Διαστημικά ταξίδια με ηλιακή… βενζίνη. NASA studying solar-electric propulsion for “space tugboat”

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός σκάφους που κινείται με την τεχνολογία SEP. Using advanced Solar Electric Propulsion (SEP) technologies is an essential part of future missions into deep space with larger payloads. The use of robotics and advanced SEP technologies like this concept of an SEP-based spacecraft during NASA mission to find, rendezvous, capture and relocate an asteroid to a stable point in the lunar vicinity offers more mission flexibility than would be possible if a crewed mission went all the way to the asteroid. Image Credit: Analytical Mechanics Associates

Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα την εικόνα ενός διαστημικού σκάφους που κινείται με ηλιακή ενέργεια και πιο συγκεκριμένα με το Ηλιακό Ηλεκτρικό Σύστημα Πρόωσης (SEP), μια επαναστατική τεχνολογία στην οποία ποντάρει η NASA για το μέλλον της διαστημικής εξερεύνησης.

Ο τεχνολογία και οι αποστολές

What a 'space tugboat' incorporating a high energy solar electric propulsion (SEP) system might look like (Image: Boeing)

Η ανάπτυξη διαστημικών σκαφών που να κινούνται με ηλιακή ενέργεια κρίνεται ως απολύτως απαραίτητη για τη συνέχιση της διαστημικής εξερεύνησης και ειδικότερα για την οργάνωση μεγάλης διάρκειας ή απομακρυσμένων αποστολών. Οι υπάρχουσες τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας για διαστημικές εφαρμογές δεν είναι τόσο αποδοτικές ώστε να χρησιμοποιηθούν για την κίνηση διαστημοπλοίων χωρίς την παράλληλη παρουσία και συμβατικών καυσίμων.

Η NASA χρηματοδοτεί την ανάπτυξη της τεχνολογίας SEP (Solar Electric Propulsion System) και όπως έγινε γνωστό επιθυμεί να χρησιμοποιήσει αυτή ή κάποια ανάλογη τεχνολογία ηλιακής ενέργειας στην αποστολή για την «αρπαγή» ενός μικρού αστεροειδή και την τοποθέτηση του σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη.

Αν το εγχείρημα στεφθεί με επιτυχία θα οργανωθεί μια επανδρωμένη αποστολή μελέτης του αστεροειδή. Αν αναπτυχθεί μια αποτελεσματική, αποδοτική ηλιακή τεχνολογία η NASA σκέφτεται να τη χρησιμοποιήσει και σε μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη. Ο αμερικανός πρόεδρος Μπαράκ Ομπάμα έχει θέσει ως στόχο την αποστολή ανθρώπων στον Άρη τη δεκαετία του 2030.

Ο πιθηκάνθρωπος συγγενής μας. Where did we come from? Prehistoric fossils may rewrite human evolution

Painting by John Gurche, courtesy of Lee Berger and the University of the Witwatersrand.

Αν προσπαθούσαμε να περπατήσουμε όπως περπατούσε αυτό το πλάσμα, σύντομα θα χρειαζόμασταν αρθροπλαστική στους γοφούς και στα γόνατα: ένα είδος αυστραλοπίθηκου που ζούσε κοντά στο Γιοχάνεσμπουργκ πριν από δύο εκατομμύρια χρόνια ήταν ένα «αλλόκοτο» μείγμα χαρακτηριστικών του ανθρώπου και των πιθήκων, αποκαλύπτουν έξι διαφορετικές μελέτες στο περιοδικό «Science».

Οι νέες μελέτες εξετάζουν την ανατομία και τον τρόπο κίνησης και μάσησης του Australopithecus sediba, ενός είδος που κατατάχθηκε στη φυλή των ανθρωπίνων (η οποία περιλαμβάνει τους σύγχρονους ανθρώπους και όλους τους συγγενείς του που διαχωρίστηκαν από το εξελικτικό παρακλάδι των πιθήκων πριν από περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια).

Ο A.sediba έζησε ένα εκατομμύριο χρόνια μετά τη «Λούσι», το διάσημο εκπρόσωπο του είδους Australopithecus afarensis. Παραμένει όμως ασαφές αν είναι άμεσος πρόγονος του ανθρώπου, ενδεχόμενο που πιθανότατα θα είναι αδύνατο να επιβεβαιωθεί ή διαψευστεί.

Σε κάθε περίπτωση, όμως, η ανατομία αυτού του μεταβατικού πλάσματος δίνει μια ιδέα για το πώς οι πρόγονοί μας σηκώθηκαν στα δύο πόδια.

Άλλο βάδισμα

O σκελετός του A.sediba ανάμεσα στους σκελετούς ενός ανθρώπου και ενός χιμπατζή. Ο αυστραλοπίθηκος μοιάζει με υβρίδιο των δύο συγγενών του. Composite reconstruction of Au. sediba (center); for comparison, small-bodied female modern Homo sapiens on left, male Pan troglodytes on right. Image credit: Lee Berger, courtesy of the University of the Witwatersrand

Μια από τις σημαντικότερες νέες μελέτες δείχνει ότι το βάδισμα του αυστραλοπίθηκου (όπως φαίνεται από την ανατομία των οστών της λεκάνης και των ποδιών) ήταν εντελώς διαφορετικό από το ανθρώπινο. Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, ο Α.sediba δεν είχε ισχυρή φτέρνα και πατούσε το έδαφος πρώτα με το έξω τμήμα του πέλματος και στη συνέχεια με το εσωτερικό τμήμα του πέλματος.

Αυτό σημαίνει ότι το πλάσμα περπατούσε σέρνοντας τα πόδια ενώ ταυτόχρονο κρατούσε όρθια την πλάτη.

Και, σαν να μην έφτανε αυτό, οι νέες μελέτες δείχνουν ότι ο αυστραλοπίθηκος δεν μπορούσε να κουνά τα χέρια όταν περπατούσε, όπως κάνουν οι άνθρωποι. Τα ίδια τα άνω άκρα είναι εξίσου περίεργα με τα κάτω, αφού οι ώμοι και οι βραχίονες παραπέμπουν σε πίθηκο, ενώ η παλάμη είναι σχεδόν ανθρώπινη με επιδέξιο, αντιτακτό αντίχειρα.

«Είναι ένας πραγματικά αλλόκοτος συνδυασμός» σχολιάζει ο Τζέρεμι ΝτεΣίλβα του Πανεπιστημίου της Βοστόνης, επικεφαλής μίας από τις έξι αναλύσεις.

Η τελική εικόνα που προκύπτει είναι αυτή ενός πιθηκόμορφου πλάσματος που μπορούσε να σκαρφαλώνει στα δέντρα αλλά δεν είχε πρόβλημα και να βαδίζει στην ανοιχτή σαβάνα της προϊστορικής Αφρικής.

Καλοδιατηρημένα απολιθώματα

A skull of an Australopithecus sediba, the partially fossilized specimens discovered in South Africa in 2008, which climbed trees but also walked upright 2 million years ago. Picture: AFP/Ho/Brett Eloff COURTESY OF LEE BERGER /UNIVERSITY OF THE WITWATERSRAND Source: AFP

Οι αναλύσεις ήταν δυνατό να φτάσουν σε αυτά τα επίπεδα λεπτομέρειας χάρη στην εξαιρετική κατάσταση στην οποία είχαν βρεθεί το 2008 τα απολιθωμένα οστά έξω από το Γιοχάνεσμπουργκ. Τα λείψανα ανήκουν σε μια γυναίκα και ένα νεαρό άτομο, πιθανώς παιδί της, οι οποίοι σκοτώθηκαν όταν έπεσαν σε μια σπηλιά.

Πριν από δύο χρόνια, μια διαφορετική σειρά μελετών που είχε δημοσιευτεί στο «Science» άφηνε ανοιχτό το ενδεχόμενο ο A.sediba να είναι άμεσος πρόγονος του Homo erectus και του Homo sapiens. Πολλοί ειδικοί, όμως, αμφιβάλλουν, δεδομένου ότι υπήρξαν πολλά ακόμα είδη στη φυλή των ανθρωπίνων και αρκετά πρέπει να εξαφανίστηκαν χωρίς να αφήσουν απογόνους.

Εξάλλου, το γεγονός ότι ο A.sediba έζησε στη Νότιο Αφρική, πολύ μακριά από την Αιθιοπία όπου έζησε νωρίτερα η Λούσι, μαρτυρά ότι το γένος των αυστραλοπιθήκων παρουσίαζε μεγάλη γεωγραφική εξάπλωση και ποικιλία.

«Από ό,τι έχω δει στα απολιθώματα, πιστεύω ότι ο A.sediba ήταν απλώς ένα ακόμα είδος αυστραλοπίθηκου, το οποίο επιβεβαιώνει την ποικιλία των ειδών κατά την εξέλιξη των ανθρωπίνων» λέει ο Ντόναλντ Γιόχανσον του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ένας από τους παλαιοντολόγος που ανακάλυψαν τη Λούσι το 1974.

Με άλλα λόγια, ο Γιόχανσον εκτιμά ότι ο A.sediba πιθανώς συνάντησε ένα αδιέξοδο της εξέλιξης και χάθηκε χωρίς να αφήσει απογόνους.

Φως στη… σκοτεινή αστραπή, Scientists Discover Evidence Of Dark Lightning

Dark Lightning Flash Above Earth In this visualization of dark lightning, which is actually invisible, gamma rays are shown in pink. Highlighted in yellow are subatomic particles called positrons that the Fermi Gamma Ray Space Telescope detected from this dark lightning flash. The Earth is below and the moon appears behind the pink gamma rays. Screenshot from "ScienceCasts: Dark Lightning" by Science@NASA on YouTube΄

Οι καταιγίδες παράγουν ακτινοβολία γάμα η οποία είναι αόρατη και ο εντοπισμός της έγινε μόλις πριν από μια δεκαετία. Οι ειδικοί ονομάζουν αυτή την ακτινοβολία «σκοτεινή αστραπή» και μια νέα μελέτη έρχεται να αποκαλύψει για πρώτη φορά ορισμένα δεδομένα για αυτή την ακτινοβολία. Εκείνοι που τη δέχονται είναι οι επιβάτες αεροσκαφών και σύμφωνα με τους ερευνητές στη χειρότερη περίπτωση ένας επιβάτης δέχεται ακτινοβολία ίση με εκείνη που θα δεχόταν αν είχε υποβληθεί σε αξονική τομογραφία σώματος.

Η ακτινοβολία γ

Η ακτινοβολία γάμα είναι μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής συχνότητας και παράγεται από αλληλεπιδράσεις υποατομικών μαζών, όπως η σχάση και η σύντηξη. Λόγω της υψηλής τους συχνότητας, οι ακτίνες γ έχουν το μικρότερο μήκος κύματος και την μεγαλύτερη ενέργεια σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Πρόκειται για εξαιρετικά επιβλαβή ακτινοβολία και η έκθεση σε αυτή είναι άκρως επικίνδυνη. Μέχρι σήμερα μεγάλης ισχύος εκρήξεις ακτινών γάμα έχουν παρατηρηθεί μόνο στα βάθη του Σύμπαντος.

Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι μια τέτοια έκρηξη δεν θα σημειωθεί ποτέ σε κάποια κοντινή σε εμάς περιοχή του Διαστήματος και πολύ περισσότερο ότι το «ωστικό κύμα» της δεν θα φτάσει μέχρι τη Γη γιατί τότε μπορεί να προκαλέσει ανυπολόγιστες καταστροφές. Είναι χαρακτηριστικό ότι για κάποιες από τις μαζικές εξαφανίσεις ζωής στην ιστορία της Γης οι επιστήμονες έχουν υποδείξει ως πιθανό υπαίτιο μια έκρηξη ακτινοβολίας γ που χτύπησε τον πλανήτη μας.

Η αόρατη ακτινοβολία

Πριν από περίπου μια δεκαετία διαπιστώθηκε ότι οι καταιγίδες παράγουν ορισμένες φορές πολύ σύντομες αλλά ισχυρές εκλάμψεις ακτίνων γάμα. Οι εκλάμψεις αυτές λαμβάνουν χώρα περίπου στο ίδιο ύψος όπου πετάνε τα αεροπλάνα και μπορούν να «τυφλώσουν» τους δορυφόρους ακόμα και σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων. Η ακτινοβολία έλαβε την ονομασία «σκοτεινή αστραπή» επειδή εξαιτίας του ότι κρύβεται μέσα στα νέφη είναι ουσιαστικά αόρατη.

Τα ευρήματα

Researchers studying thunderstorms have made a surprising discovery: The lightning we see with our eyes has a dark competitor that discharges storm clouds and flings antimatter into space. Astrophysicists and meteorologists are scrambling to understand "dark lightning."

Ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Φλόριδας πραγματοποίησαν προσομοιώσεις σε μια προσπάθεια να δουν τις επιπτώσεις που έχει η σκοτεινή αστραπή στον ανθρώπινο οργανισμό. «Γνωρίζουμε με λεπτομέρειες τι συμβαίνει σε μια μαύρη τρύπα σε έναν μακρινό γαλαξία αλλά δεν γνωρίζουμε ακόμη τι συμβαίνει μέσα στα νέφη όπου εξελίσσεται μια καταιγίδα λίγα χιλιόμετρα πάνω από τα κεφάλια μας» αναφέρει ο Τζόσεφ Ντουάιερ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι αν ένα αεροσκάφος κινείται στα όρια μιας καταιγίδας η ακτινοβολία που δέχονται οι επιβάτες είναι ισοδύναμη με περίπου δέκα ακτινογραφίες-Χ στον θώρακα ή με όση ακτινοβολία απορροφά ένας μέσος άνθρωπος από τις διάφορες πηγές του φυσικού περιβάλλοντος μέσα σε ένα έτος. Αν το σκάφος βρίσκεται στο μέσο της καταιγίδας οι επιβάτες θα προσλάβουν πολύ μεγαλύτερες δόσεις ακτινοβολίας. Είναι πιθανό να δεχτούν ακτινοβολία δεκαπλάσιας ισχύος από εκείνη που θα λάμβαναν αν το σκάφος ήταν πιο μακριά, δηλαδή ακτινοβολία περίπου ισοδύναμη με όση δέχεται κάποιος που υποβάλλεται σε μια ολόσωμη αξονική τομογραφία.

Ρώμη: Ισχύς και δόξα. Rome: Power & Glory

Peinture murale du second style, Rome, villa de la Farnésine, Mural of the second style, Rome, villa of Farnésine.

2000 χρόνια πριν μια αυτοκρατορία κρατούσε στα χέρια της όλο τον τότε γνωστό δυτικό κόσμο. Από τη Βόρεια Ευρώπη μέχρι την Αφρική και τη Μέση Ανατολή, επέβαλε νόμους, ιδέες και μία και μόνη γλώσσα.

Le Colisée, Rome

Για 2 χιλιετίες ονειρευτήκαμε τις πόλεις και τους θριάμβους της, την ιδεολογία και την παρακμή της.

Επεισόδιο 1 - Η άνοδος

For thousand years Rome was the center of the known world. One of the largest empires in the history has unified all of the conquered lands with common language, money and roads. To some this have brought wealth but to the others slavery...

Deux médaillons de l'époque d'Hadrien, Rome, Two medallions of the time of Hadrian, Rome

Επεισόδιο 2 - Οι Λεγεώνες

Στο δεύτερο επεισόδιο, αυτό που ξεκίνησε ως ένας ερασιτεχνικός στρατός των πολιτών γίνεται η τρομερή λεγεώνα, που κατέκτησε τον δυτικό κόσμο και πέρα. Αυτές είναι οι συναρπαστικές ιστορίες πίσω από τις μεγαλειώδεις εκστρατείες.

Η μεγάλη γκάφα και το τέλος της ανθρωπότητας, Stephen Hawking admits the biggest blunder of his scientific career - early belief that everything swallowed up by a black hole must be lost forever

In this photo provided by Cedars-Sinai, British cosmologist Stephen Hawking, who has motor neuron disease, gives a talk titled "A Brief History of Mine," to workers at Cedars-Sinai Medical Center in Los Angeles, on Tuesday, April 9, 2013. (AP Photo/Cedars-Sinai, Eric Reed)

Στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος βρίσκεται για μια ακόμη φορά ο διάσημος αστροφυσικός Στίβεν Χόκινγκ. Ο κορυφαίος επιστήμονας που επικοινωνεί εδώ και πολλά χρόνια μόνο με ηλεκτρονικά βοηθήματα σε διάλεξη που έδωσε στο Λος Άντζελες έκανε όπως πάντα ενδιαφέρουσες αναφορές. Ανάμεσα στα άλλα αναφέρθηκε στη «μεγαλύτερη γκάφα» της καριέρας του ενώ έκανε δυσοίωνες προβλέψεις για το μέλλον της ανθρωπότητας

Η ακτινοβολία

Professor Hawking said that there is one thing that does in fact escape from black holes – radiation.

Ο Χόκινγκ αποφάσισε να δώσει τη διάλεξη στο νοσοκομείο Cedars-Sinai Regenerative Medicine Institute όπου γίνονται πρωτοποριακές έρευνες με βλαστικά κύτταρα για την ανάπτυξη θεραπειών για τη νόσο των κινητικών νευρώνων από την οποία πάσχει ο κορυφαίος επιστήμονας.

Ο Χόκινγκ ομολόγησε ότι το μεγαλύτερο λάθος στην καριέρα του, «η μεγαλύτερη γκάφα» όπως είπε χαρακτηριστικά, ήταν η άποψη του στην αρχή της ερευνητικής του πορείας ότι οι μαύρες τρύπες «καταπίνουν» τα πάντα, ότι τίποτε δεν μπορεί να ξεφύγει από αυτές.

Ο ίδιος ο Χόκινγκ λίγο αργότερα ήταν εκείνος που διέψευσε τον εαυτό του αφού διατύπωσε τη θεωρία για μια μορφή ακτινοβολίας που παράγουν και εκπέμπουν οι μαύρες τρύπες. Μάλιστα η ακτινοβολία αυτή ονομάστηκε «ακτινοβολία Χόκινγκ».

Η θεωρία-Μ

«Για να κατανοήσουμε το Σύμπαν στο βαθύτερο επίπεδό του πρέπει να κατανοήσουμε γιατί υπάρχει κάτι αντί για το τίποτε. Γιατί υπάρχουμε; Γιατί υπάρχει αυτό το συγκεκριμένο πακέτο νόμων και όχι κάποιο άλλο; Πιστεύω ότι οι απαντήσεις βρίσκονται στην θεωρία-Μ» ανέφερε ο Χόκινγκ. Η θεωρία-Μ συνδυάζει πολλές θεωρίες και ιδέες της Φυσικής και των Μαθηματικών. Η θεωρία-Μ κάνει λόγο για ύπαρξη πολλών διαστάσεων στο «ύφασμα» του χωροχρόνου. Ο Χόκινγκ είναι ένθερμος υποστηρικτής της θεωρίας-Μ καθώς πιστεύει ότι είναι εκείνη που θα οδηγήσει τελικά στην περίφημη μια και ενοποιημένη θεωρία, τη λεγόμενη «θεωρία των πάντων» που θα εξηγεί όλους τους νόμους της Φυσικής, κλασικής και κβαντικής.

Η ανθρωπότητα

Λίγους αιώνες ζωής έχει ακόμη ο άνθρωπος στη Γη σύμφωνα με τον Στίβεν Χόκινγκ και πρέπει να βρούμε σύντομα νέο σπίτι.

Ενδιαφέρον είχε και η αναφορά του Χόκινγκ στο μέλλον της ανθρωπότητας «Πρέπει να συνεχίσουμε τη διαστημική εξερεύνηση για το καλό της ανθρωπότητας. Δεν πρόκειται να επιβιώσουμε άλλα χίλια χρόνια στον εύθραυστο πλανήτη μας» προέβλεψε ο Χόκινγκ.

Διάφανος εγκέφαλος! CLARITY gives a clear view of the brain

Νέα τεχνική κάνει διάφανο τον εγκέφαλο ενός ποντικού απεικονίζοντας λεπτομερώς τη δικτύωση των νευρώνων και τη μοριακή δομή του. An intact mouse brain stained with fluorescent labels for different proteins. Each colour represents a different molecular label. Credit: Kwanghun Chung and Karl Deisseroth, Howard Hughes Medical Institute/Stanford University

Ένα ταξίδι μέσα στα άδυτα του εγκεφάλου αποτελεί το όνειρο κάθε νευροεπιστήμονα και όχι μόνο. Σε έναν βαθμό αυτό κατέστη για πρώτη φορά δυνατόν με μια νέα απεικονιστική τεχνική που ανέπτυξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το σχετικό βίντεο μας ταξιδεύει στον εγκέφαλο ενός ποντικού αποκαλύπτοντας για πρώτη φορά τη δικτύωση και τη μοριακή δομή του.

Η μέθοδος απεικονίζει με πρωτοφανή καθαρότητα τα δίκτυα των νευρώνων αλλά και τα χημικά του εγκεφάλου προσφέροντας τη δυνατότητα άντλησης πληροφοριών σχετικά με την έκφραση των γονιδίων στα μεμονωμένα κύτταρα – και άρα σχετικά με τη λειτουργία που επιτελεί το καθένα από αυτά.

Μεγάλο άλμα στην απεικόνιση

This undated image provided by Karl Deisseroth's lab shows a three-dimensional rendering of clarified mouse brain seen from below. Scientists have made mouse brains transparent, permitting a comprehensive and exquisitely detailed view of their inner structures, providing a major new tool for research. "You get the big picture without losing track of the details,'' said Dr. Karl Deisseroth, who led the Stanford team that reported the work online Wednesday, April 10, 2013 in the journal Nature. Some other labs are already working to apply the technique on other kinds of tissue, such as for studying breast cancer biopsies, Deisseroth said. (AP Photo/Karl Deisseroth)

Ο εγκέφαλος και η λειτουργία του αποτελούν ένα μυστήριο που μόνο πρόσφατα άρχισε σιγά σιγά να εξερευνάται από τους επιστήμονες χάρη στις νέες απεικονιστικές τεχνικές. Καμία τους ωστόσο δεν μπορούσε ως τώρα να εισχωρήσει βαθιά σε αυτόν και να αποκαλύψει το εσωτερικό του. Ο μόνος τρόπος που οι ειδικοί είχαν στη διάθεσή τους για τη μελέτη της δομής του ήταν ανατομικός – η πραγματοποίηση δηλαδή τομών σε νεκρά όργανα. Η τομή ωστόσο καταστρέφει τους άξονες των νευρώνων, καθιστώντας ουσιαστικά αδύνατο να διαπιστώσει κανείς πώς αυτοί συνδέονται μεταξύ τους.

Η τεχνική που ανέπτυξαν οι επιστήμονες του Στάνφορντ με επικεφαλής τον ψυχίατρο και ειδικό στην εμβιομηχανική Καρλ Ντάισεροτ καθιστά τα όργανα διαπερατά από το φως – δηλαδή διάφανα – διατηρώντας όμως παράλληλα ανέπαφη την ανατομική και μοριακή δομή τους. Η CLARITY όπως την ονομάζουν (Clear Lipid-exchanged Acrylamide-hybridized Rigid Imaging/Immunostaining/In situ hybridization-compatible Tissue-hYdrogel) εφαρμόστηκε πειραματικά για να αποκαλύψει με πρωτοφανή λεπτομέρεια τη νευρολογική δικτύωση του εγκεφάλου ενός ποντικού, πραγματοποιώντας ένα μεγάλο άλμα στην ιατρική απεικόνιση.

«Η μελέτη ανέπαφων συστημάτων με τόσο μεγάλη ανάλυση σε ό,τι αφορά τη συνολική και μοριακή δομή τους – το να μπορούμε δηλαδή να δούμε ταυτοχρόνως τη γενική εικόνα αλλά και τη λεπτομέρεια – αποτελούσε έναν μεγάλο ανεκπλήρωτο στόχο της βιολογίας, έναν στόχο τον οποίο η CLARITY αρχίζει να εκπληρώνει» τόνισε ο δρ Ντάισεροτ παρουσιάζοντας το νέο, πολύτιμο «εργαλείο».

Με διάφανο ζελέ

Αριστερά ο εγκέφαλος ενός ποντικού και δεξιά η διάφανη εκδοχή του με την εφαρμογή της CLARITY με φόντο μια φράση του διάσημου νευροεπιστήμονα Σαντιάγο Ραμόν ι Καχάλ. This undated image provided by Karl Deisseroth’s lab shows a combination of photos of an intact adult mouse brain before and after the two-day CLARITY process. Scientists have made mouse brains transparent, permitting a comprehensive and exquisitely detailed view of their inner structures, providing a major new tool for research. “You get the big picture without losing track of the details,” said Dr. Karl Deisseroth, who led the Stanford team that reported the work online Wednesday, April 10, 2013 in the journal Nature. Some other labs are already working to apply the technique on other kinds of tissue, such as for studying breast cancer biopsies, Deisseroth said. (AP Photo/Karl Deisseroth)

 Όπως περιγράφεται στη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature», η νέα μέθοδος βασίζεται στη χρήση μιας ειδικής διάφανης υδρογέλης. Αρχικά οι επιστήμονες αφαίρεσαν τον εγκέφαλο ενός ποντικού και ενέχυσαν σε αυτόν τη διάφανη υδρογέλη η οποία συγκεντρώνεται στις λιπώδεις μεμβράνες των νευρώνων (οι λιπώδεις μεμβράνες που περιβάλλουν τα κύτταρα αποτελούν ένα βασικό εμπόδιο στην προσπάθεια των ειδικών να «δούν» μέσα στα όργανα).

Καθώς η υδρογέλη στερεοποιήθηκε πήρε το σχήμα των μεμβρανών δημιουργώντας μια μήτρα η οποία συγκράτησε στη θέση τους τις πρωτεΐνες, το DNA και το RNA των κυττάρων. Στη συνέχεια οι επιστήμονες ενέχυσαν ένα χημικό το οποίο διέλυσε τις λιπώδεις μεμβράνες δημιουργώντας έναν διάφανο εγκέφαλο από ζελέ στον οποίο όλο το μοριακό υλικό (πρωτεΐνες, RNA και DNA) βρίσκεται ανέπαφο στην αρχική του θέση ενώ παράλληλα διακρίνονται λεπτομερώς τόσο η δομή των μεμονωμένων νευρώνων όσο και οι συνδέσεις μεταξύ τους.

Η θέση του μοριακού υλικού καθίσταται ορατή εγχέοντας φθορίζοντες δείκτες – κάτι το οποίο, όπως τονίζουν οι ειδικοί, μπορεί να βοηθήσει στο να ανιχνευθεί ποια γονίδια εκφράζονται στα μεμονωμένα κύτταρα αποκαλύπτοντας τη λειτουργία που αυτά επιτελούν μέσα στον εγκέφαλο.

Εφαρμογή σε άλλα όργανα, έμβρυα και όγκους

A team at Stanford University has made brains transparent, allowing entire networks of neurons to be highlighted and then viewed through an optical microscope. In the past, it has only been possible to image slices of organs such as the brain. First, Karl Deisseroth and his colleagues propped up the cells in a whole mouse brain using a scaffold of fibrogel, before removing all the fat surrounding the cells. The technique – details of which are published in the latest issue of Nature – also works on human brains, potentially revealing how changes to the connectivity of neurons cause conditions such as autism. Source: Nature Video.

Ο ειδικοί έχουν ήδη εφαρμόσει την CLARITY για να απεικονίσουν τον εγκέφαλο ενός ψαριού-ζέβρα και ενός τμήματος ανθρώπινου εγκεφάλου πάχους 5 χιλιοστών. Όπως ωστόσο τόνισε ο Κουανχούνγκ Τσουνγκ, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, η απεικόνιση μεγαλύτερων τμημάτων ή και ολόκληρου του εγκεφάλου ενός ανθρώπου είναι ακόμη αρκετά δύσκολη, γιατί οι άξονες των ανθρώπινων νευρώνων περιβάλλονται από μεγάλη ποσότητα λιποπρωτεϊνών.

Όπως προσέθεσε ο δρ Τσουνγκ, η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση οποιουδήποτε οργάνου ενώ μπορεί επίσης να εμφανίσει σε… διάφανη εκδοχή έμβρυα στη μήτρα ή και όγκους. Επιστήμονες από διάφορες χώρες οι οποίοι δεν μετείχαν στη μελέτη χαρακτηρίζουν την ανακάλυψη εξαιρετικά σημαντική για τη μελέτη της λειτουργίας του εγκεφάλου. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο δρ Ντάισεροτ είναι ένας από τους 15 ειδικούς της ομάδας που χαράσσει τους στόχους του προγράμματος για τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου εγκεφάλου που εξήγγειλε ο πρόεδρος των Ηνωμένων Πολιτειών Μπαράκ Ομπάμα στις 2 Απριλίου.

Οι «μουσώνες» του Κρόνου. Astronomers Using Keck Observatory Discover Rain Falling from Saturn’s rings

Καλλιτεχνική απεικόνιση του πώς τα σωματίδια νερού πέφτουν στην ατμόσφαιρα του Κρόνου προκαλώντας μεταβολές στην φωτεινότητα της ατμόσφαιρας. This artist's concept illustrates how charged water particles flow into the Saturnian atmosphere from the planet's rings, causing a reduction in atmospheric brightness. The observations were made with the W. M. Keck Observatory on Mauna Kea, Hawaii, with NASA funding. The analysis was led by the University of Leicester, England. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Leicester

Νέα έρευνα που χρηματοδότησε η NASA και εκπόνησε το βρετανικόΠανεπιστήμιο του Λέστερ επιβεβαιώνει την ύπαρξη βροχοπτώσεων στον πλανήτη Κρόνο και δείχνει ότι επηρεάζουν σημαντικά τη σύνθεση και τη θερμοκρασία της ανώτερης ατμόσφαιράς του. Είχε διαπιστωθεί από προηγούμενες έρευνες ότι από τα δαχτυλίδια του πλανήτη «βρέχει» σωματίδια νερού που περνούν από την ιονόσφαιρα και καταλήγουν στην επιφάνειά του. Η νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι η έκταση αυτών των «βροχοπτώσεων» είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα.

Η ανακάλυψη

"The ring particles affect which species of particles are in this part of the atmospheric temperature." In the early 1980s, images from NASA's Voyager spacecraft showed two to three dark bands on Saturn and scientists theorized that water could have been showering down into those bands from the rings. Those bands were not seen again until 2011 when the the team observed the planet with Keck Observatory's NIRSPEC, a unique, near-infrared spectrograph that combines broad wavelength coverage with high spectral resolution, allowing the observers to clearly see subtle emissions from the bright parts of Saturn.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Λέστερ χρησιμοποίησαν τα όργανα του Αστεροσκοπείου Keck στη Μάουνα Κέα της Χαβάης. Εκτός από την έκταση των βροχοπτώσεων οι ερευνητές εντόπισαν και άλλα στοιχεία που αφορούν τις βροχές του Κρόνου. Πιο σημαντικό εύρημα είναι ότι η βροχή επηρεάζει τη σύνθεση και τη θερμοκρασία στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του πλανήτη.

«Ο Κρόνος είναι ο πρώτος πλανήτης με δαχτυλίδια όπου διαπιστώνουμε ισχυρή αλληλεπίδραση ανάμεσα σε αυτά και την ατμόσφαιρά του. Το πιο σημαντικό φαινόμενο που παρατηρήσαμε είναι ότι η βροχή που προέρχεται από τα δαχτυλίδια επηρεάζει την ιονόσφαιρα του Κρόνου. Εκεί όπου πέφτει μειώνει την πυκνότητα των ηλεκτρονίων» αναφέρει ο Τζέημς Ο’ Ντόναχιου, μέλος της ερευνητικής ομάδας. Η μελέτη αναμένεται εκτός των άλλων να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την προέλευση και εξέλιξη του συστήματος των δαχτυλιδιών του Κρόνου καθώς και τις μεταβολές στην ατμόσφαιρά του. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».