Znajdź zawartość

Metale z bloku d, takie jak cynk, miedź i chrom, wiążą się ze stanowiącym część cząsteczki proinsuliny peptydem C i wpływają na jego zachowanie. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (UCD) wyjaśniają, że ich badanie reprezentuje nową dziedzinę nauki - metaloendokrynologię, która zajmuje się rolą metali w procesach biologicznych. Metale spełniają ważną rolę w wielu procesach biochemicznych. Transportująca tlen hemoglobina zawiera żelazo, zaś cynk i miedź biorą udział w ok. 1/3 wszystkich funkcji organizmu. Zespół prof. Marie Heffern z UCD stosuje nowe techniki, by ustalić, jak metale są rozłożone w i na zewnątrz komórek, a także jak wiążą się one z białkami i innymi cząsteczkami oraz w jaki sposób na nie wpływają. W ramach nowego studium Amerykanie przyglądali się peptydowi C, który jest badany pod kątem terapii choroby nerek i uszkodzenia nerwów (neuropatii) w przebiegu cukrzycy. Lepsze zrozumienie, jak peptyd C zachowuje się w różnych warunkach, może mieć spore znaczenie dla produkcji leków. Peptyd C łączy łańcuchy A i B insuliny. Jest wycinany podczas uwalniania insuliny z trzustki i wraz z nią dostaje się do krwiobiegu. Wcześniej uważano go za produkt uboczny powstawania insuliny, jednak teraz wiadomo, że sam pełni funkcję hormonu. Podczas testów w probówce akademicy sprawdzali, jak szybko cynk, miedź i chrom wiążą się z peptydem C i jak metale te wpływają na zdolność komórek do jego wychwytywania. Okazało się, że metale wywierają lekki wpływ na strukturę drugorzędową peptydu C. Choć pewne warunki sprzyjają przyjmowaniu przez peptyd kształtu α‐helisy, związanie z metalem hamuje taką zmianę konformacji. Miedź i chrom nie dopuszczały do wychwytu hormonu przez komórki; inne metale, takie jak cynk, kobalt i magnez, nie działały jednak w ten sposób. Wyniki, które opublikowano w piśmie ChemBioChem, pokazują, że metale mogą dostrajać aktywność hormonów, np. peptydu C, zmieniając ich budowę lub oddziałując na ich wychwytywanie przez komórki. « powrót do artykułu

Naukowcy odkryli chmury pierwotnego gazu, które powstały w ciągu kilku minut po Wielkim Wybuchu. Skład chmur odpowiada teoretycznym przewidywaniom dotyczącym ich budowy. W Wielkim Wybuchu powstały tylko najlżejsze elementy, w zdecydowanej większości były to wodór i hel. Po kilkuset milionach lat zaczęły w nich powstawać gwiazdy, w których wytworzyły się cięższe pierwiastki, nazywane przez astronomów „metalami". Dotychczas we wszystkich chmurach gazu odkrywano dużą zawartość metali. Po raz pierwszy udało się zaobserwować pierwotny gaz, którego nie zanieczyściły metale pochodzące z gwiazd - mówi profesor Xavier Prochaska z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Brak metali wskazuje, że mamy do czynienia z pierwotnym gazem. To ekscytujące, gdyż jest to pierwszy gaz, który w pełni odpowiada teoretycznym przewidywaniem co do jego składu, zawartym w teorii Wielkiego Wybuchu - stwierdził Michele Fumagalli, student z UC Santa Cruz i główny autor badań. Obie chmury pierwotnego gazu zostały odkryte dzięki analizie światła odległych kwazarów dokonanej za pomocą spektrometru HIRES współpracującego z teleskopem Keck I. Dzięki zbadaniu pełnego spektrum możliwe było zaobserwowanie, które długości fali zostały pochłonięte przez materię, znajdującą się pomiędzy kwazarem a teleskopem. Widzimy linie absorpcji tam, gdzie światło pochłonął gaz i możemy dzięki temu zbadać skład tego gazu - dodaje Fumagalli. Prochaska wyjaśnia, że zastosowany instrument nie pozwala co prawda wykryć helu, ale najprawdopodobniej znajduje się on w chmurach. Zanotowano wodór oraz deuter. HIRES jest bardzo czuły na węgiel, tlen i krzem, ale żadnego z tych elementów nie odnotowano. Dotychczas najmniejsza zarejestrowana zawartość metali wynosiła 1/1000 ilości znajdującej się w Słońcu. Sądzono, że jest to wartość graniczna, że nic nie może zawierać mniej metali niż 1/1000 zawartości Słońca, gdyż metale są rozpowszechnione w całym wszechświecie. Tak więc nasze odkrycie było niespodziewane. To rzuca nowe światło na sposób rozprzestrzeniania się metali z gwiazd, które je tworzą - mówi Fumagalli.

Naukowcy korzystający z europejskiego Very Large Telescope odkryli niezwykłą gwiazdę, której istnienie może wymusić zmianę obecnie obowiązujących teorii nt. powstawania gwiazd. SDS J102915+172927 nie powinna istnieć, gdyż nie posiada cięższych pierwiastków, które według współczesnych teorii są konieczne do uformowania gwiazd o niskiej masie. Skład chemiczny SDS J102915+172927 wskazuje, że liczy sobie ona około 13 miliardów lat i uformowała się krótko po eksplozji gwiazdy pierwszej generacji. Jest zatem jedną z najstarszych znanych nam gwiazd. Po Wielkim Wybuchu we wszechświecie znajdowały się wodór, hel oraz śladowe ilości litu. Inne pierwiastki powstały we wnętrzach gwiazd. Gwiazdy formują się, gdy dochodzi do schłodzenia gazu. W pierwszej generacji gwiazd chłodziwem był wodór, który jednak pozwala na spadek temperatury tylko do pewnego stopnia. To umożliwia formowanie olbrzymich gwiazd pierwotnych. W ich wnętrzach tworzyły się inne pierwiastki i gdy gwiazda wybuchała, wzbogacała ona przestrzeń kosmiczną o kolejne elementy. Współczesne teorie mówią, że gwiazda o małej masie, taka jak SDS J102915+172927, która jest nieco lżejsza od Słońca, nie może się uformować bez obecności określonej ilości innych pierwiastków, przede wszystkim tlenu i węgla, które schłodzą gaz. Problem jednak w tym, że nowo odkryta gwiazda zawiera bardzo mało pierwiastków cięższych od helu i wodoru czyli, jak nazywają te pierwiastki astronomowie, metali. Gwiazda o niskiej masie tak uboga w metale jak SDS J102915+172927, bez obecności węgla i tlenu, nie powinna istnieć - mówi Elisabetta Caffau, z Zentrum fur Astronomie. Śladowe ilości metali sugerują, że jest to bardzo stara gwiazda, jednak wielką niewiadomą jest niska zawartość litu. W prymitywnych gwiazdach jest go około pięćdziesięciokrotnie więcej. Naukowcy zastanawiają się, w jaki sposób lit w gwieździe został zniszczony. Caffau mówi, że jej zespół zidentyfikował kilka innych gwiazd, które mogą być równie ubogie lub nawet uboższe w metale.

Tobołki alpejskie (Thlaspi caerulescens) gromadzą w swoich liściach metale. W związku z tym nazywa się je hiperakumulatorami niklu, cynku, manganu i kadmu. Okazuje się, że zabieg ten chroni rośliny przed infekcjami bakteryjnymi. Tobołki rosną na glebach bogatych w metale, takich jak byłe wyrobiska górnicze. Badacze z Uniwersytetu Oksfordzkiego wykazali, że dzięki kadmowi czy manganowi rośliny stają się oporne na ataki bakterii Pseudomonas syringae pv. maculicola (mikroorganizmy te sieją spustoszenie wśród kapustowatych, do których należą też tobołki, wywołując m.in. bakteryjne gnicie róż kalafiora czy w przypadku kapusty pekińskiej pieprzową plamistość). Nasze wyniki pokazują, że tobołki wykorzystują bogate w metale środowisko, by uzbroić się przeciw chorobom. [...] Odkryliśmy bezpośredni związek między wysokimi stężeniami metali a opornością na infekcje bakteryjne – opowiada współautorka raportu opublikowanego w PLoS Pathogens dr Gail Preston. Studentka Helen Fones uprawiała rośliny z rodzaju Thlaspi, stopniowo zwiększając zawartość cynku, niklu i kadmu w glebie. Wykazała, że tobołki potrafiły się bronić przed patogenami. Badając poszczególne szczepy bakteryjne, zademonstrowała, że istnieje zależność między zdolnością bakterii do wzrostu w obecności wysokich stężeń metali a ich zdolnością infekowania roślin. Wcześniej trudno było wyjaśnić, czemu przedstawiciele rodzaju tobołków gromadzą tak duże ilości potencjalnie toksycznych metali. Nasze badania są dobrym dowodem na to, że akumulując wymienione wyżej pierwiastki, rośliny te zwiększają swoją ochronę przed wrogami, takimi jak patogenne mikroorganizmy i roślinożercy – podkreśla prof. Andrew Smith. Brytyjczycy zademonstrowali też, że bakterie występujące na tobołkach rosnących na terenie nieczynnej kopalni cynku w Walii wykazują większą tolerancję tego metalu niż bakterie zasiedlające rośliny z gleb uboższych w Zn. Oznacza to, że zarówno rośliny, jak i mikroorganizmy rozwijają lokalne przystosowanie, by przeżyć w specyficznym środowisku, ale również to, że bakterie mogą kiedyś przezwyciężyć "metalową zbroję" tobołków.

Ptaki żerujące w okolicach wybrzeża oceanu przenoszą metale ciężkie, np. rtęć i ołów, do ekosystemów arktycznych. Ptaki żywiące się różnymi pokarmami będą przekaźnikami odmiennych koktajli zanieczyszczeń metalicznych, które zostaną zawleczone z oceanu z powrotem do ekosystemów lądowych. Nie da się ukryć, że może to wpłynąć na pozostałe bytujące tu organizmy – opowiada Neal Michelutti z Queen's University. Biolodzy zbierali próbki osadów z dwóch sadzawek zlokalizowanych na małej wyspie w arktycznej części Kanady. Gniazdują tu dwa gatunki ptaków morskich: żywiące się głównie rybami rybitwy popielate (Sterna paradisaea) i gustujące przede wszystkim w mięczakach kaczki edredonowe (Somateria mollissima). Naukowcy badali osady pod kątem obecności metali i innych wskaźników aktywności ptaków. Odkryli znaczne różnice między próbkami, które można było przypisać diecie zwierząt. Tam, gdzie mieszkały rybitwy, występowały większe stężenia rtęci i kadmu, podczas gdy w okolicach zajętych przez edredony dominowały takie pierwiastki, jak ołów, mangan i glin. Wzorce zawartości metali w osadach odpowiadały profilom ustalonym w badaniu ptasich tkanek. Prof. John Smol uważa, że odkrycia te da się odnieść do innych lokalizacji. Wysoka Arktyka jest jednak doskonałym naturalnym laboratorium do prowadzenia takich badań, ponieważ brak tu miejscowego przemysłu. Obecność ptaków morskich na każdym kontynencie sugeruje, że podobne procesy działają wzdłuż linii brzegowych na całym świecie. [...] Obszary zwiększonego poziomu metali i innych zanieczyszczeń pojawiają się tam, gdzie aktywność biologiczna jest największa. Jules Blais z Uniwersytetu w Ottawie zaznacza, że nie wolno obwiniać ptaków o zanieczyszczenie sadzawek. One po prostu podtrzymują swoje naturalne zachowania i cykle życiowe i nieświadomie stają się nośnikiem zanieczyszczeń w coraz bardziej zindustrializowanym świecie.

Naukowcy pracują nad nowym rodzajem sztucznych ogni, które są bezpieczniejsze zarówno dla ludzkiego zdrowia, jak i środowiska. Wytwarzają mniej dymu i zawierają mniej toksycznych metali, co może być szczególnie istotne dla pirotechników oraz zagorzałych miłośników wystrzałowych pokazów (Environmental Science & Technology). Wszyscy, którzy stoją pod wiatr, są narażeni na nienaturalnie wysokie stężenia tych metali. Czy to wpływa na zdrowie, pozostaje kwestią sporną – argumentuje David E. Chavez, chemik z Los Alamos National Laboratory. Co skłoniło zespół Chaveza do rozpoczęcia poszukiwań "zielonych" ogni? Skargi sąsiadów Disneylandu, którzy narzekali na dym napływający do ich domów po codziennych pokazach. Dokuczało im podrażnienie dróg oddechowych. W ramach wcześniejszych badań wykazano zresztą, że jeśli w obchodach jakichś wydarzeń uwzględniono fajerwerki, wzrastała liczba ataków astmy. Naukowcy podkreślają, że nie tylko dym jest potencjalnie niebezpieczny. Barwy nadają sztucznym ogniom metale, które po podgrzaniu mogą się stawać toksyczne. Doskonałym przykładem jest tu pewien metaloid – antymon (Sb). Wykorzystuje się go, by uzyskać biel, ale uszkadza on płuca i serce. Bar, zapewniający z kolei zieleń, oddziałuje niekorzystnie m.in. na układ pokarmowy i serce. Nadchlorany przyspieszają reakcję spalania, lecz jednocześnie potwierdzono ich obecność w wodzie pitnej i mleku, zarówno ludzkim, jak i krowim. Badania na zwierzętach wykazały, że nadchlorany potasu i amonu wiążą się z zaburzeniami funkcji tarczycy. W 2007 roku Amerykanie zauważyli, że stężenie nadchloranów bardzo wzrasta po pokazach i trzeba aż 80 dni, by wróciło ono do poziomu wyjściowego. Jeśli ktoś mieszka w okolicach, gdzie są one regularnie organizowane, toksyny latami odkładają się w jego organizmie i środowisku. Na razie ekologiczne ognie są zbyt drogie, by się upowszechniły. Stosuje się je zwłaszcza na pokazach organizowanych we wnętrzach. W nowych sztucznych ogniach paliwa oparte na węglu zastąpiono paliwami wykorzystującymi azot, dzięki czemu producentom udało się wyeliminować nadchlorany.

Alexander Eychmüller i jego zespół z Politechniki w Dreźnie zauważyli, że grzyby w naturalny sposób absorbują nanocząsteczki metali. Po włączeniu ich do plechy powstają hybrydy grzyb-metal, które można wykorzystać np. w katalizatorach lub środkach odkażających. W metalowych katalizatorach przemysłowych wykorzystuje się kryształy metali, np. niklu, żelaza czy platyny. By uzyskać jak największą powierzchnię metaliczną, trzeba się posłużyć obojętnym podłożem o jak największej powierzchni właściwej (przy zachowaniu stosunkowo niedużej objętości). Cząsteczki katalizatora nie powinny się zlepiać ani tworzyć spieków, dlatego chemicy uciekają się do pomocy roztworu. W takich warunkach trudno jednak oddzielić cząsteczki katalizatora od produktów reakcji. Grzyby, które je asymilują i stabilizują, wydają się więc idealnym rozwiązaniem. Odzyskanie katalizatora z plechy wydaje się bowiem może nie dziecinnie łatwym, ale ułatwionym zadaniem. Niemcy podawali grzybom, w tym pędzlakom (Penicillium), pożywki z różnymi metalami: złotem, srebrem, platyną i palladem. Po dwóch miesiącach obejrzeli ich grzybnię pod skaningowym mikroskopem elektronowym. Okazało się, że strzępki pokrywa metaliczna skórka – miniaturowe cząsteczki tworzyły warstwę o grubości do 200 nanometrów. Naukowców zaskoczyło, że grzybom zdawało się to w ogóle nie przeszkadzać. Jeden z gatunków nie reagował nawet na skorupę ze srebra, które jest przecież wykorzystywane jako środek dezynfekujący i jest dla wielu mikroorganizmów toksyczne. Co najważniejsze, chociaż warstwa była grubsza od średnicy poszczególnych cząsteczek (10-20 nanometrów), nie zlepiły się one w większe bryły, a katalizator zachował swoje cenne właściwości. Eychmüller uważa, że odkrycie i opisanie mechanizmu, za pośrednictwem którego grzyby wiążą się z metalami, pomoże wyjaśnić, czemu niektóre organizmy są szczególnie podatne na akumulację metali ciężkich. Musi istnieć powód, czemu specyficzne nanocząsteczki wiążą się ze specyficznymi grzybami. Do tej pory niewiele wiemy o oddziaływaniach zachodzących na tym poziomie.