Τετάρτη, 18 Μαρτίου 2015

Τεχνολογία 3D εκτύπωσης θυμίζει… «Terminator». Terminator-style 3D printing grows objects from a pool of liquid

Η τεχνολογία του «Εξολοθρευτή» δεν είναι πλέον μια σεναριακή έμπνευση αφού αναπτύχθηκε μια νέα επαναστατική τεχνική εκτύπωσης. A terrifying killer liquid metal robot from a blockbuster "Terminator" science fiction film, as this one seen at a Paris museum in 2012, has inspired what was heralded here as a revolution in 3D printing.

Ερευνητές της νεοσύστατης εταιρείας Carbon 3D Inc της Σίλικον Βάλεϊ στην Καλιφόρνια και του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή τεχνική που υπόσχεται πραγματική επανάσταση στο πεδίο της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Η νέα τεχνολογία έλκει την έμπνευσή της από την ταινία «Εξολοθρευτής» όπου το ρομπότ αναδύεται μέσα από μια λίμνη υγρού μετάλλου. Η μέθοδος δεν εκτυπώνει αντικείμενα από διαδοχικά οριζόντια στρώματα κάποιου υλικού, αλλά επιτρέπει στα αντικείμενα να «ξεφυτρώνουν» με «ρευστό» και συνεχόμενο τρόπο μέσα από ένα υγρό.

Εκτυπωτική επανάσταση

Τα αντικείμενα κυριολεκτικά «ξεφυτρώνουν» μέσα από κάποιο υγρό. A little Eiffel Tower rises from goopy resin in just one hour, thanks to a new 3-D printing method that manipulates ultraviolet light and oxygen to create detailed objects.

Η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ουσία δεν έχει αλλάξει δραματικά από τότε που εμφανίστηκε πριν από περίπου 25 χρόνια. Όμως, η νέα τεχνική αποτελεί μια θεμελιωδώς διαφορετική προσέγγιση, που επιτυγχάνει πολύ μεγαλύτερη ευελιξία και ταχύτητα στην εκτύπωση.

Prototype coronary stents, printed by Carbon3D's printer. Credit: (Carbon3D)

Η νέα μέθοδος επιταχύνει τη δημιουργία - εκτύπωση έτοιμων προϊόντων κατά 25 έως 100 φορές σε σχέση με τις έως τώρα τεχνικές (ενώ η επιτάχυνση θα μπορούσε να φθάσει και τις 1.000 φορές στο μέλλον). Επιπλέον, επιτρέπει τη δημιουργία αντικειμένων με πολύπλοκα γεωμετρικά σχήματα που έως τώρα ήταν ανέφικτα.

Αντικείμενα που χρειάζονταν ώρες ή και ημέρες για να εκτυπωθούν, τώρα βγαίνουν από τον εκτυπωτή μέσα σε λίγα λεπτά. Έτσι, μια πλαστική μπάλα εκτυπώνεται σε μόλις δέκα λεπτά, αντί για δέκα ώρες με την παραδοσιακή μέθοδο. Οι δυνητικές πρακτικές εφαρμογές στην ιατρική, την αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροναυπηγική κ.α. είναι μεγάλες. Για παράδειγμα, θα ήταν δυνατό να εκτυπώνονται νέα δόντια, την ίδια ώρα που ο ασθενής κάθεται στην καρέκλα του οδοντίατρου.

Η τεχνική


Συνδημιουργοί της μεθόδου, που για πρώτη φορά παρουσιάστηκε στην έναρξη της συνδιάσκεψης TED που διεξάγεται στο Βανκούβερ του Καναδά είναι οι καθηγητές χημείας και χημικής μηχανικής Τζόζεφ ΝτεΣιμόνε και Έντουαρντ Σαμούλσκι. Αυτοί δημιούργησαν και την εταιρεία Carbon 3D, με στόχο να φέρουν την τεχνολογία τους -με την ονομασία CLIP (Continuous Liquid Interface Production)- στην αγορά, κάτι που αναμένεται να συμβεί μέσα σε ένα έτος.

Πρόκειται για μια τεχνική φωτοχημείας, που «χειραγωγεί» το φως και το οξυγόνο του αέρα για να δημιουργήσει αντικείμενα μέσα από υγρή ρητίνη. Το φως και το οξυγόνο από κοινού ελέγχουν τη στεροποίηση της ρητίνης στο επιθυμητό σχήμα. Η τεχνική θα μπορούσε να «δουλέψει» με διάφορα άλλα υλικά, όπως ελαστομερή, σιλικόνες, κεραμικά, πλαστικά, βιοδιασπώμενα υλικά κ.α. Επειδή, χάρη στη νέα μέθοδο τα αντικείμενα δεν έχουν δημιουργηθεί από διαδοχικές στρώσεις υλικού, είναι και πιο ανθεκτικά. Η νέα τεχνική θα δημοσιευθεί στο επερχόμενο τεύχος της επιθεώρησης «Science».

Εξαφάνισαν από το κρασί το hangover! The wine that won't give you a hangover!

Johannes Vermeer, The Wine Glass, 66.3 x 76.5 cm, 1660. Gemäldegalerie, Berlin. H νέα ανακάλυψη ανοίγει τον δρόμο για να μπορούν οι φίλοι του κρασιού να το απολαμβάνουν χωρίς δυσάρεστες παρενέργειες. Raise a glass: Wine-lovers may soon be able to indulge in a few glasses of wine without the hangovers after scientists make discovery.

Επιστήμονες στις ΗΠΑ εντόπισαν και κατάφεραν να απομονώσουν ένα γονίδιο το οποίο ευθύνεται για την εμφάνιση δυσάρεστων επιπτώσεων της μέθης μετά από κατανάλωση κρασιού.

Discovery: Scientists at Illinois University have isolated the gene responsible for causing hangovers.  By altering the DNA of yeast in wine, it could lead to it being hangover free.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλινόι χρησιμοποίησαν το ένζυμο νουκλεάση ως ένα είδος «γενετικού μαχαιριού» με το οποίο παρενέβησαν στο γενετικό υλικό των μυκήτων του κρασιού ώστε αυτοί να σταματήσουν να παράγουν τα τοξικά υποπροϊόντα που προκαλούν το hangover μετά την κατανάλωση κρασιού.

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η ανακάλυψή τους μπορεί να επιτρέψει την παραγωγή κρασιού που δεν θα προκαλεί συμπτώματα μέθης. Έτσι οι καταναλωτές θα απολαμβάνουν τη γεύση του κρασιού και τις ευεργετικές για τον οργανισμό ιδιότητες του χωρίς να φοβούνται για τις πιθανές επιπτώσεις. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Applied and Enviromental Microbiology».

Το δέντρο της ζωής μοιάζει με γιγάντιο... γλειφιτζούρι. Grand tree of life study shows a clock-like trend in new species emergence and diversity

Το νέο δέντρο της ζωής περιλαμβάνει 50.632 είδη. Τα διαφορετικά χρώματα που βλέπετε στην εικόνα αντιστοιχούν στις κύριες ταξονομικές ομάδες που εμφανίστηκαν στη Γη. Όλη η εξελικτική ιστορία τοποθετείται κατά μήκος μιας στενής γκρίζας λωρίδας. The tree of life compiled by Temple University researchers is depicted in a new way -- a cosmologically inspired galaxy of life view -- and contains more than 50,000 species in a tapestry spiraling out from the origin of life. Credit: Temple University

Φαίνεται τελικά ότι το εξελικτικό δέντρο της ζωής μοιάζει περισσότερο με ένα γιγάντιο στρογγυλό γλειφιτζούρι παρά με... δέντρο.

Αύξηση με σταθερό ρυθμό

Επιστήμονες δημιούργησαν το πιο μεγάλο ως σήμερα και ακριβές χρονολόγιο της ζωής στη Γη το οποίο περιέχει περισσότερα από 50.000 διαφορετικά είδη (πρέπει βέβαια να σημειωθεί ότι και πάλι το νέο χρονολόγιο δεν μπορεί να είναι απολύτως ακριβές καθώς περιέχει λίγα είδη σε σύγκριση με τα περισσότερα από 8 εκατομμύρια που υπάρχουν στη Γη). Σε κάθε περίπτωση, νέο TimeTree of Life, όπως ονομάστηκε, αποκάλυψε ότι η ποικιλομορφία της ζωής στη Γη δεν επετεύχθη με... ξεσπάσματα αλλά αυξανόταν με σταθερό ρυθμό.

Το εύρημα αυτό έρχεται σε αντίθεση με την κυρίαρχη άποψη περί ποικιλίας των ειδών στη Γη. Σύμφωνα με την κρατούσα άποψη, η ποικιλομορφία των ειδών επιβραδύνεται όσο οι συνθήκες στον πλανήτη είναι τέτοιες που οι οικολογικές «φωλιές» γεμίζουν με είδη ενώ εμφανίζει «έκρηξη» μόνο αμέσως μετά από μια μεγάλη εξαφάνιση ειδών.

Κάθε 2.000.0000 έτη ένα νέο είδος

Researchers have assembled the largest and most accurate tree of life calibrated to time, and surprisingly, it reveals that life has been expanding at a constant rate. The study also challenges the conventional view of adaptation being the principal force driving species diversification, but rather, underscores the importance of random genetic events and geographic isolation in speciation, taking about 2 million years on average for a new species to emerge onto the scene. The timeline above shows from the perspective of humans how we diverged from other groups of organisms.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι απαιτούνται κατά μέσο όρο περί τα δύο εκατομμύρια έτη προκειμένου να εμφανιστεί ένα νέο είδος από μια υπάρχουσα ομάδα ζώων. Προκειμένου να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους χρησιμοποίησαν στοιχεία από σχεδόν 2.300 μελέτες οι οποίες εξέταζαν τη μοριακή βιολογία και τη γενετική ποικιλία διαφορετικών ειδών.

Το αποτέλεσμα αυτής της μεγάλης ανάλυσης είναι η δημιουργία μιας βάσης δεδομένων στην οποία μπορεί ο οποιοσδήποτε να ανατρέξει προκειμένου να ανακαλύψει πότε τα διαφορετικά είδη διαχωρίστηκαν το ένα από το άλλο στο πλαίσιο της εξελικτικής ιστορίας καθώς και πότε μοιράστηκαν έναν κοινό πρόγονο.

Σπειροειδής μορφή

Όσο πιο σκούρα είναι η απόχρωση του γκρι τόσο νωρίτερα υποτίθεται ότι εμφανίστηκε στη Γη μια ομάδα ειδών. The Temple research team's tree of life is depicted in an innovative, cosmologically inspired galaxy-of-life view that shows the emergence of new species spiraling out from the origin of life. Credit: Courtesy of S. Blair Hedges and Sudhir Kumar

Ο καθηγητής Μπλερ Χέτζις, διευθυντής του Κέντρου Βιοποικιλότητας στο Πανεπιστήμιο Τεμπλ στη Φιλαδέλφεια που ήταν εκ των επικεφαλής της νέας μελέτης, ανέφερε ότι το δέντρο που προέκυψε από την ανάλυση έχει σπειροειδή μορφή. «Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι οι διαφοροποιήσεις νέων ειδών λειτουργούν περισσότερο σαν ρολόι. Ο σταθερός ρυθμός διαχωρισμού νέων ειδών που εντοπίσαμε μαρτυρεί ότι οι οικολογικές φωλιές της ζωής δεν γεμίζουν με αποτέλεσμα να εμφανίζεται κορεσμός. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το δημοφιλές μοντέλο που προβλέπει ότι η δημιουργία νέων ειδών επιβραδύνεται όσο οι φωλιές γεμίζουν με είδη».

Οι ερευνητές των οποίων η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Molecular Biology and Evolution» χρησιμοποίησαν τα αποκαλούμενα μοριακά ρολόγια προκειμένου να παραγάγουν το σπειροειδές δέντρο της ζωής. Αυτά αναζητούν μεταλλάξεις στο DNA προκειμένου να υπολογίσουν τον ρυθμό τους και τελικώς τον χρόνο που χρειάστηκε κάθε είδος για να εξελιχθεί. Η μέθοδος μπορεί επίσης να δείξει πότε τα διαφορετικά είδη διαχωρίστηκαν το ένα από το άλλο.

Σε συνδυασμό με το αρχείο απολιθωμάτων, η τεχνολογία αυτή βοηθά στο να έχουμε μια πολύ πιο λεπτομερή εικόνα σχετικά με το πώς εξελίχθηκε η ζωή στη Γη.

Δωρεάν η βάση δεδομένων

«Ψαχουλεύοντας» στη βάση δεδομένων που δημιουργήθηκε από τους επιστήμονες και η οποία είναι διαθέσιμη ως δωρεάν εφαρμογή στο iPhone (ΤimeTree) αλλά και online (http://www.timetree.org), o οποιοσδήποτε μπορεί να δει πότε δύο είδη διαχωρίστηκαν στην εξελικτική ιστορία.

The timeline on the left shows when man first diverged from their best friend, dogs, as pictured on the right.

Για παράδειγμα, ο Homo sapiens και ο σκύλος διαχωρίστηκαν από έναν κοινό πρόγονό τους πριν από 94,2 εκατομμύρια έτη ενώ οι σκύλοι και οι γάτες μοιράζονταν έναν κοινό πρόγονο μέχρι και πριν από περίπου 55,1 εκατομμύρια έτη.

Το κοράκι - ένα πτηνό που έχει αποδειχθεί ότι διαθέτει ευφυΐα αντίστοιχη με εκείνη των χιμπαντζήδων, ακόμη και των μικρών παιδιών - διαχωρίστηκε από τους χιμπαντζήδες και την υπόλοιπη οικογένεια των πρωτευόντων ειδών πριν από 296 εκατομμύρια χρόνια.

Ανατροπή δημοφιλούς θεωρίας

The traditional view of evolution has been as a tree that grows ever more complex branches over time.

Η μελέτη αυτή έδειξε επίσης ότι μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες σχετικά με το τι δίνει ώθηση στην εξέλιξη, πιθανότατα δεν είναι απολύτως ακριβής. Οι βιολόγοι πίστευαν επί μακρόν ότι η ζωή στη Γη έχει εμφανίσει κατά καιρούς «εκρήξεις» στη διαφοροποίηση ειδών. Μεγάλα γεγονότα εξαφανίσεων, όπως ο αφανισμός των δεινοσαύρων, εκτιμάται ότι ήταν καταλυτικά σε ό,τι αφορούσε την εμφάνιση νέων ειδών τα οποία εμφανίζονταν μαζικά για να γεμίσουν τα κενά που είχαν αφήσει πίσω τους όσα χάθηκαν.

Ωστόσο, η νέα μελέτη έδειξε ότι η εξέλιξη έλαβε χώρα σε έναν σχετικώς σταθερό ρυθμό. Όπως σημείωσε ο καθηγητής Χέτζις «συνολικά, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η διαφοροποίηση των ειδών και η ποικιλομορφία τους αποτελούν ξεχωριστές διαδικασίες από την προσαρμογή των ειδών. Η προσαρμογή σίγουρα λαμβάνει χώρα, κάτι που δεν έρχεται σε αντίθεση με τις αρχές του Δαρβινισμού. Ωστόσο τα όσα βρήκαμε έρχονται σε αντίθεση με τη δημοφιλή άποψη ότι η προσαρμογή οδηγεί στη διαφοροποίηση των ειδών. Εκτιμούμε ότι παίζουν ρόλο τυχαίες γενετικές μεταλλάξεις καθώς και η γεωγραφική απομόνωση».