Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Bakterie Titanica
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
Przemysł produkcji stali jest odpowiedzialny za około 10% antropogenicznej emisji węgla do atmosfery. Gdyby przemysł ten stanowił oddzielne państwo byłby 3. – po Chinach i USA – największym emitentem CO2. Przedstawiciele firmy Electra z Boulder twierdzą, że opracowali praktycznie bezemisyjny proces elektrochemicznej produkcji stali, a pozyskany w ten sposób materiał nie będzie droższy od wytworzonego metodami tradycyjnymi.
Aż 90% CO2 emitowanego w procesie produkcji stali powstaje podczas wytopu żelaza z rudy. Dlatego też, jeśli chcemy mówić o dekarbonizacji procesu produkcji stali, mówimy o dekarbonizacji wytopu, stwierdza prezes i współzałożyciel Elektry, Sandeep Nijhawan.
Electra opracowała „elektrochemiczny proces hydrometalurgiczny”, dzięki któremu zawarty w rudzie tlenek żelaza jest redukowany do żelaza w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Nie trzeba przy tym spalać węgla. Najpierw ruda jest rozpuszczana w specjalnym roztworze kwasów. To znany proces hydrometalurgiczny, który stosowany jest np. podczas produkcji miedzi czy cynku. Jednak dotychczas nie udawało się go stosować w odniesieniu do żelaza. Nijhawan wraz z zespołem opracowali unikatowy proces, który to umożliwia. Dzięki niemu oddzielają zanieczyszczenia od rudy, a następnie pozyskują samo żelazo przepuszczając przez roztwór prąd elektryczny. Cały proces może być napędzany energią słoneczną i wiatrową. Ma on jeszcze jedną olbrzymią zaletę, do produkcji można używać tanich rud o niskiej zawartości żelaza. Możemy korzystać z rud, które obecnie są traktowane jak odpady. W kopalniach jest olbrzymia ilość takich rud, których nikt nie wydobywa, stwierdza Nijhawan.
Electra podpisała już umowę z firmą Nucor Corporation, największym producentem stali w USA. Firma zebrała też 85 milionów dolarów od inwestorów za które rozwija swoją technologię i buduje eksperymentalną fabrykę w Boulder w USA. Ma ona ruszyć jeszcze w bieżącym roku, a przed końcem dekady ma rozpocząć się komercyjna produkcja stali z wykorzystaniem nowej technologii.
« 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
Naukowcy z Ohio State University uważają, że na odkrycie czekają setki nieznanych gatunków ssaków. Co więcej, to gatunki, z których większość naukowcy widzieli. W większości są to małe zwierzęta, nietoperze, ryjówkowate czy kretowate. To głównie zwierzęta, które znamy, ale w których dotychczas nauka nie rozpoznała osobnych gatunków.
Niewielkie subtelne różnice trudniej zauważyć w przypadku małych zwierząt, które ważą 10 gramów, niż zwierząt wielkości człowieka, mówi współautor najnowszych badań, profesor ekologii, ewolucji i biologii Bryan Carstens. Nie da się stwierdzić, że to osobne gatunki, póki nie przeprowadzi się analiz genetycznych, dodaje.
Zespół z Ohio, na którego czele stoi Danielle Parsons, wykorzystał superkomputer i techniki maszynowego uczenia się do przeanalizowania publicznie dostępnych danych genetycznych 4310 gatunków ssaków, informacji na temat miejsca ich występowania, ich środowiska i innych danych odnoszących się do gatunków. Dzięki temu mogli zidentyfikować taksony ssaków, w których występują nieznane jeszcze gatunki. Na postawie naszej analizy możemy stwierdzić, że – ostrożnie szacując – istnieją setki gatunków ssaków, których jeszcze nie rozpoznaliśmy, mówi Carstens.
Taki wniosek nie jest zaskoczeniem dla specjalistów. Biolodzy uważają bowiem, że dotychczas nauka opisała nie więcej niż 10% gatunków występujących na Ziemi. Nasza analiza pokazuje, gdzie tych nieznanych gatunków należy szukać, dodaje Carstens.
Z badań wynika, że gatunków tych należy szukać głównie wśród małych ssaków, jak nietoperze, ryjówkowate i kretowate. Model przewiduje również, że to prawdopodobnie gatunki o większym zasięgu geograficznym z większą zmiennością temperatur i opadów. Wiele z tych gatunków „ukrywa się” w tropikalnych lasach deszczowych. I to nie jest zaskoczeniem, gdyż tam właśnie występuje większość gatunków ssaków. Skądinąd jednak wiemy, że liczne nierozpoznane gatunki mogą żyć również w krajach wysoko uprzemysłowionych. W 2018 roku Carstens i jego studentka Ariadna Morales opublikowali artykuł, w którym dowiedli, że żyjący na terenie USA nocek myszouchy to tak naprawdę 5 różnych gatunków. Badania te pokazały, jak ważne jest identyfikowanie nieznanych gatunków. Okazało się bowiem, że jeden z tych nietoperzy to endemit żyjący wyłącznie w okolicach Great Basin w Newadzie. Jego ochrona jest więc kwestią szczególnie pilną.
Informacja o gatunkach jest ważna dla ludzi, którzy zajmują się ochroną przyrody. Nie można chronić gatunku, jeśli się nie wie, że on istnieje, wyjaśnia Carstens. Uczony dodaje, że jego zdaniem znamy około 80% gatunków ssaków. A trzeba wiedzieć, że ssaki są bardzo dobrze rozpoznane, w porównaniu z innymi zwierzętami.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.