Το μόριο της ζωής γίνεται σκληρός δίσκος! Hard drives of the future could be made of DNA

An algorithm designed for streaming video on a cellphone can unlock DNA's nearly full storage potential by squeezing more information into its four base nucleotides, say researchers. They demonstrate that this technology is also extremely reliable. Getty Images/iStockphoto

Ο σκληρός δίσκος του μέλλοντος μπορεί να αποδειχθεί το ίδιο το μόριο της ζωής. Καθώς η ανθρωπότητα σύντομα θα δυσκολεύεται να βρει αρκετούς σκληρούς δίσκους και άλλα τεχνητά αποθηκευτικά μέσα για όλο αυτόν τον τεράστιο όγκο πληροφοριών που η ίδια δημιουργεί και διακινεί, ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορούν να μιμηθούν τη φύση και να χρησιμοποιήσουν το ίδιο μέσο όπου αποθηκεύονται οι πληροφορίες της ζωής: το DNA.

Η προσπάθεια αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων στο DNA ξεκίνησε το 2012, αλλά δεν είχε γίνει μεγάλη πρόοδος έως σήμερα. Τώρα όμως, ερευνητές στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι ανέπτυξαν μια νέα τεχνική κωδικοποίησης των πληροφοριών, η οποία μετατρέπει αποτελεσματικά το ψηφιακό DΝΑ σε βιολογικό DNA, το οποίο μπορεί -με ένα ειδικό πρόγραμμα- να μετατραπεί ξανά σε ψηφιακό DNA και μάλιστα χωρίς καθόλου λάθη.

A copy of this 1895 French film, “Arrival of a train at La Ciotat,” was encoded into synthetic DNA molecules and later retrieved using a new coding strategy developed by Yaniv Erlich and Dina Zielinski at Columbia University and New York Genome Center.

Η νέα μέθοδος τούς επέτρεψε για πρώτη φορά να συμπιέσουν (σε ένα master file) και μετά να αποθηκεύσουν στο μόριο της ζωής έξι ψηφιακά αρχεία: ένα λειτουργικό σύστημα υπολογιστή, μια σύντομη γαλλική ταινία του 1895, μία δωροκάρτα Amazon αξίας 50 δολαρίων, έναν ιό υπολογιστή, μία πλάκα Pioneer και -τιμής ένεκεν- μια μελέτη του 1948 από τον «πατέρα» της θεωρίας της πληροφορίας Κλοντ Σάνον.

Οι επιστήμονες της Σχολής Μηχανικής & Εφαρμοσμένων Επιστημών του Πανεπιστημίου Κολούμπια και του Κέντρου Γονιδιωματικής της Νέας Υόρκης, με επικεφαλής τον καθηγητή επιστήμης των υπολογιστών Γιάνιβ Έρλιχ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science».

Η αποθήκευση τόσου μεγάλου όγκου δεδομένων επιτεύχθηκε χάρη σε έναν αλγόριθμο (DNA fountain), που αρχικά σχεδιάσθηκε για την μετάδοση (streaming) βίντεο σε κινητά τηλέφωνα. Ο αλγόριθμος, με την κατάλληλη τροποποίηση, μετατρέπει τα ψηφιακά δεδομένα (τα «0» και τα «1» του δυαδικού συστήματος των υπολογιστών) σε βιολογικά δεδομένα (στις τέσσερις βάσεις-νουκλεοτίδια A, G, C και Τ του μορίου του DNA). Μπορεί έτσι να «ξεκλειδώσει» τις τεράστιες αποθηκευτικές ικανότητες της διπλής έλικας της ζωής, συμπιέζοντας πολύ περισσότερες πληροφορίες.

Το DNA, εκτός από τον τεράστιο αποθηκευτικό «χώρο» του, μπορεί να διαρκέσει εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, αν διατηρηθεί σε ψυχρό και ξηρό μέρος, όπως επιβεβαιώθηκε από την πρόσφατη ανακάλυψη γενετικού υλικού στα οστά ενός σκελετού ηλικίας 430.000 ετών, που είχε διατηρηθεί σε ένα ισπανικό σπήλαιο.

«Το DNA δεν θα φθαρεί με το πέρασμα του χρόνου. όπως οι κασέτες και τα CD και δεν θα είναι ποτέ απαρχαιωμένο – αν αυτό συμβεί, τότε πράγματι θα έχουμε μεγαλύτερα προβλήματα», δήλωσε ο Έρλιχ.

In a study in Science, researchers Yaniv Erlich and Dina Zielinski describe a new coding technique for maximizing the data-storage capacity of DNA molecules. Credit: New York Genome Center

Η νέα τεχνική αποθήκευσης «πακετάρει» 215 petabytes (215 εκατομμύρια gigabytes) δεδομένων σε ένα μόνο γραμμάριο DNA και κατά μέσο όρο 1,6 bits σε κάθε βάση του DNA, 60% περισσότερα δεδομένα από κάθε προηγούμενη προσπάθεια, πράγμα που αποτελεί νέο παγκόσμιο ρεκόρ. «Πιστεύουμε ότι πρόκειται για τη συσκευή με την μεγαλύτερη πυκνότητα αποθήκευσης δεδομένων που έχει ποτέ δημιουργηθεί», ανέφερε ο Έρλιχ.

Η τεχνολογία είναι ακριβή προς το παρόν (κόστισε στους ερευνητές 9.000 δολάρια), αλλά μελλοντικά αναμένεται το κόστος της να μειωθεί. Πρέπει επίσης να βελτιωθεί η ταχύτητά της, επειδή είναι αργή σε σχέση με άλλα μέσα αποθήκευσης και ανάκτησης δεδομένων.

Καθώς όμως τα τελευταία δύο χρόνια, δημιουργήθηκαν περισσότερα δεδομένα παγκοσμίως από όσα σε όλη την προηγούμενη ιστορία, είναι ολοφάνερο ότι είναι θέμα χρόνου να επιστρατευθεί το DNA ως σκληρός δίσκος.

Πηγές: imerisia.gr – www.engadget.com

Πώς τα ορυχεία του Λαυρίου εμπλούτισαν τον πλανήτη με νέα ορυκτά. Catalog of 208 human-caused minerals bolsters argument to declare 'Anthropocene Epoch'

Νεάλιθος. Προέλευση: Βρυσάκη, Λαύριο, Αττική, Ελλάδα. Ο νεάλιθος είναι χλωριούχο και αρσενικό ορυκτό του μολύβδου. Ονομάστηκε έτσι από τους Pete Dunn και Roland Rouse το 1980 προς τιμήν του Leo Neal Yedlin (20/3/1908 - Οκτ. 1977), Αμερικανού ορυκτολόγου, συγγραφέα και συλλέκτη, ο οποίος ανακάλυψε το ορυκτό. Είναι από τα πλέον ασυνήθιστα ορυκτά του μολύβδου. Σχηματίζεται, ως δευτερογενές ορυκτό, από την επίδραση κύρια θαλάσσιου ύδατος σε υπολείμματα μεταλλευτικών εξορύξεων που περιέχουν μόλυβδο. Απαντά σε ελάχιστα σημεία του πλανήτη. Κύρια εμφάνισή του είναι στα μεταλλεία Λαυρίου (περιοχές Λαυρίου, όπου αποτελεί και χαρακτηριστικό ορυκτό (type locality, TL), Πασά-λιμάνι, Θορικός, Βρυσάκη) σε μεταλλευτικές σκωρίες, στην περιοχή της Γένοβα (Ιταλία, επίσης σε σκωρίες), στη Βρετάνη (Γαλλία) και στην περιοχή Goslar των ορέων Χαρτς (κάτω Σαξωνία, Γερμανία). Πηγή: Βικιπαίδεια

Από τα συνολικά 5.208 ορυκτά της Γης που έχουν αναγνωρισθεί επίσημα από τη Διεθνή Ορυκτολογική Ένωση, τα 208, δηλαδή το 4% ή το ένα στα 25, έχουν ανθρωπογενή προέλευση, καθώς έχουν σχηματισθεί χάρη στις ανθρώπινες δραστηριότητες. Tα περισσότερα από αυτά γεννήθηκαν μόλις κατά τα τελευταία 200 χρόνια, υπάρχουν όμως και αρχαίες περιπτώσεις όπως στα αρχαία ορυχεία του Λαυρίου.

Από τα 208 αναγνωρισμένα ανθρωπογενή ορυκτά, τα 29 περιέχουν άνθρακα, ενώ ορισμένα από αυτά έχουν βρεθεί στην Ελλάδα, όπως ο νεάλιθος και ο φιντλερίτης στο Λαύριο.

Αυτό προκύπτει από μια νέα επιστημονική έρευνα, η οποία για πρώτη φορά κατέγραψε σε ένα παγκόσμιο κατάλογο όλα τα ορυκτά που έχουν προέλθει κατά κύριο λόγο ή αποκλειστικά χάρη στους ανθρώπους. 

Simonkolleite [Zn5(OH)8Cl2·H2O] is an anthropogenic mineral, found on a copper mining artifact, Rowley mine, Maricopa County, Arizona. Credit: RRUFF

Η προέλευσή τους οφείλεται στο ότι, εξαιτίας των ανθρώπων, δημιουργήθηκαν οι συνθήκες για να έλθουν σε επαφή μεταξύ τους χημικά στοιχεία και να προκληθούν γεωχημικές αντιδράσεις, που αλλιώς δεν θα είχαν συμβεί στη φύση. Αν, για παράδειγμα, οι μεταλλωρύχοι δεν είχαν σκάψει τη στοά κάποιου ορυχείου (π.χ. στο Λαύριο), μπορεί να μην είχαν σχηματισθεί στα τοιχώματά του οι κρύσταλλοι ενός άγνωστου έως τότε ορυκτού.

Οι άνθρωποι έχουν -μετά την αύξηση του οξυγόνου πριν από 2,2 δισεκατομμύρια χρόνια- τη μεγαλύτερη συνεισφορά στην ποικιλία των ορυκτών της Γης. Αυτή η διαπίστωση, σύμφωνα με τους επιστήμονες, αποτελεί άλλο ένα επιχείρημα ότι ο πλανήτης μας έχει πλέον εισέλθει σε μια νέα γεωλογική εποχή, την Ανθρωπόκαινο, που έρχεται να διαδεχθεί την Ολόκαινο (άρχισε πριν 11.700 χρόνια με το λιώσιμο των πάγων) και στην οποία οι άνθρωποι αφήνουν πλέον όλο και πιο έντονα το αποτύπωμά τους.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Ρόμπερτ Χέιζεν, επικεφαλής γεωεπιστήμονα του Ινστιτούτου Επιστημών Κάρνεγκι στην Ουάσιγκτον και διευθυντή του διεθνούς Παρατηρητηρίου Βαθέος Άνθρακα, επισημαίνουν στη δημοσίευσή τους στο American Mineralogist ότι τα περισσότερα ανθρωπογενή ορυκτά έχουν προέλθει από εξορυκτικές δραστηριότητες. 

Ορισμένα άλλα έχουν βρεθεί σε μεταλλουργεία, ενώ κάποια έχουν σχηματισθεί στις σωληνώσεις των γεωθερμικών μονάδων, ακόμη και σε ναυάγια πλοίων, στις αρχαιολογικές ανασκαφές ή μέσα στις αποθήκες των μουσείων. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, ένα φυσικό υλικό ήλθε σε επαφή με ένα άγνωστο για εκείνο περιβάλλον (π.χ. με το θαλασσινό νερό ή με το ξύλο στα ράφια μιας αποθήκης) και, μέσα από μια χημική αντίδραση, σχηματίσθηκε ένα νέο ορυκτό. Αν οι άνθρωποι δεν είχαν κάνει την μεταφορά με το πλοίο ή την αρχαιολογική ανασκαφή, αυτό το ορυκτό μπορεί να μην είχε υπάρξει ποτέ στη φύση.

One of the new minerals is blue fine-grained crust of chalconatronite from Mont Saint-Hilaire in Quebec, Canada.

Αν και μερικά ανθρωπογενή ορυκτά μπορούν να προκύψουν επίσης και μέσω φυσικών διαδικασιών, πολλά άλλα όχι. Στην ιστορία του πλανήτη μας η εξέλιξη των ορυκτών δεν σταμάτησε ποτέ, καθώς με το πέρασμα του χρόνου τα χημικά στοιχεία συναντιούνται σε διάφορους συνδυασμούς μέσα στη Γη, σε συγκεκριμένες τοποθεσίες, βάθη και θερμοκρασίες, για να «γεννήσουν» νέα ορυκτά.

Το λεγόμενο Μεγάλο Οξειδωτικό Συμβάν, δηλαδή η μεγάλη αύξηση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γη πριν από περίπου 2,2 δισ. χρόνια, είχε ως αποτέλεσμα να δημιουργηθούν σχεδόν τα δύο τρίτα των περίπου 5.200 ορυκτών.

Μετά την εμφάνιση των ανθρώπων, οι δραστηριότητές τους συνέβαλαν άμεσα ή έμμεσα, ώστε να σχηματισθούν και άλλα ορυκτά, τα περισσότερα μετά τον 18ο αιώνα, όταν άρχισε σταδιακά η βιομηχανική επανάσταση. Όπως είπε ο Χέιζεν, «πιστεύουμε ότι και άλλα ορυκτά συνεχίζουν να σχηματίζονται σήμερα με τον ίδιο σχετικά γρήγορο ρυθμό».

Abhurite [Sn21O6(OH)14Cl16] from the wreck of the SS Cheerful, 14 miles NNW of St. Ives, Cornwall, England. Credit: RRUFF

Οι άνθρωποι επιδρούν στον ανόργανο ορυκτό κόσμο, προκαλώντας τη δημιουργία νέων ορυκτών ως ένα αθέλητο υποπροϊόν των διαφόρων δραστηριοτήτων τους, ενώ συνεχώς μετακινούν τεράστιες ποσότητες πετρωμάτων και ορυκτών από το ένα μέρος της Γης στο άλλο. Οι ερευνητές θεωρούν πιθανό ότι υπάρχουν εκατοντάδες ανθρωπογενή ορυκτά που ακόμη δεν έχουν αναγνωρισθεί, μέσα σε παλιά ορυχεία, χυτήρια, εγκαταλειμμένα κτίρια κ.ά.

Ο κατάλογος των 5.208 ορυκτών δεν περιλαμβάνει όσα οι άνθρωποι παράγουν βιομηχανικά. Πρόκειται για χιλιάδες νέα συνθετικά υλικά που έχουν ιδιότητες των ορυκτών, χωρίς να υπάρχει κάτι αντίστοιχο στο ηλιακό μας σύστημα, ίσως και και σε όλο το σύμπαν (ημιαγωγοί, κρύσταλλοι λέιζερ, μαγνήτες, μπαταρίες, τούβλα, τσιμέντο, χάλυβας, τιτάνιο, συνθετικοί πολύτιμοι λίθοι κ.α.). Τα υλικά αυτά, σύμφωνα με τον Χέιζεν, θα παραμείνουν στο γεωλογικό «αρχείο» για τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια ως υπόμνηση ότι κάποτε υπήρξαν άνθρωποι στη Γη.

Δείτε επίσης: Κατάλογος ορυκτών των μεταλλείων Λαυρίου

Πηγές: American Mineralogist - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=865018

Το Curiosity «είδε» ανεμοστρόβιλους στον Άρη. Martian Winds Carve Mountains, Move Dust, Raise Dust

This sequence of images shows a dust-carrying whirlwind, called a dust devil, scooting across ground inside Gale Crater, as observed on the local summer afternoon of NASA's Curiosity Mars Rover's 1,597th Martian day, or sol (Feb. 1, 2017). Image Credit: NASA/JPL-Caltech/TAMU

Το μη επανδρωμένο όχημα, το οποίο η NASA έχει αποστείλει στον πλανήτη Άρη τον Νοέμβριο του 2011 και βρέθηκε στον πλανήτη τον Αύγουστο του 2012, με στόχο τη μελέτη του εδάφους αλλά και της ατμόσφαιρας έστειλε κάποια ομολογουμένως εντυπωσιακά πλάνα με ανεμοστρόβιλους. Δείτε τα πλάνα από το video που έδωσε στη δημοσιότητα η NASA:

On recent summer afternoons on Mars, navigation cameras aboard NASA's Curiosity Mars rover observed several whirlwinds carrying Martian dust across Gale Crater. Dust devils result from sunshine warming the ground, prompting convective rising of air. All the dust devils were seen in a southward direction from the rover. Timing is accelerated and contrast has been modified to make frame-to-frame changes easier to see. Credit: NASA/JPL-Caltech/TAMU

Σύμφωνα με τα μέλη της ερευνητικής ομάδας του Curiosity οι συγκεκριμένοι ανεμοστρόβιλοι δημιουργούνται από την διαφορά θερμοκρασίας και συγκεκριμένα από την απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους κατά τη διάρκεια της ημέρας.

This pair of images shows effects of one Martian day of wind blowing sand underneath NASA's Curiosity Mars rover on a non-driving day for the rover. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Υπενθυμίζεται ότι τον Μάρτιο του 2012, το διαστημικό σκάφος της NASA, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), – βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Άρη από το 2006 – κατέγραψε έναν πολύ μεγαλύτερο ανεμοστρόβιλο, ύψους 20 χιλιομέτρων.

Πηγές: www.jpl.nasa.gov - physicsgg

Νίκος Καρούζος, «Ο Γιάννης μέσα στο έαρ»

Γεώργιος Ιακωβίδης, Άνοιξη, 1927

Τι

ολόμαυρα μαλλιά

που τόσο χύνονταν

στις

πλάτες

(γλυκειά αίσθηση τα σπλάχνα μου)

ωσότου

χάθηκε στη γωνία του δρόμου

η γυναίκα.

Δεν είναι πια

(ο θάνατος)

δεν ήτανε πριν

(η ανυπαρξία)

και πόσο να ‘μενε στα λίγα δευτερόλεπτα.

Σπιθίζουν από δάκρυα τα μάτια μου

μ’ ένα κάψιμο.

Πουλιά του Απριλίου χαρούμενα

κάποιο δέντρο είμαι

κ’ έγινε ποτάμι η ρίζα μου

τώρα που ξέρουμε πόσο μαύρη είν’ η θάλασσα

και το ποτάμι πάει …

Δυο φύλλα έρημα τα χείλη μου

τη νύχτα

ο άγγελος της μοναξιάς

με τολμηρά ενδύματα.

Πουλιά του Απριλίου χαρούμενα

εποχή εχθρική

ως το μυρωμένο βράδυ

ως μέσα στα μεσάνυχτα.

Βγάλε ψυχή μου τραγούδι

να πολεμήσω την Άνοιξη.

Ξένος είμαι στο σπίτι μου

ξένος στους δρόμους

με λένε Γιάννη δεν έχω τίποτα δικό μου.

Πάμπλο Πικάσο, Άνοιξη, 1956

Aπό τη συλλογή Ποιήματα, 1961

Θέλουν να διαβάσουν το DNA όλης της ζωής στη Γη! Biologists propose to sequence the DNA of all life on Earth

To DNA που υπάρχει σε όλο τον πλανήτη μας θέλουν να «αποκτήσουν» οι επιστήμονες. Can biologists sequence the genomes of all the plants and the animals in the world, including this greater bird of paradise in Indonesia? Credit: TIM LAMAN/National Geographic Creative

Μία ομάδα βιολόγων ανακοίνωσε ένα άκρως φιλόδοξο σχέδιο: να «διαβάσει» (αλληλουχίσει) το DNA όλης της ζωής που υπάρχει πάνω στη Γη.

Το σχέδιο

Η πρόταση παρουσιάσθηκε στο πλαίσιο του συνεδρίου «BioGenomics2017» που διοργάνωσαν στην Ουάσιγκτον Αμερικανοί και Κινέζοι γενετιστές. Επικεφαλής της πρωτοβουλίας, που ήδη ονομάσθηκε Πρόγραμμα ΒιοΓονιδιώματος της Γης (Earth BioGenome Project-EBP), είναι ο εξελικτικός γενετιστής Χάρις Λιούιν του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Ντέιβις.

Κατά καιρούς έχουν ανακοινωθεί φιλόδοξα σχέδια στο πεδίο της γενετικής, όπως η Βιοτράπεζα της Βρετανίας (UK Biobank) που υπόσχεται να αποκωδικοποιήσει τα γονιδιώματα 500.000 ανθρώπων ή η προσπάθεια της Ισλανδίας να μελετήσει το DNA όλου του πληθυσμού της. Όμως η πρόθεση να αποκωδικοποιηθεί το γονιδίωμα κάθε ζωντανής μορφής πάνω στον πλανήτη μας, είναι ένα όραμα ασφαλώς πολύ μεγαλύτερης κλίμακας.

Μερικοί επιστήμονες ήδη κάνουν παραλληλισμούς με το Πρόγραμμα Ανθρωπίνου Γονιδιώματος (Human Genome Project), που όταν αρχικά προτάθηκε, είχε επικριθεί ως μη ρεαλιστικό, αλλά τελικά πέτυχε την αλληλούχιση του ανθρωπίνου DNA.

Το Πρόγραμμα ΒιοΓονιδιώματος της Γης βρίσκεται ακόμη στη φάση του σχεδιασμού. Το σχέδιο δεν έχει εξασφαλίσει την αναγκαία χρηματοδότηση, που εκτιμάται σε αρκετά δισεκατομμύρια δολάρια (μεγαλύτερο του κόστους για την ανάγνωση του πρώτου ανθρωπίνου γονιδιώματος, που έφθασε τα 4,8 δισεκατομμύρια δολάρια σε σημερινές τιμές), συνεπώς δεν είναι καθόλου σίγουρο ότι θα υλοποιηθεί.

Η εκκίνηση

Οι ερευνητές θα ξεκινήσουν με τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. In this representation of the tree of life, there are very few completed genomes (red lines in inner rim) among named eukaryotes (green), but many more among bacteria (blue) and archaea (purple). Among the  millions of eukaryotic species, there are even relatively few lower resolution genome sequences (blue, light and dark gray). Credit: Keith A. Crandall, David B. Stern, and Jimmy Bernot of The George Washington University’s Computational Biology Institute

Οι οραματιστές βιολόγοι, σύμφωνα με το «Science»,  σκοπεύουν να κάνουν το πρώτο βήμα εστιάζοντας στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς (που διαθέτουν πυρήνα στο κύτταρό τους), μια τεράστια ομάδα έμβιων όντων που περιλαμβάνει όλα τα φυτά και ζώα, καθώς και τους μονοκύτταρους οργανισμούς όπως οι αμοιβάδες.

Ο αρχικός στόχος είναι να αλληλουχηθεί με λεπτομέρεια το DNA ενός μέλους κάθε ευκαρυωτικής οικογένειας (περίπου 9.000), ώστε να δημιουργηθούν γονιδιώματα αναφοράς για κάθε μία από αυτές, τα οποία θα είναι ανάλογα με το ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς. Το επόμενο βήμα θα είναι η ανάγνωση του γονιδιώματος ενός είδους από κάθε ένα από τα 150.000 έως 200.000 γένη (στη συστηματική ταξινόμηση της ζωής, τα συγγενικά είδη απαρτίζουν ένα γένος και τα συγγενικά γένη μια οικογένεια).

Στο τελικό στάδιο, αναμένεται η ανάλυση του γονιδιώματος (με λιγότερες λεπτομέρειες) καθενός από τα 1,5 εκατομμύρια εναπομένοντα γνωστά ευκαρυωτικά είδη. Μέχρι σήμερα, από όλο το δέντρο της ζωής, έχουν «διαβασθεί» πολύ λίγα πλήρη γονιδιώματα ευκαρυωτικών οργανισμών και πολύ περισσότερα γονιδιώματα μη ευκαρυωτικών (βακτηρίων και αρχαίων).

Αν και φαντάζει μεγαλεπήβολη, η ιδέα μπορεί να είναι πραγματοποιήσιμη, αν βρεθούν τα χρήματα και σε χρονικό ορίζοντα μεγαλύτερο της δεκαετίας. Το κόστος αλληλούχισης (ανάγνωσης) ενός γονιδιώματος πέφτει συνεχώς χάρη στη νέα τεχνολογία και αυτό αποτελεί μεγάλο «όπλο». Η αμερικανική εταιρεία γενετικής Complete Genomics ανακοίνωσε στο συνέδριο «BioGenomics2017» ότι σε ένα έτος θα μπορεί να αλληλουχίσει ένα ευκαρυωτικό γονιδίωμα με κόστος μόνο 100 δολάρια.

Ένα βασικό ερώτημα είναι κατά πόσο θα βρεθεί μεγάλη και σε βάθος χρόνου χρηματοδότηση για ένα πρόγραμμα που δεν μελετά τους ίδιους τους ανθρώπους. Πάντως τα μεγαλύτερα ινστιτούτα γενετικής στον κόσμο, όπως το βρετανικό Wellcome Trust Sanger Institute και το κινεζικό Beijing Genomics Institute (BGI) έχουν εκφράσει την υποστήριξή τους στο σχέδιο.  Όμως η όλη προσπάθεια θα πρέπει να διεθνοποιηθεί περαιτέρω, με τη συμμετοχή επιστημόνων από αναπτυσσόμενες χώρες, όπου υπάρχει και η μεγαλύτερη βιοποικιλότητα. Η λήψη δειγμάτων DNA από τις πιο απομονωμένες γωνιές της Γης μπορεί να αποτελέσει τελικά την μεγαλύτερη -και πιο δαπανηρή- πρόκληση.

Πηγές: http://www.sciencemag.org/news/2017/02/biologists-propose-sequence-dna-all-life-earth - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=864743

Ρεύμα από τριαντάφυλλο! A rose to store energy

Το εντυπωσιακό «ηλεκτρικό» τριαντάφυλλο διαθέτει ενσωματωμένα ηλεκτρονικά σύρματα και κυκλώματα. This is no ordinary rose. It is a cyborg! Tiny wires run through its stem, carrying electricity from one metal pin to the other. Credit: Eleni Stavrinidou / Liu

Ερευνητές στη Σουηδία, με επικεφαλής μία Ελληνίδα επιστήμονα, δημιούργησαν το πρώτο ζωντανό φυτό, ένα τριαντάφυλλο, που διαθέτει ενσωματωμένα ηλεκτρονικά σύρματα και κυκλώματα, έτσι ώστε να λειτουργεί ως υπερ-πυκνωτής. Το ηλεκτρονικό φυτό (e-Plant) είναι ικανό να αποθηκεύει ηλεκτρικά φορτία (άρα ηλεκτρική ενέργεια) και μάλιστα να φορτίζεται και να εκφορτίζεται εκατοντάδες φορές.

Το επίτευγμα

This is a supercapacitor Rose from Laboratory of Organic Electronic, Linköping University. Credit: Thor Balkhed

Επιστήμονες του Εργαστηρίου Οργανικών Ηλεκτρονικών του Πανεπιστημίου της πόλης Λινκέπινγκ, με επικεφαλής την επίκουρη καθηγήτρια Ελένη Σταυρινίδου, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην δημοσίευση «PNAS». Οι πυκνωτές είναι συσκευές (διατάξεις) που χρησιμεύουν ως μέσο αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου και επομένως ηλεκτρικής ενέργειας. Αποτελούνται από δύο μεταλλικούς αγωγούς που διαχωρίζονται μεταξύ τους από ένα μονωτικό υλικό.

Η ερευνητική ομάδα της Σταυρινίδου και του καθηγητή Μάρκους Μπέργκρεν αναπτύσσουν εδώ και λίγα χρόνια πρωτοποριακά ηλεκτρονικά εντός των φυτών, με τρόπο που τελικά τα ίδια τα φυτά γίνονται ηλεκτρονικά, αποτελώντας πλέον ένα υβρίδιο μεταξύ βιολογίας και ηλεκτρονικής.

Τον Νοέμβριο του 2015, οι ερευνητές είχαν κάνει ένα ουσιαστικό βήμα με τη δημιουργία του πρώτου τρανζίστορ μέσα σε φυτό, που είχε παρουσιασθεί στο περιοδικό «Science Advances». Κατάφεραν τα κάνουν τα τριαντάφυλλα να απορροφήσουν ένα αγώγιμο διάλυμα πολυμερούς υλικού, το οποίο σχημάτισε σύρματα μέσα στο κοτσάνι (βλαστό) του φυτού. Έχοντας ένα ηλεκτρόδιο σε κάθε άκρο και μία πύλη στη μέση, δημιουργήθηκε έτσι το πρώτο φυτικό τρανζίστορ.

Το υλικό

Under a microscope, the wires running through the rose’s stem look like thick black lines. The darker ones are closer, the grayer ones are deeper back. Credit: Eleni Stavrinidou / Liu

Τώρα, οι ερευνητές πήγαν παραπέρα, καθώς βελτίωσαν το πολυμερές υλικό τους, μία διαλυτή στο νερό υδρογέλη, έτσι ώστε, εκτός από το βλαστό, να σχηματίζει σύρματα σε όλο το τριαντάφυλλο, στα φύλλα και στα πέταλα. Οι επιστήμονες δημιούργησαν πυκνωτές, χρησιμοποιώντας τα οργανικά σύρματα μέσα στο φυτό ως ηλεκτρόδια και τον φυτικό ιστό ανάμεσα στα σύρματα ως μονωτικό υλικό. Ο φυτικός-ηλεκτρονικός πυκνωτής ήταν σταθερός για πολλές φορτίσεις-εκφορτίσεις, με χωρητικότητα 20 F ανά κυβικό εκατοστό.

Eleni Stavrinidou is a postdoctoral scholar in the Laboratory of Organic Electronics of Linkoping University since 2014. She received her BSc in Physics in 2008 from Aristotle University of Thessaloniki (Greece) and then her MSc in Nanotechnology from the same university, in 2010. She then joined the Department of Bioelectronics of the Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (France) where she completed her PhD in 2013. Her work there focused on understanding and engineering ion transport in conducting polymers. At LiU she is currently working on interfacing organic bioelectronics with plants.

«Καταφέραμε να φορτίσουμε επανειλημμένως το τριαντάφυλλο, εκατοντάδες φορές, χωρίς καμία απώλεια στην απόδοση της συσκευής. Τα επίπεδα ενεργειακής αποθήκευσης που πετύχαμε, είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με εκείνα των υπερπυκνωτών» δήλωσε η δρ Σταυρινίδου. «Η έρευνά μας είναι σε πολύ αρχικό στάδιο και το τι θα φέρει το μέλλον, αποτελεί ακόμη ανοιχτό ερώτημα», πρόσθεσε.

Μεταξύ των πιθανών μελλοντικών πρακτικών εφαρμογών, είναι τα αυτόνομα ενεργειακά συστήματα, η πιθανότητα τροφοδοσίας ηλεκτρονικών αισθητήρων και διαφόρων διακοπτών από τέτοια ηλεκτρονικά φυτά, αλλά και η δημιουργία κυψελών καυσίμων μέσα στα φυτά.

Πηγές:  http://advances.sciencemag.org/content/1/10/e1501136 - http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=864541

Ιστορική διαστημική αποστολή ανακοίνωσε η Space X. SpaceX Plans to Send 2 Tourists Around Moon in 2018

Δύο πολίτες «τουρίστες» θα ταξιδέψουν πιο γρήγορα και πιο μακριά στο Διάστημα από οποιονδήποτε αστροναύτη μέχρι σήμερα. A rendering of the SpaceX Falcon Heavy rocket that may be used to launch two people on a journey around the moon. Credit: SpaceX

Η ιδιωτική αμερικανική διαστημική εταιρεία SpaceX ανακοίνωσε ότι θα στείλει δύο ιδιώτες «τουρίστες» σε πτήση γύρω από τη Σελήνη έως το τέλος του 2018. Την ανακοίνωση έκανε ο μεγιστάνας, οραματιστής και ιδρυτής της εταιρείας Έλον Μασκ. Η αποστολή αποκτά ιστορικές διαστάσεις επειδή αν τελικά πραγματοποιηθεί οι δύο τουρίστες θα ταξιδέψουν πιο γρήγορα και πιο μακριά από οποιονδήποτε άνθρωπο έχει περάσει τα σύνορα της Γης μέχρι σήμερα.

Η αποστολή

Elon Musk. CREDIT: AP

Η εταιρεία θα χρησιμοποιήσει το νέο μεγάλο πύραυλό της ‘Falcon Heavy" (πρόκειται για έναν ενισχυμένο πύραυλο ‘Falcon 9'), ο οποίος θα στείλει επι πληρωμή στο φεγγάρι δύο επιβάτες μέσα στη διαστημική κάψουλα Dragon. Έγινε γνωστό ότι οι δύο -προς το παρόν ανώνυμοι- ιδιώτες προσέγγισαν μόνοι τους τη SpaceX ζητώντας να πάνε στο φεγγάρι και ήδη έχουν καταβάλει ένα σημαντικό μέρος του σημαντικού κόστους της αποστολής, σύμφωνα με ανακοίνωση της εταιρείας.

Οι δύο διαστημικοί τουρίστες γνωρίζονται μεταξύ τους και όταν ολοκληρωθούν οι ιατρικές εξετάσεις τους θα γίνουν γνωστά τα ονόματά τους. Οι δύο επιβάτες που θα εκπαιδευθούν κατάλληλα, θα είναι μόνοι τους στο διαστημικό σκάφος και η βόλτα τους γύρω από τη Σελήνη θα διαρκέσει μία εβδομάδα.

Όταν η αποστολή ξεκινήσει θα έχουν περάσει περίπου 45 χρόνια από την τελευταία αποστολή ανθρώπου στη Σελήνη (η τελευταία επανδρωμένη αποστολή «Απόλλων» της NASA έγινε το 1972). Θα είναι έτσι η πρώτη φορά που ένας άνθρωπος θα ταξιδέψει ξανά πέρα από την τροχιά του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.

Σύμφωνα με τον Μασκ, «οι δύο επιβάτες θα ταξιδέψουν ταχύτερα και μακρύτερα στο ηλιακό σύστημα από οποιονδήποτε άλλον πριν από αυτούς». Επεσήμανε επίσης ότι «ασφαλώς δεν είναι αφελείς. Θα κάνουμε ό,τι μπορούμε για να ελαχιστοποιήσουμε τον κίνδυνο γι' αυτούς, αλλά δεν θα είναι μηδενικός».

Το ταξίδι

The inside of the Manned Dragon V2 Space Taxi. CREDIT: BLOOMBERG

Το Dragon, όπως είπε ο Μασκ, δεν θα προσεληνωθεί. Θα προσεγγίσει πολύ στην επιφάνεια του φεγγαριού, μετά θα απομακρυνθεί στο διάστημα και τελικά θα επιστρέψει με αλεξίπτωτο στη Γη. Το συνολικό ταξίδι μπορεί να είναι 500.000 έως 650.000 χιλιόμετρα, ανάλογα με την τελική τροχιά του σκάφους, που θα μοιάζει με εκείνη της αποστολής «Απόλλων 8».

Η τουριστική πτήση θα πραγματοποιηθεί, αφού πρώτα η SpaceX μεταφέρει αστροναύτες της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Προς το παρόν, η εταιρεία σχεδιάζει φέτος μια μη επανδρωμένη αποστολή του Dragon στον ISS. Οι πρώτες επανδρωμένες πτήσεις με αστροναύτες αναμένεται να ξεκινήσουν στα μέσα του 2018, για να ακολουθήσει -αν όλα πάνε καλά- το ταξίδι με τους αστροτουρίστες.

Το Dragon, που μπορεί να μεταφέρει έως επτά άτομα, έχει σχεδιασθεί έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργεί σε μεγάλο βαθμό αυτόνομα, δηλαδή ρομποτικά. Οι επιβάτες -αστροναύτες ή αστροτουρίστες- θα έχουν εκπαιδευθεί να επέμβουν σε περίπτωση ανάγκης, αλλά δεν θα πιλοτάρουν αυτοί το σκάφος.

Το κόστος του ταξιδιού παραμένει εμπιστευτικό μέχρι στιγμής. Πάντως η NASA πληρώνει περίπου 80 εκατομμύρια δολάρια για κάθε κράτηση θέσης στο τριών ατόμων ρωσικό «Σογιούζ», που χρησιμοποιεί πλέον για να μεταφέρει τους αστροναύτες της στον ISS, μετά την οριστική διακοπή των πτήσεων από τα διαστημικά λεωφορεία της.

Ο Μασκ -επικεφαλής επίσης της εταιρείας ηλεκτρικών οχημάτων Tesla- δήλωσε ότι τα ταξίδια στο φεγγάρι και τα έσοδα που θα προκύψουν από αυτά, καθώς και η ανάλογη εμπειρία, θα βοηθήσουν τη SpaceX (που ιδρύθηκε το 2002 στην Καλιφόρνια) να υλοποιήσει τον απώτερο στόχο της: τη δημιουργία της πρώτης μόνιμης αποικίας στον Άρη. Εκτίμησε ότι μελλοντικά θα υπάρξει για την εταιρεία του μια αγορά ενός έως δύο αστροτουριστών ετησίως.

Εμπορικές διαστημικές πτήσεις σχεδιάζει επίσης η Virgin Galactic του επιχειρηματία Ρίτσαρντ Μπράνσον, η οποία αναπτύσσει ένα σκάφος με δύο θέσεις για πλήρωμα και έξι για επιβάτες, το οποίο θα ανεβαίνει σε ύψος περίπου 100 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη, ώστε οι επιβάτες να έχουν την εμπειρία της μικροβαρύτητας.

Πηγές: http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=864542 - www.nytimes.com