Bakteria z wbudowanym termometrem
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowa krzywa globalnych temperatur wskazuje, że w fanerozoiku średnie temperatury na Ziemi zmieniały się bardziej niż przypuszczano. Naukowcy z University of Arizona i Smithsonian Institution przeprowadzili badania, w ramach których zrekonstruowali temperatury w ciągu ostatnich 485 milionów lat. To okres, w którym życie na naszej planecie zróżnicowało się, podbiło lądy i przetrwało liczne okresy wymierania.
Fanerozoik rozpoczyna się eksplozją kambryjską sprzed około 540 milionów lat i trwa do dzisiaj. Naukowcy w swoich badaniach ograniczyli się do 485 milionów lat, ze względu na niedostateczną ilość starszych danych geologicznych. Trudno jest znaleźć tak stare skały, w których zachował się zapis o panujących temperaturach. Nie mamy ich zbyt wielu nawet dla 485 milionów lat temu. To ogranicza nasze cofanie się w czasie, mówi profesor Jessica Tierney z Arizony.
Uczeni wykorzystali asymilację danych, w trakcie której połączyli zapis geologiczny z modelami klimatycznymi. Badania pozwoliły im lepiej zrozumieć, czego możemy spodziewać się w przyszłości. Jeśli badasz ostatnich kilka milionów lat, to nie znajdziesz niczego, co może być analogią dla zjawisk, jakich spodziewamy się w roku 2100 czy 2500. Trzeba cofnąć się znacznie dalej, gdy Ziemia była naprawdę gorąca. Tylko tak możemy zrozumieć zmiany, jakie mogą zajść w przyszłości, wyjaśnia Scott Wing, kurator zbiorów paleobotaniki w Smithsonian National Museum of Natural History.
Nowa krzywa temperatury pokazuje, że w tym czasie średnie temperatury na Ziemi zmieniały się w zakresie od 11,1 do 36,1 stopnia Celsjusza, a okresy wzrostu temperatur były najczęściej skorelowane ze zwiększoną emisją dwutlenku węgla do atmosfery. To jasno pokazuje, że dwutlenek węgla jest głównym czynnikiem kontrolującym temperatury na Ziemi. Gdy jest go mało, temperatury są niskie, gdy jest go dużo, na Ziemi jest gorąco, dodaje Tierney.
Badania pokazały też, że obecnie średnia temperatura jest niższa niż średnia dla większości fanerozoiku. Jednocześnie jednak antropogeniczne emisje CO2 powodują znacznie szybszy wzrost temperatury niż w jakimkolwiek momencie z ostatnich 485 milionów lat. To stwarza duże zagrożenie dla wielu gatunków roślin i zwierząt. Niektóre okresy szybkich zmian klimatycznych wiązały się z masowym wymieraniem.
Badacze zauważają, że ocieplenie klimatu może być też niebezpieczne dla ludzi. Nasz gatunek doświadczył w swojej historii zmian średnich temperatur o około 5 stopni Celsjusza. To niewiele, jak na 25-stopniową zmianę w ciągu ostatnich 485 milionów lat. Wyewoluowaliśmy w chłodnym okresie, który nie jest typowy dla większości geologicznej historii. Zmieniamy klimat w sposób, który wykracza poza to, czego doświadczyliśmy. Planeta była i może być cieplejsza, ale ludzie i zwierzęta nie zaadaptują się do tak szybkich zmian, dodaje Tierney.
Projekt zbadania temperatur w fanerozoiku rozpoczął się w 2018 roku, gdy pracownicy Smithsonian National Museum postanowili zaprezentować zwiedzającym krzywą temperatur z całego eonu. Badacze wykorzystali pięć różnych chemicznych wskaźników temperatury zachowanych w skamieniałym materiale organicznym. Na ich podstawie oszacowali temperaturę w 150 000 krótkich okresach czasu. Jednocześnie współpracujący z nimi naukowcy z University of Bristol – na podstawie rozkładu kontynentów i składu atmosfery – stworzyli ponad 850 symulacji temperatur w badanym czasie. Następnie autorzy badań połączyli oba zestawy danych, tworząc najbardziej precyzyjną krzywą temperatur dla ostatnich 485 milionów lat.
Dodatkową korzyścią z badań jest stwierdzenie, że czułość klimatu – czyli przewidywana zmiana średniej temperatury na Ziemi przy dwukrotnej zmianie stężenia CO2 – jest stała. Dwutlenek węgla i temperatury są nie tylko blisko powiązane, ale są powiązane w ten sam sposób przez 485 milionów lat. Nie zauważyliśmy, by czułość klimatu zmieniała się w zależności od tego, czy jest zimno czy gorąco, dodaje Tierney.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dżuma trapi ludzkość od 5000 lat. W tym czasie wywołująca ją Yersinia pestis ulegała wielokrotnym zmianom, zyskując i tracąc geny. Około 1500 lat temu, niedługo przed jedną z największych pandemii – dżumą Justyniana – Y. pestis stała się bardziej niebezpieczna. Teraz dowiadujemy się, że ostatnio bakteria dodatkowo zyskała na zjadliwości. Pomiędzy wielkimi pandemiami średniowiecza, a pandemią, która w XIX i XX wieku zabiła około 15 milionów ludzi, Y. pestis została wzbogacona o nowy niebezpieczny element genetyczny.
Naukowcy z Uniwersytetu Chrystiana Albrechta w Kilonii i Instytutu Biologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka przeanalizowali genom Y. pestis od neolitu po czasy współczesne. Mieli dostęp m.in. do szkieletów 42 osób, które zostały pochowane pomiędzy XI a XVI wiekiem na dwóch duńskich cmentarzach parafialnych.
Wcześniejsze badania pokazały, że na początkowych etapach ewolucji patogen nie posiadał genów potrzebnych do efektywnej transmisji za pośrednictwem pcheł. Taka transmisja jest typowa dla współczesnej dżumy dymieniczej. W wyniku ewolucji Y. pestis znacząco zwiększyła swoją wirulencję, co przyczyniło się do wybuchu jednych z najbardziej śmiercionośnych pandemii w historii ludzkości, mówi doktor Joanna Bonczarowska z Instytutu Klinicznej Biologii Molekularnej na Uniwersytecie w Kilonii. Podczas naszych badań wykazaliśmy, że przed XIX wiekiem żaden ze znanych szczepów Y. pestis nie posiadał elementu genetycznego znanego jako profag YpfΦ, dodaje uczona. Profag, jest to nieczynna postać bakteriofaga, fragment DNA wirusa, który został włączony do materiału genetycznego zaatakowanej przez niego bakterii.
Te szczepy Y. pestis, które mają w swoim materiale genetycznym YpfΦ, są znacznie bardziej śmiercionośne, niż szczepy bez tego profaga. Nie można więc wykluczyć, że to jego obecność przyczyniła się do wysokiej śmiertelności podczas pandemii z XIX/XX wieku.
Naukowcy z Kilonii chcieli szczegółowo poznać mechanizm zwiększonej wirulencji Y. pestis z profagiem YpfΦ. W tym celu przyjrzeli się wszystkim białkom kodowanym przez tę bakterię. Okazało się, że jedno z nich jest bardzo podobne do toksyn znanych z innych patogenów.
Struktura tego białka jest podobna do enterotoksyny wytwarzanej przez Vibrio cholerae (ZOT - zonula occludens toxin), która ułatwia wymianę szkodliwych substancji pomiędzy zainfekowanymi komórkami i uszkadza błonę śluzową oraz nabłonek, dodaje Bonczarowska. Uczona wraz z zespołem będą w najbliższym czasie badali wspomniane białko, gdyż jego obecność prawdopodobnie wyjaśnia zjadliwość współczesnych szczepów Y. pestis.
Badacze zwracają uwagę, że szybka ewolucja patogenu zwiększa ryzyko pandemii. Nabywanie nowych elementów genetycznych może spowodować, że pojawią się nowe objawy. To zaś może prowadzić do problemów z postawieniem diagnozy i opóźnienia właściwego leczenia, które jest kluczowe dla przeżycia. Co więcej, niektóre szczepy Y. pestis już wykazują oporność na różne antybiotyki, co dodatkowo zwiększa zagrożenie, stwierdza doktor Daniel Unterweger, który stał na czele grupy badawczej. Naukowcy przypominają, że u innych bakterii również odkryto elementy podobne do YpfΦ, co może wskazywać na ich zwiększoną wirulencję.
Zrozumienie, w jaki sposób patogen zwiększał swoją szkodliwość w przeszłości, a czasem robił to skokowo, pomoże nam w wykrywaniu nowych jego odmian i w zapobieganiu przyszłym pandemiom, wyjaśnia cel badań profesor Ben Krause-Kyora z Instytutu Klinicznej Biologii Molekularnej.
Dżuma to wciąż jedna z najbardziej niebezpiecznych chorób. Śmiertelność w przypadku szybko nieleczonej choroby wynosi od 30% (dżuma dymienicza) do 100% (odmiana płucna). Obecnie najczęściej występuje w Demokratycznej Republice Konga, Peru i na Madagaskarze. Zdarzają się jednak zachorowania w krajach wysoko uprzemysłowionych. Na przykład w USA w 2020 roku zanotowano 9 zachorowań, z czego zmarły 2 osoby.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz czwarty z rzędu światowe oceany pobiły rekordy ciepła. Kilkunastu naukowców z Chin, USA, Nowej Zelandii, Włoch opublikowało raport, z którego dowiadujemy się, że w 2022 roku światowe oceany – pod względem zawartego w nich ciepła – były najcieplejsze w historii i przekroczyły rekordowe maksimum z roku 2021. Poprzednie rekordy ciepła padały w 2021, 2020 i 2019 roku. Oceany pochłaniają nawet do 90% nadmiarowego ciepła zawartego w atmosferze, a jako że atmosfera jest coraz bardziej rozgrzana, coraz więcej ciepła trafia do oceanów.
Lijing Cheng z Chińskiej Akademii Nauk, który stał na czele grupy badawczej, podkreślił, że od roku 1958, kiedy to zaczęto wykonywać wiarygodne pomiary temperatury oceanów, każda dekada była cieplejsza niż poprzednia, a ocieplenie przyspiesza. Od końca lat 80. tempo, w jakim do oceanów trafia dodatkowa energia, zwiększyło się nawet 4-krotnie.
Z raportu dowiadujemy się, że niektóre obszary ocieplają się szybciej, niż pozostałe. Swoje własne rekordy pobiły Północny Pacyfik, Północny Atlantyk, Morze Śródziemne i Ocean Południowy. Co gorsza, naukowcy obserwują coraz większą stratyfikację oceanów, co oznacza, że wody ciepłe i zimne nie mieszają się tak łatwo, jak w przeszłości. Przez większą stratyfikację może pojawić się problem z transportem ciepła, tlenu i składników odżywczych w kolumnie wody, co zagraża ekosystemom morskim. Ponadto zamknięcie większej ilości ciepła w górnej części oceanów może dodatkowo ogrzać atmosferę. Kolejnym problemem jest wzrost poziomu wód oceanicznych. Jest on powodowany nie tylko topnieniem lodu, ale również zwiększaniem objętości wody wraz ze wzrostem jej temperatury.
Ogrzewające się oceany przyczyniają się też do zmian wzorców pogodowych, napędzają cyklony i huragany. Musimy spodziewać się coraz bardziej gwałtownych zjawisk pogodowych i związanych z tym kosztów. Amerykańska Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna prowadzi m.in. statystyki dotyczące gwałtownych zjawisk klimatycznych i pogodowych, z których każde przyniosło USA straty przekraczające miliard dolarów. Wyraźnie widać, że liczba takich zjawisk rośnie, a koszty są coraz większe. W latach 1980–1989 średnia liczba takich zjawisk to 3,1/rok, a straty to 20,5 miliarda USD/rok. Dla lat 1990–1999 było to już 5,5/rok, a straty wyniosły 31,4 miliarda USD rocznie. W ubiegłym roku zanotowano zaś 18 takich zjawisk, a straty sięgnęły 165 miliardów dolarów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Czarna Śmierć, największa pandemia w historii, trwała w latach 1346–1353. Wiemy, że wywołała ją bakteria Yersinia pestis, jednak jej źródła pozostają tajemnicą. Naukowcy z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku, Uniwersytetu w Tybindze oraz University of Stirling przebadali starożytne genomy Y. pestis i stwierdzili, że źródeł pandemii należy szukać w Azji Środkowej.
Zaraza najpierw dotarła nad Morze Śródziemne na statkach wiozących towary z terytoriów kontrolowanych przez Złotą Ordę. Szybko rozprzestrzeniła się po Europie, Bliskim Wschodzie i Afryce Północnej. Trwająca kilka lat pandemia Czarnej Śmierci mogła zabić do 60% ludności opanowanych przez nią terenach. A później powracała w kolejnych, chociaż mniejszych, falach przez następnych 500 lat. Okres ten – trwający do początków XIX wieku – nazwano Pandemią Drugiej Fali.
Jedna z najpowszechniej akceptowanych teorii mówiła, że źródłem Pandemii Drugiej Fali była Azja Wschodnia, w szczególności Chiny. Jednak podczas dotychczas prowadzonych prac archeologicznych nie znaleziono dowodów na występowanie choroby dalej na wschód niż okolice jeziora Issyk Kul w Kirgistanie. Dowody te wskazują, że w latach 1338–1339 doszło tam do epidemii, która zdewastowała okoliczne szlaki handlowe. Pochodziły one z wykopalisk przeprowadzonych przed 140 laty, kiedy to znaleziono miejsce pochówku z inskrypcjami w języku syryjskim. Od tamtej pory znalezisko budzi kontrowersje wśród specjalistów. Wówczas zidentyfikowano bowiem ofiary tajemniczej epidemii, nie można było jednak jednoznacznie stwierdzić, że była to ta sama choroba, która zabijała w czasie Czarnej Śmierci.
Teraz uczeni z Niemiec i Wielkiej Brytanii przeprowadzili badania genetyczne szczątków znalezionych we wspomnianym grobie. Znaleźli tam DNA bakterii Yersinia pestis, a z odczytanych inskrypcji wiemy, że pochowano tam osoby, które w 1338 roku zmarły z powodu zarazy. Mogliśmy dzięki temu wykazać, że epidemia, o której mowa, to rzeczywiście dżuma, mówi Phil Slavin, jeden z autorów badań.
Naukowcy musieli jeszcze odpowiedzieć na pytanie, czy to tam miał miejsce początek Czarnej Śmierci. Już wcześniejsze badania powiązały pojawienie się pandemii z wielką dywersyfikacją szczepów bakterii. Wydarzenie to zyskało nazwę Wielkiego Wybuchu zróżnicowania Y. pestis. Nie wiadomo jednak było, kiedy do niego doszło. Teraz autorzy najnowszych badań przyjrzeli się kompletnemu genomowi Y. pestis z Kirgistanu i przeanalizowali jego związki z innymi szczepami bakterii. Odkryliśmy, że szczepy z Kirgistanu znajdowały się dokładnie w centrum masowego różnicowania się Y. pestis. Innymi słowy, odkryliśmy dokładne źródło szczepu, który wywołał Czarną Śmierć oraz datę jego pojawianie się, czyli rok 1338, dodaje główna autorka badań, Maria Spyrou z Uniwersytetu w Tybindze.
Powstaje jednak pytanie, skąd ten szczep się wziął? Czy wyewoluował lokalnie czy skądś przybył? Dżuma nie jest chorobą wyłącznie człowieka. Rezerwuarami bakterii są gryzonie na całym świecie. Szczep, który pojawił się w 1338 roku w okolicach jeziora Issyk Kul musiał pochodzić z takiego zwierzęcego rezerwuaru. Odkryliśmy, że współczesne szczepy dżumy najbliżej spokrewnione ze szczepem, który wywołał Czarną Śmierć, pochodzą z okolic gór Tien Szan, a więc są bardzo blisko miejsca, które zidentyfikowaliśmy jako źródło Czarnej Śmierci. To wskazuje, że bezpośredni przodek Czarnej Śmierci pochodzi z Azji Centralnej, dodaje Johannes Krause, dyrektor Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Termometr przyklejany do ciała, raportujący pomiary temperatury ciała z wykorzystaniem sieci Wi-Fi, opracował absolwent inżynierii biomedycznej, a zarazem student VI roku kierunku lekarskiego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Jakub Szczerba.
Urządzenie pozwala na regularne i bardzo precyzyjne pomiary temperatury i powstało z myślą o dzieciach, u których ze względu na naturalną dla wieku ruchliwość takie pomiary trudniej przeprowadzić, niż u dorosłych. Inspiracją były dla mnie narodziny dziecka mojej siostry, które – jak większość dzieci – zmagało się z infekcjami. To właśnie na nim przeprowadzaliśmy pierwsze testy prototypu – powiedział w środę Jakub Szczerba.
Jego wynalazek - system Fevero - jest złożony z czujnika temperatury, który umieszcza się na klatce piersiowej lub w dole pachowym oraz platformy zbierającej dane. Dzięki zastosowaniu technologii Wi-Fi urządzenie pracuje we wszystkich miejscach z zasięgiem sieci bezprzewodowej. W razie przerwania łączności Wi-Fi rejestruje dane i raportuje je po ponownym podłączeniu do sieci. Dane – w tym sygnały alarmujące o wzroście temperatury – odbiera standardowy telefon komórkowy.
Wynalazek Jakuba Szczerby, opracowany we współpracy z Łukaszem Białkiem i Maciejem Poniedziałkiem, otrzymał jedną z pięciu nagród głównych na rozstrzygniętym w ubiegłym tygodniu XII Ogólnopolskim Konkursie Student-Wynalazca.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.