Τα πρώτα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα με ένα αντίγραφο DNA. Scientists generate a new type of human stem cell that has half a genome

Εντυπωσιακό επίτευγμα στην έρευνα των βλαστοκυττάρων. Μπορεί μελλοντικά να βοηθήσουν στη θεραπεία της υπογονιμότητας και του καρκίνου. Scientists have succeeded in generating a new type of embryonic stem cell that carries a single copy of the human genome, instead of the two copies typically found in normal stem cells. These are the first human cells that are known to be capable of cell division with just one copy of the parent cell's genome. Since the stem cells were a genetic match to the egg cell donor, they could also be used to develop cell-based therapies for diseases such as blindness, diabetes, or other conditions in which genetically identical cells offer a therapeutic advantage. Because their genetic content is equivalent to germ cells, they might also be useful for reproductive purposes. A haploid cell with 23 chromosomes (left), and a diploid cell with 46 chromosomes (right). Credit: Columbia University Medical Center/Hebrew University

Επιστήμονες στο Ισραήλ και στις ΗΠΑ δημιούργησαν τα πρώτα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα, τα οποία διαθέτουν μόνο ένα αντίγραφο του ανθρώπινου γονιδιώματος των γονέων αντί για δύο. Τα κύτταρα αυτά -αν και «μισά»- μπορούν να μετατραπούν σε οποιοδήποτε άλλο κύτταρο του σώματος. Τα νέα βλαστικά κύτταρα μπορεί μελλοντικά, μεταξύ άλλων, να βοηθήσουν στη θεραπεία της υπογονιμότητας (μετατρεπόμενα σε ωάρια ή σπερματοζωάρια) και του καρκίνου.

Τα διπλά και μονά κύτταρα

Scientists have succeeded in generating a new type of embryonic stem cell that carries a single copy of the human genome, instead of the two copies typically found in normal stem cells. Video courtesy of the Azrieli Center.

Ερευνητές του Εβραϊκού Πανεπιστημίου της Ιερουσαλήμ και του Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης, με επικεφαλής τον Νισίμ Μπενβενίστι, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature». Τα ανθρώπινα κύτταρα θεωρούνται «διπλοειδή», επειδή κληρονομούν δύο ομάδες χρωμοσωμάτων, 23 από την μητέρα και 23 από τον πατέρα (46 συνολικά). Η μόνη εξαίρεση είναι τα αναπαραγωγικά κύτταρα (σπερματοζωάρια και ωάρια) που είναι «απλοειδή», καθώς περιέχουν μόνο 23 χρωμοσώματα. Αυτά τα «μονά» κύτταρα δεν μπορούν να διαιρεθούν και δημιουργούν διπλοειδή κύτταρα, όταν ενώνονται κατά τη διαδικασία της γονιμοποίησης και της δημιουργίας του εμβρύου.

Τώρα, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν τα πρώτα «μονά» ανθρώπινα κύτταρα, πλην των αναπαραγωγικών, που είναι ικανά να διαιρεθούν και να πολλαπλασιασθούν, παρόλο που διαθέτουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδιώματος (23 χρωμοσώματα). Οι έως τώρα απόπειρες να δημιουργηθούν εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα με χρήση ανθρωπίνων ωαρίων, είχαν καταλήξει σε διπλοειδή βλαστοκύτταρα. Αυτή τη φορά, οι επιστήμονες πέτυχαν να δημιουργήσουν απλοειδή πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, ικανά να διαφοροποιηθούν σε άλλα κύτταρα (νευρικά, καρδιάς, παγκρέατος κ.α.), παρόλο που διέθεταν μόνο μια ομάδα 23 χρωμοσωμάτων.

«Η έρευνά μας οδήγησε σε ένα νέο τύπο ανθρώπινου βλαστοκυττάρου, που θα έχει σημαντική επίπτωση στην ανθρώπινη γενετική και ιατρική έρευνα. Αυτά τα κύτταρα θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε επίσης καλύτερα την ανθρώπινη ανάπτυξη και τους λόγους που αναπαράγουμε σεξουαλικά και όχι μόνο από ένα γονέα» δήλωσε ο Μπενβενίστι.

Πηγή: Ido Sagi, Gloryn Chia, Tamar Golan-Lev, Mordecai Peretz, Uri Weissbein, Lina Sui, Mark V. Sauer, Ofra Yanuka, Dieter Egli, Nissim Benvenisty. Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells. Nature, 2016; DOI: 10.1038/nature17408

Μια μαύρη τρύπα στον Γαλαξία πετάει… φλόγες! Violent red flashes seen from black hole V404 Cygni

Όταν μια μαύρη τρύπα «καταβροχθίζει» ύλη από κοντινό της άστρο κάποιες φορές πετάει... φλόγες. Πρόκειται για εκλάμψεις με ενέργεια ίση με εκείνη χιλίων άστρων σαν τον Ήλιο. An artist’s impression of a black hole, similar to V404 Cygni, devouring material from an orbiting companion star. Image credit: ESO / L. Calçada.

Ο Τοξότης Α* είναι η μεγάλη μελανή οπή στο κέντρο του γαλαξία μας. Όμως δεν είναι η μόνη που υπάρχει σε αυτόν. Η V404 Cygni είναι μια μελανή οπή που βρίσκεται σε απόσταση 7.800 ετών φωτός από εμάς και ήταν η πρώτη μελανή οπή που εντοπίσθηκε στον γαλαξία μας. Βρετανοί αστρονόμοι εντόπισαν εκλάμψεις που προέρχονται από αυτή την μαύρη τρύπα. Πρόκειται για βίαιες αναλαμπές τις χαρακτηρίζουν οι ερευνητές χαρακτηρίζουν «φλόγες». Αυτές οι φλόγες έχουν διάρκεια κλάσματα του δευτερολέπτου και ενέργεια ίση με εκείνη χιλίων άστρων σαν τον Ήλιο.

Τρώει ένα άστρο

In June 2015, V404 Cygni erupted 7,800 light years away and gave off material from a neighbouring star that it could not swallow (artist's impression pictured). This event caused jets of matter to burst from the hole which created bright red flashes that lasted just fractions of a second. Image credit: ESO/L. Calçada

Ομάδα αστρονόμων του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον έστρεψαν το τηλεσκόπιο Herschel στα Κανάρια Νησιά προς την V404 Cygni και είδαν το «ξέσπασμά» της, που διήρκεσε περίπου δύο εβδομάδες. Όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές στο άρθρο τους στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» είναι ένα από τα πιο βίαια φαινόμενα που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.

Σύμφωνα με τους ερευνητές η μαύρη τρύπα «καταβροχθίζει» την ύλη ενός γειτονικού της άστρου πυροδοτώντας έτσι τις στιγμαίες βίαιες εκλάμψεις. Οι επιστήμονες πάντως δεν κατανοούν ακόμη απόλυτα τον μηχανισμό πίσω από αυτό το φαινόμενο.

Η ακτινοβολία του Τοξότη Α*

An international team of astronomers reported that the black hole emitted red flashes lasting just fractions of a second, as it blasted out material that it could not swallow. Inset shows a red flash from V404 Cygni observed by the Ultracam on the William Herschel Telescope in the early morning hours of June 26, 2015.

Εδώ και χρόνια οι επιστήμονες «πιάνουν» κοσμικές ακτίνες πολύ υψηλής ενέργειας που προέρχονται από το κέντρο του γαλαξία μας. Τώρα, για πρώτη φορά μια διεθνής ομάδα αστρονόμων πιστεύει ότι εντόπισε την πηγή της κοσμικής ακτινοβολίας: είναι η τεράστια μαύρη τρύπα στην «καρδιά» του γαλαξία μας.

Η μαύρη τρύπα λειτουργεί ως ένας κοσμικών διαστάσεων φυσικός επιταχυντής, δημιουργώντας έτσι ακτινοβολία με ενέργειες που είναι τουλάχιστον 100 φορές μεγαλύτερες από αυτές που δημιουργούνται στον μεγαλύτερο επιταχυντή της Γης, στο CERN.

Οι παρατηρήσεις

Roughly 3.5 billion light years from Earth, a quasar known as OJ287 is powered by one of the most massive black holes in the Universe. This quasar has been observed to produce optical outbursts approximately every 12 years since 1891, but now, new data has revealed the presence of double-peaks in these events.

Ερευνητές από 12 χώρες, με επικεφαλής τον Βέρνερ Χόφμαν του γερμανικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής Μαξ Πλανκ στη Χαϊδελβέργη πραγματοποίησαν τις παρατηρήσεις τους με τη βοήθεια του αστεροσκοπείου HESS (High Energy Stereoscopic System), μιας συστοιχίας πέντε τηλεσκοπίων στη Ναμίμπια της Αφρικής.

Η Γη «βομβαρδίζεται» συνεχώς από σωματίδια υψηλής ενέργειας (πρωτόνια, ηλεκτρόνια και ατομικούς πυρήνες) που έχουν κοσμική προέλευση. Τα σωματίδια αυτά συνιστούν την κοσμική ακτινοβολία και οι επιστήμονες ανέκαθεν δυσκολεύονταν να βρουν από ποιές αστροφυσικές πηγές αυτή προέρχεται. Εδώ και πάνω από έναν αιώνα η προέλευση των κοσμικών ακτίνων αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά μυστήρια.

Οι κοσμικές ακτίνες, καθώς αλληλεπιδρούν με το φως και τα αέρια στο διαστρικό χώρο, παράγουν ακτίνες-γάμα, για τις οποίες είναι ευκολότερο να βρεθεί η πηγή τους. Όταν οι ακτίνες-γάμα φθάνουν στην ατμόσφαιρα της Γης, παράγουν τη λεγόμενη «ακτινοβολία Τσερένκοφ», στιγμιαίες λάμψεις φωτός που που μπορούν να γίνουν αντιληπτές από ειδικά τηλεσκόπια όπως το HESS, που διαθέτουν ευαίσθητους φωτο-ανιχνευτές. Μέχρι σήμερα πάνω από 100 πηγές ακτίνων-γάμα έχουν εντοπισθεί και, μέσω αυτών, πιθανώς εντοπίζονται και οι πηγές της κοσμικής ακτινοβολίας.

Η ανακάλυψη

Dr Poshak Gandhi (pictured) and astronomers have observed violent red flashes from a black hole during one of the brightest outbursts in recent years.

Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι στον γαλαξία μας παράγονται κοσμικές ακτίνες με ενέργειες έως 100 TeV (τεραηλεκτρονιοβόλτ) από διάφορες πηγές. Τώρα, για πρώτη φορά, ανακοινώθηκε ότι όχι μόνο εντοπίσθηκαν κοσμικές ακτίνες πολύ ισχυρότερες, της τάξης τουλάχιστον του ενός PeV ή πεταηλεκτρονιοβόλτ (1 PeV=1.000 TeV), αλλά ότι η πηγή τους πιθανότατα είναι η κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή ως Sgr A*, η οποία -με την ιδιότητά της ως επιταχυντή πλέον- «βαφτίσθηκε» και Pevatron (κατ' αναλογία με τον Tevatron, τον πρώτο επιταχυντή στη Γη που πέτυχε ενέργειες ενός TeV).

Σημειωτέον ότι οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει κοσμικές ακτίνες με ενέργειες πολύ πάνω από 1 PeV, οι οποίες θεωρούνται ότι έχουν εξωγαλαξιακή προέλευση, πιθανώς από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (κβάζαρ). Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Είδαν πως προκαλείται η νόσος του Πάρκινσον! Researchers identify when Parkinson’s proteins become toxic to brain cells

Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το πώς οι πρωτεΐνες στον εγκέφαλο γίνονται τοξικές. Researchers have used a non-invasive method of observing how the process leading to Parkinson’s disease takes place at the nanoscale, and identified the point in the process at which proteins in the brain become toxic, eventually leading to the death of brain cells. Zoomed-in super-resolution (dSTORM) images of the fibrils inside the neuron formed of exogenous ‘’seed’’ fibrils (green) elongated by endogenous ?-synuclein (red). Credit: Dorothea Pinotsi

Επιστήμονες στη Βρετανία, με επικεφαλής μια Ελληνίδα, κατάφεραν να παρατηρήσουν για πρώτη φορά τη στιγμή ακριβώς που οι πρωτεΐνες γίνονται τοξικές για τα εγκεφαλικά κύτταρα, προκαλώντας έτσι τη νόσο Πάρκινσον.

Η πρωτεΐνη

Χάρη στη νέα μη επεμβατική μέθοδο, που επιτρέπει την παρατήρηση σε νανοκλίμακα, κατέστη δυνατό να μπει η νόσος Πάρκινσον στο...νανοσκόπιο. Όπως διαπιστώθηκε, η ίδια πρωτεΐνη, η άλφα-συνουκλεΐνη, ανάλογα με την τρισδιάστατη δομή που παίρνει κάθε φορά, μπορεί να λειτουργεί είτε προστατευτικά, είτε τοξικά.

Η ανακάλυψη μπορεί να φωτίσει καλύτερα πώς και γιατί οι άνθρωποι εκδηλώνουν τη νευροεκφυλιστική πάθηση, καθώς επίσης να ανοίξει νέους θεραπευτικούς δρόμους. Οι ερευνητές, με επικεφαλής την δρ. Δωροθέα Πινότση του Τμήματος Χημικής Μηχανικής και Βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «PNAS».

Το μικροσκόπιο

Χρησιμοποιώντας ένα οπτικό μικροσκόπιο υπερ-υψηλής ανάλυσης, οι ερευνητές κατάφεραν να μελετήσουν σε πραγματικό χρόνο σε πειραματόζωα (αρουραίους) τη συμπεριφορά των διαφορετικών μορφών της εν λόγω πρωτεϊνης και πώς αυτές επιδρούν σε ζωντανούς νευρώνες.

«Με αυτές τις τεχνικές, μπορούμε πραγματικά να δούμε λεπτομέρειες που δεν ήμασταν σε θέση να δούμε πριν, έτσι πιθανώς θα καταφέρουμε να αντιμετωπίσουμε την τοξική δράση σε πρώιμο στάδιο» δήλωσε η Πινότση.

Η νόσος Πάρκινσον προκαλείται, όταν πρωτεΐνες παίρνουν αφύσικα σχήματα και, προσκολλώμενες μεταξύ τους, σχηματίζουν τελικά ινίδια αμυλοειδούς, γνωστά και ως σωμάτια Lewy, το «σήμα κατατεθέν» της πάθησης.

Η πάθηση

“The damage appears to be done before visible fibrils are even formed.” -  Dr Dorothea Pinotsi

Μετά τη νόσο Αλτσχάιμερ, η νόσος Πάρκινσον είναι η δεύτερη πιο διαδεδομένη νευροεκφυλιστική πάθηση παγκοσμίως. Από αυτή πάσχουν πάνω από επτά εκατομμύρια άνθρωποι. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν τρέμουλο (συνήθως στα χέρια), ακαμψία, δυσκολία βάδισης και, σε κατοπινό στάδιο, άνοια.

«Τα ευρήματά μας αλλάζουν τον τρόπο που βλέπουμε τη νόσο, επειδή δείχνουν ότι η ζημιά στους νευρώνες μπορεί να συμβεί, όταν απλώς υπάρχει έξτρα αφύσικη πρωτεϊνη άλφα-συνουκλεϊνη στο κύτταρο. Είναι αυτή η πρόσθετη ποσότητα της εν λόγω πρωτεϊνης που φαίνεται να προκαλεί τις τοξικές επιδράσεις, που έχουν ως συνέπεια τον θάνατο των εγκεφαλικών κυττάρων», όπως είπε η Πινότση. Η αλλοίωση της δομής της άλφα-συνουκλεϊνης μπορεί να προκληθεί από γενετικά αίτια, από τη γήρανση ή πιθανώς ακόμη και από τραύμα στο κεφάλι.

Πηγή: Dorothea Pinotsi et. al. Nanoscopic insights into seeding mechanisms and toxicity of α-synuclein species in neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016 DOI:10.1073/pnas.1516546113

Το αρχαιότερο ανθρώπινο DNA ίσως αλλάξει το εξελικτικό μας δέντρο. 400,000-year-old fossils from Spain provide earliest genetic evidence of Neandertals

Ανήκει σε μια μυστηριώδη ομάδα ανθρώπων που ζούσε στην Ισπανία πριν από 430.000 χρόνια. Previous analyses of the hominins from Sima de los Huesos in 2013 showed that their maternally inherited mitochondrial DNA was distantly related to Denisovans, extinct relatives of Neanderthals in Asia. This was unexpected since their skeletal remains carry Neanderthals-derived features. Researchers have since worked on sequencing nuclear DNA from fossils from the cave, a challenging task as the extremely old DNA is degraded to very short fragments. The results now show that the Sima de los Huesos hominins were indeed early Neanderthals. he Sima de los Huesos hominins lived approximately 400,000 years ago during the Middle Pleistocene. Credit: Kennis & Kennis, Madrid Scientific Films

Σε έναν τεχνικό άθλο που θα ήταν αδύνατος μέχρι πριν από λίγα χρόνια, ερευνητές στη Γερμανία κατάφεραν να διαβάσουν το DNA μιας μυστηριώδους ομάδας ανθρώπων που ζούσε στην Ισπανία πριν από 430.000 χρόνια. Είναι το αρχαιότερο ανθρώπινο DNA που έχει αλληλουχηθεί μέχρι σήμερα, και δείχνει ότι οι πρόγονοί μας διαχωρίστηκαν από τους προγόνους των Νεάντερταλ νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε.

Η ανακάλυψη

Excavation works at the cave site Sima de los Huesos. Credit: Javier Trueba, Madrid Scientific Films

Τα οστά των «ανθρωπίδων της Σίμα» βρέθηκαν σε μια σπηλιά της βόρειας Ισπανίας που ονομάζεται Σίμα ντε λος Ουέσος, ή «λάκκος των οστών». Πρόκειται για ένα φυσικό, κατακόρυφο φρεάτιο βάθους 13 μέτρων, μέσα στο οποίο βρέθηκαν τα οστά τουλάχιστον 28 ενηλίκων -παραμένει ασαφές αν έπεσαν στο κενό και σκοτώθηκαν ή αν τοποθετήθηκαν εκεί εσκεμμένα.

Skull 17 from the Sima de los Huesos site in Spain. Credit: ©Javier Trueba/Madrid Scientific Films.

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature» από την ομάδα του Ματίας Μέγιερ στο Ινστιτούτο Εξελικτικής Ανθρωπολογίας «Μαξ Πλανκ» στη Λειψία της Γερμανίας, επιβεβαιώνει ότι τα οστά ανήκουν σε προγόνους των Νεάντερταλ. Οι Νεάντερταλ εμφανίστηκαν πριν από περίπου 250.000 χρόνια και κυριάρχησαν στην Ευρώπη μέχρι την άφιξη του σύγχρονου ανθρώπου.

Μέχρι σήμερα, πολλοί παλαιοανθρωπολόγοι πίστευαν ότι τόσο οι Νεάντερταλ όσο και οι σύγχρονοι άνθρωποι κατάγονται από τον Homo heidelbergensis, ή άνθρωπο της Χαϊδελβέργης, ο οποίος εκτιμάται ότι εμφανίστηκε πριν από 700.000 χρόνια.

Τα ευρήματα

Until now it has been unclear how the 400,000-year-old individuals found at the Sima de los Huesos (“pit of bones”) cave in Northern Spain were related to Neandertals and Denisovans who lived until about 40,000 years ago. A previous report based on analyses of mitochondrial DNA from one of the specimens suggested a distant relationship to Denisovans. Researchers of the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany, and the Complutense University in Madrid, Spain, have worked on sequencing nuclear DNA from fossils from the cave. The results now show that the Sima de los Huesos hominins were indeed early Neandertals. Neandertals may have acquired different mitochondrial genomes later, perhaps as the result of gene flow from Africa. Copyright: Madrid Scientific Films

Η νέα μελέτη υποδεικνύει ότι αυτό δεν μπορεί να συνέβη -τα γενετικά ευρήματα και η ηλικία των οστών δείχνουν ότι ο διαχωρισμός της εξελικτικής γραμμής των Νεάντερταλ και των σύγχρονων ανθρώπων μπορεί να συνέβη αρκετά νωρίτερα, μέχρι και πριν από 765.000 χρόνια.

Και αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι ο τελευταίος κοινός πρόγονος των σύγχρονων ανθρώπων και των Νεάντερταλ μπορεί να ήταν ο Homo antecessor, ένα είδος γνωστό από οστά 900.000 ετών στην Ισπανία. Η νέα μελέτη, η οποία εξέτασε DNA από τον πυρήνα των κυττάρων, δείχνει να έρχεται σε αντίφαση με προηγούμενη μελέτη της ίδιας ερευνητικής ομάδας, η οποία εξέταζε το μιτοχονδριακό DNA των οστών της Σίμα. Το DNA των μιτοχονδρίων κληροδοτείται αποκλειστικά από τη μητέρα.

Η μελέτη εκείνη έδειχνε ότι οι άνθρωποι της Σίμα δεν είχαν τόσο μεγάλη συγγένεια με τους Νεάντερταλ όσο με τους ανθρώπους της Ντενίσοβα, έναν μυστηριώδη πληθυσμό που ζούσε στη Σιβηρία πριν από μερικές δεκάδες χιλιάδες χρόνια.Παραμένει άγνωστο γιατί το μιτοχονδριακό DNA θυμίζει τους ανθρώπους της Ντενίσοβα ενώ το πυρηνικό DNA παραπέμπει σε πρόγονο των Νεάντερταλ.

Το πιθανότερο είναι ότι οι μεταγενέστεροι Νεάντερταλ έφεραν διαφορετικό μιτοχονδριακό DNA από ό,τι οι πρόγονοί τους. Αυτό θα μπορούσε να συμβεί στην πορεία της εξέλιξης απλά κατά τύχη. Οι ερευνητές όμως υποψιάζονται ότι το μιτοχονδριακό DNA των Νεάντερταλ άλλαξε όταν διασταυρώθηκαν με κάποιο άλλο, άγνωστο μέχρι σήμερα είδος. Το μυστήριο είναι απίθανο να λυθεί σύντομα, καθώς οι ερευνητές κατάφεραν να διαβάσουν μόλις το 0,1% του γονιδιώματος των ανθρώπων της Σίμα.

Πηγή: Matthias Meyer, Juan-Luis Arsuaga, Cesare de Filippo, Sarah Nagel, Ayinuer Aximu-Petri, Birgit Nickel, Ignacio Martínez, Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Bence Viola, Janet Kelso, Kay Prüfer, Svante Pääbo. Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature, 2016; DOI:10.1038/nature17405

Στον Andrew Wiles το «Νόμπελ των Μαθηματικών». Fermat’s last theorem mathematician Andrew Wiles wins Abel prize

O Andrew Wiles (το 1998) ποζάρει δίπλα στο τελευταίο θεώρημα του Fermat — για την απόδειξη του οποίου κερδίζει το βραβείο Abel. Andrew Wiles (in 1998) poses next to Fermat's last theorem — the proof of which has won him the Abel prize. Credit: Charles Rex Arbogast/AP

Ο διάσημος μαθηματικός σερ Άντριου Γουάιλς (Andrew Wiles), καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, πληροφορήθηκε την Τρίτη 15 Μαρτίου ότι, θα τιμηθεί με το φετινό Βραβείο Άμπελ για την απόδειξη του περίφημου τελευταίου θεωρήματος του Φερμά το 1994.

Το Άμπελ, το οποίο θεωρείται το «Νόμπελ των Μαθηματικών» απονέμεται από τη Νορβηγική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων και συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 6 εκατ. νορβηγικών κορονών, ή περίπου 630.000 ευρώ.

Ο Γουάιλς  χαρακτήρισε τη βράβευση «εντελώς αναπάντεχη», αλλά μάλλον πρόκειται για το ιδιότυπο βρετανικό φλέγμα: Όχι μόνον επειδή αναγνωρίζεται ως ως ένας από τους σημαντικότερους μαθηματικούς του 20ού αιώνα -για την ακρίβεια θεωρείται «ζωντανός θρύλος των μαθηματικών», αλλά και επειδή από το 1997 έχει λάβει μερικά από τα πιο σημαντικά βραβεία στον χώρο των επιστημών.

Ο Βρετανός καθηγητής Γουάιλς -σήμερα 62 ετών- ασχολείται με τη θεωρία των αριθμών και το μεγαλύτερό του επίτευγμα είναι η επίλυση ενός εκ των διασημότερων προβλημάτων των μαθηματικών, η απόδειξη του Τελευταίου Θεωρήματος του Φερμά, το οποίο απασχόλησε την μαθηματική κοινότητα περισσότερο από 3 αιώνες.

Το τελευταίο θεώρημα του Φερμά

Δείτε το ντοκιμαντέρ του BBC: «Fermat’s Last Theorem».

Στη θεωρία αριθμών, το Τελευταίο θεώρημα του Φερμά (ορισμένες φορές ονομάζεται Υπόθεση του Φερμά, κυρίως σε παλαιότερα κείμενα) διατυπώνεται ως εξής: Τρεις θετικοί ακέραιοι αριθμοί a, b, και c δεν μπορούν να ικανοποιήσουν την εξίσωση an + bn = cn για κάθε ακέραιο αριθμό n μεγαλύτερο από το δύο. Επομένως, χωρίς τη χρήση μαθηματικών συμβόλων μπορεί να εκφραστεί: Είναι αδύνατον να χωρίσεις οποιαδήποτε δύναμη μεγαλύτερη της δεύτερης σε δύο ίδιες δυνάμεις.

Το θεώρημα αυτό διατυπώθηκε πρώτη φορά το 1637 από τον Φερμά, με τη μορφή χειρόγραφης σημείωσης σε ένα βιβλίο (συγκεκριμένα στα Αριθμητικά του Διόφαντου), όπου ο ίδιος ισχυρίστηκε ότι έχει την απόδειξη του θεωρήματος αλλά είναι τόσο μεγάλη που δεν χωρούσε στη σημείωση.

Χωρίς απόδειξη μέχρι το 1995

Ο άνθρωπος που «έλυσε» στη σοφίτα του το Θεώρημα του Φερμά. Maths genius: Andrew Wiles. His work was one of the most stunning results in modern mathematics – and now he’s won one of the biggest prizes in the field. Andrew Wiles of the University of Oxford, who in the 1990s cracked the long-standing mystery of Fermat’s last theorem, has been awarded the 2016 Abel prize. Credit: Alain Goriely/Mathematical Institute, University of Oxford

Καμία επιτυχής απόδειξη δεν δημοσιεύθηκε μέχρι το 1995, παρά τις προσπάθειες αμέτρητων μαθηματικών κατά τα 358 χρόνια που μεσολάβησαν. Το άλυτο αυτό πρόβλημα συνδέεται άμεσα με την πρόοδο της αλγεβρικής θεωρίας αριθμών το 19ο αιώνα.

Είναι ένα από τα πιο γνωστά θεωρήματα στην ιστορία των μαθηματικών και πριν την απόδειξη του 1995 από τον Άντριου Γουάιλς και τον Ρίτσαρντ Τέιλορ βρισκόταν στο Βιβλίο Γκίνες ως το «πιο δύσκολο μαθηματικό πρόβλημα».

Ο Γουάιλς το έλυσε μετά από επτά χρόνια σιωπηλής εργασίας στη σοφίτα του σπιτιού του, χωρίς να το γνωρίζει κανείς, εκτός από τη γυναίκα του. Μέχρι που παρουσίασε τη γενική λύση του θεωρήματος στο Ινστιτούτο Μαθηματικών Επιστημών «Ισαάκ Νεύτων» στο Κέμπριτζ.

Η λύση αυτή αποδείχθηκε ότι περιείχε ένα σοβαρό λάθος, ο Γουάιλς όμως το διόρθωσε και παρουσίασε την τελική απόδειξη το 1995. Το πόνημά του καταλάμβανε ένα ολόκληρο τεύχος της επιθεώρησης Annals of Mathematics.

O Andrew Wiles περιέγραψε την επτάχρονη αναζήτηση του «Ιερού Δισκοπότηρου» των μαθηματικών ως εξής: «Ίσως, ο καλύτερος τρόπος για να περιγράψω την εμπειρία μου στα μαθηματικά είναι να την παρομοιάσω με την εμπειρία του να εισέρχεσαι σε ένα σκοτεινό μέγαρο. Εισέρχεσαι στο πρώτο σκοτεινό, απολύτως σκοτεινό, δωμάτιο. Σκοντάφτεις δεξιά – αριστερά και πέφτεις επάνω στα έπιπλα. Σιγά σιγά μαθαίνεις που βρίσκεται κάθε έπιπλο. Και τελικά, μετά από περίπου έξι μήνες, βρίσκεις το διακόπτη και ανάβεις το φως. Ξαφνικά, λοιπόν, τα πάντα φωτίζονται και βλέπεις πλέον που βρισκόσουν. Κατόπιν εισέρχεσαι στο επόμενο σκοτεινό δωμάτιο …»

Κάτι «δαγκώνει» τον Πλούτωνα. What’s Eating at Pluto?

Στην εικόνα που έδωσε στη δημοσιότητα η NASA εικονίζεται σε μακρινό και κοντινό πλάνο η περιοχή του Πλούτωνα που έχει... δαγκωθεί. 'Far in the western hemisphere, scientists on Nasa's New Horizons mission have discovered what looks like a giant 'bite mark' on Pluto's surface' the space agency said.  Researchers think the strange shape may be caused by a process known as sublimation—the transition of a substance from a solid to a gas. Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Είναι πλέον δεδομένο ότι η έλευση κάθε νέου πακέτου δεδομένων της αποστολής New Horizons που εξερεύνησε το σύστημα του Πλούτωνα θα περιέχει και μια νέα μικρότερη ή μεγαλύτερη έκπληξη. Για μια ακόμη φορά οι εικόνες και τα δεδομένα που ήρθαν από τον πλανήτη νάνο του ηλιακού συστήματος αποκαλύπτουν μια νέα αναπάντεχη γεωατμοσφαιρική δραστηριότητα.

Compositional data also show that the surface of Piri Planitia is more enriched in water ice (shown in false color as blue) than the higher plateaus, which may indicate that Piri Planitia's surface is made of water ice bedrock, just beneath a layer of retreating methane ice. Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Αυτή τη φορά οι εικόνες μιας περιοχής του δυτικού ημισφαιρίου του Πλούτωνα δείχνουν σαν κάτι να έχει… δαγκώσει το έδαφος εκεί! Η «δαγκωματιά» όπως την χαρακτηρίζουν οι επιστήμονες που μελετούν το φαινόμενο έχει έχει διάμετρο περίπου 500 χλμ και πρόκειται για ένα γεωλογικό φαινόμενο η ταυτότητα του οποίου δεν έχει ακόμη αποσαφηνιστεί.

The reddish enhanced color image shown as the left inset reveals a mountain range located in southeast Cthulhu that's 260 miles (420km) long. The upper slopes of the highest peaks are coated with a bright material that contrasts sharply with the dark red color of the surrounding plains. The right inset also shows how the bright ice on the mountains matches up with the distribution of methane (purple). Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Μια πρώτη εκτίμηση των ειδικών είναι ότι έχουμε να κάνουμε με την διαδικασία της εξάχνωσης. Όταν δηλαδή ένα στερεό μετατρέπεται σε αέριο κατευθείαν χωρίς να μεσολαβήσει η υγροποίησή του.

Hills of water ice on Pluto 'float' in a sea of frozen nitrogen and move over time like icebergs in Earth's Arctic Ocean. This shows the inset in context next to a larger view. The resolution is about 1050ft (320 meters) per pixel and 300 miles (almost 500km) long and 210 miles (340km) wide. It was taken 9,950 miles (16,000km) from Pluto, 12 minutes before New Horizons' closest approach to Pluto on July 14. Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Οι επιστήμονες περιμένουν τώρα το επόμενο πακέτο δεδομένων από το New Horizons για να βρουν επιπλέον στοιχεία για το νέο εντυπωσιακό φαινόμενο. Πιθανότατα βέβαια η νέα… παραλαβή να συνοδεύεται και από κάποια καινούργια αποκάλυψη.

Πηγή: http://go.nasa.gov/1SG9BIS 

Ο «Ταμερλάνος» των T.rex φωτίζει την εξέλιξη τους. Newly Discovered Dinosaur Helps Explain Rise Of Tyrannosaurs

Ο Τυραννόσαυρος πρώτα ανέπτυξε δυνατές αισθήσεις και εξυπνάδα και μετά αυξημένο μέγεθος. Life reconstruction of the new tyrannosaur “Timurlengia euotica” in its environment 90 million years ago. It is accompanied by two flying reptiles, “Azhdarcho longicollis”. (Original painting by Todd Marshall)

Παλαιοντολόγοι ανακάλυψαν στην απομονωμένη έρημο Κιζιλκούμ του βορείου Ουζμπεκιστάν το απολίθωμα ενός άγνωστου έως τώρα δεινόσαυρου. Είχε μέγεθος αλόγου, ήταν σαρκοφάγος και θεωρείται μακρινός πρόγονος (κάτι σαν παλιός «ξάδερφος») του τρομερού Τυραννόσαυρου Ρεξ, του βασιλιά των δεινοσαύρων.

Η ανακάλυψη

Reconstructed skeleton of “Timurlengia euotica” with discovered fossilized bones, highlighted in red, and other bones remaining to be discovered inferred from other related species of tyrannosaurs in white. Individual scale bars for the pictured fossilized bones each equal 2 cm. (Image copyright Proceedings of the National Academy of Sciences)

Ερευνητές από τις ΗΠΑ, τη Βρετανία και τη Ρωσία, με επικεφαλής τον Στιβ Μπρουσάτε της Σχολής Γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου ονόμασαν το νέο δεινόσαυρο Timurlengia euotica με το όνομά του να παραπέμπει στον Ταμερλάνο, τον Μογγόλο κατακτητή του 14ου αιώνα.

Top row: Partial braincase of “Timurlengia euotica” in tree views (L to R: from the back, from below, and from the right side). Bottom row: Composite images of the brain case from CT scanning. Reconstructed brain in dark blue, inner ear in pink, nerves in yellow, and blood vessel in red. (Image copyright Proceedings of the National Academy of Sciences)

Το νέο απολίθωμα αποκαλύπτει ότι η εξέλιξη είχε χαρίσει στους προγόνους των Τυραννόσαυρων πρώτα εξυπνάδα και «κοφτερές» αισθήσεις, προτού αποκτήσουν στην πορεία και το επιβλητικό μέγεθός τους, που έφθασε τελικά τα 13 μέτρα από το κεφάλι ως την ουρά, ενώ το βάρος τους επτά τόνους.

O πολύ μικρότερος Τ.euotica -με μήκος έως τέσσερα μέτρα και βάρος 270 κιλά- είχε ήδη εξελιγμένο εγκέφαλο και ανεπτυγμένες αισθήσεις, που του επέτρεπαν να είναι φοβερός θηρευτής. Είχε επίσης μακριά πόδια και μάλλον έτρεχε πολύ γρήγορα. Ο T.euotica περιπλανιόταν στην Κεντρική Ασία πριν από περίπου 90 εκατ. χρόνια, στη διάρκεια της μέσης Κρητιδικής περιόδου.

Το κενό

Hans Sues, Chair, Department of Paleobiology, National Museum of Natural History, Smithsonian Institution holding a cast (right hand) of a “Tyrannosaurus rex” tooth for comparison with an actual tooth of the new tyrannosaur “Timurlengia euotica,” catalog number 538157, from the Late Cretaceous found in the Kyzylkum Desert, Uzbekistan. (James DiLoreto photo)

Ο T.Rex, που έζησε στην ίδια γεωλογική περίοδο αλλά περίπου 20 εκατ. χρόνια αργότερα, αποτελούσε έως τώρα ένα είδος εξελικτικού μυστηρίου. Το νέο απολίθωμα φωτίζει ένα κενό στα ενδιάμεσα στάδια της εξέλιξης των Τυραννόσαυρων, πριν από 100 έως 80 εκατ. χρόνια.

Οι Τυρανόσαυροι εμφανίσθηκαν ως είδος προ 170 εκατομμυρίων ετών και αρχικά ήσαν λίγο μεγαλύτεροι από έναν άνθρωπο. Όμως σταδιακά έγιναν πραγματικά μεγάλοι σε μέγεθος, με αποκορύφωμα τον T.rex πριν που εμφανίσθηκε πριν από 80 εκατ. χρόνια περίπου. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Ο Τ.rex των σαυρών

Καλλιτεχνική απεικόνιση του άγνωστου πανάρχαιου ερπετού που εντοπίστηκε στην Βραζιλία. Fossil remains of a previously unknown species of reptile that lived about 250 million years ago (Triassic period) have been found in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. An artist’s rendition of Teyujagua paradoxa. Image credit: Voltaire Neto.

Τα φώτα της δημοσιότητας έπεσαν πάνω στην ανακάλυψη του προγόνου του Τυραννόσαυρου αφήνοντας στο περιθώριο την ανακάλυψη ενός άγνωστου μέχρι σήμερα είδους ερπετού. Πρόκειται για ένα ζώο που έμοιαζε ζούσε πριν από περίπου 250 εκ. έτη, δηλαδή πριν την έλευση των δεινοσαύρων, και αν και οι ειδικοί το κατατάσσουν στην οικογένεια των σαυρών το μέγεθος και η όψη του θυμίζει περισσότερο κροκόδειλο.

Teyujagua paradoxa skull: photographs and interpretative drawings in right lateral and dorsal views. Abbreviations: an – angular; dt – dentary; emf – external mandibular fenestra; fr – frontal; ju – jugal; la – lacrimal; mx – maxilla; na – nasal; pa – parietal; pmx – premaxilla; po – postorbital; pofr – postfrontal; prf – prefrontal; q – quadrate; q j – quadratojugal; rap – retroarticular process; sa – surangular; sq – squamosal; st – supratemporal. Image credit: J. Anderson / Felipe L. Pinheiro et al.

Τα απολιθώματα του ζώου εντοπίστηκαν στην Βραζιλία και οι ερευνητές που τα βρήκαν το ονόμασαν Teyujagua που σημαίνει «άγρια σαύρα». Το ζώο αυτό ανήκει σύμφωνα με τους ειδικούς σε ένα είδος που έχει κοντινή συγγένεια με την οικογένεια των ζώων από τα οποία κατάγονται οι κροκόδειλοι, οι δεινόσαυροι και τα πτηνά. «Πρόκειται για ένα άγνωστο είδος που με πολύ όμορφο τρόπο συμπληρώνει ένα εξελικτικό κενό» αναφέρει ο Ρίτσαρντ Μπάτλερ καθηγητής του Πανεπιστημίου του Μπέρμπινγκχαμ που δεν ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας που αποτελούνταν από ερευνητές τριών πανεπιστημίων της Βραζιλίας.