Δευτέρα, 5 Μαΐου 2014

Γήινα μικρόβια «μπορούν να μολύνουν τον Άρη», Bacteria from Earth can easily colonize Mars

Βακτήρια που ζουν σε ακραία περιβάλλοντα μπορούν να επιζήσουν ως λαθρεπιβάτες σε διαστημικά σκάφη. In the movies, humans often fear invaders from Mars. These days, scientists are more concerned about invaders to Mars, in the form of micro-organisms from Earth. Three recent scientific papers examined the risks of interplanetary exchange of organisms using research from the International Space Station.

Βακτήρια που ζουν σε ακραία περιβάλλοντα μπορούν να επιζήσουν ως λαθρεπιβάτες σε διαστημικά σκάφη και να αποικίσουν έτσι τον Άρη, δείχνουν πειράματα που εξέθεσαν μικρόβια για μήνες στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.

Τα σπόρια

Bacteria seen before and after 18 months exposed to space conditions suggest they could infest other worlds, including Mars. (Photo : P. Vaishampayan, et al./Astrobiology

Όλα τα διαστημικά σκάφη που προσεδαφίζονται στον Άρη αποστειρώνονται προσεκτικά με υπεριώδες φως και υπεροξείδιο του υδρογόνου, ωστόσο οι τελευταίες μελέτες δείχνουν ότι η διαδικασία ίσως δεν είναι απόλυτα αξιόπιστη. Οι τρεις νέες μελέτες που δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Astrobiology Journal» εστιάζονται στα βακτήρια που παράγουν σπόρια, εξαιρετικά ανθεκτικές δομές που επιτρέπουν την επιβίωση των μικροβίων στην ξηρασία ή άλλες σκληρές συνθήκες.

Στο πρώτο πείραμα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν σπόρια του βακτηρίου Bacillus pumilus SAFR-32, τα οποία ήταν γνωστό ότι αντέχουν τόσο στην υπεριώδη ακτινοβολία όσο και στο υπεροξείδιο του υδρογόνου. Τα σπόρια επέζησαν για 30 λεπτά σε εργαστηριακές συνθήκες που προσομοιώνουν την επιφάνεια του Άρη, ενώ άλλα βακτήρια άντεχαν για μόλις 30 δευτερόλεπτα.

Σπόρια του ίδιου βακτηρίου εκτέθηκαν επίσης στο Διάστημα στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. «Προς μεγάλη μας έκπληξη, ορισμένα σπόρια επέζησαν για 18 μήνες» αναφέρει ο Καστούρι Βενκατεσβάραν του Εργαστηρίου Αεριώθησης (JPL) της NASA, μέλος της ερευνητικής ομάδας. Η εργαστηριακή εξέταση των σπορίων μετά την επιστροφή τους στη Γη έδειξε αυξημένες συγκεντρώσεις πρωτεϊνών που προσφέρουν αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Σούπερ ανθεκτικά

Η πειραματική διάταξη στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Το βέλος σημειώνει τη θέση των μικροβίων. The European Technology Exposure Facility (EuTEF) attached to the Columbus module of the International Space Station during orbital flight. Credit: DLR, Institute of Aerospace Medicine/Dr. Gerda Horneck

Στη δεύτερη μελέτη, σπόρια του B.pumillus SAFR-32, καθώς και σπόρια ενός άλλου ανθεκτικού βακτηρίου, του B.subtilis 168, εκτέθηκαν σε μεγάλες δόσεις ακτινοβολίας και ακραίες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS), καθώς και σε εργαστηριακές συνθήκες που προσομοιώνουν το περιβάλλον του  Άρη. Τα περισσότερα σπόρια καταστράφηκαν, ωστόσο όσα βρίσκονταν προστατευμένα από την ακτινοβολία επέζησαν.

Τα αποτελέσματα, αναφέρουν οι ερευνητές, δείχνουν ότι γήινα μικρόβια θα μπορούσαν να επιζήσουν ενός ταξιδιού στον Άρη αρκεί να βρίσκονται σε κάποιο σημείο που προφυλάσσεται από την ηλιακή ακτινοβολία.

Η τρίτη μελέτη εστιάστηκε σε μικρόβια που αναπτύσσονται κανονικά πάνω ή μέσα σε πετρώματα, τα οποία επέζησαν στο εξωτερικό του ISS για τον ενάμισι χρόνο που κράτησε το πείραμα.

Ολοκληρωμένο κύκλωμα μιμείται τον εγκέφαλο, Neurogrid Circuit Mimics Human Brain

Το Neurogrid προσομοιώνει τη λειτουργία του εγκεφάλου με μοναδικό τρόπο. Human brain and circuits illustration (stock image). Stanford scientists have developed faster, more energy-efficient microchips based on the human brain -- 9,000 times faster and using significantly less power than a typical PC. Credit: © agsandrew / Fotolia

Ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που μιμείται τον τρόπο λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το κύκλωμα αυτό επεξεργάζεται εννέα χιλιάδες φορές πιο γρήγορα τα δεδομένα από τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ενός συμβατικού ηλεκτρονικού υπολογιστή και φυσικά ξεπερνά τις επιδόσεις πολύ προηγμένων υπολογιστικών συστημάτων.

Νευρο-σπρίντερ

Το Neurogrid είναι 9 χιλιάδες φορές ταχύτερο από ένα PC και φέρνει επανάσταση σε πολλούς τομείς. Scientists have developed faster, more energy-efficient microchips based on the human brain -- 9,000 times faster and using significantly less power than a typical PC. This offers greater possibilities for advances in robotics and a new way of understanding the brain. For instance, a chip as fast and efficient as the human brain could drive prosthetic limbs with the speed and complexity of our own actions. Credit: Stanford University

Το επαναστατικό ολοκληρωμένο κύκλωμα δημιούργησαν ερευνητές του Πανεπιστημίου Στάνφορντ και το ονόμασαν «Neurogrid» δηλαδή, πλέγμα νευρώνων. Το κύκλωμα έχει μέγεθος παρόμοιο με εκείνο ενός iPad και αποτελείται από 16 τσιπάκια που οι ερευνητές χαρακτηρίζουν «Neurocore» (νευρώνα πυρήνα). Το Neurogrid μπορεί να προσομοιώσει τη λειτουργία ενός εκατομμυρίου νευρώνων και δισεκατομμυρίων συνάψεων.

Οι δυνατότητες του Neurogrid ξεπερνούν κατά πολύ άλλα ηλεκτρονικά συστήματα που μιμούνται την εγκεφαλική λειτουργία. Η δημιουργία του Neurogrid αναμένεται να φέρει επανάσταση στους τομείς της ρομποτικής και των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Επίσης είναι πιθανό να επιτρέψει στους επιστήμονες να κατανοήσουν ακόμη καλύτερα τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Μια πρώτη εφαρμογή του Neurogrid πάνω στην οποία εργάζεται η ερευνητική ομάδα που το δημιούργησε είναι μια νέα γενιά προσθετικών μελών. Τα μέλη αυτά θα λειτουργούν με τσιπάκια που θα αποκωδικοποιούν τα εγκεφαλικά σήματα πιο γρήγορα και αποτελεσματικά χωρίς παρενέργειες, όπως παραδείγματος χάριν να υπερθερμαίνεται ο εγκέφαλος.

Νέο αίμα: Το απόλυτο ελιξίριο νεότητας! Young blood transfusions may be source of eternal youth

Edvard Munch. Vampire, 1894. Μεταγγίσεις αίματος ίσως είναι το κλειδί στο κυνήγι της... νεότητας. 'Vampire therapy' could reverse ageing, scientists find. A transfusion of youthful blood may halt or even reverse the ageing process as two studies find that the chemical make-up of younger blood has surprising health benefits.

Ένα βήμα κοντύτερα σε θεραπείες που θα αναστρέφουν τις επιπτώσεις του γήρατος στον εγκέφαλο, στους μυς, στην καρδιά και στα υπόλοιπα όργανα, έκαναν αμερικανοί ερευνητές. Εργαζόμενοι με ποντικούς, οι επιστήμονες πέτυχαν δραματική ανανέωση ηλικιωμένων πειραματοζώων στα οποία χορηγήθηκε αίμα από νεαρά ζώα.

Οι μελέτες 

New studies suggest blood from young mice has rejuvenating effects on older mice, and may lead to new therapeutic approaches to age-related diseases in humans. This particular growth factor found in young mice's blood, known as GDF11, helps to regulate the aging process in brain and muscle tissue. The studies were based on procedures in which one young and old mouse are joined together by a single circulatory system.

Τα ευρήματα των αμερικανών επιστημόνων δημοσιεύονται σε τρεις διαφορετικές εργασίες και, σύμφωνα με αυτά, τόσο η χορήγηση αίματος, όσο και η χορήγηση πλάσματος ή μιας πρωτεΐνης αυτού φάνηκαν να έχουν θετικές επιδράσεις στην μνήμη και στην γενικότερη λειτουργία του εγκεφάλου, καθώς και στην μυϊκή δύναμη και αντοχή. Οι ερευνητές, από το Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στον Σαν Φρανσίσκο, εκτιμούν ότι αντίστοιχες επιδράσεις μπορεί να υπάρξουν και σε ανθρώπους και σκοπεύουν να αρχίσουν σύντομα κλινικές δοκιμές.

Ου γαρ έρχεται μόνον

Georges Lacombe. Les âges de la vie, Ages of the life, 1894.

Το πέρασμα του χρόνου είναι ο μεγαλύτερος παράγοντας κινδύνου για μια σειρά ασθενειών, από τον καρκίνο και τα καρδιαγγειακά μέχρι τον διαβήτη και την άνοια. Καθώς το προσδόκιμο ζωής αυξάνει και ολοένα και περισσότεροι άνθρωποι φτάνουν σε βαθιά γεράματα, θεραπείες που θα προλαμβάνουν τα δεινά του γήρατος ή θα καθυστερούν την εμφάνισή τους εκτιμάται ότι μπορούν να προλάβουν επίσης και τις οικονομικές επιπτώσεις του στα συστήματα υγείας.

Τα ευρήματα

Two teams of scientists published studies on Sunday showing that blood from young mice reverses aging in old mice, rejuvenating their muscles and brains. As ghoulish as the research may sound, experts said that it could lead to treatments for disorders like Alzheimer's disease and heart disease. (Representational Image).

Και οι τρεις ερευνητικές ομάδες εφήρμοσαν έναν κλασσικό πειραματισμό: συνέδεσαν ένα γηραιό (18 μηνών) και ένα νέο (3 μηνών) ποντίκι ως να επρόκειτο για σιαμαίους. Στη συνέχεια μελέτησαν την επίδραση που είχε η κοινή ροή αίματος στο γηραιό. Σημειώνεται ότι ένα ποντίκι 18 μηνών αντιστοιχεί σε έναν άνθρωπο γύρω στα 70 έτη. Όπως αναφέρουν στο άρθρο τους στην επιθεώρηση «Nature Medicine», οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας διαπίστωσαν ότι στον ιππόκαμπο του γηραιού ποντικού αναπτύχθηκαν ισχυρότερες συνδέσεις και το ίδιο συνέβη όταν τα γηραιά ζώα δέχθηκαν πλάσμα (αίμα από το οποίο έχουν αφαιρεθεί τα κύτταρα) από νεότερα. Για την ακρίβεια, τα γηραιά ζώα μετά την μετάγγιση πλάσματος μπορούσαν να βρουν την έξοδο από έναν λαβύρινθο με την ίδια ταχύτητα που το πετυχαίνουν και πειραματόζωα έξι μηνών, ενώ η μνήμη τους ήταν ισάξια με εκείνη των τρίμηνων ποντικών!

Οι ερευνητές αποδίδουν την ανανεωτική επίδραση του νεαρού αίματος στον εγκέφαλο των γηραιών πειραματοζώων στην παρουσία της πρωτεϊνης Creb η οποία ρυθμίζει την έκφραση των γονιδίων που απαιτούνται για την δημιουργία νευρικών συνάψεων και η οποία μειώνεται με το πέρασμα του χρόνου.

Εκτός από τον εγκέφαλο όμως, ενισχυμένη φάνηκε και η καρδιά και το μυϊκό σύστημα στις μελέτες των ερευνητών του Χάρβαρντ (μεταξύ των οποίων είναι και η ελληνικής καταγωγής μεταδιδακτορική ερευνήτρια Λήδα Κατσιμπάρδη). Όπως επισημαίνεται στις εργασίες τους, παρατήρησαν την αυξημένη ροή αίματος στον εγκέφαλο των γηραιών πειραματοζώων, την όξυνση της αίσθησης της όσφρησης, αλλά και αύξηση της αντοχής τους και της μυϊκής δύναμής τους.

Το σημαντικό είναι ότι οι ερευνητές του Χάρβαρντ μπόρεσαν να επαναλάβουν τις επιδράσεις της χορήγησης αίματος ή πλάσματος στα πειραματόζωα μόνο με την χορήγηση μιας δόσης της πρωτεϊνης GDF11, ενός αυξητικού παράγοντα τα ποσά του οποίου επίσης μειώνονται με το πέρασμα του χρόνου.

Οι ελπίδες

Frantisek Kupka. Le principe de la vie, The principle of the life, 1900-1903.

Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι έχουν λόγους να πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να επαναληφθούν με την ίδια επιτυχία και στους ανθρώπους. Τοποθετούν δε την έναρξη κλινικών δοκιμών στα επόμενα 2-5 χρόνια. Το κλειδί βεβαίως είναι τι θα δοκιμασθεί και ποιο μόριο είναι αυτό που θα βρεθεί να δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα χωρίς παρενέργειες. Ο χρόνος θα δείξει, αλλά μέχρι τότε οι ερευνητές προειδοποιούν να μην αρχίσουμε τις …μεταγγίσεις!


Πρώτες εικόνες του φευγαλέου «κοσμικού ιστού». The intergalactic medium unveiled: Cosmic Web Imager directly observes 'dim matter'

Νέο όργανο σε τηλεσκόπιο επέτρεψε στους επιστήμονες να δουν τα... διαγαλαξιακά ποτάμια. This is a comparison of the Lyman alpha blob observed with the Cosmic Web Imager and a simulation of the cosmic web based on theoretical predictions. Credit: Christopher Martin, Robert Hurt

Ένα νέο όργανο που λειτουργεί σε τηλεσκόπιο της Καλιφόρνια επέτρεψε στους αστρονόμους να συλλάβουν τις πρώτες εικόνες του λεγόμενου διαγαλαξιακού μέσου, αχανών νημάτων αερίου που εκτείνονται ανάμεσα στους γαλαξίες και περιέχουν το μεγαλύτερο μέρος της κανονικής ύλης στο Σύμπαν.

Το αρχέγονο αέριο

Observation of Lyman alpha blob in emerging galaxy cluster SSA22 taken with Caltech's Cosmic Web Imager, showing gas filaments flowing into blob as shown by arrows. Credit: Christopher Martin, Robert Hurt

Τη δεκαετία του 1980 οι κοσμολόγοι προέβλεψαν ότι το αέριο από το οποίο αποτελούνταν το νεογέννητο Σύμπαν δεν ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένο στο Διάστημα, αλλά διατάχθηκε σε μορφή μικρών και μεγάλων καναλιών που ρέουν ανάμεσα στους γαλαξίες. Τα κανάλια αυτά, ή νήματα αερίου, πιστεύεται ότι σχηματίζουν μια δομή σαν σφουγγάρι, τον λεγόμενο κοσμικό ιστό ή διαγαλαξιακό μέσο.

Το αέριο που περιέχουν τα διαγαλαξιακά νήματα, σχεδόν αποκλειστικά αρχέγονο υδρογόνο, εκτιμάται ότι αντιστοιχεί στα τρία τέταρτα της κανονικής ύλης που βλέπουμε το Σύμπαν (τα δύο άλλα βασικά συστατικά είναι η αόρατη σκοτεινή ύλη και η μυστηριώδης σκοτεινή ενέργεια).

The Cosmic Web Imager installed in the Cassegrain cage of the Hale 200 inch telescope at Palomar Observatory. Credit: Matt Matuszewski

Μέχρι σήμερα, η δομή του κοσμικού ιστού ήταν εν πολλοίς αντικείμενο θεωρητικής εικασίας. Αυτό τώρα αλλάζει χάρη στο Cosmic Web Imager, ενός φασματογράφου που λειτουργεί στο τηλεσκόπιο Hale του Αστεροσκοπείου Πάλομαρ στην Καλιφόρνια.

Η «φωτογραφία»

Αέριο του διαγαλαξιακού μέσου δείχνει να εισρέει στην περιοχή ενός κβάζαρ. Observation of quasar (QSO 1549+19) taken with Caltech's Cosmic Web Imager. Blue shows hydrogen gas surrounding and inflowing to quasar. Credit: Christopher Martin, Robert Hurt

Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια (Caltech) χρησιμοποίησαν το Cosmic Web Imager για να μελετήσουν δύο περιοχές του ουρανού που φωτίζονται από δύο εξαιρετικά λαμπρά αντικείμενα, ένα κβάζαρ και ένα νεογέννητο γαλαξιακό σμήνος.

Οι παρατηρήσεις δείχνουν ένα λεπτό νήμα αερίου, μήκους ενός εκατομμυρίου ετών φωτός, να ρέει προς το κβάζαρ, όπου πιθανώς τροφοδοτεί τη γέννηση νέων άστρων στο γαλαξία που φιλοξενεί το κβάζαρ. Στην περίπτωση του γαλαξιακού σμήνους, οι ερευνητές τρία νήματα που δείχνουν να ρέουν προς το κέντρο του σμήνους.

Τα δύο λαμπρά αντικείμενα της μελέτης, τα οποία φαίνονται από τη Γη όπως ήταν μόλις 2 δισ. χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος, αναγκάζει το αέριο των νημάτων να λάμπει: το υδρογόνο του σύννεφου απορροφά την εισερχόμενη ακτινοβολία και την επανεκπέμπει σε χαρακτηριστικό μήκος κύματος το οποίο ανίχνευσαν οι ερευνητές.

The integral field unit of the Cosmic Web Imager. Credit: Matt Matuszewski

Ακόμα πιο καθαρές εικόνες του κοσμικού ιστού ίσως προκύψουν από σχεδιαζόμενες παρατηρήσεις με τηλεσκόπια σε ερευνητικά αερόστατα ή σε τροχιά. Η τελευταία μελέτη παρουσιάζεται σε δύο επιμέρους δημοσιεύσεις στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal».