Nowy pomysł na energię słoneczną
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy znaleźli pierwsze bezpośrednie dowody wskazujące, że wirusy dróg oddechowych, takie jak SARS-CoV-2 czy wirus grypy, mogą obudzić uśpione komórki raka piersi i doprowadzić do pojawienia się przerzutów. Wyniki przeprowadzonych na myszach badań znajdują poparcie w obserwacjach, z których wynika, że u osób chorujących na raka piersi częściej pojawiały się przerzuty i częściej osoby takie umierały, jeśli zaraziły się SARS-CoV-2. Z naszych badań wynika, że osoby, które chorowały na nowotwory, mogą odnieść korzyści z działań zapobiegających zarażeniem wirusami dróg oddechowych, np. poprzez szczepienie się i przedyskutowanie z lekarzem innych metod ochrony, mówi współautor badań, profesor Juli Aguirre-Ghiso z Albert Einstein College of Medicine.
Rak piersi to drugi najbardziej rozpowszechniony nowotwór na świecie. W jego przypadku do większości zgonów dochodzi w wyniku przerzutowania guza, a przerzuty pojawiają się zwykle po długim okresie remisji, kiedy to nie obserwuje się żadnych oznak choroby. Zrozumienie mechanizmu, który powoduje, że rozsiane komórki nowotworowe powodują po okresie uśpienia wzrost guzów nowotworowych, jest niezwykle ważne dla walki z przerzutami. Autorzy najnowszych badań wykazali, że u myszy wirus grypy i SARS-CoV-2 powodują, że znajdujące się w płucach rozsiane komórki nowotworowe raka płuc tracą fenotyp prowadzący do uśpienia i w ciągu kilku dni od infekcji dochodzi do ich proliferacji, a w ciągu 2 tygodni pojawiają się liczne przerzuty.
Ta dramatyczna zmiana powiązana jest z interleukiną-6 (IL-6). Zidentyfikowanie IL-6 jako głównego czynnika reaktywującego rozsiane komórki nowotworowe sugeruje, że wykorzystanie inhibitorów IL-6 lub innych celowanych immunoterapii u osób z nowotworami, może zapobiegać wznowie choroby lub zmniejszyć ryzyko jej ponownego pojawienia się, mówi Aguirre-Ghiso.
Pandemia COVID-19 była unikatową okazją do zbadania wpływu infekcji wirusem dróg oddechowych na choroby nowotworowe. Autorzy badań przeanalizowali dwie duże bazy danych i znaleźli dowody na poparcie swojej hipotezy mówiącej, że wirusy dróg oddechowych są powiązane ze wznowami chorób nowotworowych u osób w fazie remisji.
Jedną z analizowanych baz była UK Biobank. Znajdują się w niej m.in. dane ponad 500 tysięcy osób, które przed pandemią cierpiały na nowotwory lub inne choroby. Naukowcy z Uniwersytetu w Utrechcie i Imperial College London skupili się na osobach, u których nowotwór wykryto na ponad 5 lat przed pandemią. Tak długi czas oznaczał, że u osób tych najprawdopodobniej nastąpiła remisja. Zidentyfikowali w ten sposób 487 osób, które w przeszłości miały nowotwory, a u których w czasie pandemii zdiagnozowano COVID-19. Grupę kontrolną stanowiło 4350 osób, które miały w przeszłości nowotwory, a które nie zachorowały na COVID-19. Po wykluczeniu osób, które zmarły na COVID okazało się, że u pacjentów nowotworowych ryzyko zgonu w wyniku raka było niemal 2-krotnie większe po infekcji. Najbardziej wyraźnie było to widać w ciągu pierwszego roku od infekcji, mówi doktor Roel Vermeulen. Szybkie postępy choroby nowotworowej u osób, które zaraziły się SARS-CoV-2 były podobne do szybkich postępów obserwowanych u myszy laboratoryjnych.
Drugą z wykorzystanych baz danych była U.S. Flatiron Health. Tutaj uczeni skupili się na danych kobiet ze zdiagnozowanym nowotworem piersi. Porównali częstotliwość przerzutów u 36 216 pań, u których nie zdiagnozowano COVID-19 z częstotliwością przerzutów u 532 kobiet, które na COVID-19 zachorowały. Losy pacjentek śledzono przez 52 miesiące. Okazało się, że kobiety, które zachorowały na COVID-19 były narażone na niemal 50% wyższe ryzyko pojawienia się przerzutów nowotworowych do płuc. To wskazuje, że osoby w remisji choroby nowotworowej są narażone na większe ryzyko przerzutów po infekcjach dróg oddechowych. Bardzo ważne jest tutaj podkreślenie, że podczas badań skupiliśmy się na okresie sprzed dostępności szczepionek przeciwko COVID-19, dodaje Vermeulen.
Uczeni planują poszerzyć zakres swoich badań na inne rodzaje nowotworów. Będą prowadzili zarówno eksperymenty laboratoryjne, jak i analizowali kolejne bazy danych. Infekcje układu oddechowego to stały element naszego życia, dlaczego chcemy dobrze zrozumieć ich długoterminowe konsekwencje, stwierdził doktor James DeGregori, dyrektor Centrum Nowotworów University of Colorado.
Szczegóły badań zostały opisane na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wielkie wirusy mają istotne znaczenie dla ekosystemu mórz i oceanów poprzez ich oddziaływanie z glonami czy amebami, które znajdują się na dole morskiego łańcucha pokarmowego. Naukowcy z University of Miami odkryli 230 nowych, nieznanych dotychczas wielkich wirusów żyjących w morzach i oceanach. Odkrycia dokonali zaś za pomocą wysoko wydajnych metod obliczeniowych za pomocą których przeanalizowali publicznie dostępne bazy danych zawierających informacje o genach zidentyfikowanych w wodach na całym świecie.
Wśród przeanalizowanych genomów naukowcy scharakteryzowali 530 nowych białek funkcyjnych, w tym 9 zaangażowanych w fotosyntezę. To wskazuje, że posiadające je wirusy są zdolne do manipulowania swoim gospodarzem i jego procesem fotosyntezy.
Poprzez lepsze zrozumienie różnorodności i roli wielkich wirusów w oceanach, ich interakcji z glonami i innymi mikroorganizmami, możemy przewidywać szkodliwe zakwity glonów, które są zagrożeniem dla zdrowia ludzi na całym świecie, mówi współautor badań, profesor Mohammad Moniruzzaman. Wielkie wirusy są często główną przyczyną śmierci fitoplanktonu znajdującego się na dole łańcucha pokarmowego wspierającego systemy oceaniczne i źródła pożywienia. Nowo odkryte wirusy mogą mieć też potencjał biotechnologiczny, gdyż mogą wytwarzać nowe enzymy, dodaje uczony.
Odkrycia dokonano dzięki nowatorskiemu narzędziu BEREN (Bioinformatic tool for Eukaryotic virus Recovery from Environmental metageNomes), zaprojektowanemu specjalnie pod kątem wykrywania wielkich wirusów w rozległych publicznych bazach danych. Naukowcy użyli przy pracy superkomputera Pegasus.
Źródło: Expansion of the genomic and functional diversity of global ocean giant viruses
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy potrafią przygotować bakterie tak, by wyczuwały różnego typu molekuły obecne w środowisku, jak składniki odżywcze czy zanieczyszczenia w glebie. Jednak by odczytać takie sygnały, by stwierdzić, że bakterie wyczuły obecność interesujących nas molekuł, trzeba przyjrzeć się samym bakteriom pod mikroskopem. Przez to dotychczas nie mogły być wykorzystywane do monitorowania środowiska na duża skalę. Jednak właśnie się to zmieniło. Naukowcy z MIT stworzyli bakterie, od których sygnały można odczytywać z odległości 90 metrów. W przyszłości mogą więc powstać bakterie, które będzie można monitorować za pomocą dronów lub satelitów.
Wyprodukowane na MIT bakterie wytwarzają molekuły generujące unikatowe połączenie kolorystyczne. To nowy sposób na uzyskiwanie informacji z komórki. Jeśli staniesz obok, niczego nie zauważysz, ale z odległości setek metrów, wykorzystując specjalną kamerę, możesz odczytać potrzebne informacje, mówi jeden z autorów badań, Christopher Voigt, dziekan Wydziału Inżynierii Biologicznej MIT.
Naukowcy stworzyli dwa różne typy bakterii, które wytwarzają molekuły emitujące światło o specyficznej długości fali w zakresie widma widzialnego i podczerwieni. Światło to można zarejestrować za pomocą specjalnej kamery. Generowanie molekuł jest uruchamiane po wykryciu sąsiadujących bakterii, jednak tę samą technikę można wykorzystać do wytwarzania molekuł w obecności np. zanieczyszczeń. W ten sposób można bakterie zamieniać w czujniki wykrywające dowolne substancje.
Generowane przez bakterie molekuły można obserwować za pomocą kamer hiperspektralnych, które pokazują zawartość różnych kolorów w każdym z pikseli obrazu. Każdy z nich zawiera bowiem informację o setkach fal światła o różnej długości.
Obecnie kamery hiperspektralne wykorzystywane są na przykład do wykrywania promieniowania. Wykorzystuje się je chociażby wokół Czarnobyla do rejestrowania niewielkich zmian koloru, powodowanych przez pierwiastki radioaktywne w chlorofilu roślin.
Uczeni z MIT wykorzystali podczas testów bakterie Pseudomonas putida i Rubrivivax gelatinosus. Pierwszą z nich przygotowali tak, by wydzielała biliwerdynę, drugą wyposażono w możliwość wytwarzania pewnego typu bakteriochlorofilu. Testowe skrzynki zawierające bakterie umieszczono w różnych miejscach, a następnie były one obserwowane przez kamery hiperspektralne.
Kamery w ciągu 20–30 sekund skanowały skrzynki, a algorytm komputerowy analizował sygnały i zgłaszał, czy doszło do emisji wspomnianych związków. Największa odległość, z której udało się wykryć emisję molekuł przez bakterie wynosiła 90 metrów.
Autorzy badań pracują już nad zwiększeniem odległości, z jakiej można odczytywać sygnały. Mówią, że ich technologia przyda się zarówno do badania ilości składników odżywczych w glebie, jak i do wykrywania min.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wodór, najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie, wciąż potrafi zaskoczyć naukowców. Pomimo dziesięcioleci intensywnych badań i bardzo prostej struktury – w końcu atom wodoru składa się z jednego protonu i jednego elektronu – wiele jego właściwości wciąż pozostaje tajemnicą. Naukowcy z Uniwersytetu Christiana Albrechta w Kilonii i Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf drogą teoretycznych obliczeń zauważyli niespodziewaną właściwość wodoru. W warunkach wysokiego ciśnienia wodór powinien zachowywać się jak roton, kwazicząstka wprowadzona przez Richarda Feynmana na określenie stanów wzbudzonych nadciekłego helu-4.
To niespodziewane zachowanie wodoru przejawia się na przykład niezwykłym rozpraszaniem promieniowania rentgenowskiego w gęstym wodorze. Normalnie promieniowanie rentgenowskie przekazuje energię do elektronów, a transfer energii jest tym większy, im większy jest przekazany pęd. W przeprowadzonych obliczeń wynika jednak, że w gęstym wodorze energia może spadać wraz ze wzrostem transferu pędu.
Zjawisko takie obserwowano dotychczas jedynie w bardzo egzotycznych układach, cieczach Bosego schłodzonych to temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Ciecze takie znajdują się w stanie nadciekłym, zachodzą w nich zjawiska kwantowe i nie da się ich opisać na gruncie klasycznej mechaniki. Ta nowa właściwość wodoru jest powodowana przez elektrony, które nie są powiązane z atomami. Jeśli wodór zostanie wzbudzony promieniowaniem rentgenowskim o pewnej długości fali, elektrony mogą zbliżyć się do siebie na niezwykle małą odległość, a nawet tworzyć pary, mimo że zwykle się odpychają, wyjaśniają profesor Michael Bonitz i doktor Tobias Dornheim.
Naukowcy dokładnie wyliczyli, jakie właściwości wodoru powinny zostać zaobserwowane w opisywanych przez warunkach. Teraz fizycy-eksperymentatorzy mogą pokusić się o zweryfikowanie tych obliczeń w praktyce.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Co łączy uniwersyteckie laboratorium w Chicago, gdzie naukowcy schładzają atomy do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, uzyskując egzotyczny stan materii, z widocznymi przez okna drzewami uzyskującymi energię z fotosyntezy? Pozornie nic, ale najnowsze badania prowadzone na University of Chicago sugerują, że to, co robią naukowcy i to, co robią drzewa, może być bardziej podobne, niż nam się wydaje. Uczeni poinformowali właśnie na łamach PRX Energy, że znaleźli podobieństwa na poziomie atomowym pomiędzy fotosyntezą a kondensatami ekscytonowymi, niezwykłym stanem materii, który pozwala na bezstratne przesyłanie energii przez materiał. Odkrycie to może prowadzić do znacznego udoskonalenia elektroniki.
O ile nam wiadomo, nikt wcześniej nie zauważył tych podobieństw, a to, co odkryliśmy jest niezwykle ekscytujące, mówi współautor badań, profesor David Mazziotti.
Laboratorium Mazziottiego specjalizuje się w modelowaniu niezwykle złożonych interakcji pomiędzy atomami i molekułami. Przed trzema laty wykazano tam na przykład, że możliwe jest istnienie podwójnego kondensatu fermionów i ekscytonów, a spostrzeżenie to może zrewolucjonizować obrazowanie medyczne.
W ostatnim czasie Mazziotti oraz Anna Schouten i LeeAnn Sager-Smith modelowali zjawisko fotosyntezy na poziomie molekularnym. Gdy foton ze Słońca uderza w liść, dochodzi do wyładowania w specjalnej molekule. Energia tego wyładowania uwalnia elektron. Następnie elektron ten, wraz z dziurą, w której był, wędrują przez liść, przenosząc energię do miejsca, w którym rozpoczyna ona reakcję chemiczną wytwarzającą cukry odżywiające roślinę. Ta wędrująca para elektron-dziura zwana jest ekscytonem. Gdy naukowcy stworzyli model przemieszczania się wielu takich ekscytonów, zauważyli znany sobie wzorzec. Okazało się, że ekscytony w liściu czasem zachowują się bardzo podobnie do kondensatu Bosego-Einsteina, zwanego czasem piątym stanem materii.
W kondensacie Bosego-Einsteina cząstki zachowują się jak jedna cząstka. Dzięki temu w materiale takim energia może być przemieszczana bez strat. Zaobserwowanie takiego stanu materii podczas fotosyntezy to olbrzymie zaskoczenie, gdyż dotychczas kondensat Bosego-Einsteina obserwowano w bardzo niskich temperaturach. Naukowcy mówią, że to tak, jakbyśmy obserwowali kostki lodu tworzące się w filiżance gorącej kawy. Fotosynteza zachodzi w systemach w temperaturze pokojowej. Co więcej, struktura takich systemów jest nieuporządkowana. To warunki całkowicie odmienne od dziewiczych krystalicznych materiałów i niskich temperatur, w jakich uzyskuje się kondensaty elektronowe, mówi Schouten.
Zaobserwowane zjawisko nie obejmuje całego systemu, w którym dochodzi do fotosyntezy. Bardziej przypomina pojawiające się „wyspy” kondensatu. To jednak wystarczy, by zwiększyć transfer energii w systemie, wyjaśnia Sager-Smith. Z modelu wynika, że te „wyspy” podwajają wydajność całego procesu.
Profesor Mazziotti jest zadowolony z odkrycia i mówi, że otwiera ono nowe możliwości w dziedzinie syntezy materiałów na potrzeby technologii przyszłości. Idealny kondensat ekscytonowy to stan bardzo wrażliwy i wiele warunków musi być spełnionych, by zaistniał. Ale jeśli myślimy o praktycznych zastosowaniach, to nie potrzebujemy ideału. To ekscytujące obserwować zjawisko, które zwiększa wydajność transferu energii, ale zachodzi w temperaturze pokojowej, cieszy się uczony.
Naukowiec zauważa jeszcze jedną ważną rzecz. Zachodzące w procesie fotosyntezy interakcje pomiędzy atomami a molekułami są tak złożone, że z ich symulowaniem nie radzą sobie nawet najpotężniejsze superkomputery. Dlatego też podczas badania tych zjawisk dokonuje się uproszczeń. Najnowsze odkrycie pokazuje, że niektórych elementów upraszczać nie należy. Sądzimy, że lokalne korelacje elektronów muszą pozostać, byśmy mogli badać, jak działa natura.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.