Πέμπτη, 30 Ιουλίου 2015

Καλλιόπη Εξάρχου, Φιλοξενία του θέρους...

Léon De Smet, Louise, 1916.

Η καλή μέρα
από το πρωί φαίνεται”
- σκέφτηκε-
και βάλθηκε
να περιποιηθεί το αιδοίο της
Πρώτα
άνοιξε την είσοδο
μην την πουν κι αφιλόξενη
μετά υποδέχθηκε
τους καλεσμένους της
και στο τέλος
πήρε θέση
απέναντι
στον «καυλομάχο ήλιο»*

Έτσι κάνει
πάντα
η γη
πριν τη σπορά

Vincent Van Gogh, Le Semeur, 1888.  

Καλλιόπη Εξάρχου, θέρος 2015

* Έκφραση του Δημήτρη Δημητριάδη από τον "Ευαγγελισμό της Κασσάνδρας", Σαιξπηρικόν 2012.

Το πρώτο τεχνητό ριβόσωμα κυττάρου. Researchers design first artificial ribosome

Λειτουργεί σχεδόν όπως το πραγματικό παράγοντας πρωτεΐνες και ένζυμα. Researchers at the University of Illinois at Chicago and Northwestern University have engineered a tethered ribosome that works nearly as well as the authentic cellular component, or organelle, that produces all the proteins and enzymes within the cell. The engineered ribosome may enable the production of new drugs and next-generation biomaterials and lead to a better understanding of how ribosomes function.

Επιστήμονες στις ΗΠΑ δημιούργησαν το πρώτο τεχνητό ριβόσωμα κυττάρου, το οποίο «δουλεύει» σχεδόν όπως το πραγματικό κυτταρικό οργανίδιο, παράγοντας πρωτεΐνες και ένζυμα.

Νέοι δρόμοι

Η δημιουργία τεχνητών ριβοσωμάτων μπορεί να φέρει επανάσταση στην ιατρική. Credit: Flickr/eLife - the journal, CC BY 2.0

Το σημαντικό αυτό επίτευγμα -που αναμένεται να τελειοποιηθεί στο μέλλον- ανοίγει νέους δρόμους στα πεδία της συνθετικής βιολογίας και της βιομοριακής μηχανικής. Μεταξύ άλλων, αναμένεται να επιτρέψει την παραγωγή νέων φαρμάκων και βιο-υλικών, ενώ θα βοηθήσει τους βιολόγους να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργούν αυτά τα ζωτικά συστατικά του κυττάρου.

Οι ερευνητές των πανεπιστημίων Ιλινόις και Northwestern στο Σικάγο, με επικεφαλής τον διευθυντή του Κέντρου Βιομοριακών Επιστημών του Κολλεγίου Φαρμακευτικής βιοχημικό Αλεξάντερ Μάνκιν και τον επίκουρο καθηγητή χημικής και βιολογικής μηχανικής Μάικλ Τζούιτ ονόμασαν το πρώτο τεχνητό ριβόσωμα ‘Ribo-T'.

Το τεχνητό ριβόσωμα, όπως έδειξαν τα πειράματα, κατάφερε να παράγει αρκετές πρωτεϊνες σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα. Επιπλέον, όπως είπαν οι αμερικανοί επιστήμονες, το Ribo-T θα μπορούσε να «χειραγωγηθεί» κατάλληλα, ώστε να κάνει πράγματα που ένα φυσικό ριβόσωμα δεν μπορεί. Για παράδειγμα, το Ribo-T θα ήταν δυνατό να μετατρέψει ένα κύτταρο σε «εργοστάσιο» κατά παραγγελία χημικών και βιολογικών υλικών, παράγοντας π.χ. μοναδικά πολυμερή, βιολογικά και μη.

Κάθε έμβιος οργανισμός οφείλει την ύπαρξή του στα ριβοσώματα, αυτές τις σκληρά εργαζόμενες μοριακές «μηχανές», που συνεχώς «διαβάζουν» τις εντολές του DNA και του RNA, δημιουργώντας πρωτεΐνες από αμινοξέα. Με τη βοήθεια του τεχνητού ριβοσώματος, θα ήταν δυνατό να ενσωματωθούν "αφύσικα" αμινοξέα στις πρωτεΐνες και έτσι, μεταξύ άλλων, να παραχθούν φάρμακα (π.χ. αντιβιοτικά) με ασυνήθιστες θεραπευτικές ιδιότητες. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Πηγή: Cédric Orelle, Erik D. Carlson, Teresa Szal, Tanja Florin, Michael C. Jewett, Alexander S. Mankin. Protein synthesis by ribosomes with tethered subunitsNature, 2015; DOI: 10.1038/nature14862

Αρειανά «κεχριμπάρια» ζωής μελετά η NASA. The mystery of the 'Moose' and 'Elk' on Mars

Το Curiosity εντόπισε πετρώματα που μπορεί να κρύβουν ίχνη αρχαίας ζωής στον Άρη. Curiosity has been working on Mars since early August 2012. The main mission objective now is to examine successively higher layers of Mount Sharp.

Το ρομπότ Curiosity της NASA που εξερευνά τον Άρη από το 2012 εντόπισε δύο πολύ διαφορετικά σε εμφάνιση και σύσταση πετρώματα από εκείνα που υπάρχουν στον Άρη. 

Το ένα εκ των δύο πετρωμάτων μέσα στα οποία μπορεί να κρύβονται ίχνη αρχαίας ζωής στον Άρη. Nasa's Curiosity rover has back tracked on itself to study an unusual group of rocks unlike anything seen on Mars. The rocks - dubbed 'Elk' and 'Lamoose' (pictured) - contain high levels of silica and hydrogen. These could act like the Martian version of amber, preserving evidence of ancient life. Image released July 23, 2015 Credit: Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Τα δύο πετρώματα επειδή θυμίζουν κέρατα ελαφιού έλαβαν τις ονομασίες «Elk» και «Moose» που είναι ονομασίες κάποιων ειδών ελαφιών. Όπως δείχνουν οι πρώτες αναλύσεις τα πετρώματα αυτά περιέχουν υψηλά επίπεδα διοξειδίου πυριτίου.

Το δεύτερο μυστηριώδες πέτρωμα που εντόπισε το Curiosity. NASA's Curiosity rover saw this rock outcrop dubbed "Missoula," near Marias Pass on Mars. Image released July 23, 2015. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Το διοξείδιο του πυριτίου είναι ένωση του πυριτίου οξυγόνο πολύ διαδεδομένη στη φύση σε κρυσταλλική ή άμορφη κατάσταση. Η κοινή θαλάσσια άμμος αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του πυριτίου. Η κρυσταλλική μορφή ονομάζεται «χαλαζίας» ενώ η άμορφη «άμμος». Η ανακάλυψη είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή το διοξείδιο του πυριτίου θεωρείται ιδανικό για τη διατήρηση των ιχνών οργανικής ύλης τα οποία με τη σειρά τους αποτελούν ενδείξεις της παρουσίας κάποιων αρχαίων μορφών ζωής. Σύμφωνα με ειδικούς της NASA αυτά τα πετρώματα μπορεί να λειτουργούν ως οι αρειανές εκδοχές των κεχριμπαριών της Γης μέσα στα οποία διατηρούνται οργανικές ύλες που παραπέμπουν σε μορφές ζωής αλλά πολλές φορές βρίσκονται μέσα σε αυτά και διάφοροι αρχαίοι οργανισμοί.

Εκπληκτικό εξωηλιακό σέλας! First Alien Auroras Found, Are 1 Million Times Brighter Than Any On Earth

Καλλιτεχνική απεικόνιση του καφέ νάνου στον οποίο εντοπίστηκε το εκπληκτικό σέλας. An artist's concept of brilliant auroras on the brown dwarf LSR J1835+3259, a misfit failed star about 18.5 light-years from Earth. The auroras are the first ever detected beyond our own solar system. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά ένα σέλας εκτός του ηλιακού μας συστήματος και μάλιστα το φαινόμενο είναι πολύ πιο εντυπωσιακό, καθώς εκτιμάται ότι είναι δεκάδες χιλιάδες, ίσως κι ένα εκατομμύριο φορές πιο λαμπερό από ό,τι στη Γη. Το θεαματικό σέλας, που είναι περισσότερο κόκκινο παρά πράσινο-μπλε όπως στον πλανήτη μας, εντοπίσθηκε όχι πάνω από έναν εξωπλανήτη, αλλά γύρω από ένα καφέ νάνο μεγάλο όσο ο Δίας, σε απόσταση 18 ετών φωτός, στον αστερισμό της Λύρας.

Αποτυχημένα

This image shows the brown dwarf ISO-Oph 102, or Rho-Oph 102, in the Rho Ophiuchi star-forming region. Its position is marked by the crosshairs. This visible-light view was created from images forming part of the Digitized Sky Survey 2. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Οι καφέ νάνοι είναι σώματα που θεωρούνται άστρα, καθώς σχηματίζονται στο κέντρο πλανητικών συστημάτων από τη συμπύκνωση γιγάντιων σύννεφων υδρογόνου. Τα περισσότερα άστρα έχουν τόσο μεγάλη μάζα ώστε η πίεση στο εσωτερικό τους είναι αρκετή για να πυροδοτήσει αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης. Οι καφέ νάνοι, αντίθετα, δεν έχουν αρκετή μάζα για να λάμπουν και εκπέμπουν μόνο ένα αμυδρό κοκκινωπό φως ή υπέρυθρη ακτινοβολία για αυτό και αποκαλούνται συχνά «αποτυχημένα άστρα».

Η ανακάλυψη

Το φαινόμενο εντοπίστηκε σε καφέ νάνο 18 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Auroras detected on the brown dwarf LSR J1835+3259 are much brighter than auroras on Earth, possibly 1 million times brighter than the best northern lights we can see, scientists say. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech

Επιστήμονες από διάφορες χώρες, με επικεφαλής τον καθηγητή αστρονομίας Γκρεγκ Χάλιναν του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), που έκαναν την ανακάλυψη με επίγεια οπτικά τηλεσκόπια και ραδιοτηλέσκόπια δήλωσαν ότι αποτελεί αίνιγμα με ποιο τρόπο παράγεται σέλας στον καφέ νάνο που έλαβε την κωδική ονομασία LSR J1835.

Το φαινόμενο του σέλαος στη Γη -και σε άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος- δημιουργείται, όταν φορτισμένα σωματίδια από τον Ήλιο αλληλεπιδρούν ορμητικά με την πλανητική  μαγνητόσφαιρα και ατμόσφαιρα. Το γήινο μαγνητικό πεδίο παγιδεύει τα σωματίδια του Ήλιου και τα επιταχύνει, υποχρεώνοντας τα ηλεκτρόνιά τους να πέσουν σαν «βροχή» στην ατμόσφαιρα, με συνέπεια να συγκρούονται με τα μόρια των χημικών στοιχείων και να τα υποχρεώνουν να εκπέμψουν φωτεινή ακτινοβολία.

Astrophotographer Bob Simmerman sent in a photo of an auroral display over Good Harbor Bay, Leelanau County, Michigan, taken on the evening of June 22-23, 2015. Credit: Bob Simmerman

Στη Γη το σέλας είναι κυρίως πρασινωπό, επειδή τα ηλιακά ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άφθονα άτομα οξυγόνου της γήινης ατμόσφαιρας, ενώ στην περίπτωση του καφέ νάνου LSR J1835 είναι ερυθρωπό, επειδή η ατμόσφαιρά του περιέχει κυρίως υδρογόνο. Επειδή όμως το LSR J1835 δεν έχει άλλα άστρα κοντά του για να το «βομβαρδίζουν» με ακτινοβολία, παραμένει ερωτηματικό μέσω ποιου μηχανισμού παράγεται το σέλας του.

Απάντηση στο ερώτημα

Our cosmic backyard as seen from 30 light-years away. Red circles indicate the discoveries of brown dwarfs by NASA's WISE space telescope. Credit: NASA/JPL-Caltech

Από την άλλη, επειδή συνεχίζεται η διαμάχη κατά πόσο οι καφέ νάνοι είναι παρ' ολίγον κανονικά άστρα ή παρ' ολίγον μεγάλοι πλανήτες, η νέα ανακάλυψη φαίνεται να ενισχύει τη δεύτερη εκδοχή. Εφόσον έχουν ήδη εντοπισθεί νέφη στην ατμόσφαιρα τέτοιων ουρανίων σωμάτων και τώρα παρατηρείται και σέλας, η «ζυγαριά», όσον αφορά τη φύση τους, γέρνει μάλλον προς την πλευρά των πλανητών.

Οι αστρονόμοι αισιοδοξούν ότι σύντομα θα είναι σε θέση να παρατηρήσουν το φαινόμενο του σέλαος και σε κανονικούς εξωπλανήτες. Μέχρι σήμερα το πιο λαμπρό σέλας έχει εντοπισθεί στον Δία, ο οποίος διαθέτει το πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο ηλιακό μας σύστημα. Το σέλας του LSR J1835 είναι τουλάχιστον 200 φορές πιο φωτεινό από εκείνο του Δία. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Ένα ακόμη «πλήγμα» για την υπερσυμμετρία. LHC Keeps Bruising 'Difficult to Kill' Supersymmetry

Οι μετρήσεις προήλθαν από τον Μεγάλο επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN και είναι εντελώς συμβατές με το Καθιερωμένο Πρότυπο, με συνέπεια να μην χρειάζονται κάποια εναλλακτική φυσική θεωρία για να ερμηνευθούν. Computer visualization of proton collisions inside the LHC's CMS detector. Credit: CMS/LHC/CERN

Αν και τα προηγούμενα χρόνια είχαν εκφρασθεί ελπίδες πως ένα σπάνιο υποατομικό φαινόμενο θα μπορούσε να εξηγηθεί από τη θεωρία της υπερσυμμετρίας, αποτελώντας έτσι μια βάσιμη ένδειξη για την ισχύ του συγκεκριμένου φυσικού μοντέλου, νέες μετρήσεις έρχονται να διαψεύσουν αυτές τις προσδοκίες. Οι μετρήσεις προήλθαν από τον Μεγάλο επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN και είναι εντελώς συμβατές με το Καθιερωμένο Πρότυπο, με συνέπεια να μην χρειάζονται κάποια εναλλακτική φυσική θεωρία για να ερμηνευθούν.

Το φαινόμενο αφορά τα κουάρκ, δηλαδή τους βασικούς τύπους των στοιχειωδών σωματιδίων της ύλης, και πιο συγκεκριμένα τη σπάνια διάσπαση του χαμηλού (bottom) κουάρκ σε άνω (up) κουάρκ. Καθώς τα έως τώρα δεδομένα ήταν αντικρουόμενα, ορισμένοι επιστήμονες είχαν προτείνει μία εξήγηση πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο – στα πλαίσια της υπερσυμμετρίας.

Ωστόσο, οι τελευταίες παρατηρήσεις «είναι απολύτως συνεπείς με το Καθιερωμένο Πρότυπο και καθιστούν άχρηστη την ανάγκη μίας τέτοιας υπόθεσης», αναφέρει στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Γκάι Γουίλκινσον, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και επικεφαλής της ομάδας πίσω από το πείραμα στον LHC. «Βέβαια, δεν μπορώ να αρνηθώ πως θα ήταν συναρπαστικό αν δείχναμε πως κάτι δεν πάει καλά με το Καθιερωμένο Πρότυπο», πρόσθεσε.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιγράφει όλα τα στοιχειώδη σωμάτια που συγκροτούν την ύλη, όπως και τις δυνάμεις, πλην της βαρύτητας, με τις οποίες αυτά αλληλεπιδρούν. Ωστόσο, πέρα από το ότι δεν περιγράφει τη βαρύτητα, έχει αρκετές ακόμη αδυναμίες – με κυριότερη πως δεν εξηγεί τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, που αποτελούν το 95% του σύμπαντος.

Η υπερσυμμετρία βασίζεται στην ένωση σε μια οικογένεια των δυο μεγάλων ομάδων σωματιδίων που το καθιερωμένο πρότυπο θεωρεί πολύ διαφορετικές μεταξύ τους: των μποζονίων (φορείς αλληλεπιδράσεων) και των φερμιονίων (ύλη). Σύμφωνα με τις θεωρίες αυτού του είδους τα μεν μετατρέπονται στα δε αλλάζοντας ρόλους. Κάθε γνωστό σωματίδιο έχει έναν «υπερσυμμετρικό σύντροφο». Τα κουάρκ τα s-κουάρκ, το φωτόνιο το φωτίνο κ.ο.κ. Κάθε μποζόνιο διαθέτει το υπερσυμμετρικό του σωματίδιο, το οποίο είναι ένα φερμιόνιο και αντίστοιχα κάθε φερμιόνιο διαθέτει το υπερσυμμετρικό του σωματίδιο, το οποίο είναι ένα μποζόνιο. Όμως τα συνήθη μποζόνια δεν είναι τα υπερσυμμετρικά σωματίδια των συνήθων φερμιονίων και το αντίθετο.

Γνωστή και ως SUSY, η υπερσυμμετρία αποτελεί μία από τις θεωρίες που έχουν προταθεί και δίνουν «απάντηση» σε αυτές τις αδυναμίες. Γι’ αυτό τον σκοπό, υποθέτει πως για κάθε γνωστό σωματίδιο υπάρχει ένας υπερσυμμετρικός του «εταίρος». Ορισμένοι επιστήμονες αξιοποιούν τη θεωρία για την εξήγηση της σκοτεινής ύλης, υποθέτοντας πως αποτελείται από το ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό σωματίδιο.

Από την άλλη πλευρά, όμως, μέχρι σήμερα δεν έχει προκύψει καμία πειραματική ένδειξη για την ύπαρξη κάποιου υπερσυμμετρικού σωματιδίου – και μάλιστα ούτε καν στην πρώτη φάση λειτουργίας του LHC, κάτι που αναμενόταν από πολλούς υπέρμαχους της θεωρίας. Παρ’ όλα αυτά, ο Γουίλκινσον λέει πως «είναι πολύ νωρίς» για να ξεγράψουμε την υπερσυμμετρία.

«Είναι δύσκολο να “πεθάνει” η υπερσυμμετρία: μοιάζει σαν τέρας με πολλά κεφάλια», ανέφερε. Το επιχείρημα που χρησιμοποιεί συμμερίζονται και οι περισσότεροι ειδικοί στη στοιχειώδη φυσική, υποστηρίζοντας πως η δεύτερη φάση λειτουργίας του LHC, που ξεκίνησε τον Απρίλιο, μπορεί κάλλιστα να κρύβει εκπλήξεις. Κι αυτό γιατί η μέγιστη ισχύς των συγκρούσεων στο εσωτερικό του θα αγγίξει τα 13 TeV. Μια απόδοση που όχι μόνο υπερβαίνει τα 8 TeV της πρώτης φάσης, αλλά και που για πρώτη φορά θα έχουν στη διάθεσή τους όσοι επιστήμονες μελετούν τα «μυστήρια» του υποατομικού κόσμου.

Εντούτοις, σύμφωνα με τον καθηγητή του πανεπιστήμιου της Οξφόρδης, τα αμέσως επόμενα χρόνια θα είναι κρίσιμα για την υπερσυμμετρία. «Αν δεν υπάρξει κάποια ανακάλυψη μέσα στην επόμενη διετία, τότε η θεωρία θα περιέλθει σε ακόμη δεινότερη θέση. Ο αριθμός των υποστηρικτών της είναι σίγουρο πως θα μειωθεί».