Πώς δύο σαύρες επαληθεύουν το Δαρβίνο. Debunking Darwin: scientists witness quick, visible physical evolution in tree lizards

Η αναγκαστική συμβίωση τους οδήγησε σε αναπρογραμματισμό των γονιδίων τους. If the biology of Anolis lizards is a puzzle, then a new paper by Yoel Stuart, Todd Campbell and colleagues is a crucial piece. It’s a puzzle piece that not only contains a wealth of information when held up on its own, but also brings clarity to a broader picture of anole biology when fitted into place. Green anole lizard, otherwise known as anolis carolinensis (Photo: PiccoloNamek/Wikimedia)

Δύο μικρές… αγχωμένες σαύρες που «ευδοκιμούν» στις νοτιοδυτικές ΗΠΑ, κατάφεραν να αποτελέσουν ένα απτό παράδειγμα της θεωρίας της εξέλιξης των ειδών, η οποία, αν και πλέον είναι ευρέως αποδεκτή, σπανίως μπορεί να αποδειχτεί.

Η ιδέα

Invasive brown anole male, perched and extending a flap of skin called the dewlap. It uses the dewlap to communicate during territorial and mating interactions. Photo: Dr. Todd Campbell

Έχοντας ως αφετηρία την αρχή ότι όταν οι συνθήκες δυσκολεύουν η διαδικασία της φυσικής επιλογής επιταχύνεται, μια ομάδα αμερικανών επιστημόνων, συνέλαβε την ιδέα ενός μακροχρόνιου πειράματος που θα εξελισσόταν στη φύση. Ο στόχος ήταν να αποδείξει ότι, ο ανταγωνισμός μεταξύ δύο συναφών ειδών στο φυσικό τους περιβάλλον, θα οδηγούσε, μοιραία και με, ταχύτερους ρυθμούς, σε βελτιωμένα είδη.

Native green anole male, perched and dewlapping. Photo: Ambika Kamath

Εν ολίγοις, ήθελαν να αποδείξουν ότι κάποιο από τα δύο ανταγωνιστικά είδη θα ανέπτυσσε νέα φυσικά χαρακτηριστικά τα οποία θα του εξασφάλιζαν καλύτερη προσαρμογή στο περιβάλλον και ένα πλεονέκτημα επιβίωσης που, με τη σειρά του, θα το διευκόλυνε να αναπαραχθεί με ταχύτερους ρυθμούς από τον αντίπαλο.  Ως ιδανικοί πρωταγωνιστές για το πείραμα ήταν δύο σαύρες του ίδιου είδους οι οποίες, μέχρι την άφιξη των επιστημόνων, ζούσαν μακριά… και αγαπημένα.

Οι δύο πρωταγωνιστές

Την επόμενη φορά που θα αγχωθείτε απέναντι σε κάποιο ανταγωνιστή, σκεφτείτε ότι οι μακρινοί απόγονοί σας, ενδεχομένως θα αποκτήσουν περισσότερες ικανότητες... λένε οι μικρές πρωταγωνίστριες του επιστημονικού πειράματος για τη φυσική επιλογή. A. carolinensis perched below A. sagrei on the University of Florida campus in Gainesville.

Η πρώτη πρωταγωνίστρια σαύρα, χρώματος πράσινου και με την επιστημονική ονομασία Anolis carolinensis ήταν η πρώτη κάτοικος του συμπλέγματος νησιών στα ανοιχτά της Φλόριδα όπου και πραγματοποιήθηκε το πείραμα. Η αντίπαλός της, η χρώματος καφέ Anolis Sagrei, αν και αρχικά ζούσε αποκλειστικά στην Κούβα, είχε, μέσα σε μια τριανταριά χρόνια, κατακτήσει όλες τις νοτιοδυτικές ΗΠΑ, χωρίς όμως να καταφέρει να φτάσει και στο σύμπλεγμα νησιών όπου βασίλευαν μόνες και ανενόχλητες οι πράσινες σαύρες -τουλάχιστον μέχρι την έναρξη του πειράματος τον Μάιο του 1995.

Anolis carolinensis on small spoil-islands in Florida are the subject of Stuart et al. (2014)

Σε ό,τι αφορά τα χαρακτηριστικά των δύο αντιπάλων, αμφότερες οι σαύρες είχαν μήκος περίπου 20 εκατοστών μαζί με την ουρά και το ίδιο… μενού, τρεφόμενες κυρίως με μικρά έντομα και αράχνες, ενώ και οι δύο διακρίνονταν από τις αναρριχητικές τους ικανότητες αν και η καφέ έτρεφε μια σαφή προτίμηση προς το έδαφος. 

50-year-old, man-made, dredge spoil islands in Mosquito Lagoon, FL. Note the houseboat in the foreground of the image for scale. The islands are about a football field in size. Todd Campbell

Αυτό που έκαναν οι επιστήμονες το 1995 ήταν να επιλέξουν αρχικά έξι νησάκια όπου ζούσε η πράσινη σαύρα και να μελετήσουν τη συμπεριφορά της ως προς όλες τις παραμέτρους της. Στη συνέχεια, σε τρία από τα έξι νησιά –ένα μικρό, ένα μεσαίο και ένα μεγάλο- εισήγαγαν ορισμένους εκπροσώπους της καφέ σαύρας, συνεχίζοντας να παρατηρούν τη συμπεριφορά και των δύο εκπροσώπων του είδους.

Η αλληλεπίδραση

On the introduction islands (filled shapes), the green anole increased its perch height within months. Stuart et al. 2014. Science 346, 463-466

Μέχρι τον Αύγουστο του 1998, στα τρία νησιά όπου οι πράσινες σαύρες συνυπήρχαν με τις καφέ, παρατηρήθηκε ότι οι πρώτες σκαρφάλωναν προοδευτικά ολοένα και ψηλότερα στα δέντρα προκειμένου να ξεφύγουν από τον «εισβολέα». Σε εκείνα τα νησιά, πάλι, όπου δεν είχαν εισβάλλει οι καφέ σαύρες, οι πράσινες δεν είχαν αλλάξει στο ελάχιστο τις συνήθειες τους ως προς την αναρρίχηση.

Οι επιστήμονες άφησαν τότε πράσινες και καφέ σαύρες στην ησυχία τους για μια καμιά δεκαπενταριά χρόνια. Όταν το 2010 επανήλθαν στα νησιά διαπίστωσαν ότι, ελάχιστοι χώροι δεν είχαν εποικισθεί από τις καφέ σαύρες, ενώ η χρόνια συνύπαρξη είχε μεταμορφώσει τις πράσινες σαύρες σε πρωταθλητές της αναρρίχησης.

Το ακόμα εντυπωσιακότερο στοιχείο ήταν ότι, στο παραπάνω διάστημα το οποίο αντιστοιχεί σε είκοσι γενιές σαύρες, οι πράσινες, είχαν εμφανίσει αλλαγές στην μορφολογία των ποδιών τους.  Για την ακρίβεια, τα διαστήματα μεταξύ των «δαχτύλων» τους είχαν αυξηθεί ενώ, τα μικροσκοπικά τριχίδια που, καλύπτουν μέρη του σώματός και τους επιτρέπουν να παραμένουν γαντζωμένες, είχαν επίσης αυξήσει το μήκος τους, αλλά και την ανθεκτικότητά τους.

Οι αλλαγές

Right foot of a green anole male. Note the expanded scales on the ends of the toes. These have special hairs on them that allow anoles to cling to surfaces using van der Waals forces. Yoel Stuart

Η επιστημονική εξήγηση είναι σχετικά απλή όσο και εντυπωσιακή: «Έχουν υπάρξει πολλά αντίστοιχα παραδείγματα στο παρελθόν, όπως με τους σπίνους του Δαρβίνου στα νησιά Γκαλαπάγκος, τις σαύρες στην Καραϊβική και το είδος Sorex araneus, μικρά σαρκοβόρα θηλαστικά που απαντώνται στη Βρετάνη. Σήμερα, ωστόσο, μπορούμε και καταλαβαίνουμε λίγο καλύτερα πώς είναι δυνατόν αυτές οι αλλαγές να γίνονται τόσο γρήγορα: σε συνθήκες στρες, με την ευρύτερη έννοια του όρου, ένας οργανισμός τροποποιεί ουσιαστικά την ανάγνωση των γονιδίων του, αναπτύσσοντας δυνατότητες που ως τότε παρέμεναν λανθάνουσες», όπως σημειώνει ο Ερβέ Γκιγιαντέρ, επικεφαλής του τμήματος βιολογίας στο Παν/μιο Pierre et Marie Curie.

Για την ιστορία, όπως αναφέρει, οποιαδήποτε άλλη υπόθεση των επιστημόνων η οποία θα μπορούσε να εξηγήσει το πώς οι πράσινες σαύρες μετατράπηκαν σε πρωταθλητές αναρρίχησης, απορρίφθηκε, προς όφελος της εξελικτικής αλλαγής στα γονίδιά τους η οποία, άλλωστε είναι και η μόνη εξήγηση για τις  αλλαγές στην μορφολογία των άκρων τους.

Τα μισά άστρα του Σύμπαντος είναι ορφανά! Up to Half of the Stars in the Entire Universe Are Lonely Orphans

Νέα μελέτη αναφέρει ότι δισεκατομμύρια άστρα «ζουν» μόνα τους έξω από τους γαλαξίες. Hubble eXtreme Deep Field "XDF" (2012) view - Except for a few stars, every speck of light is an entire galaxy - some as old as 13.2 billion years. Image credit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team

Αν επιβεβαιωθεί θα πρόκειται για μια από τις πιο εντυπωσιακές κοσμολογικές ανακαλύψεις. Έχει διαπιστωθεί ότι κάποιες κοσμικές αλληλεπιδράσεις μπορούν να εκτρέψουν από την τροχιά τους τα άστρα και να τα υποχρεώσουν να εγκαταλείψουν με μεγάλη ταχύτητα τους μητρικούς τους γαλαξίες. Έχουν εντοπιστεί τέτοια άστρα αλλά τα μέχρι τώρα ευρήματα έδειχναν ότι το φαινόμενο είναι εξαιρετικά σπάνιο ότι τα άστρα που εγκαταλείπουν τους γαλαξίες τους δεν μπορεί να είναι περισσότερα από λίγες δεκάδες. Έχει επίσης παρατηρηθεί το φαινόμενο ομάδες άστρων να χάνουν τον... προσανατολισμό τους κατά τη διάρκεια γαλαξιακών συγκρούσεων και να βγαίνουν από τα σύνορα των γαλαξιών.

Observations from NASA's Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, have shown a surprising surplus of infrared light filling the spaces between galaxies. How did the CIBER team measure this mysterious light? The CIBER data consist of maps of splashy background infrared light, which represent large-scale fluctuations in brightness. By measuring the brightness of these fluctuations, the scientists can estimate the total amount of light. To understand this, imagine trying to estimate the volume of ice in a collection of icebergs dotting a sea. You can't see below the surface, but can look out at the tips of the icebergs. The bigger the tip, the more iceberg that lies hidden underneath. By measuring the overall pattern of iceberg tips, you could figure out the total amount of ice. In this cartoon, the person in green would estimate more ice than the person in magenta, simply by seeing that the surface is rougher in their pond. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Ομάδα επιστημόνων μελετώντας δεδομένα από την αποστολή CIBER αλλά και στοιχεία που έχει συλλέξει το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δισεκατομμύρια άστρα, «τα μισά άστρα του Σύμπαντος» όπως αναφέρουν χαρακτηριστικά, βρίσκονται έξω από τους γαλαξίες έχοντας δημιουργήσει ένα πελώριο ωκεανό... ορφανών άστρων. Η ανακάλυψη εκτός των άλλων προσφέρει μια εξήγηση στο γιατί το σύμπαν είναι πιο φωτεινό από ό,τι νομίζαμε.

Η μελέτη

This is a time-lapse photograph of the Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) rocket launch, taken from NASA's Wallops Flight Facility in Virginia in 2013. The image is from the last of four launches. Image Credit: T. Arai/University of Tokyo

Ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής ειδικούς του Εργαστηρίου Αεριώθησης (JPL) της NASA και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) μελέτησαν στοιχεία που προέκυψαν από το «πείραμα κοσμικού υπέρυθρου υποβάθρου» (Cosmic Infrared Background Experiment - CIBER), το οποίο έλαβε χώρα μεταξύ 2010 - 2012 με τη βοήθεια ενός πυραύλου που εκτοξεύτηκε πάνω από την ατμόσφαιρα και συνέλεξε με δύο κάμερες όσο περισσότερο υπέρυθρο κοσμικό φως μπορούσε. Στη συνέχεια προχώρησαν σε έλεγχο των ευρημάτων της μελέτης χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer που παρατηρεί την υπέρυθρη ακτινοβολία.

This graphic illustrates how the Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, team measures a diffuse glow of infrared light filling the spaces between galaxies. The glow does not come from any known stars and galaxies; instead, the CIBER data suggest it comes from stars flung out of galaxies. First, sky images are collected via different rocket flights. A small part of a sky image is shown in the left panel. The actual images are 20 times the area of the full moon. This wide field of view is one of the unique aspects of the CIBER experiment. The next step is to remove all the known stars and galaxies (middle panel). After this masking step is performed, the remaining data reveal overall large-scale patterns of light with lumps that are bigger than galaxies themselves (center panel). By smoothing over these data, we can see the large-scale patterns (right panel). The observed patterns ultimately reveal clues to the origin of the mysterious infrared background light. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Τα ευρήματα δείχνουν ότι στο Σύμπαν υπάρχει πολύ περισσότερο υπέρυθρο φως από αυτό που μπορεί να εξηγηθεί από την παρουσία και φωτεινότητα των γαλαξιών. Αυτό σημαίνει ότι το υπόλοιπο φως προέρχεται πιθανώς από μια άλλη πηγή, μεγάλες «στρατιές» των αφανών άστρων που κινούνται ανάμεσα στους γαλαξίες και που όλα μαζί βγάζουν αρκετό φως για να δικαιολογήσουν τη συνολική φωταύγεια του σύμπαντος. «Τα άστρα αυτά παράγουν τόσο φως υποβάθρου, όσο όλοι μαζί οι γαλαξίες» αναφέρουν οι ερευνητές που δημοσιεύουν τη μελέτη τους στην επιθεώρηση «Science».

Τα ορφανά

These images from the Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, show large patches of the sky at two different infrared wavelengths (1.1 microns and 1.6 microns) after all known galaxies have been subtracted out and the images smoothed to enhance the large structures. CIBER sees similar patterns at different wavelengths, supporting the idea that the light patterns arise from the same source. The CIBER team used multiple rocket flights to carefully account for all of the infrared emissions in our solar system and from the Milky Way to show that the light is coming from outside our own galaxy. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι γαλαξιακές συγκρούσεις (ή γαλαξιακές συγχωνεύσεις) δεν υποχρεώνουν μικρές ομάδες άστρων να εγκαταλείπουν τους γαλαξίες αλλά εκδιώχνουν πολύ μεγάλο αριθμό άστρων. Σύμφωνα με τα στοιχεία που προέκυψαν από τη μελέτη τα ορφανά άστρα είναι μικρότερα σε μέγεθος, φωτεινότητα και θερμότητα από τον Ήλιο. 

This artist's concept shows a view of a number of galaxies sitting in huge halos of stars. The stars are too distant to be seen individually and instead are seen as a diffuse glow, colored yellow in this illustration. The CIBER rocket experiment detected this diffuse infrared background glow in the sky -- and, to the astronomers’ surprise, found that the glow between galaxies equals the total amount of infrared light coming from known galaxies. Credit: NASA/JPL-Caltech

Υπάρχουν πάντως επιστήμονες που εξέφρασαν την επιφύλαξή τους κατά πόσο όντως το πλεονάζον κοσμικό φως προέρχεται από εξωγαλαξιακά άστρα, κάτι που πρέπει να επιβεβαιωθεί από μελλοντικές έρευνες. Μια εναλλακτική εξήγηση είναι ότι το φως αυτό προέρχεται από πολύ μακρινούς γαλαξίες που δεν είναι ορατοί. Ανεξάρτητα πάντως από το ποιά θεωρία είναι ορθή φαίνεται ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν λίγα πράγματα για το τι υπάρχει ανάμεσα στους γαλαξίες.

Πρωτόγνωρη εικόνα δείχνει πλανήτες να γεννιούνται. Unprecedented New Image Shows A Planet-Forming Disc Around A Young Star

Είναι το πραγματικό πορτρέτο ενός δίσκου αερίων και σκόνης που αποτελούν τα δομικά υλικά δημιουργίας πλανητών. This is the sharpest image ever taken by ALMA — sharper than is routinely achieved in visible light with the NASA/ESA Hubble Space Telescope. It shows the protoplanetary disc surrounding the young star HL Tauri. These new ALMA observations reveal substructures within the disc that have never been seen before and even show the possible positions of planets forming in the dark patches within the system. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Όχι, η εικόνα δεν είναι καλλιτεχνική απεικόνιση. Είναι το πραγματικό πορτρέτο ενός δίσκου αερίων και σκόνης, το οποίο σχηματίζει πλανήτες γύρω από ένα άστρο στον αστερισμό του Ταύρου. Είναι μια εικόνα πρωτοφανούς λεπτομέρειας, την οποία συνέλαβε το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο του κόσμου. «Όταν πρωτοείδαμε την εικόνα μείναμε έκπληκτοι από το επίπεδο της λεπτομέρειας» καμαρώνει η Κατερίνα Βλαχάκη, μέλος της διεύθυνσης του τηλεσκοπίου ALMA.

Η συστοιχία

HL Tauri is a young star surrounded by a remarkable dusty disc. It is located in the famous constellation of Taurus (The Bull) shown in this image, close to the naked eye Pleiades and Hyades star clusters. This star is too faint to be seen with small telescopes. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

To ολοκαίνουργιο τηλεσκόπιο, μια συστοιχία από 66 επιμέρους ραδιοτηλεσκόπια διασκορπισμένα στην έρημο της Χιλής, έστρεψε το βλέμμα του στο άστρο HL του Ταύρου, ή HL Tauri, το οποίο εκτιμάται ότι άρχισε να λάμπει πριν από μόλις ένα εκατομμύριο χρόνια.

This is an artist’s impression of a young star surrounded by a protoplanetary disc in which planets are forming. Using ALMA’s 15-kilometre baseline astronomers were able to make the first detailed image of a protoplanetary disc, which revealed the complex structure of the disc. Concentric rings of gas, with gaps indicating planet formation, are visible in this artist’s impression and were predicted by computer simulations. Now these structures have been observed by ALMA for the first time. Note that the planets are not shown to scale. Credit: ESO/L. Calçada

Τα άστρα γεννιούνται από σύννεφα αερίου και σκόνης, τα οποία καταρρέουν υπό την επίδραση της βαρύτητας και σχηματίζουν πυκνούς πυρήνες, που τελικά πυροδοτούνται και γίνονται νέα άστρα. Το αέριο και η σκόνη που περίσσεψε περιβάλλει αρχικά τα νεαρά άστρα, αργότερα όμως συγκεντρώνεται σε έναν επίπεδο δίσκο, τον λεγόμενο πρωτοπλανητικό δίσκο. Μέσα σε αυτόν τον δίσκο, οι συγκρούσεις ανάμεσα σε σωματίδια σκόνης δίνουν όλο και μεγαλύτερα σώματα -πρώτα αστεροειδείς και κομήτες, αργότερα πλανήτες.

Το φαινόμενο

This is a composite image of the young star HL Tauri and its surroundings using data from ALMA (enlarged in box at upper right) and the NASA/ESA Hubble Space Telescope (rest of the picture). This is the first ALMA image where the image sharpness exceeds that normally attained with Hubble. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Η θεαματική εικόνα του ALMA δείχνει τον πρωτοπλανητικό δίσκο του HL Tauri χωρισμένο σε ομόκεντρους δακτυλίους, ανάμεσα στους οποίους υπάρχουν κενά.

Ο πρωτοπλανητικός δίσκος του άστρου HL Tauri. Τα κενά ανάμεσα στους ομόκεντρους δακτυλίους σχηματίζονται από την κίνηση νεογέννητων πλανητών. This is the sharpest image ever taken by ALMA — sharper than is routinely achieved in visible light with the NASA/ESA Hubble Space Telescope. It shows the protoplanetary disc surrounding the young star HL Tauri. The observations reveal substructures within the disc that have never been seen before and even show the possible positions of planets forming in the dark patches within the system. In this picture the features seen in the HL Tauri system are labelled. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Πρέπει να είναι τα κενά που σχηματίζονται από την κίνηση νεογέννητων σωμάτων, τα οποία αργότερα θα μεγαλώσουν και θα γίνουν ενήλικοι πλανήτες.

Η περίπτωση του HL Tauri εξέπληξε τους αστρονόμους, οι οποίοι δεν περίμεναν να δουν ίχνη πρωτοπλανητών σε ένα τόσο νεαρό άστρο. «Το HL Tauri έχει ηλικία το πολύ ένα εκατομμύριο χρόνια, κι όμως ο δίσκος του φαίνεται να είναι γεμάτος από πλανήτες που βρίσκονται στο στάδιο του σχηματισμού τους» σχολίασε η Βλαχάκη. «Αυτή η εικόνα από μόνη της θα φέρει επανάσταση στις θεωρίες για το σχηματισμό πλανητών» είπε.

Η σχέση της λωρίδας Möbius με τη μουσική. Music and Möbius Strips

M.C. Escher, Moebius Strip II, 1963, woodcut in red, black and grey-green.

Αν ταξιδεύατε μέσα σε ένα σύμπαν Möbius (Μέμπιους), θα επιστρέφατε στο σημείο στο οποίο ξεκινήσατε με τη δεξιά και αριστερά πλευρά σας αντεστραμμένες.

Αν κάνατε έναν ακόμα γύρο της λωρίδας, όταν επιστρέφατε στο σημείο εκκίνησης τα όργανά σας θα είχαν πάρει πάλι τον αρχικό προσανατολισμό τους.

Με τον ίδιο τρόπο, μπορούμε να δημιουργήσουμε μουσική Μέμπιους. Η μουσική παίζεται κανονικά την πρώτη φορά. Όταν ο μουσικός φτάσει στο σημείο απ’ όπου ξεκίνησε, παίζει πάλι τη μουσική, αλλά με κάποιες παραλλαγές. Για παράδειγμα, τη δεύτερη φορά η παρτιτούρα μπορεί να είναι κατοπτρική της πρώτης, ή να παίζεται ανάποδα.

Νεανικό Πορτραίτο του Μπαχ (περίπου 1715). J. E. Rentsch, the Elder. Young Johann Sebastian Bach, 1715. Johann Sebastian Bach wrote a lot of canons, and experimented with all sorts of different forms.  The one which is most interesting for our purposes is from his “Musical Offering.”  His canon for two violins, also called “crab canon,” is written so that you can play it normally, from one end to the other, and then you can take the score of music, flip it upside down, and play it again.

Ο Γιόχαν Σεμπάστιαν Μπαχ έγραψε «μουσική Μέμπιους» – για παράδειγμα, ο Καρκινικός Κανόνας – στην οποία ο μουσικός μπορεί να παίξει ένα κομμάτι και μετά να αναποδογυρίσει την παρτιτούρα και να παίξει το ίδιο κομμάτι.

Arnold Schoenberg, Los Angeles, 1948. Arnold Schoenberg, several centuries later, experimented with crab canons too.  He wrote an entire treatise called Style and Idea which discusses, among other things, different ways of rearranging musical scores.  He wrote an example of a crab canon which has four parts instead of Bach’s two.  He called it mirror canon.

Ο Αυστρο – ούγγρος μουσικοσυνθέτης Άρνολντ Σένμπεργκ, αρκετούς αιώνες αργότερα, πειραματίστηκε με καρκινικούς κανόνες, τους οποίους ονόμασε «κατοπτρικούς κανόνες».

Ο Ρωσο – αμερικανός συνθέτης και γλωσσολόγος Νίκολας Σλονίμσκι, εμπνεύστηκε άμεσα από τη λωρίδα του Μέμπιους. Το έργο «Möbius Striptease» εκτελέστηκε για πρώτη φορά από δυο τραγουδιστές και έναν πιανίστα το 1965 στο Λος Άντζελες. 

August Ferdinand Möbius.

Δείτε ένα απόσπασμα από τους στίχους του κομματιού:

Ach! Professor Möbius, glörious Möbius

Ach, we love your topological,

And, ach, so logical strip!

One-sided inside and two-sided outside!

Ach! euphörius, glörius Möbius Strip-Tease!

Οι οδηγίες πάνω στην παρτιτούρα λένε: «Αντιγράψτε τη μουσική για κάθε εκτελεστή πάνω σε μια λωρίδα πυκνότητας 110 γραμμαρίων ανά τετραγωνικό μέτρο και διαστάσεων 172 επί 15 εκατοστών. Συστρέψτε κατά μισή στροφή τη λωρίδα προκειμένου να την μετατρέψετε σε λωρίδα του Μέμπιους». Το τραγούδι ήταν, ουσιαστικά, ένας ατέρμων φωνητικός κανόνας γραμμένος πάνω σε μια ταινία του Μέμπιους με τρόπο ώστε να περιστρέφεται γύρω από το κεφάλι του τραγουδιστή την ώρα της παράστασης.

Ο Πίτερ Χάμιλ – η φωνή των «Van Der Graaf Generator».

Σήμερα αρκετά μουσικά συγκροτήματα έχουν στο όνομά τους τη λέξη «Μέμπιους» (όπως το συγκρότημα Möbius Band από τη Μασαχουσέτη) ή την χρησιμοποιούν στα τραγούδια τους. Για παράδειγμα, στο τραγούδι “The Möbius Loop” του Peter Hammill ακούμε τους παρακάτω στίχους:

Indicision and uncertainty

catch you now as they never have before

How come you didn’t recognize

the revolving door?

Oh, you’re gonna take sides

on the checkered floor

It used to be so easy

You saw everything in black and white

but when you lost track of all the moves you’d made

you lost faith in wrong and right

It doesn’t seem conceivable

look what’s handing in your hands

Oh, is it a trick of comprehension

or a master plan?

Oh, a change in your perspective

from the gutter now used to

How come you didn’t recognize

the fiery room

How you’re gonna take sides

Now you’re on the Moebius loop.

Αφορμή για την ανάρτηση αυτή ήταν το άρθρο του Γιώργου Καρουζάκη με τίτλο «Η μαθηματική όψη της μουσικής του Μπαχ». Εκεί αναφέρεται στον Jos Leys, που ασχολήθηκε με ένα από τα σπουδαιότερα μουσικά έργα του Μπαχ το οποίο διακρίνεται για τον πλούτο και την πολυπλοκότητά του. O Jos Leys δεν στάθηκε στην ακουστική απόλαυση που προσφέρει η μουσική, αλλά προχώρησε στην οπτική αναπαράσταση του αινιγματικού Κανόνα 1 και 2 του έργου «Μεγάλη Προσφορά» (1747) του συνθέτη.

Στο βίντεο μπορείτε να παρατηρήσετε την πορεία της μουσικής στην παρτιτούρα νότα-νότα και να δείτε πώς το μουσικό κομμάτι εξελίσσεται και αντιστρέφεται κινούμενο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Στη συνέχεια, η παρτιτούρα παρουσιάζεται ως μια ενιαία μουσική ακολουθία που εκτελείται ταυτόχρονα προς τα πίσω και προς τα εμπρός. Ο Jos Leys αποκαλύπτει, μέσα από αυτή τη διαδικασία, αντιστοιχίες της μουσικής του Μπαχ με τη φόρμα της περίφημης λωρίδας του Möbius.

Πηγές: Clifford Pickover, Η λωρίδα του Μέμπιους, Εκδόσεις Τραυλός, Αθήνα, 2011 και www.carliner-remes.com.

Πόσες φορές χωράει η Γη στα δαχτυλίδια του Κρόνου; Amazing composite images show how Earth matches up to the rest of the Solar System

Στα εντυπωσιακά δαχτυλίδια του Κρόνου μπορεί να χωρέσει πολλές φορές η Γη. "Jupiter holds the title for being the biggest planet in the solar system, but Saturn is no tiddler," says amateur astronomer John Brady, who made these composite images. Like shoulder pads (or a massive hat) those rings let it dress up and seem even bigger than it is - but you could still fit some 764 Earths inside the planet itself.

Μια ενδιαφέρουσα εργασία πραγματοποίησε ο βρετανός ερασιτέχνης αστρονόμος Τζον Μπρέιντι.

And if our planet took the position of Saturn, we would sit in the middle 41,600 miles (66,900km) away from the inner edge of the rings, which then extend much further into space.

Πραγματοποίησε μια σειρά συγκρίσεων της Γης με πλανήτες και δορυφόρους του ηλιακού μας συστήματος.

The pictures were created by Lancashire-based amateur astronomer John Brady and show Earth’s size relative to the sun, Saturn, Mars and Jupiter. In his first image, he shows how a neutron star’s size compares to the north west of England, between Liverpool and Warrington (shown).

This illustration shows how the Martian volcano Olympus Mons would obscure the state of Arizona. Located in the Tharsis Montes region of Mars, Olympus Mons is the biggest volcano in the solar system.

Η Γη θα μπορούσε άνετα να «φιλοξενήσει» αν χρειαζόταν την Ιώ, τον δορυφόρο του Δία με τα εκατοντάδες ενεργά ηφαίστεια. Η Ιώ καλύπτει όπως φαίνεται στην εικόνα μια έκταση περίπου όσο η Βόρειος Αμερική. Jupiter’s moon Io, meanwhile, would cover almost the entirety of North America. ‘Looking like a cheese pizza’ according to Mr Brady it would fit snugly between San Francisco and Detroit.

Η Βόρειος Αμερική θα κάλυπτε μεγάλο μέρος του Άρη. Mr Brady then shows how Mars, which is about half the size of our planet, would comfortably cover the whole of North America with plenty of room to spare.

Αντίθετα με τον Άρη η Βόρειος Αμερική θα ήταν σχεδόν «αόρατη» στον γιγάντιο Δία. But in comparison to Jupiter North America would be dwarfed by a great margin; the continent appears as just a speck on the vast cloud bands of the gas giant.

Compared to the Sun, our planet is even more dwarfed. ‘At the Sun’s scale, Earth is now really starting to look puny,’ explains Mr Brady. ‘Across the Sun’s disk you could fit 109 Earths side by side, and to fill the Sun’s volume would take 1,300,000 Earths’.

Το αποτέλεσμα είναι εντυπωσιακό αφού δημιουργήθηκε μια σειρά από εικόνες που παρουσιάζουν είτε την Γη, είτε κάποιες ηπείρους της σε άλλους πλανήτες αλλά και δορυφόρους άλλων πλανητών εντός του πλανήτη μας.

Δείτε τον ISS μέσα από μια... μπουρμπουλήθρα! Tour the space station in 3D, or from inside a water bubble

A stunning view of Earth from the ISS captured by astronaut Don Pettit using a 3D camera.

Ένα πρωτότυπο πείραμα πραγματοποίησαν οι αστροναύτες του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.

Astronauts at the International Space Station have created a 3D video that shows a GoPro inside of a bubble floating in the space station. Three astronauts–Steve Swanson, Reid Wiseman and Alexander Gerst–are seen studying water surface tension in microgravity. The first video below is of their bubble experiment, and the second video was shot by astronaut Don Pettit in 2012, also in 3D. Nasa is using more 3D video to capture what their astronauts are seeing and experiencing in space.

Δημιούργησαν μια φυσαλίδα νερού η οποία λόγω της έλλειψης βαρύτητας αιωρούνταν και στη συνέχεια κατάφεραν να τοποθετήσουν μέσα σε αυτή μια κάμερα (μια κάμερα GoPro).

The crew of the International Space Station explored water surface tension while using a sealed camera "submerged" in the water in 2014 and recorded it with the 3-D camera. Image Credit: NASA

During Expedition 31 in 2012, NASA astronaut Don Pettit used a 3-D camera to take viewers on a "floating" tour of the International Space Station. He pointed the camera outside the station portals as well to provide incredible images of the Russian Soyuz capsule docked to the station, the many trusses and solar panels extending from the various nodes, and of his home planet below. (Video: NASA)

Separate 3D footage, shot by astronaut Don Pettit in 2012, takes the viewer on a journey through the ISS. The best views come when Pettit holds the camera towards a window to capture views of a Russian Soyuz capsule docked to the station.

Η κάμερα κατέγραψε εικόνες και έτσι γνωρίζουμε πώς φαίνεται ο ISS μέσα από μια... μπουρμπουλήθρα.

Από πού προέρχεται το πέος; Harvard researchers unravel evolution of genitalia

Ήταν μια σπουδαία εφεύρεση της Εξέλιξης, όταν τα σπονδυλωτά ζώα βγήκαν στην ξηρά. Lizard males have paired genitals called hemipenes - now research shows their genetic origin comes from limbs. The Nature research suggests the key to the origin of genitalia lies in the limbs, at least in snakes and lizards.

Από πού ξεφύτρωσε το πέος; Σίγουρα ήταν μια σπουδαία εφεύρεση της Εξέλιξης, όταν τα σπονδυλωτά ζώα βγήκαν στην ξηρά και χρειάζονταν πλέον ειδικό εργαλείο για να γονιμοποιούν τα αβγά της συντρόφου. Δύο νέες μελέτες προσφέρουν τώρα μια ικανοποιητική απάντηση για το πώς αυτό συνέβη.

Τα νέα ευρήματα

This is a python embryo at 11 days after oviposition (egglaying). The right hemipenis (genitalia) bud and vestigial limb-bud can be seen near the tail end of the embryo, in the center of the tail 'spiral' (two white 'blobs'). Credit: Image by Patrick Tschopp

Η πρώτη μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature», εξετάζει την ανάπτυξη του πέους σε έμβρυα θηλαστικών, πτηνών και ερπετών. Διαπιστώνει ότι σε όλες τις περιπτώσεις το πέος ξεκινά να σχηματίζεται από κύτταρα της λεγόμενης «κλοάκης».

A stage 9 lizard embryo, showing the two hemipenes buds in the center of the image, at the same level as the developing hind limbs. Credit: Image by Patrick Tschopp

Κλοάκη (ή κλοάκα ή αμάρα) ονομάζεται μια οπή στο πίσω μέρος πολλών ζώων, στην οποία καταλήγουν τόσο το έντερο όσο και το γεννητικό και ουροποιητικό σύστημα. Το άνοιγμα αυτό απουσιάζει στον άνθρωπο και γενικά στα πλακουντοφόρα θηλαστικά, τα οποία έχουν τουλάχιστον δύο οπές για τις απεκκρίσεις τους. Παρόλα αυτά, η κλοάκη εμφανίζεται για λίγο κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Οι ερευνητές του Χάρβαρντ που υπογράφουν τη μελέτη διαπίστωσαν ότι το πέος του εμβρύου σχηματίζεται από κύτταρα της κλοάκης και στα τέσσερα είδη που εξετάστηκαν -ποντίκια, σαύρες, φίδια και κοτόπουλα.

Οι διαφορές

When it comes to genitalia, nature enjoys variety. Snakes and lizards have two. Birds and people have one. And while the former group's paired structures are located somewhat at the level of the limbs, ours, and the birds', appear a bit further down. In fact, snake and lizard genitalia are derived from tissue that gives rise to hind legs, while mammalian genitalia are derived from the tail bud. But despite such noteworthy contrasts, these structures are functionally analogous and express similar genes. Researchers have now discovered how functionally analogous genitalia can arise from divergent tissue. Hemipenes of: top: Mountain Pit-viper (Ovophis monticola). middle: Spotted Slug-eater (Pareas macularius). bottom: Siamese Spitting Cobra (Naja siamensis). Photos by Sjon Hauser.

Υπάρχουν ωστόσο και διαφορές, αφού η θέση της κλοάκης δεν είναι ίδια σε αυτές τις ομάδες ζώων. Στα ποντίκια βρίσκεται πιο πίσω, οπότε το πέος σχηματίζεται και από κύτταρα τις ουράς. Στα ερπετά βρίσκεται πιο μπροστά, και το πέος σχηματίζεται από περιοχές οι οποίες θα έδιναν τα πίσω πόδια.

Don’t let his cocky attitude fool you. He’s not a good animal to share a nickname with the penis. In a related study published in journal Scientific Reports, a team looked at the embryonic origins of chicken genitals. They used fluorescent dyes to label small populations of cells in the chicken embryo and follow them to development.

Μάλιστα πολλά ερπετά έχουν δύο πέη (αν και χρησιμοποιούν μόνο ένα σε κάθε ζευγάρωμα), δεδομένου ότι υπάρχουν δύο σημεία από τα οποία θα ξεπήδαγαν τα πίσω άκρα, ακόμα και στα φίδια που έχουν χάσει τα πόδια τους στην πορεία της εξέλιξης. Στο κοτόπουλο, πάλι, η κατάσταση είναι ενδιάμεση, με το πέος να προέρχεται από κύτταρα και της ουράς και των πίσω ποδιών. Περισσότερες λεπτομέρειες για την ανάπτυξη του πέους, τουλάχιστον στις κότες, δίνει η δεύτερη μελέτη, την οποία δημοσιεύουν στην επιθεώρηση «Scientific Reports» ερευνητές του Πανεπιστημίου της Φλόριντα.

A house snake embryo at 6 days after oviposition. The right hemipenis (genitalia) bud can be seen near the tail end of the embryo. Credit: Image by Patrick Tschopp

Αναφέρουν ότι το πέος και η κλειτορίδα προέρχονται από δύο ομάδες κυττάρων τα οποία εμφανίζονται αρχικά σε αντίθετες πλευρές του εμβρύου και ενώνονται σε επόμενα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Σε συνδυασμό, οι δύο μελέτες δίνουν μια μάλλον ολοκληρωμένη απάντηση σε έναν βιολογικό γρίφο. Τα ευρήματα όμως θα μπορούσαν να βοηθήσουν και τους ανθρώπους που γεννιούνται με ανωμαλίες των γεννητικών οργάνων. Για παράδειγμα, η αποτυχία ένωσης των δύο ομάδων κυττάρων από τα οποία προέρχεται το πέος ίσως εξηγεί κάποια περιστατικά υποσπαδίας, μιας συγγενούς πάθησης στην οποία το άνοιγμα της ουρήθρας βρίσκεται στην κάτω πλευρά του πέους αντί στην μπροστινή.