Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Łuski do skręcania
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zastanawialiście się kiedyś, dlaczego zęby są tak wrażliwe na temperaturę, nacisk i mogą bardzo boleć? A to wszystko mimo tego, że szkliwo jest najtwardszą tkanką ludzkiego organizmu? Za dyskomfort i cierpienia powodowane przez zęby musimy podziękować... rybie sprzed 465 milionów lat. Paleontolodzy od dawna przypuszczali, że zęby wyewoluowały z wyrostków na egzoszkielecie zwierzęcia, które żyło w ordowiku. Nie mieli jednak pojęcia, do czego wyrostki te służyły. Dowiedzieli się tego naukowcy z University of Chicago.
Autorzy najnowszych badań potwierdzili, że wypustki te zawierały zębinę – bardzo wrażliwą na bodźce tkankę leżącą pod szkliwem – i prawdopodobnie służyły rybie do odbierania sygnałów z otoczenia, takich jak warunki panujące w wodzie. Uczeni z Chicago wykazali też, że struktury, które uważamy za zęby pochodzące z kambru sprzed 485–540 milionów lat, były podobnymi – jak w przypadku wspomnianej ryby – narządami na muszlach bezkręgowców i przekształciły się w podobne organy w muszlach współczesnych skorupiaków. To wskazuje, że organy czuciowe ewoluowały osobno u kręgowców i bezkręgowców.
Jeśli wyobrazimy sobie wczesne zwierzęta, pływające w pancerzu, musiały one jakoś wyczuwać otoczenie. Żyły w środowisku pełnym drapieżników i zdolność do wyczuwania tego, co dzieje się wokół, musiała być bardzo ważna, mówi profesor Neil Shubin. Współczesne bezkręgowce posiadające pancerz, jak skrzypłocze, również muszą mieć możliwość wyczuwania otocznia i, jak się okazuje, wykorzystują takie samo rozwiązanie, dodaje uczony.
Badania, które doprowadziły do odkrycia, nie miały na celu przyjrzenie się ewolucji zębów. Ich główna autorka, Yara Haridy, chciała odpowiedzieć na pytanie, jaka jest najstarsza skamieniałość kręgowca. Poprosiła muzea w USA o przysłanie jej swoich okazów z kambru, by mogła za pomocą tomografu komputerowego poszukać w nich cech wskazujących, że skamieniałość należy do wczesnego kręgowca. Uczona zebrała między innymi setki skamieniałości ryb z wypustkami (odontodami, zębami skórnymi). Zabrała je do Argonne National Laboratory i przez całą noc skanowała za pomocą urządzenia Advanced Photon Source, które pozwala na uzyskanie obrazu o ekstremalnie wysokiej rozdzielczości.
Okaz zwany Anatolepis miał cechy ryby, a w odontodach materiał, którego struktura chemiczna przypominała zębinę. Naukowcy sądzili, że mają w rękach pierwszą kambryjską strukturę przypominającą zęby u kręgowców. Jednak gdy porównali Anatolepis z innymi okazami, w tym ze znaną skamieniałością stawonoga z Milwaukee Public Museum okazało się, że Anatolepis, o którym w 1996 roku Nature informowało, że jest kręgowcem, okazał się stawonogiem.
Jednak pochodząca z ordowiku skamieniałość zwana Eriptychius okazała się z pewnością kręgowcem, a zwierzę posiadało na pancerzu wypustki wypełnione zębiną. To pokazało, że zarówno stawonogi, jak i ryby, posiadały pancerze z organami czuciowymi. To wyjaśnia pomyłkę odnośnie wczesnego zwierzęcia z kambru. Sądzono, że to kręgowiec, a okazało się, że to stawonóg, mówi Haridy.
Badania uczonych z Chicago pokazują, że najpierw pojawiły się organy czuciowe na zewnątrz organizmów kręgowców, z których z czasem wyewoluowały zęby. Haridy nie znalazła najstarszego kręgowca, ale odkryła coś znacznie bardziej interesującego.
Źródło: The origin of vertebrate teeth and evolution of sensory exoskeletons
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W tym przypadku gatunek stracił nie tylko ciężarną samicę, ale również jej nienarodzone młode. Jeśli tego typu drapieżnictwo jest bardziej rozpowszechnione, to może mieć ono znaczący wpływ na populację żarłacza śledziowego, która już cierpi z powodu rekordowego przełowienia, mówią naukowcy komentujący pierwszy udokumentowany przypadek upolowania żarłacza śledziowego przez inny gatunek rekina.
Żarłacze (lamny) śledziowe zamieszkują umiarkowane i chłodne wody Atlantyku i Pacyfiku. Występują na Morzu Śródziemnym, na Bałtyku zaś jest gatunkiem skrajnie zagrożonym, występującym na obrzeżach swojego historycznego zasięgu. Lamny śledziowe osiągają do 3,7 metra długości i 230 kilogramów wagi. Żyją kilkadziesiąt lat, ale samica może rodzić młode dopiero w wieku 13 lat. Powolny cykl reprodukcyjny gatunku powoduje, że nie jest on w stanie szybko się odradzać. Jego populacja spada w wyniku przełowienia oraz utraty i niszczenia habitatów. Teraz okazuje się, że żarłacze mogą padać ofiarami innych gatunków rekinów.
Brooke N. Anderson z Arizona State University oraz jej koledzy z Oregon State University i Atlantic Shark Institute badali migracje lamny śledziowej. W latach 2020–2022 u wybrzeży Cape Cod w stanie Massachusetts łapali ryby i wyposażali je w nadajniki, które przekazywały pozycję rekina za każdym razem, gdy jego płetwa grzbietowa wynurzała się na powierzchnię. Zamocowane urządzenia mierzyły też głębokość, na jaką zanurzały się rekiny, oraz temperaturę wody. Po pewnym czasie urządzenia automatycznie odczepiały się od rekinów, wypływały na powierzchnię i przekazywały całość danych do satelity.
Wśród oznakowanych w ten sposób zwierząt była ciężarna samica o długości 220 centymetrów. Badacze mieli nadzieję, że dzięki niej odnajdą ważne obszary, na których przebywają samice i gdzie na świat przychodzą młode.
Nadajnik samicy wynurzył się na powierzchnię 158 dni później, u wybrzeży Bermudów. Z przekazanych danych wynikało, że przez pięć miesięcy zwierzę przebywało na głębokościach 100–200 metrów w nocy i 600-800 metrów za dnia, w wodach o temperaturze pomiędzy 6,4 a 23,5 stopnia Celsjusza. W tym czasie samice tylko raz pływała po powierzchni i jej nadajnik przekazał jej lokalizację. Jednak nagle, od 24 marca 2021 roku przez cztery dni urządzenie zbierało dane wskazujące, że znajdowało się w temperaturze 22 stopni Celsjusza i na głębokości od 150 do 600 metrów.
Ta stała temperatura na tak różnych głębokościach ma tylko jedno wytłumaczenie. Wspomnianego 24 marca samica została pożarta, wraz z urządzeniem pomiarowym, przez innego rekina. Po 4 dniach drapieżnik wydalił urządzenie, które wynurzyło się i zaczęło nadawać.
Badacze stwierdzili, że zabójcą musiał być gatunek na tyle duży, by upolować i zjeść dorosłego żarłacza śledziowego, który występuje o danej porze roku na obszarze, gdzie zginęła samica. Podejrzane są dwa gatunki - żarłacz biały i ostronos atlantycki. Naukowcy wskazują na żarłacza białego, gdyż ostronos atlantycki zwykle w ciągu dnia szybko wielokrotnie zmienia głębokość, na jakiej przebywa, a urządzenia pomiarowe nie zarejestrowały takich zmian.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dotychczas sądzono, że to po prostu bakterie akumulujące się jedna pod drugiej na naszych zębach powodują próchnicę, mówi mikrobiolog i dentysta Huyn Koo z University of Pennsylvania. To jednak błędny obraz. Koo jest współautorem badań, z których wynika, że bakterie i grzyby tworzą wzajemnie wspomagające się społeczności, które „spacerują”, a nawet „skaczą” po zębach.
Znajdujące się na zębach mikroorganizmy żywią się tymi samymi cukrami, co my i wydzielają kwasy, które uszkadzają szkliwo, wywołując próchnicę. Dotychczas jednak mieliśmy dość uproszczony obraz tego zjawiska. Wiedzieliśmy, że kolonizacja powierzchni przez mikroorganizmy to pierwszy niezbędny krok, ku pojawieniu się biofilmu, który chroni mikroorganizmy przed szkodliwym wpływem czynników zewnętrznych.
Uczeni z Pennsylvanii zbadali ślinę pobraną od dzieci w wieku 12–36 miesięcy, u których występowała poważna próchnica. Badania ujawniły, że u takich dzieci występują zgrupowania bakterii z gatunku Streptococcus mutans i grzybów z gatunku Candida albicans. Takich zgrupowań nie znaleziono w ślinie dzieci o zdrowszych zębach. Jednak największym zaskoczeniem było spostrzeżenie, że zgrupowania takie są zdolne do złożonych ruchów.
Komórki bakteryjne znajdowały się wewnątrz zgrupowania, zapewniając całości przyczepność. Z kolei większe, podobne do laski komórki grzybów zgromadzone były na zewnątrz, tworząc „kończyny”, przesuwające całość do przodu podczas wzrostu. Gdy dwa takie bakteryjno-grzybiczne zgrupowania się spotkały, dochodziło do ich połączenia. Tego typy zgrupowania rosły szybciej i były bardziej odporne na mechaniczne próby usunięcia i na oddziaływanie chemikaliów niż osobno żyjące grzyby czy bakterie.
Autorzy badań chcą teraz sprawdzić, kto jest najbardziej narażony na pojawienie się zgrupowań grzybiczno-bateryjnych i jak można je zwalczać.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z im większą prędkością dwie powierzchnie metalowe przesuwają się po sobie, tym bardziej się zużywają. Okazało się jednak, że przy bardzo dużych prędkościach, porównywalnych z prędkością pocisku wystrzeliwanego pistoletu, proces ten ulega odwróceniu. Szybszy ruch powierzchni prowadzi do ich wolniejszego zużycia.
Gdy dwie metalowe powierzchnie ześlizgują się po sobie, zachodzi wiele złożonych procesów. Krystaliczne regiony, z których zbudowane są metale, mogą ulegać deformacjom, pęknięciom, mogą skręcić się czy nawet zlać. Występuje tarcie i niszczenie powierzchni. Ten niepożądany proces powoduje, że urządzenia się zużywają oraz ulegają awariom. Dlatego też ważne jest, byśmy lepiej zrozumieli zachodzące wówczas procesy. Podczas badań nad tym zjawiskiem naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu (TU Wien) i Austriackiego Centrum Doskonałości Tribologii dokonali zaskakującego, sprzecznego z intuicją odkrycia.
W przeszłości tarcie mogliśmy badać tylko w czasie eksperymentów. W ostatnich latach dysponujemy superkomputerami na tyle potężnymi, że możemy w skali atomowej modelować bardzo złożone procesy zachodzące na powierzchniach materiałów, mówi Stefan Eder z TU Wien. Naukowcy modelowali różne rodzaje metalowych stopów. Nie były to doskonałe kryształy, ale powierzchnie bliskie rzeczywistości, złożone niedoskonałe struktury krystaliczne. To bardzo ważne, gdyż te wszystkie niedoskonałości decydują o tarciu i zużywaniu się powierzchni. Gdybyśmy symulowali doskonałe powierzchnie miałoby to niewiele wspólnego z rzeczywistością, dodaje Eder.
Z badań wynika, że przy dość niskich prędkościach, rzędu 10-20 metrów na sekundę, zużycie materiału jest niewielkie. Zmienia się tylko zewnętrzna jego warstwa, warstwy głębiej położone pozostają nietknięte. Przy prędkości 80–100 m/s zużycie materiału, jak można się tego spodziewać, wzrasta. Stopniowo wchodzimy tutaj w taki zakres, gdzie metal zaczyna zachowywać się jak miód czy masło orzechowe, wyjaśnia Eder. Głębiej położone warstwy materiału są ciągnięte w kierunku ruchu metalu przesuwającego się po powierzchni, dochodzi do całkowitej reorganizacji mikrostruktury.
Później zaś na badaczy czekała olbrzymia niespodzianka. Przy prędkości ponad 300 m/s zużycie ocierających się o siebie materiałów spada. Mikrostruktury znajdujące się bezpośrednio pod powierzchnią, które przy średnich prędkościach były całkowicie niszczone, pozostają w większości nietknięte. To zaskakujące dla nas i wszystkich zajmujących się tribologią. Jednak gdy przejrzeliśmy literaturę fachową okazało się, że obserwowano to zjawisko podczas eksperymentów. Jednak nie jest ono powszechnie znane, gdyż eksperymentalnie bardzo rzadko uzyskuje się tak duże prędkości, dodaje Eder. Wcześniejsi eksperymentatorzy nie potrafili wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Dopiero teraz, dzięki symulacjom komputerowym, można pokusić się o bardziej dokładny opis.
Analiza danych komputerowych wykazała, że przy bardzo wysokich prędkościach w wyniku tarcia pojawia się duża ilość ciepła. Jednak ciepło to jest nierównomiernie rozłożone. Gdy dwa metale przesuwają się po sobie z prędkością setek metrów na sekundę, w niektórych miejscach rozgrzewają się do tysięcy stopni Celsjusza. Jednak pomiędzy tymi wysokotemperaturowymi łatami znajdują się znacznie chłodniejsze obszary. W wyniku tego niewielkie części powierzchni topią się i w ułamku sekundy ponownie krystalizują. Dochodzi więc do dramatycznych zmian w zewnętrznej warstwie metalu, ale to właśnie te zmiany chronią głębsze warstwy. Głębiej położone struktury krystaliczne pozostają nietknięte.
Zjawisko to, o którym w środowisku specjalistów niewiele wiadomo, zachodzi w przypadku różnych materiałów. W przyszłości trzeba będzie zbadać, czy ma ono również miejsce przy przejściu z dużych do ekstremalnych prędkości, stwierdza Eder. Bardzo szybkie przesuwanie się powierzchni metalicznych względem siebie ma miejsce np. w łożyskach czy systemach napędowych samochodów elektrycznych czy też podczas polerowania powierzchni.
Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Applied Materials Today.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed 8000 lat ludzie epoki kamienia ozdabiali siebie i swoje stroje zębami łosia, by w ten sposób lepiej wczuwać się w rytm własnego tańca. Autorka najnowszych badań Riitta Rainio z Uniwersytetu w Helsinkach, stworzyła współczesne wersje tego typu ozdób i pokazała, w jaki sposób były one wykorzystywane. Jako wzorca użyła zabytków znalezionych na stanowisku archeologicznym na wyspie Olenij Południowy na jeziorze Onega.
Ubranie tego typu grzechotki pozwala lepiej zanurzyć się w dźwięku. Z czasem dźwięk i rytm same prowadzą tancerza", mówi Rainio, która na potrzeby swoich badań przez sześć godzin tańczyła ubrana w grzechotki.
Naukowcy zbadali następnie ozdoby, które miała na sobie Rainio w czasie tańca i porównali powstałe na nich mikroskopijne ślady ze śladami z zębów łosia ze stanowiska na wyspie Olenij Południowy. Okazało się, że ślady te są bardzo do siebie podobne. Zęby z epoki kamienia miały jednak głębsze ślady. To jednak nie może dziwić, gdyż wówczas ozdoby takie były noszone całymi latami, a nawet dziesięcioleciami.
Naukowcy nosili też ozdoby na co dzień. Okazało się, że wówczas ślady nie powstawały. Ani spacer ani lekkie podskoki nie spowodowały powstania śladów na zębach. Dopiero intensywny taniec, w czasie którego zęby obijały się o siebie powodował ich powstanie.
Dotychczas na Olenij Południowy znaleziono ponad 4300 zębów łosi. Naukowcy podejrzewają, że niektóre z ozdób mogły być wykonane nawet z ponad 300 zębów. Petroglify z wyspy sugerują zaś, że przez tysiąclecia łosie odgrywały olbrzymią rolę dla tamtejszych mieszkańców.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.