Πρωτεΐνη βρέθηκε να αψηφά δόγμα της Βιολογίας. Defying textbook science, study finds new role for proteins

Η πρωτεΐνη Rqc2 (κίτρινο) συνδέεται σε μόρια tRNA (μπλε) και προσθέτει αμινοξέα σε μια ελλιπή πρωτεΐνη (πράσινο). Όλα αυτά συμβαίνουν στο ριβόσωμα (άσπρες κορδέλες). A new finding goes against dogma, showing for the first time that the building blocks of a protein, called amino acids, can be assembled by another protein, and without genetic instructions. The Rqc2 protein (yellow) binds tRNAs (dark blue, teal) which add amino acids (bright spot in middle) to a partially made protein (green). The complex binds the ribosome (white). Credit: Janet Iwasa, Ph.D., University of Utah

Μια ασυνήθιστη πρωτεΐνη που υπάρχει στους περισσότερους οργανισμούς, από τον άνθρωπο μέχρι τη μαγιά, πηγαίνει κόντρα σε ένα βασικό δόγμα της μοριακής βιολογίας, καθώς δείχνει ότι οι πρωτεΐνες των κυττάρων μπορούν να συναρμολογούνται χωρίς οδηγίες από το γενετικό υλικό.

«Η αναπάντεχη αυτή ανακάλυψη δείχνει πόσο ατελής παραμένει η κατανόηση της βιολογίας» σχολιάζει ο Πίτερ Σεν, μεταδιδακτορικός ερευνητής του Πανεπιστημίου της Γιούτα και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης στο περιοδικό Science. «Η φύση μπορεί να κάνει περισσότερα από ό,τι συνειδητοποιούσαμε».

Γραμμή παραγωγής

Φαίνεται ότι μπορεί να αποσυναρμολογείται χωρίς οδηγίες από το γενετικό υλικό. Findings from a recent study reveal that, contrary to the previously held understanding of protein synthesis, proteins can be assembled without instruction from mRNA. In the study, published in Science, researchers describe how a protein is capable of adding amino acids to other partially formed proteins.

Τα κύτταρα λειτουργούν σαν μεγάλα εργοστάσια στα οποία το DNA δίνει οδηγίες για την κατασκευή πρωτεϊνών -μεγάλων μορίων που αναλαμβάνουν στη συνέχεια τις περισσότερες λειτουργίες της κυτταρικής μηχανής.

Οι πρωτεΐνες είναι ουσιαστικά μακριές αλυσίδες από μόρια που ονομάζονται αμινοξέα. Για να συναρμολογηθεί αυτή η αλυσίδα, οι γενετικές οδηγίες διαβιβάζονται στα ριβοσώματα, γραμμές παραγωγής που αναλαμβάνουν να ενώσουν στην κατάλληλη σειρά τα κατάλληλα αμινοξέα.

Η πρωτεΐνη Rqc2 διαψεύδει τώρα αυτόν τον κανόνα, αφού μπορεί να συνδέει αμινοξέα χωρίς να λαμβάνει οδηγίες από το DNA ή από τον αγγελιοφόρο του, το λεγόμενο mRNA.

Ποιοτικός έλεγχος

Example of cryo–electron microscopy showing Rqc2 bound to Trna. Credit: Shen et al., Science, 347 (6217): 75-78

H Rqc2, η οποία φαίνεται ότι υπάρχει σε πολλούς ή και σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, αποτελεί μέρος του «συμπλόκου ελέγχου ποιότητας», μιας μεγάλης δομής που συνδέεται στα ριβοσώματα και ελέγχει αν η παραγωγή προχωρά ομαλά.

Στην περίπτωση προβλήματος, ολόκληρο το ριβόσωμα αποσυναρμολογείται, οι οδηγίες του DNA διαγράφονται, και η ελαττωματική πρωτεΐνη οδηγείται προς καταστροφή.

Η πρωτεΐνη Rqc2 έχει ασυνήθιστο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Πριν σταλεί για ανακύκλωση η ελαττωματική πρωτεΐνη, η Rqc2 λέει στο ριβόσωμα να προσθέσει μια μακριά «ουρά» από τα αμινοξέα αλανίνη και θρεονίνη, συνδεδεμένα σε τυχαία σειρά.

Το γεγονός ότι μια πρωτεΐνη επεμβαίνει στην αλληλουχία μιας άλλης πρωτεΐνης παραβιάζει το δόγμα της μοριακής βιολογίας για τη ροή της πληροφορίας στα κύτταρα. Παραμένει ωστόσο ασαφές σε τι αποσκοπεί η παρέμβαση της Rqc2. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η ουρά αλανίνης και θρεονίνης λειτουργεί σαν ταμπέλα που λέει ότι η ελαττωματική πρωτεΐνη πρέπει να καταστραφεί. Μια άλλη εξήγηση είναι ότι η προσθήκη της ουράς είναι μέρος ενός τεστ για τη σωστή λειτουργία του ριβοσώματος.

Οι διαδικασίες

Scientists Discover the First Protein That Can Edit Other Proteins. Newly Discovered Nucleotide, Rqc2, Can Help Cure Alzheimer’s and Huntington’s Disease.

Το ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι οι διαδικασίες αυτές -η ανακύκλωση ελαττωματικών πρωτεϊνών και ο έλεγχος του ριβοσώματος- ενδέχεται να είναι προβληματικές σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ και η μυατροφική πλάγια σκλήρυνση.

«Υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες εφαρμογές αυτής της μελέτης και καμία από αυτές δεν θα είχε καταστεί εφικτή αν δεν ακολουθούσαμε την περιέργειά μας» λέει ο Ον Μπράντμαν του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Οι ερευνητές αποφάσισαν να εξετάσουν το ασυνήθιστο φαινόμενο όταν είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης σε κατεψυγμένα κύτταρα που εξετάζονταν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Χρειάστηκε όμως εκτεταμένη βιοχημική ανάλυση για να επιβεβαιωθούν οι τραβηγμένες υποψίες. Κλειδί ήταν η διαπίστωση ότι το σύμπλοκο του ριβοσώματος και της Rqc2 μπορεί να συνδέεται με μόρια tRNA, τα οποία φέρνουν αμινοξέα στη γραμμή παραγωγής. Στη συγκεκριμένη περίπτωση τα μόνα tRNA που συνδέονται στο σύμπλοκο είναι αυτά που μεταφέρουν αλανίνη και θρεονίνη. Επιπλέον, οι ερευνητές είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης να προστίθενται στις ελαττωματικές πρωτεΐνες.

Επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να προσδιορίσουν σε ποιους οργανισμούς εφαρμόζεται αυτή η διαδικασία και, το κυριότερο, τι συμβαίνει στο κύτταρο όταν η Rqc2 παύει να λειτουργεί. Θα είναι σίγουρα μια δύσκολη δουλειά, αφού το εργοστάσιο των κυττάρων αποδεικνύεται πιο περίπλοκο από ό,τι νομίζαμε.

Πανάρχαιο πλανητικό σύστημα στο Γαλαξία. An ancient extrasolar system with five sub-Earth-size planets

Έχει ηλικία 11 δισ. ετών και διαθέτει πέντε πλανήτες που έχουν μέγεθος παρόμοιο με αυτό της Γης. A team of scientists has found what they claim is the oldest Earth-sized planet in the Milky Way, hinting at the possibility of ancient life elsewhere in our galaxy. Located about 117 light years from us in the constellation Lyra, the star KOI-3158 is estimated to be 11.2 billion years old, give or take 900 million years or so. For some perspective, our own sun and solar system is believed to be less than 5 billion years old. The KOI-3158 system compared to other known planets. Image credit: Tiago Campante

Ομάδα αστρονόμων του Πανεπιστημίου του Μπέρμπινγκχαμ στη Βρετανία ανακάλυψε ένα πανάρχαιο πλανητικό σύστημα στον γαλαξία μας που παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον.

Η ανακάλυψη

The discovery of the extrasolar system - 117 light-years away in the Lyra constellation - was made by Dr Tiago Campante, an astronomer from the University of Birmingham in the UK. With his team, he studied the star called KOI-3158, which had been found by the Kepler Space Telescope (illustration shown).

Οι ερευνητές μελετώντας δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler εντόπισαν την παρουσία πέντε πλανητών γύρω από το άστρο KOI-3158 που βρίσκεται σε απόσταση 117 ετών φωτός από εμάς στον αστερισμό της Λύρας. Το άστρο αυτό είχε υποδειχθεί από το Kepler ως υποψήφιο να διαθέτει πλανήτες αλλά μέχρι σήμερα δεν είχε υπάρξει επιβεβαίωση για αυτό το ενδεχόμενο. Οι ερευνητές εντόπισαν την παρουσία πέντε βραχωδών πλανητών να κινούνται γύρω από το άστρο αλλά σε αρκετά κοντινή απόσταση από αυτό γεγονός που τους καθιστά πιθανότατα αφιλόξενους για τη ζωή.

Μοναδικό

It is unlikely any of these planets host life - all of them orbit very close to their host star, closer than Mercury orbits our own star (shown in diagram). But it is the age and size of the planets that it is of most interest, and it is not unfeasible to think Earth-sized planets in more habitable orbits formed elsewhere. Image credit: Tiago Campante

Η ανακάλυψη είναι εξαιρετικά σημαντική για τρεις λόγους. Πρώτον δεν έχει μέχρι σήμερα εντοπιστεί ένα πλανητικό σύστημα που να διαθέτει τόσο μεγάλο αριθμό βραχωδών πλανητών και να μην έχει εντοπιστεί, ακόμη τουλάχιστον, ένας πλανήτης αερίων.

Δεύτερο εντυπωσιακό εύρημα είναι η ηλικία του εν λόγω πλανητικού συστήματος. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι η ηλικία των πλανητών είναι πέριξ των 11 δισ. ετών. Αυτό σημαίνει ότι το εν λόγω σύστημα είναι αν όχι το αρχαιότερο πάντως από τα αρχαιότερα του γαλαξία μας, πιθανώς και από τα αρχαιότερα ολόκληρου του Σύμπαντος. Σημειώνεται ότι το ηλιακό μας σύστημα έχει ηλικία περίπου 4,5 δις. ετών.

Το τρίτο ενδιαφέρον δεδομένο είναι ότι ένας πλανήτης εκ των πέντε έχει παρόμοιο μέγεθος με αυτό της Γης και οι υπόλοιποι μικρότερο. Αυτό σύμφωνα με τους ειδικούς σημαίνει ότι πλανήτες με μέγεθος σαν της Γης (που θεωρούνται ιδανικοί για την ανάπτυξη ζωής) είχαν αρχίσει να σχηματίζονται πολύ νωρίς ενώ μέχρι σήμερα πιστευόταν ότι οι πλανήτες μικρού μεγέθους άργησαν να κάνουν εμφάνιση τους. Η παρουσία πλανητών με μέγεθος σαν αυτό της Γης οδηγεί τους ειδικούς στην εκτίμηση η ζωή πιθανότατα έκανε την εμφάνιση της στο Σύμπαν πολύ νωρίτερα από όσο πιστεύαμε.

Οι σταγόνες της βροχής είναι... μίνι-αστεροειδείς. Raindrops Are like Tiny Asteroid Strikes

Δημιουργούν μικροσκοπικούς κρατήρες στο έδαφος. Το φαινόμενο καταγράφηκε σε εκπληκτικό βίντεο. Rainshowers are a lot more dramatic if you imagine every drop is a tiny asteroid imperiling miniature dinosaurs or sending little astronaut Ben Afflecks into space. It turns out your fantasy wouldn’t be that far off, aside from that last part. Researchers have found startling similarities between asteroid craters and the fleeting indentations left by raindrops on sand. A bejeweled water crown. Photo credit: R. Zhao et al., PNAS 2014

Ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου της Μινεσότα μελέτησε ένα από τα φαινόμενα που παράγονται σε μια βροχόπτωση και πιο συγκεκριμένα το τι συμβαίνει όταν οι σταγόνες πέφτουν στο έδαφος.

Χρησιμοποιώντας υπερσύγχρονη τεχνολογία βίντεο με σούπερ slow motion (αργή κίνηση) οι ερευνητές κατέφεραν να καταγράψουν το φαινόμενο σε ένα εκπληκτικό βίντεο. Σε αυτό φαίνεται ότι η πτώση μιας σταγόνας βροχής στην επιφάνεια της Γης μοιάζει όμοια με την πτώση ενός αστεροειδή, σε μικρογραφία βέβαια.

Η μελέτη της πτώση της σταγόνας με αυτή τη μεγάλη λεπτομέρεια που προσφέρει το βίντεο μπορεί σύμφωνα με ειδικούς να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση του τι συμβαίνει όταν πέφτει ένας αστεροειδής στη Γη. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «PNAS».

 

Ταξίδι στην άκρη του σύμπαντος. Journey to the Edge of the Universe

Το καταπληκτικό ταξίδι του National Geographic έως στην άκρη του σύμπαντος που μας κάνει να συνειδητοποιούμε πόσο πραγματικά μικροί είμαστε αλλά ταυτόχρονα και πόσο μοναδικοί. Ξεκινώντας από το διαστημόπλοιο Γη, απολαύστε την απίστευτη διαδρομή μέσα από αστέρια και γαλαξίες μέχρι τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του γνωστού σύμπαντος. National Geographic presents the first accurate non-stop voyage from Earth to the edge of the Universe using a single, unbroken shot through the use of spectacular CGI technology. Building on images taken from the Hubble telescope, Journey to the Edge of the Universe explores the science and history behind the distant celestial bodies in the solar system.

Οπτικά εφέ τελευταίας τεχνολογίας και υπερσύγχρονα γραφικά συνδυάζονται με εικόνες από διαστημόπλοια αλλά και από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ (Hubble) για να προσφέρουν το απόλυτο ταξίδι στο Σύμπαν.

Το καταπληκτικό ταξίδι του National Geographic έως στην άκρη του σύμπαντος μας κάνει να συνειδητοποιούμε πόσο πραγματικά μικροί είμαστε αλλά ταυτόχρονα και πόσο μοναδικοί, θυμίζοντας τη γραφή του Βρετανού μαθηματικού και φιλόσοφου Μπέρτραντ Ράσελ:

Μπέρτραντ Ράσελ (1872-1970): φιλόσοφος, μαθηματικός, άθεος, ουμανιστής, βραβευμένος με Νόμπελ Λογοτεχνίας και φυλακισθείς για τις αντιπολεμικές του ενέργειες και θέσεις, ο Ράσελ αποτέλεσε έναν από τους θεμελιωτές της σύγχρονης αναλυτικής φιλοσοφίας, συνέθεσε μαζί με τον Κουρτ Γκέντελ το διασημότερο «δίδυμο» στον χώρο της Λογικής, ενώ έπαιξε σημαντικό ρόλο στην επανάσταση των κοινωνικών αντιλήψεων που σημειώθηκε τον 20ό αιώνα.

«Η φιλοσοφία της φύσης δεν πρέπει να περιορίζεται υπέρμετρα στη Γη. Η Γη είναι ένας από τους μικρότερους πλανήτες σε ένα από τα μικρότερα ηλιακά συστήματα του γαλαξία μας. Θα ήταν γελοίο να κατευθύνουμε τη φιλοσοφία της φύσης έτσι ώστε να εξάγουμε συμπεράσματα που στόχο έχουν να ικανοποιήσουν την ψυχολογία των μικροσκοπικών παρασίτων αυτού του ασήμαντου πλανήτη. Ο βιταλισμός ως φιλοσοφία, και η εξελιξιαρχία (evolutionism), δείχνουν μια έλλειψη αναλογίας και λογικής συνάφειας. Θεωρούν ότι τα γεγονότα της ζωής που μας ενδιαφέρουν προσωπικά, έχουν μια κοσμική σημασία και όχι μια σημασία που περιορίζεται στην επιφάνεια της Γης. Η αισιοδοξία και η απαισιοδοξία, ως κοσμικές φιλοσοφίες, δείχνουν τον ίδιο αφελή ανθρωπισμό. Το σύμπαν, στο βαθμό που μπορούμε να ξέρουμε από τη φιλοσοφία της φύσης, δεν είναι ούτε καλό ούτε κακό· δεν ενδιαφέρεται να μας κάνει ευτυχισμένους ή δυστυχισμένους. Όλες οι φιλοσοφίες αυτού του είδους πηγάζουν από υπερβολική σημασία για τον εαυτό μας και διορθώνονται έξοχα με λίγη αστρονομία.

Στη φιλοσοφία όμως των αξιών, η κατάσταση αντιστρέφεται. Η φύση είναι μόνο μέρος όσων μπορούμε να φανταστούμε. Τα πάντα, πραγματικά ή φανταστικά, μπορούν να εξυμνηθούν από εμάς και δεν υπάρχει κάποιο εξωτερικό κριτήριο για να καταδείξει το πιθανό σφάλμα της αξιολόγησής μας. Εμείς είμαστε οι έσχατοι και αδιάψευστοι κριτές της αξίας, και στον κόσμο των αξιών η φύση είναι μόνο μέρος. Σε αυτόν τον κόσμο, λοιπόν, είμαστε σημαντικότεροι από τη φύση. Στον κόσμο των αξιών, η φύση καθεαυτή είναι ουδέτερη. Ούτε καλή ούτε κακή. Δίχως να αξίζει το θαυμασμό μας ή την αδιαφορία μας. Είμαστε εμείς οι δημιουργοί των αξιών και είναι οι επιθυμίες μας που απονέμουν αξία. Σε αυτή την επικράτεια είμαστε βασιλιάδες και όταν υποκλινόμαστε στη φύση υποβαθμίζουμε το βασίλειό μας. Επαφίεται σε εμάς να προσδιορίσουμε την καλή ζωή, όχι στη φύση - ούτε καν σε μια φύση προσωποποιημένη σαν Θεός».

Ανεξάρτητα από το αν συμφωνεί ή διαφωνεί κανείς με το παραπάνω απόσπασμα (Μπέρτραντ Ράσελ, «Τι πιστεύω», 1925) το «διαστημόπλοιο» Γη προσφέρει τη δυνατότητα για ένα τέτοιο... «μάθημα αστρονομίας». Μπορούμε να απολαύσουμε, λοιπόν, την απίστευτη διαδρομή μέσα από αστέρια και γαλαξίες μέχρι τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του γνωστού σύμπαντος.

Το «ξυπόλητο κολλέγιο» της Ινδίας. The Barefoot College Revolution

Είναι ένα κολλέγιο που γίνονται δεκτοί μόνον οι φτωχοί, οι αποτυχημένοι και οι αδικημένοι της ζωής. Διδάσκει στους μαθητές του την «Αξιοπρέπεια της εργασίας» και επανακαθορίζει την λέξη «επαγγελματισμός». Αυτό το κολλέγιο δεν δίνει πτυχία και ακολουθεί τις αρχές του Γκάντι. Ονομάζεται «Το Ξυπόλητο Κολλέγιο» και έχει για Πρύτανη ένα κορίτσι 12 ετών. Καλώς ήλθατε στον κόσμο του Μπάνκερ Ρόι... Barefoot College is a non-governmental organization that has been providing basic services and solutions to problems in rural communities for more than 40 years, with the objective of making them self-sufficient and sustainable. These ‘Barefoot solutions’ can be broadly categorized into the delivery of Solar Electrification, Clean Water, Education, Livelihood Development, and Activism. With a geographic focus on the Least Developed Countries (LDCs), we believe strongly in Empowering Women as agents of sustainable change. Kamla Devi was Rajasthan's first woman to graduate from Barefoot college as a solar engineer. Photograph: Suzanne Lee/Panos Suzanne Lee/Panos London

Το «ξυπόλητο κολλέγιο» γεννήθηκε ως ιδέα στο μυαλό του ιδρυτή του, του Μπάνκερ Ρόι, περί τα 1965, όταν μετά το πέρας των – πολύ ακριβών – σπουδών του, επισκέφθηκε το Μπιχάρ της Ινδίας, την εποχή του χειρότερου λιμού στην περιοχή, για να δει από κοντά πώς καταφέρνουν και επιβιώνουν οι φτωχοί και ξεχασμένοι από το κράτος αγρότες. 

In rural India, one man – Bunker Roy – has embraced the potential of the poor and built a college that is for them.  He has been living and working in the rural areas of Rajasthan, India, since 1967 and started the Barefoot College in 1971 in the village of Tilonia. The goal of the college is to improve the quality of life of the world’s rural poor living on less than $1 a day.  It is constructed on the knowledge that the poor themselves already possess; its focus is on how to move out of poverty. Since its founding, the Barefoot College has trained more than 3 million people for jobs in modern society, from teachers and doctors to solar engineers.

Τότε ήταν που ο Ρόι αποφάσισε να ζήσει εκεί, μαζί τους, και να εργασθεί σε ένα χωριό «ώστε να ανταποδώσει την εκπαίδευση που ο ίδιος είχε την ευκαιρία να λάβει στην πρωτεύουσα». Παρά την οδύνη της μητέρας του και την καχυποψία των γερόντων της περιοχής,  εκείνος το είχε πάρει για τα καλά απόφαση: θα έχτιζε τη ζωή του σε ένα χωριό χωρίς μέλλον, χωρίς δουλειές, χωρίς ασφάλεια και χωρίς χρήματα.

Το 1986 το όνειρό του να δημιουργήσει εκ των ενόντων ένα κολλέγιο όπου θα γίνονταν δεκτοί μόνον οι φτωχοί και οι παραμελημένοι ήταν μία πραγματικότητα. Μέχρι σήμερα, μόνο από τα νυχτερινά τμήματα του «ξυπόλητου κολλεγίου» στην επαρχία της Τιλόνια έχουν περάσει περί τα  75.000 παιδιά, όπου έχουν διδαχθεί τα εξής απλά πράγματα: Δημοκρατία, συμμετοχή στα κοινά, πώς να μετρήσεις τη γη σου, τι πρέπει να κάνεις αν αρρωστήσει το ζώο σου, πώς να μαζεύεις το νερό της βροχής, πώς να μαγειρεύεις για τον εαυτό σου και τους άλλους.

«Ήθελα να ανταποδώσω την εκπαίδευση που είχα την ευκαιρία να λάβω», δηλώνει σήμερα ο ιδρυτής του «Ξυπόλητου Κολλεγίου». Bunker Roy at a village with a local. Image courtesy of Barefoot College.

Να τονισθεί ότι το Κολλέγιο ηλεκτροδοτείται πλήρως από τον ήλιο, με εγκατάσταση ενός πάνελ 45 κιλοβάτ στην οροφή, υπό το σύνθημα: «όσο έχουμε ήλιο, θα έχουμε και ενέργεια». 

Παράλληλα, το Κολλέγιο, που στην πραγματικότητα είναι μία μεγάλη, αυτόνομη κοινότητα, παράγει 60 γεύματα, δύο φορές τη μέρα, αποκλειστικά και μόνο με χρήση ηλιακής ενέργειας(!). 

Ακόμη, στο Κολλέγιο κάθε πέντε χρόνια διεξάγονται εκλογές, στις οποίες συμμετέχουν παιδιά από 6 έως 14 ετών, και τα οποία εκλέγουν Πρωθυπουργό, καθώς και Υπουργούς Παιδείας, Υγείας και Ενέργειας, αφού πρέπει να διευθύνουν τα 150 σχολεία του Κολλεγίου, και 7.000 παιδιά που παρακολουθούν τις τάξεις του...

Μέσω αυτού του σχολείου ο κ. Ρόι δίνει την δυνατότητα στους απλούς ανθρώπους που δεν έχουν την πολυτέλεια της πρόσβασης σε προηγμένη τεχνολογία να κατακτήσουν γνώσεις προκειμένου να μπορούν να εγκαθιστούν πάνελ ηλιακής ενέργειας αλλά και δεξιότητες που αφορούν σε άλλα επαγγέλματα, όπως τεχνίτες, οδοντίατροι.

Στο «ξυπόλητο κολλέγιο» όσα παιδιά πάνε δεν θα αποκτήσουν ποτέ ένα πτυχίο αλλά θα τους δοθεί η δυνατότητα να αναπτύξουν σημαντικές ικανότητες, ενώ τους δίνεται η δυνατότητα να είναι παράλληλα και μαθητές αλλά και δάσκαλοι.

Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο ιδρυτής του «ξυπόλητου κολλεγίου», πρότυπο για το σχολείο αποτελεί ένα απόφθεγμα του Μαχάτμα Γκάντι που λέει: «Στην αρχή σε αγνοούν, μετά σε κοροϊδεύουν, μετά σε πολεμούν και στο τέλος νικάς».

Δείτε το συγκινητικό βίντεο, στο οποίο, o Μπάνκερ Ρόι, εξηγεί την απόφασή του να αφήσει την άνετη ζωή της πόλης και να πάει σε ένα χωριό της χώρας του για να δημιουργήσει ένα κολέγιο για τους φτωχούς:

Το πρώτο Ξυπόλητο Κολέγιο χτίσθηκε το 1986. Χτίσθηκε από 12 Ξυπόλητους αρχιτέκτονες που δεν ξέρουν γραφή κι ανάγνωση, κόστισε 1,50 δολάριο το τ.μ. Εκατόν πενήντα άνθρωποι έζησαν και δούλεψαν εκεί για να το χτίσουν.

Ανθρωπική αρχή και ανθρώπινος εγωκεντρισμός. Anthropic principle and human egocentrism

Η ανθρωπική αρχή, που ονομάστηκε έτσι από τον μαθηματικό Brandon Carter το 1974, βασίζεται στη διαπίστωση της επιστήμης πως αν δεν υπήρχε το συγκεκριμένο Σύμπαν, δηλαδή αν δεν υπήρχαν οι απόλυτα συγκεκριμένες σταθερές στο Συμπαντικό γίγνεσθαι, δεν θα είχαν αναπτυχθεί οι συνθήκες που επέτρεψαν την ύπαρξη του παρατηρητή του, δηλ. του ανθρώπινου όντος. Η διαπίστωση αυτή δεν αναφέρεται στον άνθρωπο για να επισημάνει μόνο κάποια βιολογική τελειότητα στο φαινόμενο της ζωής, αλλά και για να δείξει το πώς μέσα στο Κοσμικό γίγνεσθαι αναδεικνύεται το φαινόμενο της νόησης. Το πώς δηλαδή μια συγκεκριμένη αλληλουχία διεργασιών της άβιας ύλης καταλήγει στην εμφάνιση της νοήμονος έμβιας ύλης. In astrophysics and cosmology, the anthropic principle (from Greek anthropos, meaning "human") is the philosophical consideration that observations of the physical Universe must be compatible with the conscious and sapient life that observes it. Some proponents of the anthropic principle reason that it explains why the Universe has the age and the fundamental physical constants necessary to accommodate conscious life. As a result, they believe it is unremarkable that the universe's fundamental constants happen to fall within the narrow range thought to be compatible with life.

Τρία είναι τα ισχυρότερα πλήγματα που δέχθηκε ο ανθρώπινος εγωκεντρισμός από την επιστήμη.

Ο Nικόλαος Κοπέρνικος, (19 Φεβρουαρίου 1473 – 24 Μαΐου 1543) ήταν μαθηματικός και αστρονόμος της Αναγέννησης, ο οποίος διατύπωσε το ηλιοκεντρικό μοντέλο του σύμπαντος, τοποθετώντας τον Ήλιο και όχι τη Γη, στο κέντρο. Nicolaus Copernicus portrait from Town Hall in Thorn/Toruń, 1580.

Το πρώτο χτύπημα ήταν από τον Κοπέρνικο, ο οποίος τον 16ο αιώνα, υποστήριξε ότι ο άνθρωπος δεν βρίσκεται στο κέντρο του Σύμπαντος. Και δεν είναι το κέντρο του Σύμπαντος, διότι η Γη περιστρέφεται κι αυτή όπως και οι άλλοι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο.

Ο Κάρολος Δαρβίνος σε πορτραίτο από τον Τζων Κόλιερ, 1883.

Το δεύτερο χτύπημα ήρθε από τον Δαρβίνο, που τον 19ο αιώνα διατύπωσε την θεωρία της εξέλιξης στο βιβλίο του «Η καταγωγή των ειδών», σύμφωνα με την οποία ο άνθρωπος δεν πλάστηκε κατ’ εικόνα και καθ’ ομοίωση του Θεού, αλλά είναι προϊόν εξέλιξης και προέρχεται από κατώτερες μορφές ζωής.

Ο Σίγκμουντ Φρόυντ το 1921.

Το τρίτο και ισχυρότερο χτύπημα που δέχθηκε ο εγωκεντρισμός του ανθρώπου ήταν από τον Φρόυντ, στις αρχές του εικοστού αιώνα, με την ανακάλυψη της έκφρασης του ασυνείδητου διαμέσου των ονείρων, των παραδρομών της γλώσσας και κυρίως διαμέσου των νευρώσεων-ψυχώσεων. Σύμφωνα με την ψυχαναλυτική θεωρία ο άνθρωπος, δεν γνωρίζει ούτε τον ίδιο του τον εαυτό. Δεν είναι καν κύριος του εαυτού του – είναι έρμαιο των ασυνείδητων επιθυμιών του, τις οποίες το εγώ του αγνοεί.

Δεν είναι τυχαίο ότι και οι τρεις αυτές επιστημονικές θεωρίες δέχθηκαν ανελέητες επιθέσεις (άλλωστε υπάρχουν πολλοί που τις αμφισβητούν ακόμα και σήμερα …)

Richard Dawkins weighs the possibilities of the anthropic principle as it applies to physics. He also presents the theory that universes are bound to Darwinian selection, passing on traits to daughter universes birthed from black holes.

Όμως ο ανθρώπινος εγωισμός είναι μάλλον αναλλοίωτος. Έτσι, προς το τέλος της δεκαετίας του 1960 διατυπώθηκε η πιο εγωκεντρική ανθρώπινη ιδέα. Πρόκειται για την λεγόμενη «ανθρωπική αρχή».

In less than 100 seconds, Roberto Trotta explains this often misunderstood philosophical idea.

Με λίγα λόγια, σύμφωνα με την ανθρωπική αρχή, το Σύμπαν δημιουργήθηκε και ρυθμίστηκε με ακρίβεια, έτσι ώστε να υπάρξει ζωή και συνείδηση πάνω στον πλανήτη Γη. Το Σύμπαν δηλαδή είναι αυτό που είναι, διότι αν δεν ήταν … τότε και εμείς δεν θα είμασταν εδώ για να το παρατηρούμε και να κάνουμε αυτούς τους προβληματισμούς (για την ακρίβεια υπάρχουν δυο διατυπώσεις της ανθρωπικής αρχής – η ισχυρή και η ασθενής).

Σύμφωνα λοιπόν με την ανθρωπική αρχή οι θεμελιώδεις οι τιμές των σταθερών της φυσικής, όπως, η σταθερά της παγκόσμιας έλξης, η σταθερά λεπτής υφής ή οι μάζες των κουάρκ κ.λπ, είναι αυτές που είναι, διότι αν ήταν διαφορετικές δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν οι πυρήνες των ατόμων. Αλλά, ακόμη κι αν αυτό συνέβαινε, δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν τα άστρα ή δεν θα γινόταν η σύνθεση των στοιχείων που είναι απαραίτητα για την ζωή.

Είναι γνωστό ότι κατά την αρχέγονη πυρηνοσύνθεση της Μεγάλης Έκρηξης σχηματίστηκαν πυρήνες ηλίου (⁴He) και ελάχιστες ποσότητες βαρύτερων πυρήνων. Τα στοιχεία όπως ο άνθρακας (¹²C) και το οξυγόνο (¹⁶Ο) που είναι απαραίτητα για τη ζωή σχηματίστηκαν αργότερα στο εσωτερικό άστρων.

Ο ¹²C δημιουργήθηκε διαμέσου της επονομαζόμενης «αντίδρασης των τριών άλφα» στο εσωτερικό των ερυθρών γιγάντων. Σύμφωνα με την διαδικασία αυτή, από δυο πυρήνες άλφα παράγεται αρχικά ο ασταθής πυρήνας ⁸Be. Καθώς όμως η πυκνότητα των πυρήνων⁴He στους ερυθρούς γίγαντες είναι μεγάλη, οι περισσότεροι ασταθείς πυρήνες ⁸Be προλαβαίνουν να συντηχθούν με έναν τρίτο πυρήνα ⁴Ηe.

Αρχικά δυο πυρήνες ηλίου σχηματίζουν έναν πυρήνα βηρυλλίου. Στη συνέχεια ο πυρήνας βηρυλλίου ενώνεται με έναν πυρήνα ηλίου και σχηματίζει άνθρακα. Ο Fred Hoyle υπέθεσε ότι στο δεύτερο βήμα της διαδικασίας υπάρχει συντονισμός

Όμως, η δημιουργία αρκετής ποσότητας ¹²C (και στη συνέχεια ¹⁶Ο), οφείλεται στην ύπαρξη της διεγερμένης κατάστασης στον ¹²C με ενέργεια διέγερσης 7,65 MeV, spin μηδέν και θετική parity – όπως είχε προβλέψει ο Fred Hoyle.

Στη συνέχεια ο άνθρακας μετατρέπεται σε οξυγόνο χωρίς να απαιτούνται συνθήκες συντονισμού.

Η πρόβλεψη της ύπαρξης διεγερμένης κατάστασης του ¹²C, από την απαίτηση σχηματισμού του άνθρακα που είναι απαραίτητος για την δημιουργία των μορίων της ζωής, χρησιμοποιείται ως παράδειγμα εφαρμογής της ανθρωπικής αρχής στη φυσική.

Αλλά αν πάρουμε τα πράγματα από την αρχή, βρισκόμαστε αντιμέτωποι με ένα πλήθος λεπτών ρυθμίσεων που πρέπει να εξηγηθούν.

Για να πραγματοποιηθούν οι αντιδράσεις συντονισμού των τριών άλφα θα πρέπει πρώτα να υπάρχουν οι πυρήνες ηλίου, οι οποίοι αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια που έχουν συγκεκριμένες μάζες. Αν η μάζα του νετρονίου δεν ήταν λίγο μεγαλύτερη από την μάζα του πρωτονίου, τότε το πρωτόνιο δεν θα ήταν σταθερό σωματίδιο και σε έναν τέτοιο κόσμο δεν θα υπήρχε ούτε καν υδρογόνο.

Graphical representation of the question of how fine-tuned is life on Earth under variations of the average light quark mass and αEM. Figure courtesy of Dean Lee.

Με τη σειρά τους όμως οι μάζες των νουκλεονίων και ο σχηματισμός των πυρήνων εξαρτάται από τις μάζες των αντίστοιχων κουάρκ και τις τιμές των θεμελιωδών παραμέτρων που εμφανίζονται στην Κβαντική Χρωμοδυναμική (QCD) και την Κβαντική Ηλεκτροδυναμική (QED).

Ποιο άραγε είναι το επιτρεπτό εύρος της «λεπτής ρύθμισης» αυτών των μεγεθών, έτσι ώστε να είναι δυνατός ο σχηματισμός του άνθρακα και του οξυγόνου και κατά συνέπεια η εμφάνιση της ζωής πάνω στη Γη;

The strong anthropic principle (SAP) as explained by John D. Barrow and Frank Tipler (see variants) states that this is all the case because the Universe is compelled, in some sense, to eventually have conscious and sapient life emerge within it. Critics of the SAP argue in favor of a weak anthropic principle (WAP) similar to the one defined by Brandon Carter, which states that the universe's ostensible fine tuning is the result of selection bias: i.e., only in a universe capable of eventually supporting life will there be living beings capable of observing and reflecting upon any such fine tuning, while a universe less compatible with life will go unbeheld. Most often such arguments draw upon some notion of the multiverse for there to be a statistical population of universes to select from and from which selection bias (our observance of only this Universe, apparently compatible with life) could occur.

Τα ερωτήματα αυτά εξετάζει με περισσότερες λεπτομέρειες ο Ulf-G. Meißner στην εργασία του με τίτλο «LIFE ON EARTH – AN ACCIDENT? Chiral Symmetry and the Anthropic Principle» που δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο arxiv.org.

Το άρθρο αυτό αποτελεί απλώς την αφορμή για να προβληματιστούμε σχετικά με το αν η ανθρωπική αρχή έχει θέση στον χώρο της φυσικής ή πρόκειται για μια μυστικιστική αντίληψη που το μόνο που επιτυγχάνει είναι να γιγαντώνει για άλλη μια φορά τον ανθρώπινο εγωκεντρισμό.

Πηγή: physicsgg

Οι περισσότερες μορφές καρκίνου «θέμα κακοτυχίας. Most types of cancer largely down to bad luck rather than lifestyle or genes

Στη φάση της διαίρεσης, τα βλαστικά κύτταρα μπορεί να εμφανίσουν τυχαίες μεταλλάξεις. Pancreatic cancer cells dividing. Random mutations in DNA are behind two thirds of adult cancers, a study says. Photograph: Visuals Unlimited, Inc./Dr. Stan/Getty Images/Visuals Unlimited

Ο καρκίνος του πνεύμονα σίγουρα δεν είναι μόνο θέμα κακοτυχίας, αφού όλοι γνωρίζουν ότι το κάπνισμα αυξάνει δραματικά τον κίνδυνο. Δεν ισχύει όμως το ίδιο για όλους τους καρκινους. Νέα μελέτη στο Science δείχνει ότι τα τρία τέταρτα των διαφορετικών μορφών της νόσου δεν οφείλονται στην κληρονομικότητα και στον τρόπο ζωής, αλλά είναι αποτέλεσμα «βιολογικής κακοτυχίας».

Λάθη στην πληροφορία του DNA

Researchers found random DNA mutations accumulating in the body were to blame for most cancers. iStockphoto/Eraxion

Το στατιστικό μοντέλο που παρουσιάζουν μαθηματικοί και ογκολόγοι του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς στις ΗΠΑ δείχνει ότι οι 22 από τις 31 μορφές καρκίνου που εξετάστηκαν οφείλονται κυρίως σε τυχαίες μεταλλάξεις (λάθη στην πληροφορία του DNA), οι οποίες εμφανίζονται κατά τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων.

Οι υπόλοιπες εννέα, όπως οι καρκίνοι του πνεύμονα και του δέρματος, οφείλονται σε έναν συνδυασμό κακοτυχίας και κληρονομικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως το κάπνισμα και η υπεριώδης ακτινοβολία αντίστοιχα.

Η μελέτη δείχνει ότι η πιθανότητα εκδήλωσης καρκίνου σε έναν συγκεκριμένο ιστό του σώματος εξαρτάται από τη συμπεριφορά των βλαστοκυττάρων, από την οποία προκύπτουν τα διαφοροποιημένα κύτταρα κάθε ιστού.

«Κλειδί» οι διαιρέσεις των βλαστοκυττάρων

'Most cancers happen or don’t according to their own laws and there is nothing that medicine or good resolutions can do to affect them.' Above, breast cancer cell. Photograph: Rex Features

Όσο περισσότερες είναι οι διαιρέσεις των βλαστοκυττάρων σε έναν ιστό, τόσο μεγαλύτερος ο κίνδυνος καρκίνου. Και αυτό σημαίνει ότι οι ιστοί που ανανεώνονται γρήγορα, όπως τα κύτταρα του στομάχου και του εντέρου, είναι πιο ευπαθείς στον καρκίνο από ό,τι ιστοί που ανανεώνονται αργά, όπως ο εγκέφαλος.

«Όταν κάποιος παθαίνει καρκίνο, αμέσως οι άνθρωποι ρωτούν το γιατί» λέει ο καθηγητής Ογκολογίας Μπερτ Βόγκελσταϊν, επικεφαλής της μελέτης.

«Έχουν την τάση να πιστεύουν ότι υπήρχε κάποιος λόγος. Ο πραγματικός λόγος σε πολλές περιπτώσεις δεν είναι ο ανθυγιεινός τρόπος ζωής ή οι κακές περιβαλλοντικές επιδράσεις. Είναι απλώς ότι ο ασθενής ήταν άτυχος. Σαν να έχασε στη λοταρία» εξηγεί ο καθηγητής.

Ο Βόγκελσταϊν είχε περάσει μεγάλο μέρος της καριέρας του προσπαθώντας να απαντήσει στο ερώτημα γιατί κάποιοι άνθρωποι εκδηλώνουν καρκίνο και άλλοι όχι. Είναι βέβαια γνωστό ότι το ρίσκο εξαρτάται από κληρονομικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες, σίγουρα όμως παίζει ρόλο και η τύχη.

31 διαφορετικοί τύποι καρκίνου

Diagram showing the location of cancers due to bad luck, and environmental and inherited factors. Johns Hopkins University: Elizabeth Cook, C. Tomasetti, B. Vogelstein

Για να απαντήσουν στο μεγάλο ερώτημα, ο Βόγκελσταϊν και ο μαθηματικός Κρίστιαν Τομασέτι άντλησαν από τη βιβλιογραφία δεδομένα για τον συνολικό αριθμό διαιρέσεων των βλαστικών κυττάρων, σε όλη τη διάρκεια ζωής του μέσου ανθρώπου, σε 31 διαφορετικούς τύπους ιστών. Στη συνέχεια, συνέκριναν τον αριθμό αυτόν με τον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου σε κάθε επιμέρους ιστό.

Η ανάλυση αποκάλυψε ότι στα δύο τρίτα των καρκίνων (21 στους 31) το ρίσκο εμφάνισης καρκίνου συνδέεται στενά με τον συνολικό αριθμό βλαστοκυτταρικών διαιρέσεων. Συγκεκριμένα, ο αριθμός των διαιρέσεων εξηγεί το 65% της ποικιλότητας του κινδύνου εκδήλωσης καρκίνου συνολικά.

Υπήρχαν όμως και 9 μορφές καρκίνου των οποίων η συχνότητα στο γενικό πληθυσμό ήταν μεγαλύτερη από ό,τι θα υπολόγιζε κανείς μόνο με βάση τις κυτταρικές διαιρέσεις.

Πρόκειται προφανώς για καρκίνους που οφείλονται σε έναν συνδυασμό κακοτυχίας, ελαττωματικών γονιδίων και περιβαλλοντικών παραγόντων. Εκτός από τον καρκίνο του πνεύμονα και του δέρματος, άλλοι τέτοιοι καρκίνοι είναι ο καρκίνος των όρχεων και του λεπτού εντέρου καθώς και το γλοιοβλάστωμα, μια μορφή καρκίνου του εγκεφάλου.

Άνθρωποι και ποντίκια

Σημαντική ένδειξη υπέρ του μαθηματικού μοντέλου της έρευνας είναι μια ενδιαφέρουσα διαφορά ανάμεσα στον άνθρωπο και τα ποντίκια. Στον άνθρωπο, οι κυτταρικές διαιρέσεις στο παχύ έντερο είναι τετραπλάσιες σε σχέση με το λεπτό έντερο, και ο καρκίνος του παχέος εντέρου είναι πολύ συχνότερος από τον καρκίνο του λεπτού εντέρου. Στο ποντίκι, αντίθετα, το λεπτό έντερο ανανεώνεται πιο γρήγορα από το παχύ και ο κίνδυνος καρκίνου είναι μεγαλύτερος στο λεπτό έντερο.

Οι ερευνητές διευκρινίζουν ωστόσο ότι ο καρκίνος μπορεί να εμφανιστεί και εξαιτίας μεταλλάξεων που δεν αφορούν βλαστικά κύτταρα αλλά ώριμα. Θεωρούν όμως ότι αυτό δεν επηρεάζει το μοντέλο τους, καθώς τα βλαστικά κύτταρα ζουν περισσότερο και έχουν πολύ μεγαλύτερο ρόλο στον καρκίνο.

Τονίζουν επίσης ότι ορισμένοι καρκίνοι, όπως του μαστού και του προστάτη, δεν συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη λόγω έλλειψης στοιχείων για τον συνολικό αριθμό κυτταρικών διαιρέσεων.

Μια άλλη επισήμανση, τέλος, είναι ότι η τύχη παίζει κρίσιμο ρόλο όχι μόνο στην εμφάνιση του καρκίνου αλλά και στη μη εμφάνισή του. Όπως λέει ο δρ Τομασέτι, ο κύριος κύριος λόγος που ορισμένοι καπνιστές δεν εκδηλώνουν καρκίνο του πνεύμονα φαίνεται πως δεν είναι τα καλά γονίδια αλλά απλά η καλή τύχη.