Odkryto zwierzę wytwarzające... chlorofil
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Badacze z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, przy użyciu technologii światłoczułych elastomerów, zademonstrowali mikrorobota naśladującego ruch ślimaka. 10-milimetrowej długości robot, napędzany i sterowany przy pomocy modulowanej wiązki lasera, potrafi poruszać się po płaskim podłożu, wspinać po pionowej ścianie i pełzać po szklanym suficie.
W przyrodzie organizmy różnej wielkości – od mikroskopijnych nicieni, przez dżdżownice, po mięczaki – poruszają się w rozmaitych środowiskach dzięki przemieszczającym się deformacjom miękkiego ciała. W szczególności ślimaki używają śluzu – śliskiej, wodnistej wydzieliny – by poprawić kontakt między miękką nogą a podłożem. Taki sposób poruszania się ma kilka unikalnych cech: działa na różnych podłożach: drewnie, szkle, teflonie czy piasku i w różnych konfiguracjach, włączając w to pełzanie po suficie. W robotyce, prosty mechanizm pojedynczej nogi mógłby zapewnić odporność na warunki zewnętrzne i zużycie elementów oraz duży margines bezpieczeństwa dzięki ciągłemu kontaktowi z podłożem. Do tej pory zademonstrowano jedynie nieliczne roboty naśladujące pełzanie ślimaków w skali centymetrów, z napędem elektro-mechanicznym.
Ciekłokrystaliczne elastomery (LCE) to inteligentne materiały, które mogą szybko, w odwracalny sposób zmieniać kształt, na przykład po oświetleniu. Dzięki odpowiedniemu uporządkowaniu (orientacji) cząsteczek elastomeru można programować deformację takiego elementu. Umożliwia to zdalne zasilanie i sterowanie mechanizmów wykonawczych i robotów przy pomocy światła.
Wykorzystując technologię światłoczułych elastomerów badacze z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego we współpracy z Wydziałem Matematyki Uniwersytetu w Suzhou w Chinach zbudowali pierwszego na świecie robota, który porusza się naśladując pełzanie ślimaka w naturalnej skali. Ruch robota generowany jest przez poruszające się deformacje miękkiego ciała, wywołane wiązką lasera i ich oddziaływanie z podłożem przez warstwę sztucznego śluzu. Oświetlany wiązką lasera 10-milimetrowy robot może wspinać się na pionową ścianę i pełzać po szklanym suficie z prędkością kilku milimetrów na minutę, wciąż około 50 razy wolniej niż ślimaki porównywalnej wielkości.
Mimo niewielkiej prędkości, konieczności ciągłego uzupełniania warstwy śluzu i niskiej sprawności energetycznej, nasz robot umożliwia nowe spojrzenie na mikro-mechanikę inteligentnych materiałów oraz badania nad poruszaniem się ślimaków i podobnych zwierząt – mówi Piotr Wasylczyk z Pracowni Nanostruktur Fotonicznych, który kierował projektem. W naszych badaniach biorą udział studenci już od pierwszych lat studiów na Wydziale Fizyki. Pierwszym autorem publikacji o robocie-ślimaku w Macromolecular Rapid Communications jest Mikołaj Rogóż, laureat Diamentowego Grantu, który właśnie kończy pracę magisterską na temat ciekłokrystalicznych elastomerów i zaczyna doktorat w naszej grupie.
Badacze, którzy wcześniej zademonstrowali napędzanego światłem robota-gąsienicę naturalnej wielkości, wierzą, że nowe inteligentne materiały w połączeniu z nowatorskimi metodami wytwarzania miniaturowych elementów, pozwolą im konstruować kolejne mikro-roboty i napędy – obecnie pracują nad miniaturowym silnikiem i mikro-pęsetą sterowaną światłem.
Badania nad miękkimi mikro-robotami i polimerowymi mechanizmami wykonawczymi finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu „Mechanizmy wykonawcze w mikro-skali na bazie foto-responsywnych polimerów” oraz przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach "Diamentowego Grantu" przyznanego M. Rogóżowi.
Fizyka i astronomia na Uniwersytecie Warszawskim pojawiły się w 1816 roku w ramach ówczesnego Wydziału Filozofii. W roku 1825 powstało Obserwatorium Astronomiczne. Obecnie w skład Wydziału Fizyki UW wchodzą Instytuty: Fizyki Doświadczalnej, Fizyki Teoretycznej, Geofizyki, Katedra Metod Matematycznych oraz Obserwatorium Astronomiczne. Badania pokrywają niemal wszystkie dziedziny współczesnej fizyki, w skalach od kwantowej do kosmologicznej. Kadra naukowo-dydaktyczna Wydziału składa się z ponad 200 nauczycieli akademickich, wśród których jest 77 pracowników z tytułem profesora. Na Wydziale Fizyki UW studiuje ok. 1000 studentów i ponad 170 doktorantów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chlorofil z zielonych warzyw zapewnia ochronę przed nowotworami, kiedy sprawdza się jego działanie przy średnich stężeniach substancji rakotwórczych, jakie występują przeważnie w środowisku. Okazuje się jednak, że przy bardzo wysokiej ekspozycji barwnik zaczyna zwiększać liczbę powstających guzów (Food and Chemical Toxicology).
W eksperymencie naukowców z Uniwersytetu Stanowego Oregonu (OSU) wzięło udział 12.360 pstrągów tęczowych (Oncorhynchus mykiss). Jak wiele wcześniejszych badań, nasze studium pokazuje, że do pewnego momentu chlorofil zmniejsza liczbę guzów, ale przy wysokich dawkach sprawia, że problem staje się gorszy. To podważa wiarygodność podejścia stosowanego często podczas badania związków kancerogennych - podkreśla prof. Tammie McQuistan.
Akademicy z OSU wyspecjalizowali się ostatnio w badaniach na pstrągach. Dają one podobne rezultaty jak testy na gryzoniach, a są tańsze, bo można wdrażać o wiele niższe dawki różnych substancji. Poza tym w eksperymencie zamiast kilkudziesięciu albo co najwyżej kilkuset osobników można spokojnie uwzględnić kilka, jeśli nie kilkanaście tysięcy.
W jednej z części badania pstrągi wystawiano na działanie umiarkowanych stężeń znanego karcinogenu, podając im jednocześnie chlorofil. Zmniejszyło to liczbę guzów wątroby o 29-64%, a liczbę guzów żołądka o 24-45%. Kiedy jednak później zastosowano nierealistycznie wysokie stężenie substancji rakotwórczej, chlorofil zwiększył liczbę guzków. Specjaliści z OSU zaznaczają, że zwykłe studium na stosunkowo niewielkiej grupie zwierząt, którym podawano by wysokie dawki związków rakotwórczych, skłoniłoby do wysnucia wniosku, że chlorofil może zwiększać ryzyko wystąpienia guzów u ludzi. Dowody z ich studium pokazują, że to nie do końca prawda.
Mechanizm działania chlorofilu jest prosty. Wiąże się z karcinogenami w przewodzie pokarmowym, a potem taki kompleks jest po prostu wydalany z organizmu. Centralne założenie wielu innych eksperymentów jest takie, że wyniki uzyskane przy wysokich dawkach karcinogenu odnoszą się także do niższych dawek. Wbrew zwykłym założeniom, rezultaty związane z głównymi badanymi narządami są ściśle zależne od dozy. Wyniki uzyskane przy bardzo wysokich stężeniach i obserwowana przy nich reakcja nowotworowa mogą zatem nie mieć żadnego odniesienia do ludzi.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Chlorofil - związek chemiczny pozwalający roślinom (a także glonom i niektórym bakteriom) na czerpanie energii w procesie fotosyntezy można uznać za podstawę istnienia życia na Ziemi w ogóle. Dlatego odkrycie nowego, nieznanego typu chlorofilu jest wydarzeniem w biologii.
Dotychczas znano cztery rodzaje chlorofilu. Najbardziej rozpowszechnione są chlorofil A i B, znajdowane u roślin zielonych. Oba te typy chlorofilu pochłaniają głównie światło widzialne w zakresie niebieskim (około 465 nanometrów) oraz żółtopomarańczowym/czerwonym (665 nm), odbijając światło zielone (stąd bierze się zielony dla nas kolor roślinności). Chlorofil C i D znajdowany jest u mniej licznych organizmów, głównie u glonów. Rodzaj C pochłania światło podobnie do A i B, z trochę przesuniętym spektrum, zaś D głównie czerwone (697 nm).
Nową odmianę chlorofilu, nazwaną „F", odkryto w stromatolitowych skałach basenu Hamelin, w Zatoce Rekina w zachodniej Australii. Ponieważ znaleziono go w ekstraktach z osadów dennych, nie jest jeszcze pewne, jakie organizmy go wytwarzają, wg Mina Chena, biologa molekularnego na University of Sydney, który dokonał odkrycia, najbardziej prawdopodobnym ich twórcą są nitkowate cyjanobakterie, czyli sinice.
Największą jednak sensacją jest to, że chlorofil F absorbuje światło o długości nieużytkowanej przez inne organizmy. Wykorzystuje on promieniowanie tuż spoza czerwonego końca widma widzialnego, czyli bliską podczerwień. To zmienia całkowicie pojęcie o możliwościach chlorofilu. Co ciekawe, budową niewiele różni się od znanych odmian chlorofilu i prawdopodobnie jest wykorzystywany przez organizmy żyjące nisko, w miejscach, gdzie pozostałe spektrum światła jest już pochłonięte przez konkurencję.
Naukowcy snują już plany praktycznego wykorzystania odkrycia. Chcą przy pomocy inżynierii genetycznej wprowadzić chlorofil F do wybranych gatunków glonów, tak udoskonalone, absorbowałyby większą część spektrum światła i były znacznie wydajniejszymi producentami na przykład biopaliw.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Charakterystyczny skręt muszli ślimaków jest tylko jedną z wielu cech zewnętrznych zaprogramowanych w genomie tych zwierząt. Okazuje się jednak, że genetyczny program rozwoju skorupy mięczaka można z łatwością odwrócić za pomocą... szklanej pałeczki.
Kierunek skrętu ślimaczej skorupy jest cechą dziedziczną. Co więcej, jej kształt determinuje rozłożenie organów wewnętrznych, przez co u wielu gatunków sprzyja on izolacji rozrodczej osobników. Dzieje się tak, ponieważ tylko ślimaki o zgodnym kierunku skrętu skorupy (a więc zwierzęta "lewo-" lub "prawoskrętne") mogą ze sobą efektywnie współżyć.
Próby odwrócenia genetycznego programu budowy skorupy podjął się zespół dr Reiko Kurody z Uniwersytetu Tokijskiego. Badacze izolowali bardzo młode zarodki ślimaków Lymnaea stagnalis, a następnie próbowali ręcznie, za pomocą niewielkiej szklanej pałeczki, zmieniać wzajemne położenie jego komórek.
Celem eksperymentu było nie tylko samo zaburzenie programu rozwoju zwierzęcia, lecz także ustalenie, na jakim etapie rozwoju osobniczego dochodzi do ostatecznego określenia kierunku skrętów skorupy na późniejszych etapach życia.
Jak wykazano na podstawie serii eksperymentów, optymalnym momentem do modyfikacji kierunku przyszłego skrętu skorupy jest stadium, w którym zarodek składa się z ośmiu komórek. Manipulacje na wcześniejszych etapach nie dawały oczekiwanego rezultatu.
Łącznie powodzeniem zakończyło się 78% spośród ponad stu prób manipulacji. Nie licząc odwrotnej (tzn. innej od zakodowanej w genach) budowy muszli, zwierzęta były całkowicie zdrowe i płodne (oczywiście, możliwe było spłodzenie tylko potomstwa z innymi "odwróconymi" osobnikami). Ich potomstwo było jednak zbudowane w sposób charakterystyczny dla poprzednich pokoleń, co dodatkowo potwierdza istnienie genetycznego mechanizmu dziedziczenia kształtu twardej powłoki ciała.
Dokonane odkrycie pozwala nie tylko na zrozumienie budowy ciała ślimaków. Analogiczne mechanizmy mogą funkcjonować także u człowieka, dzięki czemu zdobywamy w ten sposób cenną wiedzę, która może pomóc m.in. w zrozumieniu zjawisk towarzyszących zniekształceniom ciała u dzieci chorych na różne zaburzenia o podłożu genetycznym.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Bilirubina, czyli związek powstający wskutek rozpadu uwolnionego z hemoglobiny hemu, została po raz pierwszy odkryta u pozbawionych krwi roślin. U ludzi to ona odpowiada za żółtawy kolor siniaków i charakterystyczne zabarwienie skóry u chorych na żółtaczkę. Okazuje się jednak, że intensywnie pomarańczową barwę meszku na owocach strelicji (Strelitzia nicolai) również zawdzięczamy bilirubinie.
Zespół Cary L. Pirone z Międzynarodowego Uniwersytetu Florydzkiego w Miami zauważył, że spokrewnione gatunki o pomarańczowych (strelicja królewska, Strelitzia reginae) i niebieskich kwiatach także zawierają czerwonopomarańczowy barwnik.
Dziwne, że odkrycia dokonano dopiero teraz, ponieważ strelicje są popularnymi roślinami, ale często rzeczywiście najciemniej bywa pod latarnią.
Skórzasty pękający owoc osiąga rozmiary grochu. Pomarańczowe włoski mają najprawdopodobniej przyciągać wzrok przelatujących obok rośliny ptaków. Jeśli nasiona zostaną zjedzone, wzrasta szansa na opanowanie nowego terytorium. Jeden z członków amerykańskiego zespołu, David Lee, podkreśla, że rażący pomarańczowy jest trwały i wcale nie blednie tak szybko.
Pirone odkryła bilirubinę w Strelitzia reginae przez przypadek. Zajmując się osnówkami w rodzinie strelicjowatych, spostrzegła, że cechy pomarańczowego barwnika nie pasują do właściwości chemicznych znanych pigmentów roślinnych. Pochłaniał on promieniowanie o długości fali innej niż w przypadku karotenoidów, poza tym w nietypowy sposób reagował z rozpuszczalnikami polarnymi i niepolarnymi.
By potwierdzić swoje podejrzenia, że być może jest to bilirubina, Pirone wystawiła tajemniczy barwnik na oddziaływanie pola magnetycznego, przeprowadzając badanie jądrowym rezonansem magnetycznym (ang. nuclear magnetic resonance, NMR). Najpierw musiała jednak zdobyć przynajmniej miligram substancji, a jak się okazało, nie było to takie proste.
W roślinach bilirubina nie jest produktem rozkładu hemoglobiny, lecz chlorofilu. Dzieje się tak, gdyż oba barwniki mają podobną budowę. Obecnie biochemicy rozpracowują poszczególne etapy rozkładu chlorofilu, który kończy się uzyskaniem bilirubiny. Co ciekawe, początkowe fazy są identyczne u zwierząt i roślin.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.