 a 40°C (kosztem był wzrost ilości spożywanego jedzenia). Okazało się, że optymalną temperaturą dla zmaksymalizowania przeciwgrzybicznego zysku i zminimalizowania żywieniowych strat było dobrze nam znane 36,7°C.
-
Specjalnie zaprojektowane probiotyki mogą zmienić fizjologię komórek tłuszczowych, co sugeruje, że dałoby się je wykorzystać w leczeniu lub zapobieganiu np. otyłości. Irlandzcy naukowcy z Alimentary Pharmabiotic Centre (APC), University College Cork i Teagasc stworzyli szczep bakterii Lactobacillus, który wytwarzał jedną z odmian kwasu rumenowego, zwanego też sprzężonym kwasem linolowym (ang. conjugated linoleic acid, CLA). Kiedy mikroby uwzględniano w diecie myszy, okazało się, że skład ich tkanki tłuszczowej ulegał znacznej zmianie. Jak tłumaczą akademicy, oznacza to, że spożycie probiotyku może wpływać na metabolizm nawet w odległych rejonach organizmu. CLA to kwas tłuszczowy. Występuje w dużych ilościach w wołowinie i pełnotłustym nabiale. Dodatkowo różne bakterie produkują różne jego odmiany. Wcześniej wykazano, że jeden z rodzajów kwasu rumenowego - t10, c12 CLA – zmniejsza zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie ludzi i zwierząt. Co więcej, ogranicza wzrost komórek raka jelita grubego i prowadzi do ich apoptozy. Niestety, dotąd wykorzystanie t10, c12 CLA ograniczał fakt, że jest on syntetyzowany przez takie mikroorganizmy, jak wywołujące trądzik bakterie Propionibacterium acnes. W ramach najnowszych eksperymentów Irlandczycy przenieśli kodujący odpowiedni enzym gen z P. acnes do wchodzących w skład prawidłowej flory jelit pałeczek Lactobacillus. Dzięki temu mogły one także wytwarzać t10, c12 CLA. Ustalono, że po uwzględnieniu w menu designerskiego probiotyku poziom t10, c12 CLA w mysiej tkance tłuszczowej wzrósł 4-krotnie. Dotąd wykazano, że CLA usuwa niealkoholowe stłuszczeniowe zapalenie wątroby, które często towarzyszy otyłości. Oznacza to, że zwiększanie stężenia CLA w wątrobie przez strawienie szczepu probiotyku ma znaczenie terapeutyczne. Co więcej, tłuszcz nie jest nieczynną warstwą otaczającą nasze ciało, jest aktywny i ma działanie prozapalne oraz stanowi czynnik ryzyka dla wielu chorób, w tym nowotworów. Nasze studium pokazuje, że można to zmienić, bazując na interakcjach dieta-bakterie-gospodarz w obrębie jelita – podkreśla dr Catherine Stanton. Wcześniej ta sama grupa badaczy wykazała, że CLA wytwarzany przez bakterie ogranicza żywotność komórek raka jelita grubego aż o 92%. Metabolizm bakterii przewodu pokarmowego może więc naprawdę korzystnie modulować aktywność komórek gospodarza.
-
Podając pacjentkom z rakiem sutka syrop na kaszel, można pośrednio ocenić reakcję na tamoksyfen – lek o działaniu antyestrogenowym – i ustalić odpowiednią dawkę. Naukowcy z Centrum Medycznego Erazmusa w Rotterdamie zauważyli bowiem, że organizm odpowiada na aktywną substancję syropu (dekstrometorfan) tak samo jak na interesujący ich specyfik. Tamoksyfen wiąże się z receptorami estrogenowymi wewnątrz komórek nowotworowych. W ten sposób zostaje zahamowana produkcja czynników wzrostu; dochodzi też do pobudzenia tworzenia receptorów progesteronowych. W hormonowrażliwych guzach następuje ograniczenie podziałów komórkowych. By jednak lek mógł zadziałać, musi ulec rozłożeniu. Nie u wszystkich kobiet organizm radzi sobie z tym zadaniem równie dobrze. Niestety, z góry nie da się określić, jaką z dwóch podgrup reprezentuje dana pacjentka. Pomóc w tym może wspomniany wyżej dekstrometorfan. Jest on metabolizowany jak tamoksyfen, ale w porównaniu do niego, jest stosunkowo nieszkodliwy. Szefowa projektu Anne-Joy de Graan podawała chorym na dwie godziny przed zażyciem pigułek tamoksyfenu niewielką dawkę syropu. Aby określić, czy przetwarzanie syropu odpowiada metabolizmowi tamoksyfenu, pobierano próbki krwi. Okazało się, że na podstawie ilości dekstrometorfanu można było dokładnie przewidzieć poziom metabolitów tamoksyfenu. Jedna z pacjentek zażywała lek przeciwdepresyjny, który zaburza rozkład tamoksyfenu. Podobne efekty zaobserwowano w przypadku dekstrometorfanu. Tamoksyfen przepisuje się kobietom na okres 5 lat, dlatego tak ważne jest, by najpierw ustalić, czy terapia będzie skuteczna. De Graan zamierza teraz przeprowadzić badania na większej próbie.
-
Głębiny oceanów są jeszcze bardzo mało poznane przez naukowców, wciąż odkrywamy nowe formy morskiego życia. Jeszcze mniej znamy dno oceanów, które przecież zajmuje znacznie większą powierzchnię naszej planety, niż lądy. Do niedawna uważano, że dno oceanicznych głębi pozbawione jest życia. A co można powiedzieć o skorupie ziemskiej pod oceanicznym dnem? To prawdziwa terra incognita. Okazuje się, że istnieje tam bardzo bogate życie, jakiego nie znamy. Może nawet bardziej liczne, niż to już poznane. Przebadaniem ziemskiej skorupy pod oceanicznym dnem postanowiła zająć się dr Beth Orcutt, pracownik duńskiego Uniwersytetu Aarhus oraz Uniwersytetu Południowej Kaliforni. Wespół z zespołem naukowców opracowała ona nową metodę drążenia otworów w dnie mórz, pozwalającą na badania bakteriologiczne osadów dennych. Automatyczna, zrobotyzowana łódź podwodna przeprowadziła odwierty na głębokości ponad 2,5 kilometra, drążąc podmorskie osady aż 260 metrów w głąb i pobierając próbki. Okazało się, że na takiej głębokości pod dnem, w skałach osadowych, nie tylko znaleźć można liczne gatunki bakterii, ale też występują one w dużej ilości. Wziąwszy pod uwagę rozmiar oceanów i powierzchnię ich dna, podmorska część skorupy ziemskiej może stanowić największy rezerwuar życia na naszej planecie. Co takiego ciekawego może być w podmorskich, glebowych bakteriach? Żyją one nie tylko bez dostępu światła, ale również praktycznie bez obecności tlenu. Studiowanie życia, które mimo takich warunków bujnie kwitnie to całkowicie nowy obszar dla nauki. Metabolizm odkrytych tam bakterii musi funkcjonować na całkiem innych zasadach, niż życia, które my znamy. Znamy bakterie beztlenowe, znamy bakterie żywiące się metanem i oddychające związkami siarki. Te żyjące w podmorskiej części litosfery być może opracowały całkiem nowe, inne strategie przeżycia. Studia nad nimi na pewno poszerzą nasze rozumienie tego, czym życie jest. Badania nad bakteriami żyjącymi w ekstremalnych warunkach będą miały również znaczenie dla poszukiwania życia na innych planetach. Jeśli u nas życie potrafi przystosować się do tak różnych i nieprzyjaznych warunków, to szanse na jego znalezienie poza Ziemią rosną. Dzięki takim badaniom wiemy także lepiej, gdzie jeszcze można tego życia szukać. Wyniki badań dr Orcutt zostały przedstawione na corocznej konferencji Goldschmidt 2010, której gospodarzami w tym roku były Uniwersytet Tennessee w Knoxville i Narodowe Laboratorium w Oak Ridge.
-
Miesięczne objadanie się, któremu towarzyszy brak ruchu, wpływa na organizm bardziej długofalowo, niż mogłoby się wydawać. Nie wystarczy pozbyć się stanowiących widoczny dowód "występku" dodatkowych kilogramów. Podczas, wydawałoby się, krótkiego epizodu opychania dochodzi bowiem do zmiany masy tłuszczowej ciała, przez co problemy z utrzymaniem prawidłowej wagi ciągną się nawet ponad 2 lata (Nutrition and Metabolism). Naukowcy z Linköping University zebrali grupę 18 ochotników. Poproszono ich o zarzucenie ćwiczeń i nadmierne jedzenie przez 4 tygodnie (mieli zwiększyć pobór energii średnio aż o 70%). W eksperymencie uwzględniono też grupę kontrolną, która nadal jadła i gimnastykowała się tak jak wcześniej. Objadający się przytyli średnio 6,3 kg, a po upływie pół roku udało im się pozbyć większości tego dodatkowego obciążenia. Okazało się jednak, że w porównaniu do grupy zachowującej dotychczasowy tryb życia, po roku stwierdzono u nich zwiększoną masę tłuszczową, a różnice stały się jeszcze silniej zaznaczone po 2,5 roku. Autorzy studium podkreślają, że uzyskane wyniki nie pozostawiają najmniejszych wątpliwości: nawet krótki okres obżarstwa i bezruchu może dość trwale zmienić metabolizm jednostki.
-
Czerwone wino, warzywa, witaminowe suplementy - miały być sposobem na wydłużenie życia. Naukowcy z kanadyjskiego Uniwersytetu McGilla negują jednak ten sposób. Ich zdaniem stres oksydacyjny nie jest odpowiedzialny za proces starzenia się komórek, jak to się powszechnie uważa. Odkąd zauważono, że wolne rodniki tlenowe uszkadzają komórki organizmu, wiele razy dowodzono, że efekt ten może być współodpowiedzialny za proces starzenia się. Odkrycie, że wiele substancji spożywczych, jak polifenole i witaminy, posiada działanie znoszące działanie rodników, rozpoczęło wielką żywieniową karierę przeciwutleniaczy. Choć doktor Siegfried Hekimi z Wydziału Biologii Uniwersytetu nie neguje pozytywnych skutków antyoksydacyjnej diety, nie uważa, żeby wiele pomogła ona w zachowaniu młodości, czy długiego życia. Przeprowadzone przez niego badania nie sugerują bowiem takiej zależności. Dr Hekimi wykonał szereg eksperymentów genetycznych na nicieniach Caenorhabditis elegans, popularnym obiekcie badań nad długością życia. Dużą ilość nicieni poddano działaniu mutagennej substancji chemicznej, powodując losowe zmiany w ich DNA. Zmutowane osobniki obserwowano, selekcjonując te, których metabolizm uległ spowolnieniu. Badając spowodowane u nich zmiany wyróżniono 10 genów odpowiadających za metabolizm, które - jak się uważa - mają swoje odpowiedniki u człowieka. Spodziewano się, że u wyselekcjonowanych osobników występował będzie mniejszy stres oksydacyjny. Ku zdziwieniu zespołu badawczego, wcale tak się nie stało. Oznacza to ich zdaniem, że wolniejsze tempo życia i spowolniona przemiana materii są wystarczającym wyjaśnieniem wydłużonego życia. Jak podsumowują, sprawdza się zatem stare powiedzenie: wolniej jedziesz, dalej zajedziesz.
-
Zagadka powstania życia to zagadka niczym jajko czy kura? Co było najpierw replikacja czy metabolizm? Jedno potrzebuje i wynika z drugiego. Naukowcy z brytyjskiego Uniwersytetu Leeds sądzą, że odpowiedzią jest trzeci element - energia - a wczesne życie mogło czerpać ją z prostych cząstek przypominających działaniem baterie. Istnieje wiele, często wzajemnie sprzecznych, teorii na temat powstania życia na Ziemi. Żadna jednak nie potrafi przekonująco wyjaśnić jak materia nieożywiona stała się Życiem. Każda żywa komórka wymaga dostarczania energii, tę zapewnia metabolizm. Energię w żywym organizmie przenoszą szczególne cząsteczki, z których najbardziej znaną jest ATP (adenozynotrifosforan). Ciało człowieka zawiera około 250 gramów tej substancji, to ilość energii porównywalna z baterią paluszkiem. Jest ona jednak w ciągłym użyciu w komórkach ciała, uczestnicząc w regeneracji i oddychaniu komórkowym. Te są sterowane przez enzymy. Tu jednak pojawia się problem, co było pierwsze. Nie można stworzyć ATP bez enzymów, nie można stworzyć enzymów bez ATP. Może jednak pierwotnie energia była dostarczana w inny, znacznie prostszy sposób? Zdaniem dra Terry'ego Kee właśnie tak mogło być, a kluczem są proste związki zwane pirofosforynami, które chemicznie funkcjonują bardzo podobnie do ATP - również przenoszą energię. Jednak nie potrzebują do tego enzymów. Byłyby to więc swojego rodzaju akumulatory energii. Zarówno ATP, jak i pirofosforyny swoje energetyczne właściwości zawdzięczają jednemu pierwiastkowi - fosforowi. On także tworzy szkielet DNA i jest niezastąpiony w strukturze ścian komórkowych, jego rola dla życia jest więc nieoceniona. Jego powszechność i niezastąpioność sprawia, że pomysł dra Kee wydaje się prawdopodobny. Kluczowa rola fosforu w powstaniu życia czyni intrygującą inną zagadkę - skąd odpowiednia ilość wzięła się w atmosferze wczesnej Ziemi. Jedna z teorii mówi, że został przyniesiony w licznych meteorytach bombardujących jej powierzchnię - jest bowiem często znajdowany w minerałach pochodzenia kosmicznego. Kwaśne środowisko wulkaniczne młodej Ziemi mogło sprzyjać powstawaniu właśnie pirofosforynów. Ale to już zagadka geologiczna. Badania będą kontynuowane we współpracy z NASA, która zainteresowała się pomysłem.
-
Dotąd nauce znane były tylko jednokomórkowce - bakterie, wirusy i archeany - żyjące w środowisku beztlenowym. Duńsko-włoski zespół natrafił jednak ostatnio na trzy wielokomórkowe organizmy morskie, które nigdy nie żyły w środowisku tlenowym i nigdy nie metabolizowały tlenu. Nowe gatunki kryją się w osadach pod dnem Morza Śródziemnego. Cały ich cykl życiowy przebiega bez jakiegokolwiek dostępu do O2. Wcześniej biolodzy słyszeli o zaledwie kilku tkankowcach (Metazoa), będących w stanie tylko przez jakiś czas tolerować warunki beztlenowe. Zespół Roberta Danovara stwierdził, że nowo odkryte zwierzęta należą do typu kolczugowców (Loricifera), które ze względu na swoje mikroskopijne rozmiary – rekordziści mają zaledwie 500 µm długości – plasują się wśród najmniejszych wielokomórkowców. Gatunki z Morza Śródziemnego należą do 3 różnych rodzajów: Spinoloricus, Rugiloricus i Pliciloricus. Na razie nie nadano im jeszcze nazw. Choć reprezentują znane od dawna taksony, mają parę cech odróżniających je od innych tkankowców. Po pierwsze i najważniejsze, nie dysponują mitochondriami, w których zachodzi utlenianie cukru – glukozy (w wyniku tego procesu powstaje energia magazynowana w postaci ATP). Zamiast tego mają organelle przypominające hydrogenosomy, występujące u niektórych jednokomórkowców: wiciowców, orzęsków i grzybów. Pełnią one funkcje energetyczne w środowisku beztlenowym. Pewne wcześniejsze studia sugerowały, że wyewoluowały z mitochondriów, inne wskazywały, że mitochondria i hydrogenosomy rozwinęły się niezależnie. By ostatecznie odkryć 3 gatunki, Duńczycy i Włosi zorganizowali w latach 1998-2008 trzy wyprawy oceanograficzne. Poszukiwali życia na głębokości 3 tys. metrów pod Morzem Śródziemnym. Skupili się na rejonie tzw. Basenu Atalanty u południowych wybrzeży Grecji. Znajduje się tam głęboki hipersłony basen beztlenowy. Powstał on 5,5 mln lat temu wskutek napływu osadów mineralnych. Przez ostatnie 50 tys. lat utworzyła się tam gęsta warstwa solanki o grubości do 60 metrów. Solanka działa jak bariera, uniemożliwiająca wymianę tlenową między wodą a osadami. Przez to basen jest kompletnie pozbawiony tlenu, w dodatku obfituje w metan i siarkowodór. Jako że wcześniejsze badania wspominały o martwych tkankowcach, które już po śmierci zatonęły w osadach Morza Czarnego, nasz międzynarodowy zespół posłużył się różem bengalskim – barwnikiem wiążącym się z białkami i "farbującym" żywe organizmy na intensywniejszy kolor niż truchło. W ten sposób Włosi i Duńczycy wykazali, że schwytane przez nich śródziemnomorskie kolczugowce nadal żyły. Poza tym naukowcom udało się zaobserwować okazy z rodzajów Spinoloricus i Rugiloricus, w których jajnikach znajdowały się duże oocyty.
-
Słonie zrobią wszystko, by uniknąć drogi pod górę, ujawniły najnowsze badania satelitarne. Wyjaśnieniem może być ich doskonale zrównoważony metabolizm. Obliczenia wykazały, że zwierzęta musiałyby godzinami jeść, by uzupełnić energię zużytą podczas wspinaczki na niewielkie nawet wzniesienie. Naukowcy wiedzą, że słonie potrafią, jeśli muszą, wejść na całkiem spore góry. Dowodem może być chociażby armia Hannibala, która przeprowadziła słonie przez Alpy. Nawet niewielkie wzgórze jest dla tak olbrzymiego zwierzęcia poważną barierą energetyczną — wyjaśnia Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Vollrath i jego zespół aż przez 9 lat śledzili za pomocą technologii GPS ruchy słoni w północnej Kenii. Trzydzieści osobników miało na szyi obroże z nadajnikami. Najpierw naukowcy obserwowali, jakie obszary słonie rutynowo odwiedzają. Ale to nie powiedziało nam nic o rejonach nieodwiedzanych — powiedział Vollrath, wyjaśniając konieczność założenia zwierzętom nadajników. Kenijskie studium ujawniło, że słonie unikają sporych samotnych wzgórz, nawet jeśli oferują bogactwo jadalnych roślin. Zamiast tego zmierzają do płaskich obszarów, które badacze nazwali "lądowymi korytarzami". Słonie mają stosunkowo wydajny wyjściowy poziom metabolizmu. Podczas spokojnego spaceru nie muszą sobie dostarczać wielu dodatkowych kalorii. Oznacza to jednak równocześnie, że nawet średnio intensywny wysiłek fizyczny wiąże się ze zużyciem sporej części ogółu dostarczonych organizmowi kalorii. Zespół Vollratha wyliczył, że aby wspiąć się o 200 metrów, słoń musi spędzić dodatkową godzinę na żerowaniu (przyjmując, że wspina się o 1 metr przy 1 kroku). Wchodzenie z każdym krokiem o metr wyżej wymaga zużycia 25 razy większej ilości energii niż podczas podróżowania po płaskim terenie. To, według Vollratha, wyjaśnia, czemu słonie unikają pofałdowanych terenów. Odkrycie to pomoże lepiej zaplanować ochronę gatunku. Musimy zidentyfikować korytarze, które należy zostawić otwarte i wolne od utrudniającej migracje słoni działalności człowieka. Pastuchy elektryczne, chroniące uprawy przed niepożądanymi gośćmi, mogą całkowicie zablokować naturalne trasy słoni. Wyniki Vollratha opublikowano w Current Biology.
-
Choć badanie szczątków dinozaurów jest jedną z najważniejszych gałęzi paleontologii, badaczom do dziś nie udało się jednoznacznie ustalić, czy zwierzęta te były za życia stałocieplne, czy zmiennocieplne. W czasopiśmie PLoS ONE pojawiła się jednak interesująca praca, dostarczająca nowych danych uzyskanych dzięki zupełnie nowemu spojrzeniu na to zagadnienie. Główny autor pracy, dr Herman Pontzer z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, zajmuje się na co dzień badaniem układu ruchu u człowieka. Kiedy jednak uświadomił sobie, że stosowane przez niego metody można zastosować także w odniesieniu do dinozaurów, skontaktował się z dr. Johnem Hutchinsonem - ekspertem z zakresu motoryki ciał pradawnych gadów. Wspólnie badacze stworzyli matematyczny model, który pozwolił na określenie prawdopodobieństwa występowania stałocieplności u dinozaurów. Podstawowa forma metody opracowanej wiele lat temu przez dr. Pontzera opiera się na istnieniu zależności pomiędzy długością nogi oraz siłą, którą jest ona w stanie wytworzyć, i masą ciała, którą może ona unieść. Model ten pozwala na dokładne ustalenie energetycznego kosztu poruszania się dla większości gatunków, lecz na wszelki wypadek wzbogacono go dodatkowo o ustalenie objętości mięśni, które musiałyby zostać uruchomione, by umożliwić dinozaurowi chodzenie. Uzbrojeni w zestaw równań, badacze przystąpili do pomiarów kości należących do 13 gatunków dinozaurów. Jak się okazało, obie metody obliczeniowe - podstawowa oraz ulepszona - wykazały, że mięśnie gadów najprawdopodobniej wytwarzały podczas swojej pracy tak wiele ciepła, że wystarczało ono do utrzymania stałej ciepłoty ciała. Mało tego - po uwzględnieniu ewolucyjnych zależności pomiędzy badanymi gatunkami uznano za bardzo prawdopodobne, że stałocieplność mogła wyewoluować bardzo wcześnie, być może na samym początku wyodrębniania się linii rozwojowej dinozaurów. Czy zebrane informacje zakończą raz na zawsze debatę na temat energetyki organizmów dinozaurów? Najprawdopodobniej nie, skoro nie wierzą w to nawet sami autorzy najnowszych badań. Wiedza, którą podzielili się ze światem, będzie jednak istotna dla zwolenników tezy o stałocieplności wielkich gadów.
-
Jedna z popularnych teorii dotyczących treningu głosi, że odpowiednio intensywny wysiłek prowadzi do utrzymania podwyższonego tempa metabolizmu nawet wtedy, gdy siedzimy wygodnie i regenerujemy się. Czy to prawda? Sprawę postanowili zbadać naukowcy z University of Colorado. W eksperymencie, prowadzonym przez zespół dr. Edwarda Melansona, wzięło udział 65 zdrowych ochotników niezajmujących się sportem zawodowo. W pierwszej części doświadczenia poproszono ich o jazdę na rowerze stacjonarnym tak długo, aż spalą 400 kalorii. Zaraz potem rozpoczął się drugi etap testu, czyli pomiar intensywności metabolizmu w ciągu pierwszej doby po treningu. Efekty studium mogą być dla wielu osób zaskakujące. Po uwzględnieniu diety stosowanej przez poszczególnych uczestników okazało się, że zaraz po zakończeniu wysiłku metabolizm powraca do swojego wyjściowego tempa. Mało tego - organizm stara się "nadrobić" energię utraconą podczas jazdy, przez co wzrasta łaknienie. Efektem jest brak utraty tkanki tłuszczowej. Z dokonanego odkrycia wynikają dwa ważne wnioski. Po pierwsze, nie jest prawdą, że nawet średnio intensywny wysiłek pozwala "rozpędzić" metabolizm i zużyć więcej energii, niż wynikałoby z intensywności i czasu trwania treningu. Po drugie, należy ściśle kontrolować ilość i jakość pokarmów spożywanych po wyjściu z siłowni czy powrocie z boiska. Jeżeli bowiem nie pokonamy własnego łakomstwa, cały nasz trening może pójść na marne.
-
Badania szwajcarskich naukowców przybliżają nas do momentu wyprodukowania pigułki zwalczającej otyłość. Okazało się bowiem, że jeden z nowych leków przeciwcukrzycowych chroni myszy przed otyłością i problemami z metabolizmem. Mowa tutaj o lekarstwie amerykańskiej firmy Sirtris Pharmaceuticals, które pomaga leczyć myszy z cukrzycą typu 2. Obecnie zespół profesora Johana Auwerksa z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) wykazał, że zawarty w lekarstwie związek SRT1720 zapobiega otyłości oraz związanym z nią chorobą, a także zwiększa wytrzymałość mięśni. Podczas eksperymentów Szwajcarzy przez 10 tygodni podawali myszom wysokokaloryczne pożywienie bogate w tłuszcze, które było wymieszane z SRT1720. W przeliczeniu na kilogram masy ciała myszy dostawały codziennie od 100 do 500 miligramów tłuszczu. Myszy nie ćwiczyły regularnie, chociaż od czasu do czasu naukowcy umieszczali zwierzęta w kołowrotku, by zbadać ich wytrzymałość. Myszy, które jadły SRT1720 były znacznie bardziej wytrzymałe od zwierząt, w których diecie zabrakło tego związku. Chronił on też myszy przed otyłością, zaburzeniami metabolizmu i insulinoodpornością. Lepsze były też wyniki badania cholesterolu. Oddziaływanie SRT1720 jest zatem podobne do oddziaływania odpowiednio dobranej diety. Biolog David Sinclair z Harvard Medical School zauważył, że objadające się tłuszczem myszy były równie zdrowe jak zwierzęta poddane specjalnej diecie i ćwiczeniom. Wiadomo, że molekuła działa na gen SIRT1, odpowiedzialny za regulowanie długości życia. Już wcześniej zauważono, że podobne właściwości ma składnik czerwonego wina - resweratrol. Jednak SRT1720 działa tysiąc razy silniej, może być więc przyjmowany w mniejszych dawkach. W przyszłym roku rozpoczną się testy kliniczne molekuły bardzo podobnej do SRT1720. Już teraz wiadomo, że ma ona silniejszy pozytywny wpływ na zwierzęta chorujące na cukrzycę typu 2. Być może za kilkanaście miesięcy dowiemy się czegoś więcej na temat perspektyw stworzenia "pigułki na otyłość".
-
Pająki kojarzą się z sieciami utkanymi z supermocnych nici, mało kto pomyślałby jednak, że podobnie jak zombi mogą zacząć funkcjonować jakby nigdy nic w parę godzin po utonięciu. Entomolodzy z Uniwersytetu w Rennes odkryli to przez przypadek, sprawdzając, jak długo zwierzęta te mogą przeżyć pod wodą. Eksperymenty przeprowadzono, ponieważ od dawna powtarzano, że niektóre pająki i owady są szczególnie odporne na utonięcie. Naukowcy zamierzali sprawdzić, czy pająki zamieszkujące zalewane powodziami bagna wyewoluowały w taki sposób, by przeżyć pod wodą dłużej od gatunków leśnych. Akademicy zebrali pająki reprezentujące 3 gatunki z rodziny pogońcowatych (Lycosidae). Dwa zamieszkiwały tzw. solne bagna, a jeden las. Sto dwadzieścia samic z każdego gatunku zanurzono w wodzie morskiej. Co dwie godziny stawonogi trącano szczoteczką, by sprawdzić, czy dają jeszcze jakieś znaki życia. Po upływie doby wszystkie wałęsaki leśne (Pardosa lugubris) wydawały się martwe. Gatunki mające na co dzień do czynienia z wodą przeżyły dłużej: Pardosa purbeckensis 28 godzin, a Arctosa fulvolineata aż 36 godzin. Francuzi zamierzali później zważyć nieżywe pająki, najpierw odłożyli je jednak na bok, by trochę obeschły. Ich plany spełzły na niczym, gdyż po upływie kilku godzin zwierzęta przechodził skurcz, a po jakimś czasie wstawały i zaczynały chodzić. Samice gatunku bijącego rekordy bezdechu pod wodą (Arctosa fulvolineata) ożywały średnio po 2 godzinach. W odróżnieniu od innych pająków ze słonych bagien, nie unikają one kontaktu z wodą. Pozostałe wolą się raczej wspiąć wyżej. Julien Pétillon, szef zespołu, arachnolog z Uniwersytetu w Ghent, podkreśla, że pająki najwyraźniej zapadają w śpiączkę, by poradzić sobie jakoś z zanurzeniem. Ich metabolizm przełącza się wtedy na tryb beztlenowy.
-
Czy ciepłota ciała organizmów zmiennocieplnych jest całkowicie zależna od temperatury otoczenia? Niezupełnie. Okazuje się, że nawet zwierzęta tak proste jak nicienie potrafią aktywnie dostosować tempo własnego metabolizmu do ciepła pożywki, w której są hodowane. Co więcej, mogą w ten sposób kontrolować... tempo własnego starzenia. Zgodnie z uznaną powszechnie teorią, tempo metabolizmu organizmów zmiennocieplnych jest całkowicie zależne od ilości docierającego do nich ciepła i przypomina przebeg prostych reakcji chemicznych zachodzących w środowisku nieożywionym. Zwiększenie temperatury, w której żyją proste zwierzęta, powinno więc prowadzić do szybszego "zużywania się" komórek nicieni, czyli ich starzenia. Jak się jednak okazuje, zależność ta jest bardziej złożona, niż myślano. Przez wiele lat liczne badania przynosiły pozorne "dowody" na poparcie popularnej tezy. Wiadomo było na przykład, że nicienie Caenorhabditis elegans przebywające w temperaturze 25°C umierają szybciej od osobników żyjących w temperaturze 20 stopni. Okazuje się jednak, że opisywane zjawisko jest bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać. Hipotezę o całkowitej pasywności C. elegans wobec zmian temperatury obalili badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Odkryli oni, że receptory badające temperaturę otoczenia pozwalają tym prostym zwierzętom na aktywną reakcję na ciepłotę otoczenia. Mechanizm ten nie daje co prawda pełnej kontroli nad równowagą pomiędzy ilością ciepła zatrzymywanego przez organizm i oddawanego do otoczenia, lecz wystarcza on do regulowania tempa niektórych reakcji wchodzących w skład metabolizmu. Nicień może w ten sposób wpływać na ilość ciepła wytwarzanego przez jego ciało. Jak ustalili badacze z Kalifornii, reakcja organizmu na temperaturę otoczenia jest wyzwalana dzięki wydzielaniu sterydów. Dowiedziono tego na podstawie eksperymentów, w których nicienie modyfikowano genetycznie w taki sposób, by nie wytwarzały hormonów z tej grupy. Zakończyły się one upośledzeniem reakcji na ciepłotę pożywki, w której hodowano zwierzęta. Podobne efekty dało niszczenie receptorów ciepła. Dalsze badania wykazały, że podgrzanie pożywki prowadziło do aktywacji genu daf-9. Jego aktywność prowadzi do spowolnienia metabolizmu, dzięki czemu czas życia zwierzęcia ulega wydłużeniu. Niestety, dotychczas nie udało się zidentyfikować analogicznych mechanizmów u ludzi. Badania na myszach wykazały jednak, że jeśli "oszuka się" ich organizmy, by reagowały na normalną temperaturę otoczenia jak na temperaturę znacznie podwyższoną, starzenie zachodziło u nich znacznie wolniej. Być może pewnego dnia podobna technika zostanie dostosowana do potrzeb metabolizmu człowieka...