Το υπέρτατο ντοκιμαντέρ της φύσης, Scientists Produce Best Image Yet of Atoms Moving in Real Time

Mapping molecular motions -- the "magic" of chemistry revealed. Despite the enormous number of possible arrangements of atoms during a structural transition, such as occurs with changes in charge distribution or chemical processes, the interconversion from one structure to another reduces to a few key types of motions. This enormous reduction in dimensionality is what makes chemical concepts transferable from one molecule to another and has enabled chemists to synthesize nearly any molecule desired, for new drugs to infusing new material properties. This is a still image from a movie that gives a direct atomic level view of this enormous reduction in complexity. The specific trajectories along three different coordinates, as highlighted in the movie, are shown as projections (right view) on a cube. The key atomic motions can be mapped on to three highly simplified coordinates -- the magic of chemistry in its full atomic splendor. (Credit: Lai Chung Liu, University of Toronto)

Καναδοί, Γερμανοί και Ιάπωνες επιστήμονες κατάφεραν να παράγουν την καλύτερη μέχρι σήμερα απεικόνιση της κίνησης των ατόμων σε πραγματικό χρόνο, ρίχνοντας έτσι φως στα θεμέλια της χημείας και της βιολογίας σε ατομικό επίπεδο.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή φυσικοχημείας Ντουέιν Μίλερ του πανεπιστημίου του Τορόντο, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», κατέγραψαν σε ταινία άμεσα το μεταβατικό στάδιο κατά το οποίο τα άτομα υφίστανται χημική τροποποίηση για να δημιουργήσουν νέες δομές με νέες ιδιότητες.

«Είναι η πρώτη ματιά στο πώς η χημεία και η βιολογία τελικά έχουν να κάνουν με λίγες μόνο κινήσεις-κλειδιά, ακόμα και για τα πιο πολύπλοκα συστήματα. Υπάρχει τρομερή μείωση της πολυπλοκότητας σε αυτό το καθοριστικό μεταβατικό στάδιο. Με αυτό τον τρόπο δημιουργούνται νέα φάρμακα ή νέα υλικά», δήλωσε ο Μίλερ.

Το νέο επίτευγμα βασίζεται σε έρευνες του ίδιου από το 2003, όταν για πρώτη φορά κατέστη εφικτό να παρατηρηθούν απευθείας οι κινήσεις των ατόμων, αν και τότε με πολύ μικρότερη ακρίβεια από ό,τι τώρα.

«Οι πρώτες ατομικές ‘ταινίες’ ήσαν πολύ ακατέργαστες, όπως οι πρώτες κινηματογραφικές ταινίες. Όμως οι νέες ταινίες είναι πολύ καθαρές και όμορφες, ιδίως αν σκεφτεί κανείς ότι πρόκειται για άτομα που μετακινούνται αστραπιαία. Τα βιντεοσκοπήσαμε με ένα απίστευτα γρήγορο ρυθμό, λιγότερο από ένα εκατομμυριοστό του εκατομμυριοστού του δευτερολέπτου ανά καρέ», όπως είπε ο αμερικανός ερευνητής.

Άλλες ερευνητικές ομάδες χρησιμοποιούν ακτίνες-Χ για να συλλάβουν τις κινήσεις των ατόμων, αλλά η νέα καλύτερη τεχνική βασίζεται σε υπερβολικά φωτεινές πηγές ηλεκτρονίων. Οι επιστήμονες βρήκαν ένα τρόπο να υποχρεώσουν τα ηλεκτρόνια να δημιουργήσουν ένα πολύ βραχύ παλμό φωτός, αρκετά φωτεινό ώστε να φωτίσει τις κινήσεις των ατόμων ακριβώς τη στιγμή που αυτές λαμβάνουν χώρα. Τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με τα άτομα ένα εκατομμύριο φορές περισσότερο από ό,τι οι ακτίνες-Χ και μπορούν να παραχθούν ακόμα με ένα κατάλληλο επιτραπέζιο όργανο.

Γιατί οι άνδρες δεν καταλαβαίνουν τις γυναίκες; Why Don't Men Understand Women? Altered Neural Networks for Reading the Language of Male and Female Eyes

Jean-Auguste-Dominique Ingres, Raphaël et la Fornarina, Huile sur Toile, 66,3x55,6 cm, Havard, University

Γυναίκες, προσοχή: την επόμενη φορά που θα θελήσετε να παραπονεθείτε στον σύντροφό σας ότι δεν σας καταλαβαίνει πάρτε μια βαθιά ανάσα και σκεφτείτε το ξανά: ίσως του ζητάτε κάτι παραπάνω από τις δυνάμεις του. Αυτό υποστηρίζει μια νέα μελέτη η οποία διαπίστωσε ότι οι άνδρες δεν είναι «προγραμματισμένοι» ώστε να «διαβάζουν» τα συναισθήματα των γυναικών – τουλάχιστον στα μάτια τους.

Αντιθέτως ο εγκέφαλός τους φαίνεται να είναι δικτυωμένος με τρόπο ώστε να αποκρυπτογραφούν ευκολότερα τα συναισθήματα των άλλων ανδρών. Αν και δεν ξέρουμε ακόμη αν δικαιώνει το άλλο παράπονο-κλισέ περί της «αλληλοσυνεννόησης των κολλητών», το χαρακτηριστικό αυτό θεωρείται ότι είχε σημαντική εξελικτική χρησιμότητα αφού θα πρέπει να αποτελούσε «κλειδί» για την επιβίωση στους άγριους καιρούς της επικράτησης του ισχυρότερου αρσενικού.

Διαφορά… φύλου

(a) Statistical parametric map and (b) parameter estimates illustrating differential activation pattern of the right amygdala for male and female eyes (regardless of condition: emotion vs. gender recognition). (c) Scatter plots depicting the relationships between amygdala response and emotion recognition accuracy for both types of stimuli. doi:10.1371/journal.pone.0060278.g003

Παρά το γεγονός ότι ανατομικά δεν παρουσιάζουν κάποια εμφανή διαφορά, αρκετές μελέτες έχουν εντοπίσει τα τελευταία χρόνια διαφοροποιήσεις στη μορφολογία και στη λειτουργία των εγκεφάλων των ανδρών σε σχέση με των γυναικών. Πρόσφατα μάλιστα ειδικοί του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου είχαν δει σε πειράματα ότι οι άνδρες δεν είναι σε θέση να ερμηνεύσουν τα συναισθήματα των άλλων από την έκφραση του προσώπου τους.

Στη νέα μελέτη ερευνητές από πανεπιστήμια της Γερμανίας συγκεκριμενοποιούν περισσότερο αυτή την «ανικανότητα» εξετάζοντάς περαιτέρω μια τάση που έχει αναφανεί σε άλλες έρευνες – το ότι οι άνδρες δυσκολεύονται περισσότερο να κατανοήσουν την έκφραση των γυναικών από ό,τι των εκπροσώπων του φύλου τους.

Προκειμένου να διαπιστώσουν κατά πόσον οι άνδρες είαι ικανοί να αποκρυπτογραφήσουν τα συναισθήματα των δυο φύλων από ένα κατ’ εξοχήν εκφραστικό «μέσο», τα μάτια τους, ο Μπόρις Σίφερ, ψυχίατρος του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου LWL στο Μπόχουμ της Γερμανίας, και οι συνεργάτες του έβαλαν στον λειτουργικό μαγνητικό τομογράφο 22 άνδρες ηλικίας 21 ως 52 ετών (η μέση ηλικία των εθελοντών ήταν τα 36 έτη).

Πώς μιλάνε τα μάτια

Men trail women in discerning shades of blue, yellow, and green, a new study says. Photograph by Pasieka, Science Photo Library/Corbis

Οι ειδικοί έδειξαν στους εθελοντές εικόνες που απεικόνιζαν 36 ζευγάρια μάτια και τους ζήτησαν να περιγράψουν τα συναισθήματα των «κατόχων» τους. Στις μισές φωτογραφίες απεικονίζονταν μάτια γυναικών και στις άλλες μισές μάτια ανδρών, με θετικά, αρνητικά και ουδέτερα συναισθήματα και οι συμμετέχοντες στο πείραμα έπρεπε να αξιολογήσουν το κάθε βλέμμα περιγράφοντάς το ως «δύσπιστο» ή «τρομοκρατημένο».

Οι εθελοντές χρειάστηκαν πιο πολλή ώρα και δυσκολεύτηκαν περισσότερο να ερμηνεύσουν τα συναισθήματα των ματιών που ανήκαν σε γυναίκες – συγκεκριμένα οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο βαθμός δυσκολίας στο «διάβασμα» των γυναικείων ματιών ήταν διπλάσιος σε σχέση με των ανδρικών ματιών.  Επί πλέον η εγκεφαλική δραστηριότητα που απεικονίστηκε στις εγκεφαλικές τομογραφίες ήταν διαφορετική στις δυο περιπτώσεις.

Όταν έπρεπε να αποκρυπτογραφήσουν την έκφραση ματιών που ανήκαν σε άνδρες η δραστηριότητα ήταν πιο έντονη στην αμυγδαλή (περιοχή που συνδέεται με τα συναισθήματα, την ενσυναίσθηση και τον φόβο) καθώς και σε σημεία του εγκεφάλου που σχετίζονται με παλαιότερες εμπειρίες και συναισθήματα. Τα μοτίβα της δραστηριότητας φάνηκαν να υποδηλώνουν ότι όταν έπρεπε να αξιολογήσουν τα «ανδρικά» συναισθήματα οι εθελοντές ανέτρεχαν σε δικές τους παρόμοιες εμπειρίες και στα συναισθήματα που τους είχαν προξενήσει ενώ όταν η αξιολόγηση αφορούσε γυναίκες προσπαθούσαν να θυμηθούν πότε είχαν ξαναδεί παρόμοιες γυναικείες εκφράσεις και τι σήμαιναν αυτές.

Εξελικτική προσαρμογή;

Bar chart illustrating performance accuracy (% correct) and (b) line plot illustrating reaction time measures over conditions (emotion vs. gender recognition) and types of stimuli (male vs. female eyes). Significance bars and asterisks designate the significance of both recognition accuracy and reaction times for the main effects of condition and the condition by eyes type interactions. Credit: doi:10.1371/journal.pone.0060278.g001

Αυτή η λιγότερο προσωπική προσέγγιση των γυναικείων εκφράσεων σημαίνει, σύμφωνα με τους επιστήμονες, όχι μόνο ότι οι άνδρες δυσκολεύονται περισσότερο να τις ερμηνεύσουν αλλά και ότι η ενσυναίσθηση των ανδρών είναι μικρότερη απέναντι στις γυναίκες από ό,τι απέναντι σε εκπροσώπους του φύλου τους.

Οι ειδικοί επισημαίνουν ότι ο συγκεκριμένος «προγραμματισμός» του εγκεφάλου έχει μια καθ’ όλα λογική ερμηνεία, αφού θα πρέπει να υπήρξε πολύ χρήσιμος στο παρελθόν, όταν η γρήγορη αξιολόγηση των αντιπάλων αποτελούσε σημαντικό «όπλο» για την επικράτηση – αν όχι και για την επιβίωση – των αρσενικών.

«Καθώς οι άνδρες ασχολούνταν περισσότερο με το κυνήγι και εμπλέκονταν σε καβγάδες για την εδαφική επικράτηση θα πρέπει να ήταν σημαντικό για αυτούς να μπορούν να διαβλέπουν και να προβλέπουν τις προθέσεις και τις ενέργειες των αρσενικών ανταγωνιστών τους» τονίζεται στη σχετική μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «PLoS One».

To αρχαιότερο κοσμικό μαιευτήριο, Astronomers Discover Massive Star Factory in Early Universe

Καλλιτεχνική απεικόνιση του αρχαίου γαλαξία, βασισμένη στις εικόνες που κατέργραψε το Herschel. This artist's impression shows the "starburst" galaxy HFLS3. The galaxy appears as little more than a faint, red smudge in images from the Herschel space observatory. Image credit: ESA-C. Carreau

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel εντόπισε έναν πανάρχαιο γαλαξία ο οποίος, όπως φαίνεται, γεννούσε άστρα με ρυθμό πολύ ταχύτερο απ' ό,τι πιστεύαμε ως τώρα ότι ήταν δυνατόν.

The galaxy “HFLS3” was found initially as a small red dot in Herschel submillimetre images (main image, and panels on right). Subsequent observations with ground-based telescopes, ranging from optical to millimetre-wave (insets) showed that there are two galaxies appearing very close together. They are at very different distances, however, with one of them, seen in millimetre-wave (inset, blue) being so distant that we are seeing it as it was when the Universe was just 880 million years old, and was forming stars 1000 times faster than our Milky Way galaxy. Image credit: ESA/Herschel/HerMES/IRAM/GTC/W.M. Keck Observatory Artist’s impression of a “starburst galaxy”. Image credit: ESA/C.Carreau

Ο γαλαξίας HFLS3 εκτιμάται ότι δημιουργήθηκε περίπου 600 εκατομμύρια έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος. Όπως διαπιστώνεται από την μελέτη του ο γαλαξίας παρήγε άστρα με ρυθμό 2 χιλιάδες φορές ταχύτερο από τον ρυθμό γέννησης άστρων στον γαλαξία μας. Μάλιστα είναι ένας από τους υψηλότερους ρυθμούς παραγωγής άστρων που έχουν παρατηρηθεί ποτέ σε κάποιον γαλαξία.