Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Bakteryjne wtyczki
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Żelazo jest niezbędne do życia. Bierze udział w fotosyntezie, oddychaniu czy syntezie DNA. Autorzy niedawnych badań stwierdzili, że mogło być tym metalem, który umożliwił powstanie złożonych form życia. Dostępność żelaza jest czynnikiem decydującym, jak bujne życie jest w oceanach. Pył z Sahary nawozi Atlantyk żelazem. Badacze z USA i Wielkiej Brytanii zauważyli właśnie, że im dalej od Afryki, tym nawożenie jest skuteczniejsze.
Żelazo trafia do ekosystemów wodnych i lądowych z różnych źródeł. Jednym z najważniejszych jest jego transport z wiatrem. Jednak nie zawsze żelazo jest w formie bioaktywnej, czyli takiej, w której może być wykorzystane przez organizmy żywe.
Autorzy omawianych tutaj badań wykazali, że właściwości żelaza, które wraz z saharyjskim pyłem jest niesione z wiatrami na zachód, zmieniają się w czasie transportu. Im większa odległość, na jaką został zaniesiony pył, tym więcej w nim bioaktywnego żelaza. To wskazuje, że procesy chemiczne zachodzące w atmosferze zmieniają żelazo z forma mniej na bardziej przystępne dla organizmów żywych.
Doktor Jeremy Owens z Florida State University i jego koledzy zbadali pod kątem dostępności żelaza cztery rdzenie pobrane z dna Atlantyku. Wybrali je ze względu na odległość od tzw. Korytarza Pyłowego Sahara-Sahel. Rozciąga się on pomiędzy Czadem a Mauretanią i jest ważnym źródłem żelaza niesionego przez wiatry na zachód. Pierwszy rdzeń pochodził z odległości 200 km od północno-zachodnich wybrzeży Mauretanii, drugi został pobrany 500 km od wybrzeży, trzeci ze środka Atlantyku, a czwarty to materiał pochodzący z odległości około 500 km na wschód od Florydy. Naukowcy zbadali górne 60–200 metrów rdzeni, gdzie zgromadzone są osady z ostatnich 120 tysięcy lat, czyli z okresu od poprzedniego interglacjału.
Analizy wykazały, że im dalej od Afryki, tym niższy odsetek żelaza w osadach. To wskazuje, że większa jego część została pobrana przez organizmy żywe w kolumnie wody i żelazo nie trafiło do osadów. Sądzimy, że pył, który dociera do Amazonii czy na Bahamy zawiera żelazo szczególnie przydatne dla organizmów żywych.[...] Nasze badania potwierdzają, że pył zawierający żelazo może mieć duży wpływ na rozwój życia na obszarach znacznie odległych od jego źródła, mówi doktor Timothy Lyons z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie organizmy żywe wykorzystują metale w czasie podstawowych funkcji życiowych, od oddychania po transkrypcję DNA. Już najwcześniejsze organizmy jednokomórkowe korzystały z metali, a metale znajdziemy w niemal połowie enzymów. Często są to metale przejściowe. Naukowcy z University of Michigan, California Institute of Technology oraz University of California, Los Angeles, twierdzą, że żelazo było tym metalem przejściowym, który umożliwił powstanie życia.
Wysunęliśmy radykalną hipotezę – żelazo było pierwszym i jedynym metalem przejściowym wykorzystywanym przez organizmy żywe. Naszym zdaniem życie oparło się na tych metalach, z którymi mogło wchodzić w interakcje. Obfitość żelaza w pierwotnych oceanach sprawiła, że inne metale przejściowe były praktycznie niewidoczne dla życia, mówi Jena Johnson z University of Michigan.
Johnson połączyła siły z profesor Joan valentine z UCLA i Tedem Presentem z Caltechu. Profesor Valentine od dawna bada, jakie metale wchodziły w skład enzymów u wczesnych form życia, umożliwiając im przeprowadzanie niezbędnych procesów życiowych. Od innych badaczy wielokrotnie słyszała, że przez połowę historii Ziemi oceany były pełne żelaza. W mojej specjalizacji, biochemii i biochemii nieorganicznej, w medycynie i w procesach życiowych, żelazo jest pierwiastkiem śladowym. Gdy oni mi powiedzieli, że kiedyś nie było pierwiastkiem śladowym, dało mi to do myślenia, mówi uczona.
Naukowcy postanowili więc sprawdzić, jak ta obfitość żelaza w przeszłości mogła wpłynąć na rozwój życia. Ted Present stworzył model, który pozwolił na sprecyzowanie szacunków dotyczących koncentracji różnych metali w ziemskich oceanach w czasach, gdy rozpoczynało się życie. Najbardziej dramatyczną zmianą, jaka zaszła podczas katastrofy tlenowej, nie była zmiana koncentracji innych metali, a gwałtowny spadek koncentracji żelaza rozpuszczonego w wodzie. Nikt dotychczas nie badał dokładnie, jaki miało to wpływ na życie, stwierdza uczona.
Badacze postanowili więc sprawdzić, jak przed katastrofą tlenową biomolekuły mogły korzystać z metali. Okazało się, że żelazo spełniało właściwie każdą niezbędną rolę. Ich zdaniem zdaniem, ewolucja może korzystać na interakcjach pomiędzy jonami metali a związkami organicznymi tylko wówczas, gdy do interakcji takich dochodzi odpowiednio często. Obliczyli maksymalną koncentrację jonów metali w dawnym oceanie i stwierdzili, że ilość jonów innych biologiczne istotnych metali była o całe rzędy wielkości mniejsza nią ilość jonów żelaza. I o ile interakcje z innymi metalami w pewnych okolicznościach mogły zapewniać ewolucyjne korzyści, to - ich zdaniem - prymitywne organizmy mogły korzystać wyłącznie z Fe(II) w celu zapewnienia sobie niezbędnych funkcji spełnianych przez metale przejściowe.
Valentine i Johnson chciały sprawdzić, czy żelazo może spełniać w organizmach żywych te funkcje, które obecnie spełniają inne metale. W tym celu przejrzały literaturę specjalistyczną i stwierdziły, że o ile obecnie życie korzysta z innych metali przejściowych, jak cynk, to nie jest to jedyny metal, który może zostać do tych funkcji wykorzystany. Przykład cynku i żelaza jest naprawdę znaczący, gdyż obecnie cynk jest niezbędny do istnienia życia. Pomysł życia bez cynku był dla mnie trudny do przyjęcia do czasu, aż przekopałyśmy się przez literaturę i zdałyśmy sobie sprawę, że gdy nie ma tlenu, który utleniłby Fe(II) do Fe(III) żelazo często lepiej spełnia swoją rolę w enzymach niż cynk, mówi Valentine. Dopiero po katastrofie tlenowej, gdy żelazo zostało utlenione i nie było tak łatwo biologicznie dostępne, życie musiało znaleźć inne metale, które wykorzystało w enzymach.
Zdaniem badaczy, życie w sytuacji powszechnej dostępności żelaza korzystało wyłącznie z niego, nie pojawiła się potrzeba ewolucji w kierunku korzystania w innych metali. Dopiero katastrofa tlenowa, która dramatycznie ograniczyła ilość dostępnego żelaza, wymusiła ewolucję. Organizmy żywe, by przetrwać, musiały zacząć korzystać z innych metali. Dzięki temu pojawiły się nowe funkcje, które doprowadziły do znanej nam dzisiaj różnorodności organizmów żywych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chińscy naukowcy dali nam kolejny powód, by pozostawiać niezgrabione liście w spokoju. Rośliny do przeprowadzania fotosyntezy potrzebują jonów tlenku żelaza na drugim stopniu utlenienia (Fe2+). Jednak większość żelaza w glebie stanowią jony na trzecim stopniu utlenienia (Fe3+). Uczeni ze Wschodniochińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Szanghalu odkryli, że żelazo zawarte w opadłych liściach pomaga uzupełnić te niedobory, zamieniając Fe3+ w Fe2+ za pomocą transferu elektronów.
Rośliny w sposób naturalny zamieniają Fe3+ w Fe2+ za pomocą reakcji redukcji, w której biorą udział molekuły znajdujące się w korzeniach. Mimo to, nadal mogą cierpieć na niedobory Fe2+. Ma to poważne konsekwencje dla rolnictwa. Przez brak Fe2+ rośliny gorzej przeprowadzają fotosyntezę, dochodzi do zaburzeń w wytwarzaniu chlorofilu (chlorozy) w młodych liściach oraz słabego wzrostu korzeni, co prowadzi do zmniejszenia plonów, mówi Shanshang Liang, jeden z członków zespołu badawczego.
Stosowane standardowo w rolnictwie nawozy nieorganiczne, jak FeSO4 nie są zbyt wydajne, gdyż dostarczane wraz z nimi jony Fe2+ szybko zmieniają się w Fe3+. Z kolei lepiej spełniające swoją rolę nawozy organiczne, jak chelaty żelaza, są drogie. Można, oczywiście, zmodyfikować rośliny genetycznie tak, by bardziej efektywnie czerpały Fe2+, jednak to wyzwanie zarówno naukowe, ponadto rośliny GMO wciąż budzą kontrowersje. Tymczasem wystarczy pozostawić szczątki roślin, by zapewnić dostarczenie do gleby składników zapewniających rozwój kolejnych pokoleń roślin.
Chiński zespół już podczas poprzednich badań zauważył, że żelazo zmienia swoją wartościowość podczas biochemicznych reakcji polegających na transferze elektronów. Proces taki zachodzi pomiędzy Fe3+ a pewnymi enzymami w korzeniach roślin. Teraz naukowcy wykorzystali rentgenowską spektrometrię fotoelektronów, spektroskopię fourierowską w podczerwieni oraz spektroskopię UV-VIS do obserwacji zamiany Fe3+ w Fe2+ w liściach herbaty, zimokwiatu wczesnego i innych roślin.
Nasza praca pozwala zrozumieć, skąd się bierze Fe2+ w glebie oraz w jaki sposób – za pomocą opadłych liści – dochodzi do zamiany Fe3+ w Fe2+. To bardzo wydajny proces, dodaje Shanshang Liang.
Naukowcy zauważyli też, że wydajność całego procesu oraz równowaga pomiędzy jonami Fe2+ a Fe3+ mogą silnie zależeć od temperatury otoczenia. Dlatego też planują przeprowadzić badania w tym kierunku. Stwierdzili też, że kwasowość gleby ma istotny wpływ na wchłanianie Fe2+ przez rośliny. Jesteśmy też zainteresowani tym, w jaki sposób opadłe liście poprawiają jakość gleby. To może doprowadzić do opracowania nowych strategii produkcji rolnej, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowe badania sugerują, że ssaki – a przynajmniej myszy i świnie – mogą oddychać za pomocą... jelit. Okazało się bowiem, że u zwierząt mających problemy z oddychaniem, podawanie tlenu przez odbyt pomaga je ustabilizować. Tlen jest wchłaniany przez tkankę jelit. Odkrycie może pewnego dnia prowadzić do opracowania ratującej życie metody przezodbytniczej wentylacji ludzi, u których nie można podać tlenu w tradycyjny sposób.
Wygląda to na szalony pomysł. Jednak dane są przekonujące, mówi Sean Colgan, gastroenterolog z University of Colorado, który nie był zaangażowany we wspomniane badania.
Ssaki oddychają przez usta i nos, a tlen jest rozprowadzany w organizmie za pośrednictwem płuc. Wiemy jednak, że istnieją zwierzęta wodne, jak ogórki morskie czy ryby sumokształtne, które do oddychania używają jelit. Wiemy też, że ludzkie jelita łatwo wchłaniają lekarstwa. Nie wiadomo było jednak, czy tlen może przenikać z jelit ssaków do ich krwi.
Takanori Takebe, gastroenterolog z Cincinnati Children's Hospital i jego zespół prowadzili badania na myszach i świniach, u których wywołano hipoksję (niedobór tlenu w tkankach). W jednej z grup znajdowało się 11 myszy. Czterem z nim jelita oskrobano, by zmniejszyć grubość wyściółki i poprawić absorpcję tlenu. Następnie 4 zwierzętom z oskrobanymi jelitami i 4 z nieoskrobanymi wprowadzono przez odbyt czysty tlen. Wszystkie 11 myszy nie miały dostępu do tlenu, którym mogły oddychać w sposób tradycyjny.
Trzy myszy, które nie otrzymały w ogóle tlenu przeżyły średnio 11 minut. Myszy, którym nie oskrobano jelit i podawano tlen przez odbyt, przeżyły średnio 18 minut. Z kolei 75% myszy, kórym oskrobano jelita i podawano tlen przez odbyt, przeżyło cały trwający godzinę eksperyment.
Takebe i jego zespół chcieli jednak zrezygnować z trudnego i niebezpiecznego procesu skrobania jelit. Zastąpili więc tlen związkami perfluorokarbonowymi (PFC), które zawierają dużo tlenu i są używane podczas operacji jako środki krwiozastępcze. Jako, że perfluorokarbony są gęste, mogą też pomóc w wypłukaniu śluzu z jelit.
Naukowcy wprowadzili perfluorokarbony do odbytów trzech myszy i siedmiu świń z hipoksją. Jako grupę kontrolną wykorzystano dwie myszy i pięć świń, którym wprowadzono sól fizjologiczną.
W grupie kontrolnej saturacja spadła. Tymczasem u myszy, którym wprowadzono PFC powróciła do normy. Z kolei u świń saturacja zwiększyła się o około 15%, hipoksja minęła, a temperatura oraz kolor skóry i kończyn powróciły do normy w ciągu kilku minut.
Badania dowodzą, że ssaki mogą wchłaniać tlen przez odbyt i że nowa metoda jest bezpieczna. Jej bezpieczeństwo musi jeszcze zostać przetestowane na ludziach. Takebe uważa, że metoda ta przyda się tam, gdzie zawodzą tradycyjne metody podawania tlenu. Z takimi przypadkami mieliśmy do czynienia np. podczas pandemii COVID-19.
Markus Bosmann, pulmonolog z Boston University, który nie był zaangażowany w badania, mówi, że nawet jeśli nowa metoda jest bezpieczna, będzie ona zdecydowanie mniej efektywna od tradycyjnych metod. Ponadto, jeśli kiedykolwiek będzie używana na ludziach, prawdopodobnie jej stosowanie będzie ograniczone czasowo. Wprowadzanie tlenu do jelit prawdopodobnie zabije mikrobiom, niezbędny do trawienia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy, na czele którego stali specjaliści z University of Edinburgh, zidentyfikował geny powiązane ze starzeniem się i wyjaśnia, dlaczego proces starzenia się przebiega tak różnie u różnych ludzi. Wyniki badań sugerują, że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza we krwi pomaga starzeć się lepiej i żyć dłużej.
Naukowcy oparli swoje badania na na analizie danych genetycznych ponad miliona osób. Jesteśmy bardzo podekscytowani tymi wynikami. Mamy tutaj silną sugestię, że zbyt wysoki poziom żelaza we krwi zmniejsza liczbę zdrowo przeżytych lat oraz że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza pozwala kontrolować proces starzenia się. Sądzimy, że nasze odkrycia dotyczące metabolizmu żelaza pozwoli wyjaśnić, dlaczego spożywanie bogatego w żelazo czerwone mięso wiąże się z różnymi schorzeniami wieku starszego, jak na przykład z chorobami serca, mówi główny badać doktor Paul Timmers.
Wraz z wiekiem nasz organizm powoli traci zdolność do homeostazy, czyli utrzymywania równowagi pomiędzy poszczególnymi parametrami. Brak tej równowagi jest przyczyną wielu chorób, a w końcu śmierci. Jednak przebieg procesu starzenia się jest bardzo różny u różnych ludzi. U niektórych pojawiają się poważne chroniczne schorzenia już w dość młodym wieku i ludzie ci szybko umierają, inni z kolei żyją w zdrowiu przez bardzo długi czas i do końca swoich dni są w dobrej kondycji.
Autorzy najnowszych badań przyjrzeli się genom i odkryli dziesięć regionów odpowiedzialnych za długość życia, długość życia w zdrowiu oraz długość życia w idealnych warunkach. Naukowcy zauważyli, że istnieje silna korelacja pomiędzy tymi trzema czynnikami, a poziomem żelaza we krwi. Badania statystyczne przeprowadzone metodą randomizacji Mendla potwierdziły, że poziom żelaza ma najbardziej istotny wpływ na długość życia w zdrowiu.
Na poziom żelaza we krwi wpływ ma nasza dieta. Zbyt wysoki lub zbyt niski jego poziom jest powiązany z chorobami wątroby, chorobą Parkinsona, a w starszym wieku wiąże się z obniżeniem zdolności organizmu do zwalczania infekcji. "Możliwości syntezy hemu spadają wraz z wiekiem. Jego niedobory prowadzą do akumulacji żelaza, stresu oksydacyjnego i dysfunkcji mitochondriów.
Akumulacja żelaza pomaga patogenom w podtrzymaniu infekcji, co jest zgodne z obserwowaną u osób starszych podatnością na infekcje. Z kolei nieprawidłowa homeostaza żelaza w mózgu wiąże się z chorobami neurodegeneracyjnymi, jak choroba Alzheimera, Parkinsona czy stwardnienie rozsiane, piszą autorzy badań.
Naukowcy zastrzegają, że kwestie te wymagają dalszych badań, ale już przewidują, że ich odkrycie może doprowadzić do opracowania leków, które zmniejszą niekorzystny wpływ starzenia się na zdrowie, wydłużą nie tylko ludzkie życie, ale też okres życia w zdrowiu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.