Duże mózgi ssaków rozwinęły się dzięki dwóm wielkim katastrofom
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
DESI (Dark Energy Spectroscopis Instrument) tworzy największą i najdokładniejszą trójwymiarową mapę wszechświata. W ten sposób zapewnia kosmologom narzędzia do poznania masy neutrin w skali absolutnej. Naukowcy wykorzystują w tym celu dane o barionowych oscylacjach akustycznych – czyli wahaniach w gęstości widzialnej materii – dostarczanych przez DESI oraz informacje z mikrofalowego promieniowania tła, wypełniającym wszechświat jednorodnym promieniowaniu, które pozostało po Wielkim Wybuchu.
Neutrina to jedne z najbardziej rozpowszechnionych cząstek subatomowych. W trakcie ewolucji wszechświata wpłynęły one na wielkie struktury, takie jak gromady galaktyk. Jedną z przyczyn, dla których naukowcy chcą poznać masę neturino jest lepsze zrozumienie procesu gromadzenia się materii w struktury.
Kosmolodzy od dawna sądzą, że masywne neutrina hamują proces „zlepiania się” materii. Innymi słowy uważają, że gdyby nie oddziaływanie tych neutrin, materia po niemal 14 miliardach lat ewolucji wszechświata byłaby zlepiona ze sobą w większym stopniu.
Jednak wbrew spodziewanym dowodom wskazującym na hamowanie procesu gromadzenia się materii, uzyskaliśmy dane wskazujące, że neutrina wspomagają ten proces. Albo mamy tutaj do czynienia z jakimś błędem w pomiarach, albo musimy poszukać wyjaśnienia na gruncie zjawisk, których nie opisuje Model Standardowy i kosmologia, mówi współautor badań, Joel Meyers z Southern Methodist University. Model Standardowy to najlepsza i wielokrotnie sprawdzona teoria budowy wszechświata.
Dlatego też Meyers, który prowadził badania we współpracy z kolegami w Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i San Diego oraz Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa stwierdza, że jeśli uzyskane właśnie wyniki się potwierdzą, możemy mieć do czynienia z podobnym problemem, jak ten, dotyczący tempa rozszerzania się wszechświata. Tam solidne, wielokrotnie sprawdzone, metody pomiarowe dają różne wyniki i wciąż nie udało się rozstrzygnąć tego paradoksu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z jakiego powodu pojawił się duży mózg? Objętość mózgu przedstawicieli taksonu Australopithecine, z którego prawdopodobnie wyewoluował rodzaj Homo, była około 3-krotnie mniejsza, niż mózgu H. sapiens. Tkanka mózgowa jest bardzo wymagająca pod względem metabolicznym, wymaga dużych ilości energii. Co spowodowało, że w pewnym momencie zaczęła się tak powiększać? Najprawdopodobniej było to związane z dietą, a jedna z najbardziej rozpowszechnionych hipotez mówi, że to opanowanie ognia dało naszym przodkom dostęp do większej ilości kalorii. Jednak hipoteza ta ma poważną słabość.
Francusko-amerykański zespół opublikował na lamach Communications Biology artykuł pod tytułem Fermentation technology as a driver of human brain expansion, w którym stwierdza, że to nie ogień, a fermentacja żywności pozwoliła na pojawienie się dużego mózgu. Hipoteza o wpływie ognia ma pewną poważną słabość. Otóż najstarsze dowody na używanie ognia pochodzą sprzed około 1,5 miliona lat. Tymczasem mózgi naszych przodków zaczęły powiększać się około 2,5 miliona lat temu. Mamy więc tutaj różnicę co najmniej miliona lat. Co najmniej, gdyż zmiana, która spowodowała powiększanie się mózgu musiała pojawić na znacznie wcześniej, niż mózg zaczął się powiększać.
Katherina L. Bryant z Uniwersytetu Aix-Marseille we Francji, Christi Hansen z Hungry Heart Farm and Dietary Consulting oraz Erin E. Hecht z Uniwersytetu Harvarda uważają, że tym, co zapoczątkowało powiększanie się mózgu naszych przodków była fermantacja żywności. Ich zdaniem pożywienie, które przechowywali, zaczynało fermentować, a jak wiadomo, proces ten zwiększa dostępność składników odżywczych. W ten sposób pojawił się mechanizm, który – dostarczając większej ilości składników odżywczych – umożliwił zwiększanie tkanki mózgowej.
Uczone sądzą, że do fermentacji doszło raczej przez przypadek. To mógł być przypadkowy skutek uboczny przechowywania żywności. I, być może, z czasem tradycje czy przesądy doprowadziły do zachowań, które promowały fermentowaną żywność, a fermentację uczyniły bardziej stabilną i przewidywalną, dodaje Hecht.
Uzasadnieniem takiego poglądu może być fakt, że ludzkie jelito grupe jest krótsze niż u innych naczelnych, co sugeruje, iż jest przystosowane do trawienia żywności, w której składniki zostały już wcześniej wstępnie przetworzone. Ponadto fermentacja jest wykorzystywana we wszystkich kulturach.
Zdaniem uczonych, w kontekście tej hipotezy pomocne byłoby zbadanie reakcji mózgu na żywność fermentowaną i niefermentowaną oraz badania nad receptorami smaku i węchu, najlepiej wykonane za pomocą jak najstarszego DNA.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Stres może spowodować, że zachorujemy, a naukowcy powoli odkrywają, dlaczego tak się dzieje. Od dłuższego już czasu wiadomo, że mikrobiom jelit odgrywa olbrzymią rolę w naszym stanie zdrowia, zarówno fizycznego, jak i psychicznego. Wiadomo też, że jelita i mózg komunikują się ze sobą. Słabiej jednak rozumiemy szlaki komunikacyjne, łączące mózg z jelitami.
Kwestią stresu i jego wpływu na mikrobiom postanowili zająć się naukowcy z Instytutu Cybernetyki Biologicznej im. Maxa Plancka w Tybindze. Skupili się na na słabo poznanych gruczołach Brunnera. Znajdują się one w dwunastnicy, gdzie wydzielają śluz zobojętniający treść żołądka, która do niej trafia. Ivan de Araujo i jego zespół odkryli, że myszy, którym usunięto gruczoły Brunnera są bardziej podatne na infekcje, zwiększyła się u nich też liczba markerów zapalnych. Te same zjawiska zaobserwowano u ludzi, którym z powodu nowotworu usunięto tę część dwunastnicy, w której znajdują się gruczoły.
Okazało się, że po usunięciu gruczołów Brunnera z jelit myszy zniknęły bakterie z rodzaju Lactobacillus. W prawidłowo funkcjonującym układzie pokarmowym bakterie kwasu mlekowego stymulują wytwarzanie białek, które działają jak warstwa ochronna, utrzymująca zawartość jelit wewnątrz, a jednocześnie umożliwiając substancjom odżywczym na przenikanie do krwi. Bez bakterii i białek jelita zaczynają przeciekać i do krwi przedostają się substancje, które nie powinny tam trafiać Układ odpornościowy atakuje te substancje, wywołując stan zapalny i choroby.
Gdy naukowcy przyjrzeli się neuronom gruczołów Brunnera odkryli, że łączą się one z nerwem błędnym, najdłuższym nerwem czaszkowym, a włókna, do którego połączone są te neurony biegną bezpośrednio do ciała migdałowatego, odpowiadającego między innymi za reakcję na stres. Eksperymenty, podczas których naukowcy wystawiali zdrowe myszy na chroniczny stres wykazały, że u zwierząt spada liczba Lactobacillus i zwiększa się stan zapalny. To zaś sugeruje, że w wyniku stresu mózg ogranicza działanie gruczołów Brunnera, co niekorzystnie wpływa na populację bakterii kwasu mlekowego, prowadzi do przeciekania jelit i chorób.
Odkrycie może mieć duże znaczenie dla leczenia chorób związanych ze stresem, jak na przykład nieswoistych zapaleń jelit. Obecnie de Araujo i jego zespół sprawdzają, czy chroniczny stres wpływa w podobny sposób na niemowlęta, które otrzymują Lactobacillus wraz z mlekiem matki.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niemal 100 lat temu, 15 stycznia 1919 roku w Bostonie doszło do niezwykłej śmiercionośnej katastrofy. W dzielnicy North End pękł zbiornik z melasą i ulicę zalała 7-metrowa fala słodkiej cieczy, która zniszczyła wiele budynków i zabiła 21 osób oraz kilkanaście koni. Przez 100 lat naukowcy zastanawiali się, jak wolno poruszający się płyn mógł mieć tak katastrofalne skutki. Dopiero teraz udało się wyjaśnić zjawiska fizyczne stojące u podstaw śmiertelnego słodkiego tsunami.
Nicole Sharp, inżynier lotnictwa, która specjalizuje się w dynamice cieczy oraz Jordan Kennedy z Uniwersytetu Harvarda zebrali wszelkie dostępne dane na temat katastrofy, w tym doniesienia prasowe, stare mapy Bostonu czy informacje pogodowe. Przeprowadzili liczne eksperymenty dotyczące poruszania się melasy w różnych warunkach i wprowadzili uzyskane dane do modeli komputerowych. Niedawno wyniki swoich eksperymentów zaprezentowali podczas dorocznego spotkania Wydziału Dynamiki Cieszy Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.
Melasa jest płynem nieniutonowskim i pseudoplastycznym. Oznacza to, że lepkość tego płynu nie jest wartością stałą, jego krzywa płynięcia nie jest funkcją liniową, a jego naprężenie stycznie nie jest stałe i maleje wraz ze wzrostem prędkości ścinania. Jednak w niższych temperaturach melasa zachowuje się bardziej jak klasyczny płyn. Eksperymenty Sharp i Kennedy'ego wykazały, że jej lepkość drastycznie wzrasta w zimnych pomieszczeniach. Przelanie 48 mililitrów melasy do cylindra miarowego zajęło nam kilkanaście minut - mówi Sharp. Biorąc pod uwagę fakt, że w czasie wypadku w Bostonie było zimno, zasięg zniszczeń stanowił poważną zagadkę. Już wkrótce po wypadku gazety spekulowały, że pod zbiornik podłożono bombę i eksplozja spowodowała szybkie rozprzestrzenianie się melasy.
Z najnowszych badań wiemy już, że znacznie lepszym wyjaśnieniem od podłożenia ładunku wybuchowego jest podstawowy przepływ horyzontalny cieczy w polu grawitacyjnym, który spowodowany jest różnicami w gęstości ośrodków. Odgrywa on znaczącą rolę wówczas gdy gęstsza ciecz rozprzestrzenia się horyzontalnie po cieczy mniej gęstej (w tym przypadku melasa po powietrzu). Podobne zjawisko obserwujemy, gdy otworzymy drzwi w ciepłym pomieszczeniu i gwałtownie wpada doń zimne powietrze. Ruch powietrza jest silny, pomimo braku wiatru. Sama gęstość melasy mogła odpowiadać za jej dużą prędkość początkową. Ważną rolę odegrała też temperatura. Zbiornik z melasą był nieco cieplejszy od otaczającego go powietrza. Gdy pękł, rozprzestrzeniająca się melasa ulagała szybkiemu schłodzeniu, przez co stawała się bardziej lepka i bardziej niebezpieczna. Melasa działała też na uwięzionych w niej ludzi jak ruchome piaski. Im bardziej próbowali się wydostać, tym bardziej w niej grzęźli. Wszystkie te czynniki spowodowały, że wypadek wiązał się z tak olbrzymimi zniszczeniami i dużą liczbą ofiar.
Pani Sharp chce teraz rozszerzyć swoją analizę o to, co działo się w zbiorniku bezpośrednio przed katastrofą, gdy na jego dno wpompowano gorącą melasę. "Przypuszczam, że powstała jakaś niesamowita mieszanina o właściwościach skomplikowanych faktem, iż lepkośc melasy ulega znacznym zmianom wraz ze zmianami temperatury" - mówi uczona.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W pierścieniach drzew z francuskich Alp zauważono, że przed 14 300 laty doszło do gwałtownego wzrostu ilości radioaktywnej formy węgla, C-14. To ślad po największej znanej nam burzy słonecznej. Gdyby obecnie na Słońcu doszło do takiej burzy, miałoby to katastrofalne skutki dla naszej cywilizacji. Burza taka zniszczyłaby satelity komunikacyjne i nawigacyjne oraz spowodowała masowe uszkodzenia sieci elektroenergetycznych oraz internetu.
O wynikach badań przeprowadzonych przez brytyjsko-francuski zespół naukowy, możemy przeczytać w Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Ich autorzy przeanalizowali poziom radiowęgla w pozostałościach częściowo sfosylizowanych drzew znalezionych na zniszczonym erozją brzegu rzeki Drouzet w pobliżu Gap. Zauważyli, że dokładnie 14 300 lat temu nagle wzrósł poziom C-14. Po porównaniu go do poziomu berylu, naukowcy doszli do wniosku, że wzrost ilości węgla spowodowany był olbrzymią burzą na Słońcu.
Radiowęgiel bez przerwy powstaje w górnych warstwach atmosfery w wyniku reakcji łańcuchowych zapoczątkowywanych przez promieniowanie kosmiczne. W ostatnich latach naukowcy zauważyli, że ekstremalne zjawiska na Słońcu, takie jak rozbłyski i koronalne wyrzuty masy, mogą prowadzić do nagłych krótkotrwałych wzrostów ilości energetycznych cząstek, które skutkują znaczącymi wzrostami ilości radiowęgla na przestrzeni zaledwie jednego roku, mówi główny autor badań, profesor Edouard Bard z Collège de France i CEREGE.
Burza słoneczna, której ślady pozostały w pierścieniach drzew, sprowadziłaby katastrofę na współczesną cywilizację opartą na technologii. Już przed kilkunastu laty amerykańskie Narodowe Akademie Nauk opublikowały raport dotyczący ewentualnych skutków olbrzymiego koronalnego wyrzutu masy, który zostałby skierowany w stronę Ziemi. Takie wydarzenie spowodowałoby poważne perturbacje w polu magnetycznym planety, co z kolei wywołałoby przepływ dodatkowej energii w sieciach energetycznych. Nie są one przygotowane na tak gwałtowne zmiany.
Omawiając ten raport, pisaliśmy, że mogłoby dojść do stopienia rdzeni w stacjach transformatorowych i pozbawienia prądu wszystkich odbiorców. Autorzy raportu stwierdzili, że gwałtowny koronalny wyrzut masy mógłby uszkodzić 300 kluczowych transformatorów w USA. W ciągu 90 sekund ponad 130 milionów osób zostałoby pozbawionych prądu. Mieszkańcy wieżowców natychmiast straciliby dostęp do wody pitnej. Reszta mogłaby z niej korzystać jeszcze przez około 12 godzin. Stanęłyby pociągi i metro. Z półek sklepowych błyskawiczne zniknęłaby żywność, gdyż ciężarówki mogłyby dostarczać zaopatrzenie dopóty, dopóki miałyby paliwo w zbiornikach. Pompy na stacjach benzynowych też działają na prąd. Po około 72 godzinach skończyłoby się paliwo w generatorach prądu. Wówczas stanęłyby szpitale.
Najbardziej jednak przerażającą informacją jest ta, iż taki stan mógłby trwać całymi miesiącami lub latami. Uszkodzonych transformatorów nie można naprawić, trzeba je wymienić. To zajmuje zespołowi specjalistów co najmniej tydzień. Z kolei duże zakłady energetyczne mają na podorędziu nie więcej niż 2 grupy odpowiednio przeszkolonych ekspertów. Nawet jeśli część transformatorów zostałaby dość szybko naprawiona, nie wiadomo, czy w sieciach byłby prąd. Większość rurociągów pracuje bowiem dzięki energii elektrycznej. Bez sprawnego transportu w ciągu kilku tygodni również i elektrowniom węglowym skończyłyby się zapasy. Sytuacji nie zmieniłyby też elektrownie atomowe. Są one zaprojektowane tak, by automatycznie wyłączały się w przypadku poważnych awarii sieci energetycznych. Ich uruchomienie nie jest możliwe przed usunięciem awarii.
O tym, że to nie tylko teoretyczne rozważania, świadczy chociażby fakt, że w marcu 1989 roku burza na Słońcu na 9 godzin pozbawiła prądu 6 milionów Kanadyjczyków. Z kolei najpotężniejszym tego typu zjawiskiem, jakie zachowało się w ludzkiej pamięci, było tzw. wydarzenie Carringtona z 1859 roku. Kilkanaście godzin po tym, jak astronom Richard Carrington zaobserwował dwa potężne rozbłyski na Słońcu, Ziemię zalało światło zórz polarnych. Przestały działać telegrafy, doszło do pożarów drewnianych budynków stacji telegraficznych, a w Ameryce Północnej, gdzie była noc, ludzie mogli bez przeszkód czytać gazety. Igły kompasów poruszały się w sposób niekontrolowany, a zorze polarne było widać nawet w Kolumbii.
Obecnie ucierpiałyby nie tylko sieci elektromagnetyczne, ale również łączność internetowa. Na szczególne niebezpieczeństwo narażone byłyby kable podmorskie, a konkretnie zainstalowane w nich wzmacniacze oraz ich uziemienia. Więc nawet gdy już uda się przywrócić zasilanie, problemem będzie funkcjonowanie globalnego internetu, bo naprawić trzeba będzie dziesiątki tysięcy kilometrów kabli.
Bezpośrednie pomiary aktywności Słońca za pomocą instrumentów naukowych ludzkość rozpoczęła dopiero w XVII wieku od liczenia plam słonecznych. Obecnie mamy dane z obserwatoriów naziemnych, teleskopów kosmicznych i satelitów. To jednak nie wystarczy, gdyż pozwala na zanotowanie aktywności Słońca na przestrzeni ostatnich kilkuset lat. Badania radiowęgla w pierścieniach drzew, w połączeniu z badaniem berylu w rdzeniach lodowych to najlepszy sposób na poznanie zachowania naszej gwiazdy w bardziej odległej przeszłości, mówi profesor Bard.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.