Τα πρώτα αυγά των δεινοσαύρων ήταν μαλακά. The first dinosaur egg was soft

Ερευνητές με βάση το Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας απέδειξαν ότι τα αυγά κάποιων πρωτόγονων ειδών δεινοσαύρων ήταν μαλακά και όχι σκληρά, όπως υπέθεταν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες. New research suggests that the first dinosaurs laid soft-shelled eggs -- a finding that contradicts established thought. The study analyzed the eggs of two vastly different non-avian dinosaurs and found that they resembled those of turtles in their microstructure, composition, and mechanical properties. The research also suggests that hard-shelled eggs evolved at least three times independently in the dinosaur family tree. This illustration depicts the hypothesis that Antarcticoolithus was laid by a mosasaur, a type of extinct marine reptile. Mother mosasaurs would have laid thin, soft-shelled eggs that their babies immediately hatched from to surface and take their first breaths. ILLUSTRATION BY FRANCISCO HUEICHALEO

Μία καινούρια δημοσίευση αμερικανών ερευνητών έρχεται να ανατρέψει την κάπως… καρικατουρίστικη εικόνα που είχαμε σχηματίσει στο νου μας για τα αυγά των πρώτων δεινοσαύρων, κι αυτό επειδή έπειτα από ανάλυση δεδομένων απέδειξαν ότι αυτά ήταν μαλακά και όχι σκληρά. Η έρευνα, τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύτηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature», καταδεικνύει επίσης ότι τα σκληρά αυγά προέκυψαν με ανεξάρτητο τρόπο τρεις φορές στο εξελικτικό δέντρο των δεινοσαύρων.

Αυγά που έλειπαν από τα απολιθώματα

This fossilized egg was laid by Mussaurus, a long-necked, plant-eating dinosaur that grew to 20 feet in length and lived between 227 and 208.5 million years ago in what is now Argentina. IMAGE BY ©DIEGO POL

Το εύρημα αυτό αφορά μόνο μερικές ομάδες δεινοσαύρων, οι οποίες εξελικτικά υπήρξαν παράλληλα ή πριν από άλλες ομάδες δεινοσαύρων των οποίων τα αυγά ήταν σκληρά.

In 1995, paleontologists working in the Gobi Desert of Mongolia found this clutch of fossilized Protoceratops eggs and embryos, the first eggs of a horned dinosaur ever described. IMAGE BY M. ELLISON/©AMNH

Συγκεκριμένα, πρόκειται για τα είδη Πρωτοκέρατος, το οποίο έζησε στη Γη κατά την περίοδο ανάμεσα στα 75 και 71 εκατομμύρια χρόνια πριν και το είδος  με τη λατινική ονομασία Mussaurus, το οποίο ήταν μεγαλύτερο σε μέγεθος και έζησε στην περίοδο μεταξύ 227 και 208 εκατομμύρια χρόνια πριν. «Τα τελευταία 20 χρόνια βρίσκαμε αυγά σε διάφορα μέρη στη Γη, τα οποία όμως αντιπροσώπευαν τρεις ομάδες δεινοσαύρων: τα θηριόποδα, τους αδρόσαυρους και τα σαυρόποδα. Την ίδια στιγμή βρίσκαμε σκελετούς από άλλες ομάδες δεινοσαύρων αλλά ποτέ δεν είχαμε βρει τα αυγά τους», ανέφερε σε σχετικές του δηλώσεις ο επικεφαλής της δημοσίευσης και ερευνητής Μάρκ Νόρελ, συμπληρώνοντας ότι «επιχειρήσαμε λοιπόν να κατανοήσουμε για ποιον λόγο τα αυγά αυτών των δεινοσαύρων δεν διατηρήθηκαν».

Η υπόθεση που επιβεβαιώθηκε

From the side, the giant fossil egg Antarcticoolithus bradyi looks like a deflated NFL football. Officially, its species name bradyi, derived from the ancient Greek for "delayed," refers to the rarity of marine egg fossils. However, the name also pays winking tribute to NFL quarterback Tom Brady. LEGENDRE ET AL. (2020)

Η υπόθεσή τους ήταν από την αρχή ξεκάθαρη: όπως συνέβη στην εξέλιξη των αμνιωτών, κατηγορία στην οποία ανήκουν τα πουλιά, τα θηλαστικά και τα ερπετά, έτσι και στους δεινόσαυρους είναι πιθανό κάποια είδη να γεννούσαν μαλακά αυγά, ενώ κάποια άλλα να γεννούσαν σκληρά αυγά. Για να διερευνήσουν ωστόσο αυτό το ενδεχόμενο, ήταν απαραίτητο να προσεγγίσουν το θέμα πολύπλευρα. Έτσι, πραγματοποίησαν ανατομικές αναλύσεις απολιθωμένων σκελετών νεογέννητων δεινοσαύρων, χημικές αναλύσεις των απολιθωμένων αυγών και μελέτες της μικροσκοπικής δομής τους.

The fossil egg has a soft shell, shown in dark gray in the drawing (upper right), with arrows pointing to its folds and surrounding sediment shown as light gray. The cross section (lower left) shows that the egg consists mostly of a soft membrane surrounded by a very thin outer shell. Lucas Legendre and Grace Musser

Από τις αναλύσεις αυτές, και αφού συνέκριναν τα δεδομένα με 112 ακόμη είδη, είτε αυτά είναι πλέον εξαφανισμένα είτε είναι μακρινοί συγγενείς των υπό μελέτη ειδών, προέκυψε ότι πράγματι τα αυγά των ειδών αυτών ήταν μαλακά. «Από εξελικτική άποψη το εύρημα αυτό έχει περισσότερο νόημα από προηγούμενες υποθέσεις, αφού είναι γνωστό ότι για κάποιο χρονικό διάστημα τα αυγά όλων των αμνιωτών ήταν μαλακά» ανέφερε σε σχετικές δηλώσεις του ο διδακτορικός ερευνητής και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης Ματέο Φάμπρι.

Οι ερευνητές προσανατολίζονται τώρα να διερευνήσουν περαιτέρω τον τρόπο με τον οποίο προστατεύονταν τα αυγά αυτά από κραδασμούς ή άλλους εξωτερικούς παράγοντες.

Πηγές: Mark A. Norell, Jasmina Wiemann, Matteo Fabbri, Congyu Yu, Claudia A. Marsicano, Anita Moore-Nall, David J. Varricchio, Diego Pol, Darla K. Zelenitsky. The first dinosaur egg was soft. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2412-8 - https://www.nationalgeographic.com/science/2020/06/first-dinosaurs-laid-soft-eggs/ - https://www.tovima.gr/2020/06/23/science/ta-prota-ayga-ton-deinosayron-itan-malaka/

Φάρμακο ακριβείας που «γκρεμίζει» τις άμυνες του DNA του καρκίνου. Cancer: Drug with new approach on impeding DNA repair shows promise in first clinical trial

Πολλά υποσχόμενο παρουσιάζεται νέο φάρμακο ακριβείας, που στοχεύει τη δυνατότητα του καρκίνου να επιδιορθώνει το DNA του, όπως δείχνουν τα αποτελέσματα των πρώτων κλινικών δοκιμών της συγκεκριμένης κατηγορίας φαρμάκων. Ovarian cancer: Berzosertib is designed to take advantage of one of the most glaring vulnerabilities of some cancer cells. Photo Credit: iStock Images

Η νέα αυτή μελέτη έδειξε πως οι μισοί ασθενείς που έλαβαν το νέο φάρμακο είτε μόνο του είτε με χημειοθεραπεία με βάση την πλατίνα είδαν τον καρκίνο τους να σταματά να μεγαλώνει, ενώ δύο ασθενείς είδαν τους όγκους τους να συρρικνώνονται ή να εξαφανίζονται εντελώς.

Η ζημιά στο DNA των κυττάρων είναι η βασική «πηγή» του καρκίνου, μα αποτελεί επίσης μια θεμελιώδη «Αχίλλειο Πτέρνα» για τους όγκους, και τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να καταστραφούν μέσω πρόκλησης βλάβης στο DNA του ή υπονόμευσης της δυνατότητάς τους να το επισκευάζουν. Η νέα δοκιμή αφορούσε στο πρώτο από μια οικογένεια φαρμάκων που μπλόκαρε μια βασική πρωτεΐνη επισκευής DNA, ονόματι ATR.

Ομάδα στο Institute of Cancer Research, London, και το The Royal Marsden NHS Foundation Trust ηγήθηκε δοκιμής πάνω σε έναν αναστολέα ATR, το berzosertib, είτε μόνο του είτε με χημειοθεραπεία σε 40 ασθενείς με πολύ προχωρημένους όγκους, σε νοσοκομεία ανά τον κόσμο. Οι ερευνητές όρισαν τις δόσεις στις οποίες το φάρμακο ήταν ασφαλές για χρήση σε περαιτέρω κλινικές δοκιμές και διαπίστωσαν πως προκαλούνται μόνο ήπιες παρενέργειες. Επίσης, σε μια εξέλιξη που προκάλεσε έκπληξη για δοκιμή τέτοιας φάσης, διαπιστώθηκε πως το berzosertib σταματούσε την ανάπτυξη των όγκων σε πάνω από τους μισούς ασθενείς, είτε μόνο του είτε με χημειοθεραπεία- 20 από 38 ασθενείς όπου μπορούσαν να γίνουν μετρήσεις. Το όφελος του φαρμάκου ως προς το μπλοκάρισμα της επισκευής DNA ήταν ακόμα πιο έντονο σε ασθενείς που περνούσαν χημειοθεραπεία, η οποία προκαλεί ζημιά DNA.

Το φάρμακο προχωρά τώρα σε περαιτέρω δοκιμές, και ελπίζεται πως θα μπορούσε να εξελιχθεί σε μια νέα, στοχευμένη θεραπεία και να βοηθήσει να υπερνικηθούν αντοχές και αντιστάσεις σε άλλα φάρμακα ακριβείας, όπως οι αναστολείς PARP που στοχεύουν την επιδιόρθωση DNA.

Ο Δρ. Παναγιώτης Κωνσταντινόπουλος. “Our results in his phase 2 trial suggest that ATR inhibition in combination with chemotherapy has the potential to offer significant benefit to patients with chemotherapy-resistant HGSOC and, potentially, other tumor types where ATR plays a key role,” says the study’s lead author, Panagiotis Konstantinopoulos, MD, PhD, director of translational research, Gynecologic Oncology, at Dana-Farber. 

Αξίζει να σημειωθεί πως η συγκεκριμένη μελέτη έχει ελληνικό «χρώμα», καθώς lead author της σχετικής έρευνας που δημοσιεύτηκε στο The Lancet Oncology είναι ο Δρ. Παναγιώτης Κωνσταντινόπουλος, του Dana-Farber Cancer Institute. Όπως είπε, η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων ασκεί μεγάλη πίεση στη διαδικασία αντιγραφής DNA: «Το ATR τα βοηθά να επιζήσουν από αυτό το στρες: Η δουλειά τους είναι να συντονίζουν την παύση του κύκλου των κυττάρων προκειμένου να ελέγχεται αν το DNA είναι ακέραιο ή χρειάζεται επιδιόρθωση. Τα φάρμακα που παρεμποδίζουν το ATR- που στερούν τα κύτταρα των όγκων από τέτοιες επισκευές- έχουν τη δυνατότητα να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά σε κάποιους καρκίνους».

Πηγές: https://www.dana-farber.org/newsroom/news-releases/2020/drug-with-new-approach-on-impeding-dna-repair-shows-promise-in-first-clinical-trial/ - https://www.naftemporiki.gr/story/1612283/farmako-akribeias-pou-gkremizei-tis-amunes-tou-dna-tou-karkinou

Αναζήτηση εξωγήινης τεχνολογίας σε εξωπλανήτες. Does intelligent life exist on other planets? Technosignatures may hold new clues

Την αναζήτηση για ίχνη προηγμένης τεχνολογίας σε εξωπλανήτες αρχίζει ο αστροφυσικός Άνταμ Φρανκ του University of Rochester, χάρη σε χρηματοδότηση της NASA. Scientists have discovered more than 4,000 planets outside our solar system. In the search for intelligent life, astrophysicists including the University of Rochester's Adam Frank are seeking the physical and chemical signatures that would indicate advanced technology. (NASA/JPL-Caltech)

Από το 1995 και μετά επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πάνω από 4.000 εξωπλανήτες, μεταξύ των οποίων και κάποιοι σαν τη Γη, που θεωρείται ότι θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή. Ωστόσο, για να διαπιστωθεί αυτό πρέπει πρώτα να βρεθεί ποια είναι τα χαρακτηριστικά υποδεικνύουν ότι υπάρχει ή υπήρχε ζωή σε έναν πλανήτη.

A team of astronomers from UCLA searched for “technosignatures” in the Kepler field data. Credit: Danielle Futselaar

Την τελευταία δεκαετία αστρονόμοι έχουν καταβάλει μεγάλες προσπάθειες για να βρουν ποια ίχνη απλών μορφών ζωής («βιοϋπογραφών», biosignatures) μπορεί να υπάρχουν αλλού στο σύμπαν. Αλλά επίσης υπάρχει και το ερώτημα των «τεχνοϋπογραφών» (technosignatures), που θα μπορούσε να αφήσει ένας άλλος τεχνολογικά εξελιγμένος πολιτισμός και θα μπορούσαν να είναι ορατά από τη Γη.

Ο Άνταμ Φρανκ, καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας στο University of Rochester, έλαβε χρηματοδότηση από τη NASA που θα του επιτρέψει να αρχίσει να απαντά σε σχετικά ερωτήματα: Η χρηματοδότηση αυτή θα υποστηρίξει τη μελέτη πάνω σε «τεχνοϋπογραφές» – εντοπίσιμα ίχνη παλαιάς ή νέας τεχνολογίας σε άλλους πλανήτες. Όπως αναφέρεται σε ανακοίνωση του πανεπιστημίου, πρόκειται για την πρώτη χρηματοδότηση που δίνεται για αναζήτηση τεχνοϋπογραφών- μη ραδιοσημάτων και αντιπροσωπεύει μια νέα κατεύθυνση για το SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence). Ο Φρανκ, σε συνεργασία με τους Τζέικομπ Χακ Μίσρα (Blue Marble Space), Μανασβί Λίνγκαμ (Florida Institute of Technology), Άβι Λοέμπ (Harvard University) και Τζέισον Ράιτ (Pennsylvania State University), αναμένεται να δημιουργήσουν τις πρώτες εγγραφές σε μια online βιβλιοθήκη τεχνοϋπογραφών.

Οι επιστήμονες θα αρχίσουν το πρόγραμμά τους εξετάζοντας δύο πιθανά ίχνη που μπορεί να υποδεικνύουν τεχνολογική δραστηριότητα σε έναν άλλον πλανήτη: Ηλιακούς συλλέκτες και ίχνη μόλυνσης. Στην πρώτη περίπτωση εκτιμάται πως αν ένας πολιτισμός χρησιμοποιεί πολλούς ηλιακούς συλλέκτες (δεδομένου ότι τα άστρα είναι μεταξύ των ισχυρότερων πηγών ενέργειας στο σύμπαν, οπότε η αξιοποίησή τους θα ήταν «φυσική»), τότε το φως που αντανακλάται από έναν πλανήτη θα είχε κάποιο συγκεκριμένο ίχνος φάσματος, που θα υποδείκνυε την παρουσία τους. Στη δεύτερη, θα αναζητούνταν, μέσω του τρόπου απορρόφησης του φωτός στην ατμόσφαιρα, ίχνη χημικών που θα υποδείκνυαν βιομηχανικό πολιτισμό, όπως πχ τα τεχνητά αέρια CFC.

Πηγές: https://www.rochester.edu/newscenter/technosignatures-hold-clues-to-advanced-extraterrestrial-life-441472/ - https://www.naftemporiki.gr/story/1611552/ereuna-gia-ton-entopismo-ixnon-eksogiinis-texnologias-se-eksoplanites

Πρόταση της NASA για αποστολή στον Τρίτωνα, φεγγάρι του Ποσειδώνα. NASA wants to visit Neptune’s weird moon Triton

Εάν στον Τρίτωνα υπάρχει κάποιος ωκεανός, τότε θα έδινε πολύτιμα στοιχεία σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι εσωτερικοί ωκεανοί, ενώ θα βοηθούσε στην καλύτερη κατανόηση του πού ακριβώς μπορεί να βρεθεί νερό. This global color mosaic of Neptune's moon Triton was taken in 1989 by Voyager 2 during its flyby of the Neptune system. Credits: NASA/JPL-Caltech NASA/JPL/USGS

Είναι πολλά τα επιστημονικά ερωτήματα που υπάρχουν όσον αφορά στον Τρίτωνα, φεγγάρι του Ποσειδώνα, καθώς το μόνο σκάφος που έχει περάσει ποτέ από τη «γειτονιά» του ήταν το Voyager 2, πριν από τρεις δεκαετίες. Οι εικόνες ήταν εντυπωσιακές, αλλά προκαλούσαν ερωτήματα, καθώς αποκάλυπταν μεγάλους, σκοτεινούς όγκους παγωμένου υλικού να εκτινάσσονται από την επιφάνειά του- αλλά ήταν άγνωστο πώς συνέβαινε αυτό. Οι εικόνες έδειχναν πως το παγωμένο τοπίο ήταν «νεαρό» ακόμα και είχε αναδυθεί ξανά και ξανά, με φρέσκο υλικό- αλλά ήταν άγνωστο το τι υλικό ήταν αυτό και από πού είχε προέλθει. Επίσης, ένα άλλο ερώτημα είναι το εξής: Πώς μπορεί να ένα αρχαίο φεγγάρι, έξι φορές πιο μακριά από τον ήλιο από ό,τι ο Δίας να είναι ακόμα ενεργό; Υπάρχει κάτι στο εσωτερικό του που να ωθεί αυτή τη δραστηριότητα;

A new Discovery mission proposal, Trident would explore Neptune's largest moon, Triton, which is potentially an ocean world with liquid water under its icy crust. Trident aims to answer the questions outlined in the graphic illustration above. Credits: NASA/JPL-Caltech

Μία αποστολή που έχει προταθεί στο πλαίσιο του Discovery Program της NASA σκοπεύει να δώσει απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα. Αποστολή αυτή, με το όνομα Trident (Τρίαινα) είναι μία από τέσσερις για τις οποίες αναπτύσσονται concept μελέτες. Μέχρι δύο εξ αυτών θα επιλεγούν ως το καλοκαίρι του 2021 για να γίνουν πλήρεις αποστολές, με σκοπό την εκτόξευσή τους αργότερα μέσα στη δεκαετία.

Η διερεύνηση του Τρίτωνα και του πώς έχει αλλάξει στο πέρασμα του χρόνου θα βοηθούσαν στην καλύτερη κατανόηση της εξέλιξης των ουρανίων σωμάτων του ηλιακού μας συστήματος, δεδομένου ότι πρόκειται για ένα φεγγάρι με πολλά περίεργα χαρακτηριστικά: Καθώς ο Ποσειδώνας περιστρέφεται, ο Τρίτωνας κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση- κανένα άλλο μεγάλο φεγγάρι του ηλιακού συστήματος δεν το κάνει αυτό. Επίσης, η τροχιά του Τρίτωνα βρίσκεται σε ακραία κλίση, 23 μοίρες από τον ισημερινό του Ποσειδώνα. Με διάμετρο σχεδόν 3/4 αυτής της Σελήνης, δεν βρίσκεται επίσης εκεί που θα έπρεπε να είναι, οπότε θεωρείται πως μπορεί να πρόκειται για «μετανάστη» από τη Ζώνη Κάιπερ. Ακόμη, έχει ασυνήθιστη ατμόσφαιρα: Γεμάτη με φορτισμένα σωματίδια, η ιονόσφαιρά του είναι 10 φορές πιο ενεργή από αυτήν οποιουδήποτε άλλο φεγγαριού στο ηλιακό σύστημα. Το τελευταίο αυτό χαρακτηριστικό είναι ιδιαίτερα περίεργο, γιατί γενικά οι ιονόσφαιρες φορτίζονται από ηλιακή ενέργεια, ωστόσο ο Τρίτωνας και ο Ποσειδώνας είναι μακριά από τον ήλιο (30 φορές περισσότερο από ό,τι η Γη- ο Ποσειδώνας χρειάζεται 165 γήινα χρόνια για να πραγματοποιήσει μια περιστροφή γύρω από τον ήλιο), οπότε πρέπει να υπάρχει κάποια άλλη πηγή ενέργειας. Επίσης, το κλίμα του Τρίτωνα είναι δυναμικό και μεταβαλλόμενο, με μια σταθερή ροή οργανικού υλικού, πιθανότατα αζώτου, στην επιφάνειά του.

Εάν στον Τρίτωνα υπάρχει κάποιος ωκεανός, τότε θα έδινε πολύτιμα στοιχεία σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι εσωτερικοί ωκεανοί, ενώ θα βοηθούσε στην καλύτερη κατανόηση του πού ακριβώς μπορεί να βρεθεί νερό. Σε αυτό το πλαίσιο ένα εξερευνητικό σκάφος θα μετέφερε όργανα μέτρησης του μαγνητικού πεδίου του φεγγαριού για να διαπιστωθεί εάν υπάρχει στο εσωτερικό του ωκεανός, ενώ άλλα όργανα θα μελετούσαν την ιονόσφαιρα, την πλούσια σε οργανικά στοιχεία ατμόσφαιρα και περίεργα χαρακτηριστικά της επιφάνειας. Σημειώνεται πως ο Τρίτωνας έχει μια πολύ μεγάλη ανεξερεύνηση στερεά επιφάνεια, καθώς τα στοιχεία από το Voyager 2 έχουν αποκαλύψει μόνο το 40% της επιφάνειας του φεγγαριού.

Ο τελευταίος μεγάλος στόχος μιας τέτοιας αποστολής θα ήταν να εξηγήσει το πώς η μυστηριώδης του επιφάνεια ανανεώνεται: Η επιφάνεια του Τρίτωνα είναι αξιοσημείωτα «νεαρή» από γεωλογικής άποψης (πιθανώς 10 εκατ. ετών σε ένα ηλιακό σύστημα 4,6 δισ. ετών) και δεν έχει ορατούς κρατήρες. Επίσης, διαφέρει πολύ από αυτές άλλων παγωμένων φεγγαριών.

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/jpl/proposed-nasa-mission-would-visit-neptunes-curious-moon-triton - https://www.naftemporiki.gr/story/1610527/protasi-tis-nasa-gia-apostoli-ston-tritona-feggari-tou-poseidona

Πείραμα που ψάχνει για σκοτεινή ύλη ανίχνευσε ανεξήγητο σήμα. Dark Matter Experiment Finds Unexplained Signal

Προτείνονται τρεις πιθανές εξηγήσεις: η μια είναι αδιάφορη, οι άλλες δύο θα προκαλέσουν επανάσταση στην φυσική. Researchers say there are three possible explanations for the anomalous data. One is mundane. Two would revolutionize physics. The heart of the XENON1T detector, which was designed to search for rare interactions with hypothetical particles. Credit: Xenon Collaboration

Το πείραμα αναζήτησης σκοτεινής ύλης XENON1T ανίχνευσε ένα απροσδόκητο σήμα που θα μπορούσε να αντιστοιχεί σε ένα υποθετικό (προς το παρόν) σωματίδιο σκοτεινής ύλης που ονομάζεται αξιόνιο. Εναλλακτικά, τα πειραματικά δεδομένα θα μπορούσαν να εξηγηθούν με ένα νέο είδος νετρίνων. Δυστυχώς όμως υπάρχει και η περίπτωση το σήμα να μην σημαίνει τίποτε και να οφείλεται σε κάποιο συστηματικό σφάλμα. Αν βέβαια το σήμα του XENON1T οφείλεται σε αξιόνια – τον κορυφαίο υποψήφιο σκοτεινής ύλης – ή σε νέου τύπου νετρίνα, θα ήταν πράγματι κάτι πολύ συναρπαστικό.

Πειραματικά δεδομένα από τον ανιχνευτή σκοτεινής ύλης XENON1T. Παρατηρείστε το «καρούμπαλο» που σχηματίζουν τα πειραματικά σημεία τις χαμηλές ενέργειες 1 έως 2 keV. The excess observed in XENON1T in the electronic recoil background at low energies, compared to the level expected from known backgrounds indicated as the red line.

Οι πειραματιστές του XENON1T ανίχνευσαν 53 γεγονότα περισσότερα από τα 232 γεγονότα υποβάθρου που περίμεναν. Αφού απέρριψαν όλες τις πιθανές πηγές σφαλμάτων που μπόρεσαν, εξέτασαν τρεις ερμηνείες που θα ταίριαζαν με το μέγεθος και το σχήμα των δεδομένων τους.

Η πρώτη, και πιο εντυπωσιακή είναι η ανίχνευση αξιονίων, ένα υποθετικό σωματίδιο που παράγεται στο εσωτερικό του ήλιου και μοιάζει με φωτόνιο, αλλά διαθέτει μια ελάχιστη ποσότητα μάζας.

Αν αυτά τα αξιόνια (που ίσως ανιχνεύθηκαν) παράγονται τώρα στον ήλιο δεν θα μπορούσαν να είναι η σκοτεινή ύλη που περιέχεται στο σύμπαν από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά, αν το πείραμα ανιχνεύει ηλιακά αξιόνια, τότε σημαίνει πως υπάρχουν αξιόνια. Αξιόνια που δημιουργήθηκαν στο αρχέγονο σύμπαν και έκτοτε συνιστούν τα συστατικά της σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τους φυσικούς του XENON1T το σήμα δεν ταιριάζει με τα απλούστερα μοντέλα σκοτεινής ύλης αξιονίων, αλλά μάλλον με πιο περίπλοκα.

Η δεύτερη δυνατότητα είναι το σήμα να οφείλεται σε νετρίνα, τα οποία έχουν μεγάλες μαγνητικές ροπές, που σημαίνει ότι συμπεριφέρονται ως μικροί μαγνήτες. Αλλά νετρίνα με τέτοιες μαγνητικές ροπές σημαίνει νέα φυσική, πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

Elena Aprile, the leader of the XENON experiments, in her laboratory at Columbia University. Ben Sklar for Quanta Magazine

Η τρίτη περίπτωση, είναι το σήμα να οφείλεται στην ραδιενέργεια του τριτίου, ενός ισοτόπου του υδρογόνου, που υπάρχει στην δεξαμενή του πειράματος. Και αυτή η πιθανότητα δεν μπορεί ούτε να επιβεβαιωθεί ούτε να αποκλειστεί σύμφωνα με την δημοσίευση των 163 ερευνητών της ομάδας XENON1T.

Πηγές: Observation of Excess Events in the XENON1T Dark Matter Experiment -  Dark Matter Experiment Finds Unexplained Signal -  Hail the XENON excess - https://physicsgg.me/2020/06/17/

Δημιουργήθηκε η πρώτη τεχνητή σύναψη εγκεφάλου που επικοινωνεί με τα ζωντανά κύτταρα. Artificial synapse that works with living cells created

Επιστήμονες από τις ΗΠΑ και την Ευρώπη ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν, για πρώτη φορά, μία βιοϋβριδική τεχνητή σύναψη εγκεφάλου που μπορεί να επικοινωνήσει με τα ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα. Researchers have created a device that can integrate and interact with neuron-like cells. This could be an early step toward an artificial synapse for use in brain-computer interfaces.

A 2017 photo of Alberto Salleo, associate professor of materials science and engineering, and graduate student Scott Keene characterizing the electrochemical properties of a previous artificial synapse design. Their latest artificial synapse is a biohybrid device that integrates with living cells. Credit: L.A. Cicero/Stanford News Service

Το 2017, ερευνητές του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια είχαν παρουσιάσει μία ηλεκτρονική συσκευή από οργανικά υλικά, η οποία αποτελούσε μία τεχνητή μορφή σύναψης, δηλαδή του συνδέσμου ανάμεσα στα εγκεφαλικά κύτταρα (νευρώνες). Το 2019, εννέα τέτοιες τεχνητές συνάψεις είχαν συνδυαστεί σε μία ενιαία διάταξη, που μπορούσε να προγραμματιστεί από κοινού, ώστε να μιμείται την παράλληλη λειτουργία του εγκεφάλου.

Τώρα, οι ερευνητές του Στάνφορντ, σε συνεργασία με συναδέλφους τους από το Ιταλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας και το ολλανδικό Πανεπιστήμιο του Αϊντχόβεν, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για νέα υλικά «Nature Matierals», έδειξαν ότι η πρώτη βιοϋβριδική τεχνητή σύναψη είναι δυνατό να δουλέψει σε συνεργασία με πραγματικά ζωντανά κύτταρα και να επικοινωνήσει μαζί τους.

«Η μελέτη μας δείχνει τη μοναδική δύναμη των νέων υλικών που μπορούν να αλληλεπιδρούν με τη ζώσα ύλη. Τα ζωντανά κύτταρα δεν έχουν πρόβλημα να συνεργαστούν με το μαλακό πολυμερές υλικό της τεχνητής σύναψης. Αλλά η συμβατότητα πηγαίνει ακόμη παραπέρα, καθώς τα νέα υλικά εργάζονται με τα ίδια μόρια που οι νευρώνες χρησιμοποιούν στη φύση», δήλωσε ο καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής των υλικών του Στάνφορντ, Αλμπέρτο Σαλέο.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ενώ άλλες νευρο-συσκευές να χρειάζονται αποκλειστικά ένα ηλεκτρικό σήμα για να ανιχνεύσουν και να επεξεργαστούν τα μηνύματα του εγκεφάλου, στην περίπτωση της νέας τεχνητής σύναψης η επικοινωνία της με τα ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα γίνεται με πιο φυσικό τρόπο μέσω ηλεκτροχημείας, καθώς το υβριδικό υλικό λαμβάνει μηνύματα από τα γειτονικά κύτταρα σαν να ήταν νευρώνας και το ίδιο.

Η τεχνητή σύναψη αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια από μαλακό πολυμερές υλικό, διαχωρισμένα από ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη, το οποίο παίζει τον ρόλο του μικρού κενού που διαχωρίζει δύο νευρώνες του εγκεφάλου. Ανάμεσα σε αυτό το κενό ταξιδεύουν συνεχώς οι ουσίες νευροδιαβιβαστές (π.χ. ντοπαμίνη), ώστε να επιτυγχάνεται η επικοινωνία μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου.

Όταν ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα τοποθετούνται πάνω σε ένα από τα ηλεκτρόδια, οι νευροδιαβιβαστές που απελευθερώνονται από τα εγκεφαλικά κύτταρα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το ηλεκτρόδιο της τεχνητής σύναψης και να παράγουν ιόντα. Όπως έδειξαν τα πειράματα με τρωκτικά (αρουραίους) που είχαν τέτοιες υβριδικές συνάψεις ενσωματωμένες στον εγκέφαλό τους, αυτά τα ιόντα ταξιδεύουν στο δεύτερο ηλεκτρόδιο και το τροποποιούν, όπως ακριβώς γίνεται η διαδικασία της μάθησης στις βιολογικές συνάψεις του εγκεφάλου.

«Δείξαμε ότι είναι δυνατή η φυσική επικοινωνία που εμπλέκει τόσο τη χημεία όσο και τον ηλεκτρισμό. Είναι το πρώτο μικρό βήμα για μία πραγματική διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής», ανέφερε ο δρ Σαλέο. Τέτοιες διεπαφές μελλοντικά θα δοκιμαστούν στην ιατρική, τη νευροεπιστήμη και σε άλλα πεδία.

Πηγές: Keene, S.T., Lubrano, C., Kazemzadeh, S. et al. A biohybrid synapse with neurotransmitter-mediated plasticity. Nat. Mater., 2020 DOI: 10.1038/s41563-020-0703-y - https://scitechdaily.com/artificial-synapse-that-works-with-living-cells-developed-at-stanford/ - https://www.amna.gr/home/article/466891/Dimiourgithike-i-proti-techniti-sunapsi-egkefalou-pou-epikoinonei-me-ta-zontana-kuttara

Η εμφάνιση των δομικών στοιχείων της ζωής προηγείται της δημιουργίας των άστρων. Ingredients for Life Appear in Stellar Nurseries Long Before Stars are Born

Τα πολύπλοκα οργανικά μόρια που θα μπορούσαν να αποτελέσουν δομικά συστατικά της ζωής είναι πολύ πιο κοινά και πανταχού παρόντα από ό,τι πιστευόταν προηγουμένους σε ψυχρά νέφη αερίων και σκόνης που λειτουργούν ως «φυτώρια» άστρων και πλανητών, σύμφωνα με αστρονόμους του University of Arizona Steward Observatory. Using UArizona's radio telescope on Kitt Peak, a team of astronomers probed a vast, cosmic cloud of gas and dust for traces of organic molecules that form the building blocks for life. The team found that such molecules appear hundreds of thousands of years before stars even begin to form. Artist's illustration of complex organic molecules in space. Image: NASA/Jenny Mottar

Τα μόρια αυτά εμφανίζονται επίσης πολύ νωρίτερα από ό,τι πιστευόταν ως τώρα- εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια πριν τα άστρα αρχίσουν να σχηματίζονται, όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές. Σε επιστημονικό άρθρο στο The Astrophysical Journal τα σχετικά αποτελέσματα που παρουσιάζονται αμφισβητούν υπάρχουσες θεωρίες, που προϋποθέτουν ένα περιβάλλον που θερμαίνεται από πρωτο-άστρα (άστρα υπό δημιουργία) για να καταστούν παρατηρήσιμα τα πολύπλοκα οργανικά σωματίδια.

Η έρευνα αυτή είναι η πρώτη που αναζητά τα ίχνη δύο πολύπλοκων οργανικών σωματιδίων της μεθανόλης και της ακεταλδεΰδης (αιθανάλης), σε έναν σημαντικό αριθμό πιθανών χώρων σχηματισμού άστρων, αντίθετα με προηγούμενες παρατηρήσεις, οι οποίες εστίαζαν κυρίως σε μεμονωμένα αντικείμενα. Οι προ- αστρικοί ή άνευ άστρων πυρήνες κατονομάζονται έτσι επειδή δεν περιλαμβάνουν ακόμα άστρα, μα υποδεικνύουν περιοχές στο διάστημα όπου ψυχρή σκόνη και αέρια συσπειρώνονται στους «σπόρους» που οδηγούν στην εμφάνιση άστρων και πιθανώς πλανητών.

This image shows a wide-field view of part of the Taurus Molecular Cloud, about 450 light-years from Earth. Its relative closeness makes it an ideal place to study the formation of stars. Many dark clouds of obscuring dust are clearly visible against the background stars. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2/Davide De Martin

Οι ερευνητές εξέτασαν το νέφος αερίων και σκόνης 31 πυρηνών άνευ άστρων που βρίσκονταν σε μια περιοχή σχηματισμού άστρων γνωστή ως μοριακό νέφος του Ταύρου, σε απόσταση περίπου 440 ετών φωτός από τη Γη. Ο κάθε πυρήνας μπορεί να εκτείνεται σε μια απόσταση που θα κάλυπτε 1.000 ηλιακά συστήματα, στημένα το ένα δίπλα στο άλλο.

«Αυτοί οι πυρήνες που παρατηρήσαμε είναι αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια από τον αρχικό σχηματισμό ενός πρωτο-άστρου ή πλανητών» είπε η Γιάνσι Σίρλεϊ, αναπληρώτρια καθηγήτρια αστρονομίας, που συνέταξε το άρθρο μαζί με τη διδακτορική Σαμάνθα Σκιμπέλι. «Αυτό μας δείχνει ότι η βασική οργανική χημεία που απαιτείται για τη ζωή είναι παρούσα στα αέρια πριν τον σχηματισμό άστρων και πλανητών».

Αν και η ύπαρξη σωματιδίων τέτοιου είδους (που παρέχουν τα δομικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε) ήταν γνωστή, ήταν δύσκολο να βρεθούν απαντήσεις σχετικά με το πώς και το πού σχηματίζονται και τους μηχανισμούς με τους οποίους καταλήγουν στις επιφάνειες πλανητών. Όπως είπε η Σκιμπέλι, οι ακριβείς διαδικασίες συζητώνται ακόμα, επειδή τα θεωρητικά μοντέλα δεν αντιστοιχούν ακριβώς σε αυτά που παρατηρούνται. «Με αυτό το άρθρο, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς σχηματισμού που μπορεί να λαμβάνουν χώρα, λέγοντας στους θεωρητικούς πόσο άφθονα είναι αυτά τα μόρια».

The 12-meter radio telescope dish on Kitt Peak. (Photo: Thomas Folkers, Arizona Radio Observatory)

Οι προ-αστρικοί πυρήνες είναι σαν παράθυρα στα αρχικά εξελικτικά στάδια προς την κατεύθυνση της εμφάνισης αστρικών συστημάτων με πλανήτες και πιθανώς μορφές ζωής, σημείωσε η Σκιμπέλι, εκτιμώντας πως πριν από αυτή τη μελέτη λιγότερα από 10 τέτοια αντικείμενα είχαν μελετηθεί για πολύπλοκα οργανικά μόρια. Παρόμοιες παρατηρήσεις συνήθως εστίαζαν μόνο στη μεθανόλη.

Για τους σκοπούς της έρευνας αυτής εξετάστηκαν τα ίχνη των δύο μορίων στο πλαίσιο μιας «εκστρατείας» παρατήρησης διάρκειας 500 ωρών χρόνου παρατήρησης. Μεθανόλη βρέθηκε και στους 31 προ-αστρικούς πυρήνες, και ακεταλδεΰδη στο 70%. Οι ερευνητές το εκλαμβάνουν αυτό ως στοιχείο πως τα πολύπλοκα οργανικά μόρια είναι πολύ πιο κοινά σε περιοχές σχηματισμού άστρων από ό,τι πιστευόταν μέχρι τώρα.

Πηγές: Samantha Scibelli et al. Prevalence of Complex Organic Molecules in Starless and Prestellar Cores within the Taurus Molecular Cloud, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab7375 - https://uanews.arizona.edu/story/ingredients-life-appear-stellar-nurseries-long-stars-are-born - https://www.naftemporiki.gr/story/1608870/ereuna-i-emfanisi-ton-domikon-stoixeion-tis-zois-proigeitai-tis-dimiourgias-ton-astron