Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Stary enzym w nowej odsłonie
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
John Lowke i Endre Szili z University of Southern Austrlia wyjaśnili, dlaczego błyskawice mają nieregularny zygzakowaty kształt. Z modelu stworzonego przez naukowców wynika, że zygzakowaty kształt błyskawicy powiązany jest z obecnością wysoce wzbudzonych metastabilnych atomów tlenu. Umożliwiają one szybszy przepływ ładunku elektrycznego z chmur do gruntu.
Powstawanie błyskawicy to proces wieloetapowy. Najpierw pojawiają się liderzy. To wyładowania długości kilkudziesięciu metrów, pochodzące z chmur burzowych. Lider rozpala się na około 1 milisekundę tworząc jeden ze „stopni” błyskawicy i gaśnie. Utworzony przezeń kanał jest przez kilkadziesiąt mikrosekund ciemny, po czym na końcu wygasłego lidera pojawia się kolejny rozbłysk. W ten sposób tworzy się kolejny stopień. Proces ten powtarza się, nadając błyskawicy charakterystyczny kształt. Co interesujące, fragment błyskawicy, który rozbłysł i zgasł, nie rozbłyska ponownie, mimo iż cały czas stanowi część kanału przewodzącego ładunki. Wiele kwestii związanych z powstawaniem błyskawic jest dotychczas nierozwiązanych, a naukowców szczególnie interesuje natura ciemnej kolumny przewodzącej, która łączy liderów z chmurą burzową.
Lowke i Szili uważają, że zygzakowaty kształt błyskawicy związany jest z obecnością metastabilnego tlenu singletowego delta. Średni czas życia takiego stanu wzbudzonego wynosi około 1 godziny, a molekuły takiego tlenu powodują, że elektrony odłączają się od ujemnie naładowanych jonów tlenu, zwiększając przewodnictwo otaczającego je powietrza. Zdaniem uczonych, czas, który upływa pomiędzy dwoma kolejnymi etapami tworzenia się błyskawicy odpowiada czasowi, jaki potrzebny jest, by na końcówkach liderów doszło do wystarczającej koncentracji metastabilnych molekuł. To zwiększa siłę pola elektrycznego, umożliwiając dalszą jonizację powietrza. Ponadto ta większa koncentracja molekuł utrzymuje się na wcześniejszych etapach, dzięki czemu kanał przewodzący zostaje utrzymany nawet bez pola elektrycznego. Naukowcy mają nadzieję, że ich badania przyczynią się do opracowania bardziej skutecznych metod ochrony infrastruktury przed błyskawicami.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ludzie latają w kosmos od kilkudziesięciu lat i od samego początku specjaliści badają skutki zdrowotne pobytu w przestrzeni kosmicznej. Wiemy, że długotrwałe przebywanie w stanie nieważkości prowadzi do osłabienia mięśni i kości, a niedawne badania sugerują, iż uszkadza również mózg. Teraz, dzięki badaniom finansowanym przez Kanadyjską Agencję Kosmiczną, dowiedzieliśmy się też, dlaczego astronauci cierpią na anemię.
Dotychczas sądzono, że anemia kosmiczna to skutek szybkiej adaptacji organizmu do warunków związanych z przemieszczeniem się płynów do górnej części ciała. W procesie tym astronauci tracą około 10% płynu z naczyń krwionośnych. Sądzono, że w wyniku tego procesu dochodzi do spadku liczby czerwonych krwinek oraz że organizm przystosowuje się do nowej sytuacji w ciągu około 10 dni. Okazało się jednak, że przyczyna jest zupełnie inna.
Doniesienia o kosmicznej anemii sięgają czasów pierwszych załogowych wypraw w kosmos. Jednak dotychczas nie wiedzieliśmy, co jest przyczyną jej występowania. Nasze badania pokazały, że już w momencie znalezienia się w przestrzeni kosmicznej organizm przyspiesza proces niszczenia czerwonych krwinek i przyspieszone tempo utrzymuje się przez całą misję, mówi główny autor badań, doktor Guy Trudel z University of Ottawa.
Podczas pobytu na Ziemi nasz organizm tworzy i niszczy około 2 milionów czerwonych krwinek na sekundę. Naukowcy z Ottawy odkryli, że w czasie pobytu w kosmosie niszczonych jest około 3 milionów krwinek na sekundę. Posiadanie mniejszej liczby krwinek nie jest problemem w warunkach nieważkości, jednak gdy wylądujesz na Ziemi, innej planecie czy księżycu, gdzie masz do czynienia z grawitacją, anemia oznacza mniejszą liczbę energii, mniejszą wytrzymałość i siłę. A to może zagrażać powodzeniu misji.
Kanadyjczycy zaprzęgli do badań 14 astronautów. Mierzyli zawartość tlenku węgla w wydychanym przez nich powietrzu. Jedna molekuła CO powstaje ze zniszczenia jednej molekuły hemu, czerwonego barwnika krwi. Na tej podstawie mogli oszacować tempo niszczenia komórek krwi podczas pobytu człowieka w przestrzeni kosmicznej.
Uczeni nie badali produkcji czerwonych ciałek w kosmosie, ale przyjęli, że i ona musiała się zwiększyć. Gdyby bowiem tak nie było, każdy astronauta cierpiałby na ciężką anemię. Tymczasem wśród 13 astronautów, którym po powrocie na Ziemię pobrano krew, anemię miało 5. Dalsze badania pokazały, że anemia ta całkowicie ustępuje w ciągu 3-4 miesięcy po powrocie na Ziemię.
Co ciekawe, gdy zbadano astronautów rok po zakończeniu misji, okazało się, że ich organizmy wciąż niszczą o 30% czerwonych krwinek więcej, niż przed misją. To zaś sugeruje, że w przestrzeni kosmicznej wystąpiły jakieś długotrwałe zmiany kontroli poziomu czerwonych ciałek krwi. Stwierdzono również, że im dłuższy pobyt w kosmosie, tym poważniejsza anemia.
Badania kanadyjskich naukowców oznaczają, że przy planowaniu długotrwałych misji kosmicznych, z pobytem na Marsie i Księżycu, należy brać pod uwagę kwestię anemii i zastanowić się, jak jej zapobiegać. Można próbować to zrobić na przykład poprzez odpowiednią dietę. Nie wiemy też, jak długo po misji utrzymuje się stan, w którym dochodzi do podwyższonego tempa niszczenia czerwonych krwinek.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Worcester Polytechnic Institute (WPI) wykorzystali enzym obecny w czerwonych ciałkach krwi do stworzenia samonaprawiającego się betonu, który jest czterokrotnie bardziej wytrzymały niż tradycyjny beton. Ich osiągnięcie nie tylko wydłuży żywotność betonowej infrastruktury, ale pozwoli też na uniknięcie kosztownych napraw.
Wykorzystany enzym reaguje na obecność dwutlenku węgla, tworząc wraz z nim kryształy węglanu wapnia, naśladujące strukturę, wytrzymałość i inne właściwości betonu. Pojawiające się pęknięcia są więc samoistnie łatane, struktura ulega więc naprawie, zanim pojawią się większe problemy.
Jeśli niewielkie pęknięcia betonu są automatycznie naprawiane w miejscu pojawienia się, nie dojdzie do ich powiększenia się i pojawienia się problemów, które będą wymagały naprawy lub wymiany konstrukcji. Brzmi to jak z powieści science-fiction, jednak to prawdziwe rozwiązanie poważnego problemu budowlanego, mówi profesor Nima Rahbar, główny autor artykułu opublikowanego na łamach Applied Materials Today.
Rahbar i jego zespół wykorzystali enzymy z grupy anhydraz węglanowych (CA), które odpowiadają za szybki transport dwutlenku węgla z komórek do krwi. CA został dodany do cementu. Działa on jak katalizator, który w połączeniu z CO2 tworzy kryształy węglanu wapnia. Ich struktura jest podobna do struktury betonu. Gdy w betonie pojawiają się pęknięcia, dochodzi do kontaktu enzymu z atmosferycznym CO2 i wypełniania pęknięcia.
Szukaliśmy naturalnego składnika, który powoduje najszybszy transfer CO2 i okazał się nim enzym CA. Enzymy w naszych organizmach reagują niezwykle szybko, mogą więc być używane do naprawy i wzmacniania struktur betonowych, mówi Rahbar. Nowy beton w ciągu 24 godzin naprawia pęknięcia w skali milimetrów. To dziesiątki razy szybciej niż inne proponowane rozwiązania tego typu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Bogata w tlen atmosfera utrzyma się na Ziemi jeszcze przez około miliard lat, twierdzi para naukowców z Toho University i NASA Nexus for Exoplanet Systems Science. Na łamach Nature Geoscience Kazumi Ozaki i Christopher Reinhard opisali wyniki swoich symulacji dotyczących przyszłości naszej planety.
Wiemy, że z czasem tracące masę Słońce zacznie się powiększać, pochłonie Merkurego i Wenus, a jego zewnętrzne warstwy sięgną Ziemi. Jednak życie na naszej planecie przestanie istnieć na długo przed tym.
Ozaki i Reinhard twierdzą, że za około 1 miliard lat Słońce stanie się się bardziej gorące niż obecnie. Będzie emitowało więcej energii przez co na Ziemi dojdzie do spadku zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, który będzie absorbował tę energię i się rozpadał. Spalona zostanie też warstwa ozonowa.
Spadek poziomu CO2 zaszkodzi roślinom, które będą przez to wytwarzały mniej tlenu. Po około 10 000 lat takiego procesu poziom dwutlenku węgla w atmosferze będzie tak niski, że życie roślinne przestanie istnieć. Bez produkujących tlen roślin nie przetrwają zaś zwierzęta i inne formy życia. Symulacja wykazała, że dojdzie również do wzrostu poziomu metanu, co dodatkowo zaszkodzi organizmom żywym potrzebującym tlenu.
Zatem za około miliard lat na Ziemi pozostaną jedynie organizmy beztlenowe. Nasza planeta zacznie przypominać samą siebie z okresu przed pojawieniem się roślin i zwierząt.
Jeśli Ozaki i Reinhard mają rację, to kres życia na Ziemi, a przynajmniej życia bardziej złożonego niż organizmy beztlenowe, nastąpi szybciej niż dotychczas zakładano. Przeprowadzone przez nich badania mogą pomóc w poszukiwaniu życia na innych planetach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Mikroorganizmy produkujące tlen w procesie fotosyntezy mogły istnieć na Ziemi co najmniej miliard lat wcześniej, niż dotychczas sądzono. Najnowsze odkrycie może zmienić nasze spojrzenie na ewolucję życia na Ziemi oraz na to, jak mogło ono ewoluować na innych planetach.
Na Ziemi tlen jest niezbędny do powstania bardziej złożonych form życia, które wykorzystują go w procesie produkcji energii.
Przed około 2,4 miliarda lat temu na Ziemi doszło katastrofy tlenowej. To nazwa wielkich przemian środowiskowych na Ziemi, których przyczyną było pojawienie się dużych ilości tlenu w atmosferze.
Część naukowców uważa, że cyjanobakterie, które dostarczyły tlen do atmosfery, pojawiły się stosunkowo niedługo przed katastrofą tlenową. Jednak, jako, że cyjanobakterie wykorzystują dość złożony mechanizm fotosyntezy, podobny do tej używanego obecnie przez rośliny, inni uczeni uważają, że przed cyjanobakteriami mogły istnieć inne, prostsze mikroorganizmy produkujące tlen.
Teraz naukowcy z Imperial College London poinformowali o znalezieniu dowodów na obecność fotosyntezy tlenowej na co najmniej miliard lat przed pojawieniem się cyjanobakterii.
Wiemy, że cyjanobakterie są bardzo starymi formami życia. Nie wiemy jednak dokładnie, jak starymi. Jeśli cyjanobakterie liczą sobie, na przykład, 2,5 miliarda lat, to z naszych badań wynika, że fotosynteza tlenowa zachodziła na Ziemi już 3,5 miliarda lat temu. To zaś wskazuje, że pomiędzy powstaniem Ziemi a fotosyntezą prowadzącą do powstania tlenu nie musiało minąć tak dużo czasu, jak sądziliśmy, mówi główny autor badań, doktor Tanai Cardona.
Jeśli fotosynteza tlenowa wyewoluowała wcześnie, oznacza to, że jest ona procesem, z którym ewolucja dość łatwo potrafi sobie poradzić. To zaś zwiększa prawdopodobieństwo pojawienia się jej na innych planetach i pojawienia się, wraz z nią, złożonych form życia.
Jednak stwierdzenie, kiedy na Ziemi pojawili się pierwsi producenci tlenu, jest trudne. Im starsze są skały, tym rzadziej występują i tym trudniej udowodnić, że znalezione w nich skamieniałe mikroorganizmy wykorzystywały lub wytwarzały tlen.
Zespół Cardony nie zajmował się więc skamieniałymi mikroorganizmami, a postanowił zbadać ewolucję dwóch głównych protein zaangażowanych w fotosyntezę, w wyniku której powstaje tlen.
W pierwszym etapie fotosyntezy cyjanobakterie wykorzystują światło do rozbicia wody na protony, elektrony i tlen. Pomocny jest w tym kompleks białkowy o nazwie Fotoukład II.
Fotoukład II złożony jest m.in. z homologicznych protein D1 oraz D2. W przeszłości było one identyczne, jednak obecnie są one kodowane przez różne sekwencje co wskazuje, że w pewnym momencie się rozdzieliły. Nawet wówczas, gdy były identyczne, były one w stanie prowadzić fotosyntezę tlenową. Jeśli jednak udałoby się określić moment, w którym się rozdzieliły, byłby to moment, w którym na pewno tlen powstawał na Ziemi w wyniku fotosyntezy.
W przeszłości zatem podobieństwo sekwencji genetycznych kodujących D1 i D2 wynosiło 100%, obecnie zaś kodujące je sekwencje w cyjanobakteriach i roślinach są podobne do siebie w 30%. Naukowcy wykorzystali więc złożone modele statystyczne oraz znane fakty z historii ewolucji fotosyntezy, by dowiedzieć się, w jakim czasie mogło dojść do zmiany ze 100 do 30 procent. Wyliczyli, że D1 i D2 w Fotoukładzie II ewoluowały wyjątkowo powoli. Okazało się, że musiało minąć co najmniej miliard lat, by doszło do takiej zmiany w kodującej obie proteiny sekwencji genetycznej.
Nasze badania sugerują, że fotosynteza tlenowa rozpoczęła się prawdopodobnie na długo przed pojawieniem się ostatniego przodka cyjanobakterii. Jest to zgodne z ostatnimi badaniami geologicznymi, które wskazują, że zlokalizowane gromadzenie sie tlenu było możliwe już ponad 3 miliardy lat temu. Tym samym pojawienie się cyjanobakterii i pojawienie się fotosyntezy, w wyniku której powstaje tlen, nie jest tym samym zjawiskiem. Pomiędzy oboma wydarzeniami mogło upłynąć bardzo dużo czasu. Dla nauki oznacza to wielką zmianę perspektywy, stwierdza Cardona.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.