Znajdź zawartość

W sytuacji, gdy dochodzi do wykrycia uwolnienia substancji niebezpiecznych, najważniejsze jest szybkie i precyzyjne zlokalizowanie źródła uwolnienia oraz przewidzenie kierunku rozchodzenia się substancji. Używane obecnie modele dyspersyjne wymagają bardzo dużych zasobów obliczeniowych. Mogą jednak zostać zastąpione przez modele bazujące na Sztucznych Sieciach Neuronowych, SSN (ang. Artificial Neutral Networks, ANN), co pozwoli na monitorowanie skażenia w czasie rzeczywistym. W badaniu możliwości wykorzystania takich modeli uczestniczą naukowcy z Departamentu Układów Złożonych NCBJ. Obszar odpowiadający części centralnego Londynu, będący podstawą do przygotowania danych dla SSN, jak również wykorzystany w eksperymencie DAPPLE (skrzyżowanie Marylebone Road i Gloucester Place, 51.5218N 0.1597W) Od kilku lat w Centrum Analiz Zagrożeń MANHAZ prowadzone są prace nad algorytmami umożliwiającymi lokalizację źródła skażenia, w oparciu o, pochodzące z sieci detektorów, dane na temat stężeń uwolnionej substancji. Głównym zadaniem istniejących we wszystkich miastach grup reagowania kryzysowego, jest szybkie odpowiadanie na wszelkie zagrożenia dla ludzi i środowiska. Podstawowym czynnikiem decydującym o powodzeniu lub niepowodzeniu danego działania jest czas reakcji. Obecnie różne substancje chemiczne są używane w większości dziedzin przemysłu, co sprawia, że transport i przechowywanie materiałów toksycznych wiąże się z ciągłym ryzykiem uwolnienia ich do atmosfery i do zajścia skażenia. Dużym wyzwaniem są sytuacje, w których czujniki rozmieszczone na terenie miasta zgłaszają niezerowe stężenie niebezpiecznej substancji, której źródło nie jest znane. W takich przypadkach ważne jest, aby system był w stanie w czasie rzeczywistym oszacować najbardziej prawdopodobną lokalizację źródła zanieczyszczenia, wyłącznie w oparciu o dane o stężeniu, pochodzące z sieci czujników. Algorytmy, które radzą sobie z zadaniem można podzielić na dwie kategorie. Pierwszą są algorytmy opierające się na podejściu wstecznym, czyli analizie problemu zaczynając od jego ostatniego etapu, ale są one dedykowane obszarom otwartym lub problemowi w skali kontynentalnej. Drugą kategorię stanowią algorytmy, które bazują na próbkowaniu parametrów odpowiedniego modelu dyspersji (parametrów takich, jak lokalizacja źródła), aby wybrać ten, który daje najmniejszą różnicę między danymi wyjściowymi, a rzeczywistymi pomiarami stężeń, wykonywanymi przez sieć detektorów. Podejście to sprowadza się do wykorzystania algorytmów próbkowania, w celu znalezienia optymalnych parametrów modelu dyspersji, na podstawie porównania wyników modelu i detekcji zanieczyszczeń. Ze względu na efektywność zastosowanego algorytmu skanowania parametrów, każda rekonstrukcja wymaga wielokrotnych uruchomień modelu. Rekonstrukcja w terenie zurbanizowanym, która jest głównym przedmiotem zainteresowania badaczy, wymaga zaawansowanych modeli dyspersji, uwzględniających turbulencje pola wiatru wokół budynków. Najbardziej niezawodne i dokładne są modele obliczeniowej dynamiki płynów (ang. Computational Fluid Dynamics, CFD). Stanowią one jednak bardzo wymagające obliczeniowo wyzwanie. Musimy zdawać sobie sprawę z tego, że aby znaleźć najbardziej prawdopodobne źródło skażenia, model dyspersji trzeba uruchomić dziesiątki tysięcy razy. Oznacza to, że użyty model musi być szybki, aby można go było zastosować w systemie awaryjnym, pracującym w czasie rzeczywistym. Zakładając na przykład, że średni czas potrzebny na wykonanie samych obliczeń modelu dyspersji w terenie zurbanizowanym wynosi 10 minut, pełna rekonstrukcja z jego wykorzystaniem będzie trudna do przeprowadzenia w dopuszczalnie krótkim czasie. Rozwiązaniem tego problemu, nad którym pracuje dr Anna Wawrzyńczak-Szaban z Centrum Analiz Zagrożeń MANHAZ w NCBJ, przy współpracy z Instytutem Informatyki UPH w Siedlcach, jest wykorzystanie w systemie rekonstrukcji sztucznej sieci neuronowej, zamiast modelu dyspersji, w terenie zurbanizowanym. Chodzi o to, by sztuczna sieć neuronowa była skuteczna w symulacji transportu zanieczyszczeń w powietrzu, na terenie zurbanizowanym. Jeśli to się powiedzie, SSN może działać jako model dyspersji w systemie lokalizującym w czasie rzeczywistym źródło skażenia. Podstawową zaletą SSN jest bardzo krótki czas odpowiedzi – opisuje dr Anna Wawrzyńczak-Szaban. Oczywiście SSN musi być wytrenowana w stałej topologii miasta, przy użyciu rzeczywistych warunków meteorologicznych z wykorzystaniem odpowiedniego i zwalidowanego modelu dyspersji. Proces ten wymaga wielu symulacji, służących jako zestawy danych treningowych dla SSN. Proces uczenia sieci SSN jest kosztowny obliczeniowo, ale po przeszkoleniu, metoda byłaby szybkim narzędziem do szacowania stężeń punktowych dla danego źródła zanieczyszczenia. W pracy opublikowanej przez naukowców1) przedstawiono wyniki trenowania sieci neuronowej w oparciu o dane, uczące rozprzestrzeniania się toksyn w powietrzu w centrum Londynu, wykorzystując domenę testową eksperymentu polowego DAPPLE2). Dane uczące SSN wygenerowano za pomocą modelu dyspersji Quick Urban & Industrial Complex (QUIC). Przetestowaliśmy różne struktury SSN, czyli liczby jej warstw, neuronów i funkcji aktywacji. Wykonane testy potwierdziły, że wyszkolona SSN może w wystarczającym stopniu symulować turbulentny transport toksyn, unoszących się w powietrzu na obszarze silnie zurbanizowanym – objaśnia dr Anna Wawrzyńczak-Szaban. Ponadto pokazaliśmy, że wykorzystując SSN można skrócić czas odpowiedzi systemu rekonstrukcji. Czas wymagany, przez prezentowaną w pracy SSN, do oszacowania trzydziestominutowych stężeń gazu w 196 000 punktów sensorowych wyniósł 3 s W przypadku modelu QUIC, czas został oszacowany jako co najmniej 300 s, co daje nam 100-krotne przyspieszenie obliczeń. Biorąc to pod uwagę, czas rekonstrukcji w rzeczywistej sytuacji awaryjnej może być krótki, co skutkuje szybką lokalizacją źródła zanieczyszczenia. W trakcie badań okazało się, że zapewnienie trenowanej SSN pełnej informacji prowadzi czasami do pewnych wyzwań obliczeniowych. Na przykład w pojedynczej symulacji rozproszenia toksyn w powietrzu, na obszarze miejskim, nawet 90% odczytów z czujników może mieć wartość zerową. Prowadzi to do sytuacji, w której postać docelowa SSN obejmuje kilka procent wartości dodatnich i większość zer. W efekcie SSN skupia się na tym, czego jest więcej – na zerach, co sprawia, że nie dostosowuje się do szukanych elementów badanego problemu. Uwzględniając zerową wartość koncentracji w danych treningowych, musimy zmierzyć się z kilkoma pytaniami: jak uwzględnić zero? Jak przeskalować dany przedział, aby „ukryć” zera? Czy w ogóle uwzględniać zera? Czy ograniczyć ich liczbę? – podkreśla dr Wawrzyńczak-Szaban. « powrót do artykułu

Młode dziewczyny, które stykają się z dymem papierosowym, mogą mieć w przyszłości problemy z poczęciem. Naukowcy z University of Newcastle wykazali bowiem na modelu mysim, że 3 związki z dymu papierosowego wpływają na geny uruchamiające apoptozę, czego skutkiem jest przedwczesne starzenie jajników i wytwarzanie dysfunkcyjnych jajeczek. Nasze [3-letnie] badania laboratoryjne wykazały, że wdychanie tych toksyn na wczesnych etapach życia może prowadzić do spadku jakości i liczby komórek jajowych u samic - podkreśla Eileen McLaughlin. Obecnie pani profesor ubiega się o fundusze na zbadanie kwestii, w jaki sposób palenie przez ciężarną wpływa na płodność przyszłych pokoleń. Sądzimy, że kontakt z tymi toksynami na etapie życia płodowego [także] zmniejsza jakość i liczbę oocytów, a obniżona płodność może być przekazywana z pokolenia na pokolenie. W odniesieniu do ludzi oznaczałoby to, że jeśli twoja babcia paliła, gdy była w ciąży z twoją matką lub w jej pobliżu, gdy ta była dzieckiem, ty i prawdopodobnie twoje dzieci możecie się znajdować w grupie podwyższonego ryzyka zmniejszonej płodności.

U wielu bakterii wykształciła się lekooporność. Tempo jej narastania jest wyższe od tempa opracowywania nowych antybiotyków. Naukowcy z University of Wisconsin–Milwaukee (UMW) opracowali jednak coś nowego: związek, który blokuje działanie występującego u Gram-ujemnych bakterii systemu sekrecji typu III (ang. type III secretion system, T3SS). Jego część przypomina żądło, za pomocą którego patogeny wprowadzają do komórek gospodarza białka efektorowe, np. toksyny. Eliminując wypustkopodobne filamenty, sprawiamy, że bakterie nie mają nam jak zagrozić. Prof. Ching-Hong Yang z UWM i prof. Xin Chen z Changzhou University przetestowali nowy związek na dwóch gatunkach bakterii atakujących rośliny i na pałeczkach ropy błękitnej, które jako bakterie oportunistyczne wywołują zakażenie u osób z obniżoną odpornością, np. pacjentów z nowotworami albo AIDS. Zauważyli, że jest skuteczny w odniesieniu do wszystkich 3 bakterii. Wynikami zespołu zainteresowały się dwie firmy, które prowadzą testy oryginalnej substancji i pochodnych w nadziei na ich komercjalizację. Z relacji prasowej uniwersytetu wynika, że naukowcy uzyskali więcej niż jeden tego typu związek. Omówiono jednak tylko ten działający na T3SS. Białka wchodzące w skład systemu można podzielić na 2 grupy: białka zakotwiczone w błonie i zewnątrzkomórkowe wypustkopodobne filamenty. Te ostatnie nazywa się niekiedy kanałem translokującym. Patogeny z T3SS są bardzo sprytne. Wytwarzają wąski wyrostek, który działa jak igła [...]. Komórka gospodarza nie umie rozpoznać igły patogenu dlatego mechanizmy obronne nie zostają uruchomione - wyjaśnia Yang. Mimo że Yang i Chen testowali swój związek tylko na 3 gatunkach bakterii, wierzą, że zadziała on na o wiele szersze spektrum. T3SS występuje bowiem u szeregu bakterii Gram-ujemnych, np. pałeczek z rodzaju Shigella, które wywołują zatrucia pokarmowe, E. coli czy chlamydii.

Najbardziej toksyczni, a więc najbardziej jaskrawo ubarwieni przedstawiciele rodziny drzewołazowatych są również najbardziej sprawni fizycznie. Skóra tych płazów zawiera alkaloidy. Jak tłumaczy Juan Santos z National Evolutionary Synthesis Center w Durham, jaskrawe wzory stanowią dla drapieżników ostrzeżenie w stylu kontrastujących żółtych i czarnych pasów na odwłoku osy – uwaga, jestem niejadalny(a). W lasach Kolumbii, Ekwadoru, Wenezueli i Panamy zespół Santosa badał ok. 500 drzewołazów, które reprezentowały ponad 50 gatunków. Wszystkie poddano testom sprawnościowym. Naukowcy oceniali pobór tlenu przy ćwiczeniach z użyciem obracającej się plastikowej rurki (przypominała ona kołowrotek dla chomików). Wyliczano wskaźnik przemiany materii – spoczynkowy i po 4 minutach ćwiczeń. Okazało się, że bardziej jaskrawo ubarwione i toksyczne gatunki mają większy pułap tlenowy (VO2 max.) od jednolicie ubarwionych łagodnych płazów. Są w stanie lepiej wykorzystać tlen z każdego wdechu i skuteczniej transportują go do mięśni, całkiem jak dobrze wytrenowani sportowcy – tłumaczy Santos. Toksyczne drzewołazy zawdzięczają swoją superformę zwyczajom żywieniowym. Nie produkują bowiem trucizn, ale czerpią je z pokarmu. Zdobywają alkaloidy, zjadając mrówki i roztocze – dodaje David Cannatella z Uniwersytetu Teksańskiego. Z powodu tak ograniczonego menu płazy muszą się przemieszczać daleko i na dużym obszarze, a bez dobrej formy jest to niemożliwe. Nietoksyczne drzewołazy prowadzą bardziej osiadły tryb życia i polują na wszystkie owady, które się pojawią w ich zasięgu. Połączenie ubarwienia ostrzegawczego, wyspecjalizowanej diety i sprawności fizycznej wyewoluowało u drzewołazów kilkakrotnie (w dodatku niezależnie). Czasem tężyzna fizyczna poprzedzała zwrot ku specyficznemu menu, umożliwiała bowiem schwytanie czy znalezienie określonych pokarmów.

Naukowcy z Queen Mary, University of London badali naturalne sposoby poprawiania wyników osiąganych przez sportowców. Podczas eksperymentów ustalili, że krowia siara może ograniczyć zespół nieszczelności jelit. Jest to zespół objawów ze strony układu pokarmowego i ogólnoustrojowych, wywoływanych przez trafiające do krwioobiegu przez nieszczelne jelito toksyny, niestrawione jedzenie czy bakterie. Wywołane wysiłkiem zaburzenia pracy jelit są powszechne wśród biegaczy. Organizm reaguje na wzrost przepuszczalności jelit biegunką, która ma nie dopuścić do skażenia krwi toksynami. To z kolei często prowadzi do niebezpiecznego dla zdrowia udaru cieplnego. Zespół profesora Raya Playforda poprosił sportowców, by biegli przez 20 minut na poziomie 80% pułapu tlenowego (80% VO2 max.). Po zakończeniu ćwiczeń zmiany w nieszczelności jelit oceniano, analizując próbki moczu. Naukowcy mierzyli też zmiany w temperaturze wewnętrznej organizmu. W standardowych warunkach przepuszczalność jelit wzrosła o 250%, a temperatura o 2 stopnie. Kiedy jednak ochotnikom przez dwa tygodnie przed testem dawano do picia napój z siary, następował zaledwie 80-procentowy wzrost przepuszczalności jelit, podczas gdy wysiłek i wzrost temperatury pozostawały nadal takie same. Playford przeprowadził też badania laboratoryjne. Hodował komórki jelit w temperaturze 37 (norma), a także 39 stopni Celsjusza (temp. wewnętrzna po wysiłku). Okazało się, że wskaźnik obumierania komórek bardzo wzrastał przy 39 stopniach, ale po dodaniu do pożywki siary następowało jego ograniczenie aż o 2/3. Brytyjczycy uważają, że ich odkrycia mogą zostać wykorzystanie nie tylko przez sportowców, ale i np. przez żołnierzy.

Badając krew palaczy, by ustalić ich metabolom (metaboliczny odpowiednik genomu), naukowcy z Georgetown Lombardi Comprehensive Cancer Center zauważyli, że tuż po wypaleniu papierosa dochodzi do aktywacji szlaków związanych ze śmiercią komórek, stanem zapalnym oraz innymi formami uszkodzeń ogólnoustrojowych. Odkrycia zespołu zostały zaprezentowane na IX dorocznej konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia na rzecz Badań Nowotworów w Filadelfii. Nasze analizy ujawniają oznaki toksyczności [związków kancerogennych i innych] dla wątroby, serca i nerek zdrowych skądinąd osób – wyjawia Ping-Ching Hsu, doktorant pracujący w laboratorium dra Petera Shieldsa, specjalisty ds. kancerogenezy tytoniowej. Okazuje się, że pojawiają się one na wiele lat przed nowotworami płuc czy chorobami sercowo-naczyniowymi. Shields uważa, że doniesienia jego zespołu pomogą w opracowaniu nowych testów krwi, które pozwolą naukowcom porównać relatywną szkodliwość różnych produktów tytoniowych. Akademicy podkreślają, że ich studium stanowi zupełnie nowe podejście do oceny efektów palenia u ludzi. Wcześniej bowiem producenci byli zobowiązani posłużyć się maszyną palącą papierosy, aby określić zawartość potencjalnych związków rakotwórczych. Zyskaliśmy rzeczywisty obraz tego, co dzieje się w ciele palacza i wyrządzanych w nim szkód – podkreśla Hsu. W pilotażowym badaniu krew 10 palaczy analizowano przed i po wypaleniu papierosa, a po godzinie mierzono skutki wypalenia drugiego papierosa. Ponieważ osoby palące często mogą metabolizować toksyny tytoniopochodne inaczej, studium objęło 5 ludzi palących mniej niż 12 papierosów dziennie i 5 bardzo dużo – 23 lub więcej papierosów dziennie. Następnie Amerykanie sporządzili ogólny profil metaboliczny ok. 3 tys. substancji we krwi każdego z palaczy. Jako że globalny metabolom to sieć reakcji metabolicznych, naukowcy śledzili metabolity w obrębie konkretnych szlaków objętych oddziaływaniem palenia, uwzględniając apoptozę, interakcje komórka-komórka (marker stanu zapalnego), metabolizm lipidów i ekspresję genów u najsilniej uzależnionych palaczy. Poza tym powiązali metabolity wytwarzane po paleniu z uszkodzeniami wielu narządów i rozkładem fosfolipidów w błonie komórkowej oraz zmianą w syntezie kwasów żółciowych. Eksperyment nadal trwa, dlatego w przyszłości ekipa zamierza porównać zmiany w metabolomie palaczy z ich transkryptomem, czyli wszystkimi cząsteczkami mRNA produkowanymi w komórkach/komórce w danym momencie.

Robert Curtis z Petrel Biosensors – odnogi Woods Hole Oceanographic Institution – opracował nową tanią metodę wykrywania zanieczyszczających wodę toksyn. Wystarczy wpuścić do niej pierwotniaki i obserwować ich sposób pływania. Naukowiec wykorzystał fakt, że pierwotniaki są często pokryte rzęskami (łac. cilia). Związki rozpuszczone w wodzie mogą wpływać na transport wapnia do rzęsek, co oznacza, że różne substancje różnie zmieniają styl pływacki drobnych organizmów. Amerykanie umieszczali Protozoa w roztworach testowych przygotowanych w oparciu o kilka rozpowszechnionych toksyn. Za pomocą kamer utrwalili wzorce przemieszczania się pierwotniaków. Teraz ekipa Curtisa pracuje nad urządzeniem, które na podstawie algorytmów dopasowuje sposób pływania do ewentualnej toksyny. Można zobaczyć unikatowe wzorce przemieszczania się, dlatego da się stwierdzić, czy jest to metal ciężki, czy toksyna fosfoorganiczna – podkreśla Curtis. Urządzenie ma kosztować ok. 15 tys. dolarów, a zbadanie jednej próbki, co zajmie jedynie pół minuty, to wydatek rzędu 1-2 dolarów.

Wyciąg z opuncji figowej (Opuntia ficus indica) może w krajach rozwijających się zastąpić kosztowniejsze metody uzdatniania wody. Okazuje się bowiem, że ekstrakt z tego sukulenta usuwa zarówno osady, jak i szkodliwe bakterie. Norma Alcantar z Uniwersytetu Południowej Florydy podkreśla, że w biedniejszych krajach odrzuca się wiele metod uzdatniania wody, ponieważ ludzie nie mają pojęcia, jak choćby konserwować urządzenia. Stąd pomysł, by zespół z Tampa zbadał opuncję figową, która była wykorzystywana przez Meksykanów w XIX w. do uzdatniania wody. Co ważne, gatunek ten pochodzi z Meksyku, ale uprawia się go także w innych krajach o ciepłym klimacie, m.in. w południowej Europie. Ekipa sporządziła wyciąg ze śluzowatych soków kaktusa. Następnie dodawano go do wody zanieczyszczonej osadami bądź wywołującymi zatrucia pokarmowe laseczkami Bacillus cereus (różne szczepy tej bakterii wytwarzają toksynę wymiotną cereulidynę oraz enterotoksynę hemolityczną HBL i niehemolityczną NHE, czyli trójskładnikowe toksyny powodujące biegunki). Okazało się, że ekstrakt z opuncji figowej prowadził do flokulacji. Jest to końcowy etap pewnych rodzajów koagulacji, w którym zachodzi wypadanie osadu z koloidów. Między micelami utworzyły się wiązania chemiczne, dzięki czemu duża część zanieczyszczeń opadła na dno. Związaniu przez substancje śluzowe uległo również 98% B. cereus. W kolejnym etapie akademicy z Tampa zamierzają przeprowadzić eksperymenty z naturalną wodą. Alcantar uważa, że ludzie zamieszkujący kraje rozwijające się mogliby kroić opuncję i gotować ją, by uwolnić śluz. Potem, chcąc uzyskać wodę zdatną do picia, wystarczyłoby wrzucić tak uzyskaną pulpę do cieczy.

Zamieszkująca łąki i lasy mysz zaroślowa (Apodemus sylvaticus) gustuje w zarodnikach endemicznej europejskiej paproci Culcita macrocarpa. Jest tym samym jedynym małym ssakiem o takich upodobaniach. Współczesne kręgowce rzadko się decydują na taki dobór menu, ponieważ paprocie zawierają toksyczne związki. W przeszłości stanowiły one jednak ulubiony pokarm zauropodów (Mammalian Biology). Paprocie to ważna część diety dinozaurów, a zwłaszcza dużych zauropodów, np. diplodoków. W dzisiejszych czasach bezkręgowce – owady bądź ślimaki – żywią się nimi do pewnego stopnia, podobnie postępują tylko nieliczne kręgowce. Ku swemu zdziwieniu Marisa Arosa z Uniwersytetu w Coimbrze i jej zespół zauważyli ślady ugryzień na liściach C. macrocarpa. Postanowili więc sprawdzić, kto napoczyna paprocie rosnące w hiszpańskiej Galicji. Wcześniej pani Arosa obserwowała gile azorskie (Pyrrhula murina), które włączyły do swojej diety zarodniki 4 gatunków paproci. Poza nimi dotąd znano tylko jednego kręgowca – nietoperza Mystacina tuberculata – o tak specyficznych upodobaniach "kulinarnych". Naukowcy przeanalizowali wiele egzemplarzy rośliny, odnotowując, w jaki sposób usunięto liście i zarodniki. Podłożyli pod spodem kawałki waty, by zebrać do nich odchody tajemniczego zwierzęcia. Okazało się, że należały one do myszy zaroślowej, a w bobkach znajdowały się zarodniki. Gryzonie żerowały najintensywniej w rejonach, gdzie było najwięcej paproci. Większość zarodników uległa strawieniu, ale niewykluczone jednak, że myszy pomagają w ich rozprowadzeniu. Myszy z rozmysłem wybierały określone części rośliny – pogryzały tylko te służące do rozmnażania. Zarodniki stanowiły pokarm sezonowy, wykorzystywany między grudniem a lutym. W okresie zimowym to bardzo cenna i kaloryczna zdobycz, gdyż zawiera tłuszcze i białka. Paprocie są rzadko zjadane przez zwierzęta, ponieważ wytaczają przeciwko nim broń chemiczną. Nie wiadomo jednak, czy toksyczne związki występują we wszystkich bez wyjątku częściach rośliny. Być może nie ma ich właśnie w zarodnikach.

U dzieci infekcje zatok mogą odpowiadać za ponad 20% wszystkich przypadków zespołu wstrząsu toksycznego (ang. toxic shock syndrome, TSS). Kiedy nie udaje się ustalić oczywistej przyczyny TSS, należy niezwłocznie wykonać badanie obrazowe zatok – przestrzega dr Kenny Chan z Uniwersytetu Kolorado, który pracuje również w Szpitalu Dziecięcym w Denver. Otolaryngolog podkreśla, że większość osób kojarzy zespół szoku toksycznego ze stosowanymi przez kobiety tamponami. Tymczasem może on wystąpić także u mężczyzn i dzieci. Choroba ta jest powodowana przez toksyny wytwarzane przez gronkowca złocistego, np. TSST-1 czy enterotoksynę B. Pojawia się wysoka gorączka i erytrodermia, spada też ciśnienie krwi. Występują objawy narządowe. W rzadkich przypadkach dochodzi do zgonu pacjenta. Zespół Chana analizował zapisy medyczne dotyczące 76 dzieci, u których w latach 1983-2000 wystąpił zespół wstrząsu toksycznego. Okazało się, że 23 przeszło także ostre lub chroniczne zapalenie zatok. Zakażenie zatok było pierwotną przyczyną 21% przypadków TSS, niektórych bardzo poważnych. Dziesięcioro dzieci trafiło na oddział intensywnej terapii, 4 podano leki na podwyższenie ciśnienia, a 6 poddano operacji.

Co jeszcze, oprócz ognia i spadających konarów drzew, może zagrażać strażakom gaszącym płonące lasy? Zdaniem naukowców z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), istotnym zagrożeniem są także... alkaloidy uwalniane ze spalających się fragmentów roślin. Do badania wykorzystano sosny żółte (Pinus ponderosa), bardzo pospolite w amerykańskich lasach. Celem eksperymentu było zbadanie składu dymu powstającego podczas ich spalania oraz ustalenie wpływu jego składników na zdrowie człowieka oraz kondycję środowiska. Jak wykazali badacze z PNNL, wiele spośród substancji uwalnianych do środowiska wraz z dymem może wywierać istotny wpływ na ekosystemy lądowe oraz morskie. Szczególną uwagę autorzy zwrócili na alkaloidy - związki wytwarzane przez rośliny głównie w celu ochrony przed patogenami. To nie pierwszy raz, gdy udało się wykryć alkaloidy w dymie znad płonących roślin, lecz dotychczas brakowało technologii pozwalających na wykonywanie precyzyjnych pomiarów ich stężenia. Przełom nastąpił, gdy naukowcy z Uniwersytetu Stanu Kolorado udostępnili badaczom z PNNL specjalnie zmodyfikowany aparat do spektroskopii masowej - jednej z najdokładniejszych i najbardziej czułych metod chemii analitycznej. W zależności od badanej próbki, alkaloidy stanowiły od 10 aż do 30 procent zidentyfikowanych związków. Co ciekawe, obecności aż 7 na 10 substancji z tej puli nie stwierdzono nigdy wcześniej w dymie znad płonących roślin. Właściwości alkaloidów sprawiają, że wpływ pożarów lasów na ekosystemy znacznie wykracza poza ryzyko związane z występowaniem ognia. Wysokie stężenie związków z tej grupy może wywierać istotny wpływ na kondycję organizmów zamieszkujących okolice miejsca pożaru. Niewykluczony jest także niekorzystny wpływ na zdrowie samych strażaków. Co więcej, zasadowy odczyn wielu alkaloidów znacząco ułatwia powstawanie chmur oraz opadów. O odkryciu dokonanym przez badaczy z PNNL informuje czasopismo Environmental Science & Technology.

Gdy czujemy się chorzy, zażywamy lekarstwa. Podobnie zachowują się szympansy, okazuje się jednak, że do takich zachowań są zdolne również bezkręgowce, a mianowicie gąsienice niedźwiedziówkowatych (Arctiidae). Michael Singer, ekolog ewolucyjny z Wesleyan University, i zespół zauważyli, że gąsienice Grammia incorrupta żerują na Plagiobothrys arizonicus i innych roślinach zawierających alkaloidy pirolizydynowe. Na gąsienicach dość często pasożytują larwy rączycowatych, lecz spożyte toksyny zwiększają przeżywalność gospodarzy. Co prawda kosztem zahamowania wzrostu, skłoniło to jednak biologów do wyciągnięcia wniosku, że alkaloidy muszą być czymś w rodzaju lekarstwa na parazytozę. By to potwierdzić, Amerykanie przeprowadzili eksperyment laboratoryjny. Zakażonym i zdrowym gąsienicom Grammia incorrupta zapewniono dostęp do alkaloidów pirolizydynowych i cukru. Okazało się, że chore gąsienice zjadały 2-krotnie więcej toksyny, która zwiększała ich przeżywalność aż o 20%. W ten sposób wykazano, że żerując na Plagiobothrys arizonicus, bezkręgowce uskuteczniają samoleczenie.

Akademicy z Cambridge odkryli, że superbakterie szpitalne, pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), wytwarzają toksyny przypominające składnik jadu grzechotnika i w ten sposób przełamują linię obrony organizmu. Po raz pierwszy dowiedziono, że sposób bytowania bakterii, jako biofilm lub jako wolno żyjące organizmy, wpływa na to, jaki rodzaj białek mogą wytwarzać, a zatem jak bardzo są niebezpieczne – tłumaczy Martin Welch. Bakterie zebrane w biofilmie są tysiące razy oporniejsze na działanie antybiotyku niż wtedy, gdy egzystują w postaci pojedynczych komórek. Wcześniej sądzono, że biofilmy to niezbyt szkodliwe zbiorniki patogenów. Niszczące tkanki enzymy i toksyny wytwarzane przez bakterie biofilmu różnią się od substancji produkowanych przez pojedyncze bakterie. To właśnie pomaga im przetrwać ataki układu odpornościowego gospodarza. Brytyjczycy dowodzą, że szybko postępujące choroby o ostrym przebiegu są efektem działania swobodnie przemieszczających się bakterii, a choroby chroniczne to sprawka patogenów zgromadzonych w koloniach. Pacjenci z mukowiscydozą są podatni na ataki ze strony bakterii oportunistycznych (nazywanych też potencjalnie chorobotwórczymi), do których należą m.in. pałeczki ropy błękitnej. Agresywna antybiotykoterapia często prowadzi do całkowitej lekooporności, a w konsekwencji do niewydolności oddechowej i zgonu. Myślimy, że bakterie w płucach chorych na mukowiscydozę po części żyją w koloniach zwanych biofilmami i choć dogłębnie zbadano ich lekooporne właściwości, prawie w ogóle nie zajmowano się ewentualnym przyczynieniem do wystąpienia choroby – dowodzi Welch. Bakterie z biofimu miały, wg dawnych teorii, spoczywać w miejscu, a jedynie odrywające się z niego od czasu do czasu pojedyncze patogeny były w stanie doprowadzić do okresowego pogorszenia funkcjonowania płuc. Przy takim scenariuszu bakterie biofilmu produkują mniej szkodliwych związków chemicznych. Tymczasem Brytyjczycy odkryli, że jest dokładnie na odwrót. Aktywny składnik jadu grzechotnika, który przypominają toksyny biofilmu, nakłania komórki gospodarza do popełnienia samobójstwa (apoptozy). Mikrobiolodzy sprawdzają, czy podobnie dzieje się w przypadku toksyn bakteryjnych. Do zmiany wirulencji dochodzi wkrótce po utworzeniu się kolonii.

Mężczyźni żyjący na zanieczyszczonych obszarach są bardziej zagrożeni łysieniem niż panowie zamieszkujący czystsze rejony. Naukowcy z Queen Mary University of London stwierdzili, że początek łysienia androgenowego typu męskiego zależy od oddziaływania czynników środowiskowych, takich jak zanieczyszczenie powietrza czy palenie (Journal of Investigative Dermatology). Badacze sądzą, że toksyny i substancje rakotwórcze hamują wzrost włosów, blokując wytwarzanie białek, z których są one zbudowane. Łysienie ma charakter dziedziczny, ale najwyraźniej czynniki środowiskowe je nasilają. Anglicy pobierali mieszki włosowe łysiejących mężczyzn i badali je w laboratorium. Wg profesora Mike'a Philpotta, każda z substancji zanieczyszczających powietrze, która dostaje się do krwioobiegu, skóry lub mieszków włosowych, może negatywnie oddziaływać na te ostatnie. Oznacza to, że rzucenie palenia lub zamieszkanie w rejonach z czystszym powietrzem powinno spowodować, że dana osoba będzie w mniejszym stopniu predysponowana do utraty włosów. Naukowcy z Queen Mary University of London odnotowywali zaburzenia wzrostu włosa, spowodowane przez stres oksydacyjny. Zauważyli, że skutki działania wolnych rodników są następnie pogłębiane przez zanieczyszczenia powietrza i palenie tytoniu. W niedalekiej przyszłości Brytyjczycy zamierzają hodować włosy w różnych warunkach środowiskowych, np. w obecności wysokich stężeń nikotyny i innych toksycznych substancji. W ten sposób określą ich potencjalny wpływ na łysienie. Łysienie androgenowe występuje nie tylko u mężczyzn, ale i u kobiet. Dotyczy 30-40% osób obojga płci. Przeważnie zaczyna się w wieku 20-30 lat, ale u pań staje się wyraźniejsze w okresie pomenopauzalnym.

Naukowcy z University of Granada ogłosili dość niepokojące wyniki badań przeprowadzonych na próbce hiszpańskiej populacji. Okazało się, że u 100% badanych osób znaleziono szkodliwe dla zdrowia substancje organiczne. Naukowcy poszukiwali sześciu związków używanych m.in. w rolnictwie jako środki ochrony roślin oraz stosowanych w procesach przemysłowych. Związki te dostają się do organizmów wraz z wodą, pożywieniem, a nawet wdychanym powietrzem. Najgorsze jednak, że środki te nie są wydalane ani skutecznie metabolizowane, co oznacza, że następuje ich akumulacja w tkance tłuszczowej. W badaniach brało udział 387 osób zamieszkujących typową aglomerację miejską (miasto Granada) oraz mniejszą miejscowość (położony na południu Motril). Ochotników rekrutowano spośród osób czekających na zabiegi chirurgiczne, dzięki czemu uczestnikom można było pobrać tkankę tłuszczową "przy okazji" operacji. Dokładniejsza analiza wyników wykazała, że statystycznie najwięcej niepożądanych substancji znajduje się w organizmach kobiet, ponadto okazało się, stężenie tych związków rośnie wraz z wiekiem badanych. Co ciekawe, u wszystkich stwierdzono ślady DDT, zakazanego jeszcze w latach 80. ubiegłego wieku. Pozostałe związki odnaleziono co najmniej u 84% osób. Według Hiszpanów, na stężenie toksycznych substancji mogły mieć wpływ takie czynniki jak dieta – szczególnie trucicielskie okazały się produkty pochodzenia zwierzęcego z dużą zawartością tłuszczu. Wskazano także teorie próbujące wyjaśnić zróżnicowane stężenie toksyn (m.in. wędrówkę tych związków w górę łańcucha pokarmowego, a nawet tzw. efekt kohorty).

Gusta kulinarne części ludzi, którzy rozsmakowują się w żółwim mięsie, doprowadziły sporo gatunków morskich na skraj wyginięcia. Naukowcy z USA i Meksyku zgromadzili szereg doniesień z różnych stron świata, dotyczących niebezpieczeństw związanych z jedzeniem mięsa żółwi. Jednym z nich jest możliwość zatrucia się pałeczkami Salmonelli. Żółwie morskie kumulują również w swoich tkankach toksyny, pochodzące najprawdopodobniej ze zjadanych glonów. Od jakiegoś czasu w mediach można przeczytać o skażeniu tuńczyków metalami ciężkimi. Okazuje się jednak, że mięso żółwi morskich zawiera 3 razy więcej kadmu i aż do 10 razy więcej rtęci niż mięso tych ryb. Podsumowanie analiz naukowców ukaże się we wrześniowym wydaniu pisma EcoHealth. O zagrożeniach związanych ze zjadaniem mięsa żółwi niewiele wiadomo (ze względu na nielegalny charakter procederu odławiania lub brak uregulowań w tym zakresie), dlatego jeden ze współautorów raportu, Wallace Nichols z Kalifornijskiej Akademii Nauk, uważa, że powinno się rozpowszechniać takie informacje. Wyjdzie to na dobre tak ludziom (bogatym amatorom delikatesów i traktującym żółwie jako pożywienie grupom ludności, np. aborygenom), jak i zwierzętom.