Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Dlaczego kobiety po menopauzie żyją tak długo?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Badania próbek asteroidy Bennu dostarczonych na Ziemię przez misję OSIRIS-REx wykazały, że znajdują się tam molekuły, które na Ziemi są niezbędnymi składnikami do powstania życia. Znaleziono też ślady świadczące o obecności słonej wody. Mogła ona być miejscem, w którym dochodziło do interakcji i łączenia się tych molekuł.
NASA zastrzega, że odkrycie nie jest równoznaczne z odkryciem życia na asteroidzie. Sugeruje ono jednak, że we wczesnym Układzie Słonecznym powszechnie istniały warunki niezbędne do powstania życia, a to zwiększa prawdopodobieństwo znalezienia go na innych ciałach niebieskich.
Na łamach Nature i Nature Astronomy ukazały się dwa artykuły, w których naukowcy z NASA i innych instytucji – zarówno z USA, jak i Niemiec, Japonii, Francji, Wielkiej Brytanii czy Australii – omawiają wyniki swoich badań.
W Nature Astronomy zespół prowadzony przez Daniela P. Glavina z NASA informuje, że na asteroidzie zidentyfikowano 14 z 20 podstawowych (kanonicznych) aminokwasów białkowych, z których powstają białkna na Ziemi oraz wszystkie pięć podstawowych zasad azotowych nukleotydów, które ziemskie organizmy żywe wykorzystują do przechowywania i przekazywania informacji genetycznej. Odnotowano też bardzo wysoki poziom amoniaku. Jest on bardzo ważny z punktu widzenia biologii, gdyż reaguje z formaldehydem – również znalezionym w próbkach z Bennu – i w odpowiednich warunkach tworzy bardziej złożone molekuły, jak aminokwasy.
Wszystkie elementy niezbędne do powstania życia, które znaleziono na Bennu, zidentyfikowano już wcześniej na innych skałach pochodzenia kosmicznego. Tym razem jednak mamy dziewicze próbki pobrane w przestrzeni kosmicznej, co wspiera hipotezę mówiącą, że obiekty, które powstały z dala od Słońca, mogły być waźnym źródłem rozprzestrzeniania się życiodajnych molekuł po Układzie Słonecznym.
Glavin i jego koledzy szukali molekuł niezbędnych do powstania życia. Tymczasem Tim J. McCoy, kurator zbiorów meteorytów z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej, szukał na Bennu informacji o środowisku, w jakim molekuły te powstały. Wraz z zespołem informuje na łamach Nature o znalezieniu 11 minerałów, które powstają, gdy zawierające sole woda odparowuje przez długi czas, pozostawiając po sobie kryształy soli. Podobne co na Bennu solanki prawdopodobnie istnieją na planecie karłowatej Ceres oraz księżycu Saturna, Enceladusie.
Naukowcy już wcześniej wykrywali na znalezionych na Ziemi meteorytach różne produkty takiego odparowywania, jednak dotychczas nie mieli okazji badać ostatecznych produktów takiego odparowywania trwającego przez tysiące lub więcej lat. Na Bennu znaleziono też kilka minerałów, w tym sodę naturalną, tzw. tronę, których nigdy wcześniej nie zaobserwowano na próbkach pochodzących spoza Ziemi.
Badania dostarczają wielu nowych informacji, ale pozostawiają bez odpowiedzi liczne pytania. Niemal wszystkie aminokwasy są chiralne, a więc występują w dwóch wariantach, będących swoim lustrzanym odbiciem. Organizmy żywe na Ziemi wykorzystują wyłącznie konformację L- (są lewostronne). Tymczasem na Bennu występowały one w postaci mieszaniny racemicznej, czyli zawierającej równe ilości obu wariantów. To najprawdopodobniej oznacza, że na wczesnej Ziemi aminokwasy również występowały w postaci takich mieszanin. Zatem wciąż jest tajemniczą, dlaczego życie wybrało lewo-, a nie prawostronność.
Misja OSIRIS-REx została wystrzelona w 2016 roku. W 2020 informowaliśmy, że padła ofiarą własnego sukcesu i pobrała tak dużo próbek, iż pojemnik się nie zamyka, więc NASA musi znaleźć awaryjne rozwiązanie problemu. Próbki trafiły na Ziemię w 2023 roku. W międzyczasie zaś, gdy było wiadomo, że misja OSIRIS-REx z powodzeniem pobrała próbki z Bennu i gdy rozpoczął się powrót pojazdu, specjaliści zaczęli zastanawiać się, co dalej. Plan misji zakładał bowiem od początku, że OSIRIS-REx po uwolnieniu pojemnika z próbkami odleci w kierunku zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego. Naukowcy chcieli więc wykorzystać sprawny, posiadający paliwo pojazd. Tym bardziej, że został on zaprojektowany nie do przelotu obok wybranego celu, a do zadań związanych z bliskim spotkaniem i prowadzeniem badań. W końcu zdecydowano, że pojazd poleci do 400-metrowej asteroidy Apophis. Tej samej, która w 2029 roku zbliży się do Ziemi na odległość mniejszą niż satelity na orbicie geosynchronicznej.
Przemianowana na OSIRIS-APEX misja będzie przez 18 miesięcy towarzyszyła asteroidzie. Co prawda nie pobierze żadnych próbek, ale wykona manewr polegający na podleceniu bardzo blisko i uruchomienie silników, wskutek czego być może uda się odsłonić część tego, co znajduje się pod jej powierzchnią. Naukowcy chcą się dowiedzieć, jaki będzie wpływ fizyczny przyciągania ziemskiego na asteroidę, mają też nadzieję poznać jej skład.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W 2016 roku w Pförring na południu Niemiec odkryto grób młodej kobiety z późnego okresu imperialnego. W pochodzącym z V wieku pochówku znaleziono liczne dobra grobowe. Część z nich znajdowało się w pobliżu jej lewego uda, w jednym bloku ziemi. Blok wydobyto więc w całości i zajęli się nim konserwatorzy. Prześwietlenie promieniami rentgenowskimi wykazało, że znajduje się w nim znacznie więcej przedmiotów, niż było widać na powierzchni bloku. Specjaliści rozpoczęli więc żmudny proces wydobywania przedmiotów, ich badania i konserwacji. Teraz dowiadujemy się, że to zestaw praktycznych i ozdobnych przedmiotów, które zmarła nosiła zawieszone u pasa.
Archeolodzy znaleźli resztki rzemyków, którymi przedmioty były przywiązane do paska. Były wśród nich dwa klucze z brązu, kościany pojemniczek na igłę, liczne pierścienie z brązu, trzy rzymskie monety, muszla ślimaka morskiego, wisiorek z orzecha włoskiego ozdobiony brązem oraz starannie wykonany ozdobny dysk inkrustowany szkłem. Uwagę zwraca różnorodność przedmiotów oraz fakt, że część z nich to przedmioty użytkowe, część zaś to ozdoby lub talizmany. Zdaniem naukowców, ich noszenie u pasa było nie tylko przejawem ówczesnej mody, ale również oznaką statusu społecznego.
Odkrycie daje nam interesujący wgląd w kulturę późnego okresu imperialnego na znajdującej się na Dunaju granicy Imperium Romanum oraz na ówczesną symbolikę i sposób używania biżuterii. Zestaw znaleziony u młodej kobiety pochowanej w Pförring jest nietypowy. Pozwala nam na wysunięcie ekscytujących wniosków na temat społecznego i kulturowego środowiska, w którym obracała się zmarła, mówi profesor Mathias Pfeil, główny konserwator w Bawarskim Krajowym Biurze Ochrony Zabytków.
« powrót do artykułu -
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
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
Jedno z ważnych pytań o początki życia brzmi: w jaki sposób cząstki RNA swobodnie przemieszczające się w pierwotnej zupie zostały opakowane w chronione błoną komórki. Odpowiedź na to pytanie zaproponowali właśnie na łamach Science Advances inżynierowie i chemicy z Uniwersytetów w Chicago i w Houston oraz Jack Szostak, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. W swoim artykule pokazują, jak przed 3,8 miliardami lat krople deszczu mogły ochronić pierwsze protokomórki i umożliwić powstanie złożonych organizmów żywych.
Uczeni przyjrzeli się koacerwatom, dużym grupom cząstek, samoistnie tworzącym się w układach koloidalnych (niejednorodnych mieszaninach). Zachowanie koacerwatów można porównać do zachowania kropli oleju w wodzie.
Już dawno pojawiła się hipoteza, że nie posiadające błon mikrokrople koacerwatów mogły być modelowymi protokomórkami, gdyż mogą rosnąć, dzielić się i gromadzić wewnątrz RNA. Jednak błyskawiczna wymiana RNA pomiędzy koacerwatami, ich szybkie łączenie się, zachodzące w ciągu minut oznaczają, że poszczególne krople nie są w stanie utrzymać swojej odrębności genetycznej. To zaś oznacza, że ewolucja darwinowska nie jest możliwa, a populacja takich protokomórek byłaby narażona na błyskawiczne załamanie w wyniku rozprzestrzeniania się pasożytniczego RNA, czytamy w artykule. Innymi słowy każda kropla, która zawierałaby mutację potencjalnie użyteczną na drodze do powstania życia, błyskawicznie wymieniałaby swoje RNA z innymi RNA, nie posiadającymi takich pożytecznych mutacji. W bardzo szybkim tempie wszystkie krople stałyby się takie same. Nie byłoby różnicowania, konkurencji, a zatem nie byłoby ewolucji i nie mogłoby powstać życie.
Jeśli dochodzi do ciągłej wymiany molekuł czy to między kroplami czy między komórkami i po krótkim czasie wszystkie one wyglądają tak samo, to nie pojawi się ewolucja. Będziemy mieli grupę klonów, wyjaśnia Aman Agrawal z Pritzker School of Molecular Engineering na University of Chicago.
Nauka od dawna zastanawia się, co było pierwszą molekułą biologiczną. To problem kury i jajka. DNA koduje informacje, ale nie przeprowadza żadnych działań. Białka przeprowadzają działania, ale nie przenoszą informacji. Badacze tacy jak Szostak wysunęli hipotezę, że pierwsze było RNA. To molekuła jak DNA, zdolna do kodowania informacji, ale zawija się jak białko.
RNA było więc kandydatem na pierwszy materiał biologiczny, a koacerwaty kandydatami na pierwsze protokomórki. Wszystko wydawało się dobrze układać, aż w 2014 roku Szostak opublikował artykuł, w którym informował, że wymiana materiału pomiędzy kroplami koacerwatów zachodzi zbyt szybko. Możesz stworzyć różnego rodzaju krople koacerwatów, ale nie zachowają one swojej unikatowej odrębności. Zbyt szybko będą wymieniały RNA. To był problem z którym przez długi czas nie potrafiono sobie poradzić, mówi Szostak.
W naszym ostatnim artykule wykazaliśmy, że problem ten można przynajmniej częściowo przezwyciężyć, jeśli koacerwaty zamkniemy w wodzie destylowanej – na przykład wodzie deszczowej czy jakiejś innej słodkiej wodzie. W kroplach takich pojawia się rodzaj wytrzymałej błony, która ogranicza wymianę zawartości, dodaje uczony.
Na trop tego zjawiska naukowcy wpadli, gdy Aman Agrawal był na studiach doktoranckich. Badał zachowanie koacerwatów poddanych działaniu pola elektrycznego w destylowanej wodzie. Jego badania nie miały nic wspólnego z początkami życia. Interesował go fascynujący materiał z inżynieryjnego punktu widzenia. Manipulował napięciem powierzchniowym, wymianą soli, molekuł itp. Chciał w swojej pracy doktorskiej badać podstawowe właściwości koacerwatów.
Pewnego dnia Agrawal jadł obiad z promotorem swojej pracy magisterskiej, profesorem Alamgirem Karimem oraz jego starym znajomym, jednym ze światowych ekspertów inżynierii molekularnej, Matthew Tirrellem. Tirrell zaczął się zastanawiać, jak badania Agrawala nad wpływem wody destylowanej na koacerwaty mogą się mieć do początków życia na Ziemi. Zadał swoim rozmówcom pytanie, czy 3,8 miliarda lat temu na naszej planecie mogła istnieć woda destylowana. Spontanicznie odpowiedziałem „deszczówka”! Oczy mu się zaświeciły i od razu było widać, że jest podekscytowany tym pomysłem. Tak połączyły się nasze pomysły, wspomina profesor Karim.
Tirrell skontaktował Agrawla z Szostakiem, który niedawno rozpoczął na Uniwersytecie Chicagowskim nowy projekt badawczy, nazwany z czasem Origins of Life Initiative. Profesor Tirrel zadał Szostakowi pytanie: Jak sądzisz, skąd na Ziemi przed powstaniem życia mogła wziąć się woda destylowana. I Jack odpowiedział dokładnie to, co już usłyszałem. Że z deszczu.
Szostak dostarczył Agrawalowi próbki DNA do badań, a ten odkrył, że dzięki wodzie destylowanej transfer RNA pomiędzy kroplami koacerwatów znacząco się wydłużył, z minut do dni. To wystarczająco długo, że mogło dochodzić do mutacji, konkurencji i ewolucji. Gdy mamy populację niestabilnych protokomórek, będą wymieniały materiał genetyczny i staną się klonami. Nie ma tutaj miejsca na ewolucję w rozumieniu Darwina. Jeśli jednak ustabilizujemy te protokomórki tak, by przechowywały swoją unikatową informację wystarczająco długo, co najmniej przez kilka dni, może dojść do mutacji i cała populacja będzie ewoluowała, stwierdza Agrawal.
Początkowo Agrawal prowadził swoje badania z komercyjnie dostępną laboratoryjną wodą destylowaną. Jest ona wolna od zanieczyszczeń, ma neutralne pH. Jest bardzo odległa od tego, co występuje w naturze. Dlatego recenzenci pisma naukowego, do którego miał trafić artykuł, zapytali Agrawala, co się stanie, jeśli woda będzie miała odczyn kwasowy, będzie bardziej podobna do tego, co w naturze.
Naukowcy zebrali więc w Houston deszczówkę i zaczęli z nią eksperymentować. Gdy porównali wyniki badań z wykorzystaniem naturalnej deszczówki oraz wody destylowanej laboratoryjnie, okazało się, że są one identyczne. W obu rodzajach wody panowały warunki, które pozwalałyby na ewolucję RNA wewnątrz koacerwatów.
Oczywiście skład chemiczny deszczu, który pada obecnie w Houston, jest inny, niż deszczu, który padał na Ziemi przed 3,8 miliardami lat. To samo zresztą można powiedzieć o modelowych protokomórkach. Autorzy badań dowiedli jedynie, że taki scenariusz rozwoju życia jest możliwy, ale nie, że miał miejsce.
Molekuły, których użyliśmy do stworzenia naszych protokomórek to tylko modele do czasu, aż znajdziemy bardziej odpowiednie molekuły. Środowisko chemiczne mogło się nieco różnić, ale zjawiska fizyczne były takie same, mówi Agrawal.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.