DNA pomoże w wykrywaniu i badaniu ciemnej materii
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Od czasu rozkodowania genomu wiemy o mutacjach zachodzących w DNA. Od 1/3 do 1/4 mutacji w sekwencjach kodujących białka to tzw. mutacje synonimiczne. Dochodzi w nich do takiej zmiany pojedynczego nukleotydu w genie, która nie powoduje zmiany aminokwasu w kodowanym białku. Przez lata uważano, że mutacje takie są neutralne. Jednak naukowcy z University of Michigan odkryli właśnie, że większość mutacji synonimicznych to mutacje bardzo szkodliwe.
Odkrycie, że większość mutacji synonimicznych nie jest neutralnych, może mieć znaczące skutki dla badań nad mechanizmami różnych chorób, badań genetycznych i biologii ewolucyjnej.Tym bardziej, jeśli spostrzeżenia naukowców z Michigan potwierdzą się w przypadku innych genów i organizmów.
Wiele badań biologicznych opiera się na założeniu, że mutacje synonimiczne są neutralne, więc obalenie tego poglądu niesie ze sobą szeroko zakrojone konsekwencje. Na przykład mutacje synonimiczne nie są brane pod uwagę podczas badań mutacji powodujących choroby, a jak się okazuje, mogą być powszechnie występującym i niedocenianym mechanizmem chorobotwórczym, mówi jeden z autorów badań, Jianzhi Zhang.
Zhang i jego koledzy wiedzieli, że od dekady pojawiają się pojedyncze dowody wskazujące, że mutacje synonimiczne mogą nie być neutralne. Uczeni postanowili więc sprawdzić, czy to wyjątki od reguły, czy raczej reguła. Naukowcy za cel badań wybrali drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Ich szczepy są szeroko stosowane jako drożdże piekarnicze, piwowarskie czy winiarskie. Wybór padł właśnie na nie, gdyż jedna generacja tych drożdży żyje około 80 minut, a organizmy te są małe, co pozwala na łatwą, precyzyjną i wygodną obserwację wpływu na drożdże dużej liczby mutacji synonimicznych. Za pomocą techniki CRISPR/Ca9 stworzyli ponad 8000 zmutowanych szczepów drożdży. Każdy z tych szczepów posiadał mutacje synonimiczne, niesynonimiczne oraz nonsensowne w jednym z 21 interesujących naukowców fragmentów.
Następnie naukowcy oceniali stan poszczególnych szczepów, biorąc pod uwagę tempo ich namnażania się w porównaniu ze szczepami kontrolnymi, do których nie wprowadzono mutacji. W ten sposób, badając tempo reprodukcji, naukowcy mogli stwierdzić, czy mutacje są korzystne, szkodliwe czy neutralne.
Ku ich zdumieniu okazało się, że aż 75,9% mutacji synonimicznych jest wyraźnie szkodliwych, a 1,3% –wyraźnie korzystnych. Anegdotyczne dowody na to, że mutacje synonimiczne nie są neutralne okazały się wierzchołkiem góry lodowej, mówi główny autor badań, Xukang Shen. Zbadaliśmy też mechanizm, za pomocą którego mutacje synonimiczne wpływały na zdrowie drożdży i stwierdziliśmy, że jednym z powodów jest fakt, iż mutacje synonimiczne i niesynonimiczne wpływają na poziom ekspresji genów, dodaje uczony.
Naukowcy byli zaskoczeni faktem, że olbrzymia większość mutacji synonimicznych nie jest neutralna. Takie wyniki wskazują bowiem, że dla pojawienia się chorób mutacje synonimiczne są niemal równie ważne co mutacje niesynonimiczne.
Więcej na ten temat można przeczytać na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Badający neutrina fizycy z projektu MicroBooNE ogłosili, że udało im się ustalić przekrój czynny neutrino rozpraszanego na argonie. To niezwykle ważne wydarzenie, gdyż pozwoli na osiągnięcie zakładanych celów naukowych budowanemu właśnie olbrzymiemu wykrywaczowi neutrin DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment).
Neutrina to niewielkie cząstki subatomowe, które z jednej strony wstępują niezwykle powszechnie, z drugiej zaś – bardzo trudno jest je zarejestrować. Poruszają się z prędkością bliską prędkości światła, w każdej sekundzie miliardy tych cząstek bombardują Ziemię i nasze organizmy. Te cząstki są tak małe, że neutrino mogłoby przelecieć przez ołowianą ścianę grubości roku świetlnego, nie zderzając się przy tym z żadnym atomem. Ich zarejestrowanie jest więc niezwykle trudne, a ich zrozumienie może ujawnić nam wiele sekretów wszechświata.
W ramach eksperymentu MicroBooNE prowadzonego w słynnym Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) dane na temat neutrin gromadzone są od 2015 roku. Informacje te przydadzą się m.in. do skonstruowania eksperymentu DUNE. MicroBooNE i DUNE wykorzystują ciekłoargonowe komory projekcji czasowej (low-noise liquid-argon time projection chamber, LArTPC). To niezwykle skomplikowany wykrywacz, który rejestruje neutrina przelatujących przez zbiornik z ciekłym argonem o temperaturze -186 stopni Celsjusza. Neutrino jest rejestrowane, gdy wejdzie w interakcję z atomem argonu. MicroBooNE służy jako urządzenie testowe dla znacznie większego DUNE.
DUNE będzie składał się z dwóch wykrywaczy neutrin. Jeden z nich będzie rejestrował interakcje neutrin w pobliżu źródła ich generowania. Źródłem tym będzie Main Injector w Fermilab. Niedaleko źródła znajdzie się pierwszy, mniejszy wykrywacz. Kolejny zaś jest budowany 1300 kilometrów dalej, w nieczynnej kopalni złota w miejscowości Lead w Dakocie Południowej. Powstaje tam gigantyczny zbiornik zawierający 40 000 ton ciekłego argonu. Urządzenia będą rejestrowały interakcje neutrin z atomami argonu. Jednak, aby naukowcy mogli wyciągnąć z uzyskanych danych odpowiednie wnioski, muszą jak najwięcej o tych interakcjach się dowiedzieć. Dlatego właśnie tak ważne są prace MicroBooNE.
Najpowszechniej wykorzystywanymi tarczami w eksperymentach z neutrinami są żelazo, tlen (wchodzący w skład wody), węgiel (jako olej mineralny) i argon. Jako że komory LArTPC mają wiele zalet, naukowcy chcą jak najlepiej poznać interakcje argonu i neutrino.
Przekrój czynny neutrino rozpraszanego na argonie pokazuje, jak argon reaguje na neutrino, z czym mamy do czynienia w MicroBooNE i DUNE. Naszym ostatecznym celem jest badanie neutrin, ale do tego potrzebujemy lepszego zrozumienia, w jaki sposób neutrina oddziałują z materiałem w wykrywaczach, takim jak np. atomy argonu, mówi Xin Qian z Brookhaven National Laboratory.
Jednym z najważniejszych zadań stojących przed DUNE będzie badanie oscylacji neutrin pomiędzy neturino mionowym, elektronowym i taonowym. Naukowcy wiedzą, że oscylacje te zależą m.in. od energii neutrin. Ale określenie tej energii jest bardzo trudne. Zarówno dlatego, że same interakcje w jakie wchodzą neutrina są złożone, ale i w każdym strumieniu neutrin cząstki mają różną energię. Dopiero dokładne określenie przekroju czynnego w zależności od energii pozwoli na zdobycie najważniejszych informacji na temat oscylacji neutrin. Gdy poznamy przekrój czynny, będziemy mogli odwrócić obliczenia i – na podstawie olbrzymiej liczby interakcji – określić przeciętną energię, zapach i właściwości oscylacji neutrin, dodaje Wenquiang Gu, który stał na czele zespołu analityków z Brookhaven Lab.
Ze szczegółami badań oraz uzyskanymi wynikami można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy pracujący przy projekcie GNOME, w skład którego wchodzą uczeni z Polski, Niemiec, Serbii, Izraela, Korei Południowej, Chin, Australii i USA, ogłosił pierwsze wyniki poszukiwań ciemnej materii za pomocą ogólnoświatowej sieci magnetometrów optycznych. We wspomnianych 8 krajach znajduje się 14 magnetometrów, a do obecnie opublikowanej analizy wykorzystano dane z 9 z nich.
GNOME to skrót od Global Network of Optical Magnetometers for Exotic Physics Searches. Celem projektu jest wykrycie charakterystycznego sygnału, który powinien być generowany przez pola ciemnej materii. Właśnie opublikowano dane z miesiąca nieprzerwanej pracy GNOME. Co prawda sygnał z ciemnej materii nie został wykryty, jednak pomiary pozwoliły na ściślejsze określenie, w jakich zakresach należy sygnału poszukiwać.
Obecnie wiemy, że wiele obserwowanych zjawisk, jak np. prędkość obrotową gwiazd w galaktykach czy spektrum promieniowania tła, można wyjaśnić przyjmując istnienie ciemnej materii. Jednak samej ciemnej materii nie udało się dotychczas wykryć.
Niezwykle lekkie cząstki bozonowe to najbardziej obiecujący kandydaci na ciemną materię. Są wśród nich cząstki podobne do aksjonów (ALP). Można je rozpatrywać jako klasyczne pole oscylujące w określonej częstotliwości. Cechą szczególną takich pól bozonowych jest – wedle jednego z teoretycznie możliwych scenariuszy – że mogą tworzyć one pewne wzorce i struktury. To zaś powoduje, że ciemna materia może mieć różną gęstość w różnych miejscach, tworząc na przykład rodzaj ścian mniejszych niż galaktyka, ale większych niż Ziemia, mówi profesor Dmitry Budker z Uniwersytetu Gutenberga z Moguncji.
Jeśli taka ściana napotka Ziemię, będzie się przez nią przesuwała i będzie po kolei wykrywana przez poszczególne magnetometry sieci GNOME, generując w nich charakterystyczne sygnały. Co więcej, sygnały te będą ze sobą skorelowane, w zależności od tego, jak szybko ta ściana będzie się przesuwała i kiedy dotrze do poszczególnych magnetometrów, wyjaśnia jeden ze współautorów badań, doktor Arne Wickenbrock.
Sygnał w magnetometrach powinien powstać w wyniku interakcji ciemnej materii ze spinem atomów w urządzeniach. Zgromadzone w nich atomy są wzbudzane za pomocą lasera o określonej częstotliwości, dzięki czemu ich spiny zwrócone są w tym samym kierunku. Przechodzące przez magnetometr pole ciemnej materii powinno zaburzyć ułożenie spinów, co można zmierzyć.
Hector Masia-Roig, doktorant pracujący w grupie profesora Budkera, porównuje atomy do chaotycznie tańczących osób. Gdy jednak „usłyszą” odpowiednią częstotliwość lasera, atomy koordynują swój taniec. Ciemna materia może wytrącić je z równowagi, a my możemy bardzo precyzyjnie zmierzyć te zaburzenia. Możliwość skorzystania z ogólnoświatowej sieci magnetometrów pozwoli na określenie, co zaburzyło spiny atomów. Gdy bowiem Ziemia będzie przechodziła przez ścianę ciemnej materii, atomy w poszczególnych stacjach będą stopniowo zaburzane. Dopiero gdy porównamy ze sobą sygnały ze wszystkich stacji, będziemy mogli stwierdzić, co je zaburzyło. Wracając do analogii z tańczącymi – będziemy mogli powiedzieć, czy do zaburzenia doszło dlatego, że pojawił się tancerz, który wypadł z rytmu i przeszkadzał innym, czy też było to zjawisko globalne, spowodowane przez ciemną materię.
Wspomniane na wstępie pomiary całego miesiąca pracy GNOME pozwoliły na stwierdzenie, że statystycznie znaczący sygnał nie pojawia się w badanym zakresie masy od 1 do 100 000 femtoelektronowoltów (feV). To zaś oznacza, że naukowcy mogą zawęzić obszar poszukiwań masy cząstek ciemnej materii.
W przyszłości naukowcy chcą skupić się na udoskonaleniu magnetometrów i metod analizy danych. Głównym celem ich pracy będzie zwiększenie stabilności działania magnetometrów, by mogły pracować dłużej bez przerw. Ponadto wykorzystywane obecnie atomy metali z grupy litowców zostaną zastąpione atomami gazów szlachetnych. Tak udoskonalony Advanced GNOME ma pozwolić na zwiększenie precyzji pomiarów.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy, na którego czele stoją uczeni z Holandii, informuje, że nie znalazł śladów ciemnej materii w galaktyce AGC 114905. Obecnie powszechne jest przekonanie, że galaktyki mogą istnieć wyłącznie dzięki ciemnej materii, której oddziaływanie utrzymuje je razem.
Przed dwoma laty Pavel Mancera Piña i jego zespół z Uniwersytetu w Groningen poinformowali o zidentyfikowaniu sześciu galaktyk, zawierających niewiele lub nie zawierających w ogóle ciemnej materii. Wówczas usłyszeli od swoich kolegów, by lepiej poszukali, a przekonają się, że musi tam ona być. Teraz, po prowadzonych przez 40 godzin obserwacjach za pomocą Very Large Array (VLA) uczeni potwierdzili to, co zauważyli wcześniej – istnienie galaktyk bez ciemnej materii.
AGC 114905 znajduje się w odległości 250 milionów lat świetlnych od Ziemi. To skrajnie rozproszona galaktyka (UDG – ultra diffuse galaxy) karłowata, ale określenie „karłowata” odnosi się w jej przypadku do jasności, a nie wielkości. Galaktyka jest bowiem wielkości Drogi Mlecznej, ale zawiera około 1000-krotnie mniej gwiazd. Przeprowadzone obserwacje i analizy przeczą przekonaniu, jakoby wszystkie galaktyki, a już na pewno karłowate UDG, mogły istnieć tylko dzięki utrzymującej je razem ciemnej materii.
Pomiędzy lipcem a październikiem 2020 roku naukowcy przez 40 godzin zbierali za pomocą VLA dane dotyczące ruchu gazu w tej galaktyce. Na podstawie obserwacji stworzyli grafikę pokazującą odległość gazu od galaktyki na osi X oraz jego prędkość obrotową na osi Y. To standardowy sposób badania obecności ciemnej materii. Tymczasem analiza wykazała, że ruch gazu w AGC 114905 można całkowicie wyjaśnić odwołując się wyłącznie do widocznej materii.
Tego oczekiwaliśmy i spodziewaliśmy się, gdyż potwierdza to nasze wcześniejsze obserwacje. Problem jednak pozostaje, gdyż obecnie obowiązujące teorie mówią, że AGC 114905musi zawierać ciemną materię. Nasze obserwacje wskazują, że jej tam nie ma. Po kolejnych badaniach mamy zatem coraz większą rozbieżność między teorią a obserwacjami, stwierdza Pavel Mancera Piña.
Naukowcy próbują więc wyjaśnić, co stało się z ciemną materią. Wedle jednej z wysuniętych przez nich hipotez, AGC 114905 mogłaby zostać pozbawiona ciemnej materii przez wielkie sąsiadujące z nią galaktyki. Problem w tym, że nie ma takich galaktyk. Zeby wyjaśnić ten brak ciemnej materii na gruncie powszechnie akceptowanego modelu kosmologicznego Lambda-CDM musielibyśmy wprowadzić do niego parametry o ekstremalnych wartościach, znajdujących się daleko poza akceptowanym zakresem. Również na gruncie alternatywnego modelu – zmodyfikowanej dynamiki newtonowskiej – nie jesteśmy w stanie wyjaśnić ruchu gazu w tej galaktyce.
Uczeni mówią, że istnieje pewne założenie, które mogłoby zmienić wnioski z ich badań. Założeniem tym jest kąt, pod jakim sądzą, że obserwowali AGC 114905. Jednak kąt ten musiałby się bardzo mocno różnić od naszych założeń, by we wnioskach było miejsce na istnienie ciemnej materii, mówi współautor badań Tom Oosterloo. Tymczasem zespół badań kolejną UDG. Jeśli i tam nie znajdzie śladów ciemnej materii, będzie to bardzo silnym potwierdzeniem dotychczasowych spostrzeżeń.
Warto tutaj przypomnieć, że już 3 lata temu donosiliśmy, że zespół z Yale University odkrył pierwszą galaktykę bez ciemnej materii. Metoda wykorzystana przez Holendrów jest bardziej wiarygodna i odporna na zakłócenia.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
O ile nam wiadomo, to pierwszy opublikowany dowód pokrewieństwa pomiędzy współcześnie żyjącą osobą, a osobą znaną z historii, które udało się potwierdzić dzięki tak małej ilości DNA i pomiędzy tak odległymi krewnymi, stwierdzili naukowcy na łamach Science Advances. Zespół genetyków, na którego czele stał profesor Eske Willerslev z University of Cambridge poinformował, że Ernie LaPointe rzeczywiście jest praprawnukiem legendarnego Siedzącego Byka.
Pan LaPointe już wcześniej dowiódł swojego pokrewieństwa z wielkim wodzem, badając drzewo rodzinne, akty zgonu, narodzin i historyczne dokumenty. Teraz uczeni postawili kropkę nad i. Wykorzystali pukiel włosów Siedzącego Byka oraz materiał pobrany od LaPointe'a i metodą badania autosomalnego DNA dowiedli pokrewieństwa pomiędzy nimi.
Zidentyfikowanie potomka znanego mężczyzny wyłącznie po linii matki tego potomka pozwoli, jak sądzą naukowcy, przeprowadzić podobne badania dla innych znanych osób. Osiągnięcie jest tym bardziej znaczące, że włosy Siedzącego Byka były w bardzo złym stanie. Przez ponad 100 lat przechowywano je bowiem w temperaturze pokojowej w waszyngtońskim Smithsonian Museum. Przed 14 laty zostały one przekazane LaPointe'owi i jego trzem siostrom.
Ernie LaPointe chciał udowodnić, że jest potomkiem Siedzącego Byka m.in. dlatego, by mieć prawo do przeniesienia jego szczątków w bardziej godne miejsce.
Siedzący Byk (Tatanka Iotake) urodził się około 1831 roku w plemieniu Hunkpapów, odłamu Teton Dakotów. Już w wieku 14 lat wziął udział w pierwszej wyprawie wojennej i szybko zdobył sobie uznanie dzielnego wojownika. Awansował w strukturach plemienia, stając się jego przywódcą. Doprowadził do powiększenia terenów łowieckich, dbał o dobrostan swoich ludzi. Z białymi żołnierzami walczył po raz pierwszy w 1863 roku. Już 4 lata później, w uznaniu jego mądrości i odwagi, stanął na czele całego narodu Dakotów (Siuksów). W 1876 roku, pełniąc rolę stratega i przywódcy duchowego, poprowadził – wraz z Szalonym Koniem i Galem – swoich ludzi do zwycięskiej bitwy pod Little Big Horn. Była to największa klęska armii USA w wojnach z Indianami. Z czasem jednak głód zmusił Siedzącego Byka i jego ludzi do poddania się i powrotu do wyznaczonego rezerwatu. Tam Siedzący Byk próbował dbać o swoich ludzi, sprzeciwiając się m.in. sprzedaży ziemi Białym.
W 1885 roku pozwolono mu – częściowo po to, by pozbyć się popularnego przywódcy – dołączyć do Buffalo Billa i jego Wild West Show. Występy przyniosły Siedzącemu Bykowi międzynarodowy rozgłos.
W 1889 roku wśród Indian popularność zdobywał prorok Wovoka i jego obrzęd religijny Taniec Ducha. Obiecywał on powrót bizonów i usunięcie białych najeźdźców. Władze próbowały zwalczać to zjawisko. Dnia 15 grudnia 1890 roku indiańska policja i żołnierze przybyli, by aresztować Siedzącego Byka. Wódz zginął podczas próby aresztowania.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.