Η Βιολογία φωτίζει τη… Γαλλική Επανάσταση. What can 200-year-old DNA tell us about a murdered French revolutionary?

Jacques-Louis David, The Death Of Marat, 1793. Περισσότερο από δύο αιώνες μετά τον θάνατο του Μαρά, οι ερευνητές εντοπίζουν τον μικροοργανισμό που τον έκανε να ζει στην μπανιέρα του. Jean-Paul Marat was stabbed to death in his bathtub in 1793. Now, blood preserved from his assassination may reveal the disease that struck him down in life.

Τέσσερα χρόνια μετά το ξέσπασμα της Γαλλικής Επανάστασης, στις 13 Ιουλίου 1793, ο Ζαν-Πολ Μαρά (Jean-Paul Marat, 1743-1793), φυσικός, δημοσιογράφος και ηγετική φυσιογνωμία της κοινωνικής επανάστασης έναντι της μοναρχίας, βρίσκεται δολοφονημένος στην μπανιέρα του. Δίπλα του βρίσκεται η λεκιασμένη από το αίμα του εφημερίδα «L’ami du peuple» (Ο φίλος του λαού), την οποία εκδίδει ο ίδιος. Τα τελευταία χρόνια της ζωής του ο Μαρά ταλαιπωρείται από μία δερματική ασθένεια, στην οποία ορισμένοι ερευνητές αποδίδουν τη σταδιακή του απόσυρση από την ενεργό δράση στην Επανάσταση. Έπειτα από 226 χρόνια, μία σύμπραξη ισπανών, γάλλων και άγγλων βιολόγων με έδρα το Αυτόνομο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης προσπαθεί να ρίξει φως στη δερματική πάθηση που βασάνιζε τον Μαρά. Τα αποτελέσματα της έρευνας, τα οποία προδημοσιεύθηκαν στην πλατφόρμα «bioRxiv», ανατρέπουν ορισμένες από τις προηγούμενες υποθέσεις των ερευνητών της Ιστορίας, της Ιατρικής και της Βιολογίας, αφού μελετώντας το DNA το οποίο συνέλεξαν από τη λεκιασμένη εφημερίδα οι ερευνητές διαπίστωσαν ποια μικρόβια ενδέχεται να είχαν επιβαρύνει την υγεία του Μαρά. Τα ευρήματα αυτά δεν έριξαν μόνο φως στο ιατρικό ιστορικό της ηγετικής φυσιογνωμίας της Γαλλικής Επανάστασης, αλλά άνοιξαν επίσης τον δρόμο για προηγμένες τεχνικές της λεγόμενης αναδρομικής διάγνωσης, της διερεύνησης των αιτιών παθολογικών καταστάσεων προσώπων των οποίων το ιατρικό ιστορικό παρουσιάζει επιστημονικό ενδιαφέρον.

Αναζητώντας την ασθένεια

This 19th-century engraving depicts the moment after French revolutionary Jean-Paul Marat is assassinated in his bathtub by Charlotte Corday. PHOTOGRAPH BY ULLSTEIN PICTURE, GETTY

Η υγεία του Ζαν-Πολ Μαρά κατά τα τελευταία χρόνια της ζωής του έχει απασχολήσει πολύ έντονα τους ερευνητές, γι’ αυτό και υπάρχει μία πολύ εκτενής βιβλιογραφία γύρω από την ασθένεια η οποία τον ταλαιπωρούσε. Μέχρι σήμερα ήταν γνωστό ότι ο γάλλος επαναστάτης υπέφερε από μία δερματική πάθηση η οποία είχε επιβαρύνει πολύ την υγεία του. Ο μόνος τρόπος για να ανακουφιστεί από τους πόνους, ήταν να περνάει πολλή ώρα στο ιαματικό λουτρό του σπιτιού του. Το γεγονός αυτό, σύμφωνα με τους ερευνητές, συνέβαλε καθοριστικά στην απόσυρση του Μαρά από την ενεργό δράση της Επανάστασης. Με τις γνώσεις τις οποίες διέθεταν οι γιατροί εκείνη την εποχή, δεν υπήρχε η δυνατότητα να προσδιοριστεί ακριβώς η φύση της ασθένειας. Ακριβώς λόγω της επίδρασης που είχε η ασθένεια στη δράση και στην προσωπικότητα του Μαρά, η ερευνητική κοινότητα προσπαθεί εδώ και χρόνια (μέσω των περιγραφών των εκζεμάτων του από τον ίδιο, από ανθρώπους του περιβάλλοντός του αλλά και από τους γιατρούς οι οποίοι είχαν παρακολουθήσει την πορεία της ασθένειάς του) να κάνει διάγνωση εκ των υστέρων. Ανάμεσα στις ασθένειες οι οποίες είχαν προταθεί μέχρι σήμερα είναι η σύφιλη, η λέπρα, η ψώρα, το ατοπικό έκζεμα, η σμηγματορροϊκή και η ερπητοειδής δερματίτιδα.

Από τον 21ο στον 19ο αιώνα

Edvard Munch, The Death Of Marat, 1907

Στην πρόσφατη ερευνητική εργασία οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν σύγχρονες τεχνικές του πεδίου της μεταγενωμικής ανάλυσης, η οποία συνίσταται στη μελέτη γενετικού υλικού το οποίο εντοπίζεται σε δείγματα που έχουν ληφθεί από το περιβάλλον. Η μεταγενωμική ανάλυση έχει καταστεί δυνατή έπειτα από την αλματώδη ανάπτυξη της αλληλούχισης του DNA τα τελευταία χρόνια, του προσδιορισμού δηλαδή της πληροφορίας που «κρύβεται» σε ένα δείγμα γενετικού υλικού. Εν αντιθέσει με τη γενωμική ανάλυση η οποία στοχεύει στη μελέτη του γενετικού υλικού ενός συγκεκριμένου οργανισμού, η μεταγενωμική ανάλυση επιτρέπει τον προσδιορισμό της γενετικής ταυτότητας όσων οργανισμών υπάρχουν στο εκάστοτε δείγμα. Στη συγκεκριμένη περίπτωση η μεταγωνιδιωματική ανάλυση είχε στόχο την ανίχνευση γενετικού υλικού μικροβιακών στελεχών τα οποία υπήρχαν στο υπό μελέτη δείγμα. Οι ερευνητές δηλαδή συνέλεξαν δείγμα γενετικού υλικού από την κηλίδα αίματος η οποία βρίσκονταν επάνω στην εφημερίδα που βρέθηκε δίπλα στο πτώμα του Μαρά. Έπειτα, χρησιμοποίησαν εξειδικευμένες τεχνικές μεταγονιδιωματικής ανάλυσης ώστε να κατατάξουν το γενετικό υλικό είτε σε ανθρώπινης είτε σε μικροβιακής προέλευσης. Μετά από αυτόν τον διαχωρισμό, οι επιστήμονες συνέκριναν το γενετικό υλικό το οποίο είχαν συλλέξει με το γενετικό υλικό ήδη γνωστών μικροβιακών στελεχών, με σκοπό να αναγνωρίσουν μικρόβια τα οποία περιέχονταν στο συγκεκριμένο δείγμα.

Η Ελληνίδα της έρευνας

Sofia Morfopoulou | University College London

Μία από τις τεχνικές τις οποίες χρησιμοποίησαν οι ερευνητές είχε αναπτυχθεί από την ελληνίδα βιολόγο Σοφία Μορφοπούλου, η οποία συμμετείχε στην εν λόγω δημοσίευση. Όπως η ίδια σημείωσε η συγκεκριμένη ερευνητική εργασία ήταν η πρώτη της επαφή με την ανάλυση πολύ παλιού γενετικού υλικού. Η ίδια συνέβαλε στην εργασία πραγματοποιώντας την κύρια μεταγενωμική ανάλυση του γενετικού υλικού το οποίο είχε συλλεχθεί από την κηλίδα αίματος, χρησιμοποιώντας την τεχνική την οποία η ίδια είχε αναπτύξει. «Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί και χρησιμοποιείται και σε άλλες αναλύσεις μεταγενωμικής αλλά όχι με δεδομένα από τόσο παλιά δείγματα όπως αυτό της κηλίδας αίματος του Μαρά» σημειώνει η ερευνήτρια του Τμήματος Ιατρικών Επιστημών του Πανεπιστημιακού Κολεγίου του Λονδίνου στην εφημερίδα μας, για να συμπληρώσει ότι «το κύριό μου ενδιαφέρον είναι η ανάλυση μεταγενωμικών δεδομένων  με σκοπό τη διάγνωση ασθενών με λοιμώδεις ασθένειες οι οποίες είναι δύσκολο να διαγνωσθούν με τα υπάρχοντα τεστ.  Έχω ασχοληθεί με λοιμώξεις του κεντρικού νευρικού συστήματος όπως η εγκεφαλίτιδα, και εκεί χρησιμοποιείται κυρίως και η μέθοδος την οποία ανέπτυξα, στο πλαίσιο συνεργασίας μου με διαγνωστικά τμήματα νοσοκομείων». Όπως επεσήμανε η ίδια, παράλληλα με τη δική της οι ερευνητές εφάρμοσαν άλλη μία τεχνική, η οποία τους επέτρεψε να βεβαιωθούν ότι το γενετικό υλικό των μικροοργανισμών οι οποίοι θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνοι για την πάθηση του Μαρά είναι όντως παλιοί και δεν προέρχονται από επιμολύνσεις του δείγματος με σύγχρονους μικροοργανισμούς.

Απαντήσεις σε ιστορικά ερωτήματα

Jean-Paul Marat, a portrait by Joseph Boze, 1793; in the Museum of the History of Paris.

Η ανάλυση αυτή αποδείχθηκε πολύτιμη για τους ερευνητές: το δείγμα περιείχε γενετικό υλικό τόσο ανθρώπινης προέλευσης όσο και μικροβιακής. Μερικοί από τους μικροοργανισμούς των οποίων το γενετικό υλικό ανιχνεύτηκε επάνω στο φύλλο της εφημερίδας είναι γνωστό ότι αναπτύσσονται σε χαρτί ή σε ξηραμένο αίμα. Άλλοι όμως είναι παθογόνοι και γνωστοί για την πρόκληση ασθενειών. Ένα άμεσο συμπέρασμα της συγκεκριμένης ανάλυσης είναι ότι τα συμπτώματα του Μαρά δεν θα μπορούσαν να οφείλονται στη σύφιλη, στη λέπρα ή στην ψώρα, αφού δεν βρέθηκε στο δείγμα γενετικό υλικό των μικροοργανισμών οι οποίοι προκαλούν τις συγκεκριμένες παθολογικές καταστάσεις.

Κατάφεραν ωστόσο να ανιχνεύσουν το γενετικό υλικό ενός μύκητα, γνωστού στην επιστημονική κοινότητα ως Malassezia restricta. Ο μύκητας αυτός συνδέεται με την εμφάνιση παθολογικών καταστάσεων του δέρματος όπως το ατοπικό έκζεμα του δέρματος ή η σμηγματορροϊκή δερματίτιδα. Εκτός από το συγκεκριμένο στέλεχος μύκητα, οι ερευνητές ανίχνευσαν επίσης στελέχη των βακτηρίων Cutibacterium acnes και Staphylococcus aureus, τα οποία είναι επίσης υπεύθυνα για δερματικές παθήσεις.

Το συμπέρασμα των ερευνητών από αυτή την ανάλυση είναι ότι πιθανότατα η ασθένεια η οποία ταλαιπωρούσε τον Μαρά ήταν η σμηγματορροϊκή δερματίτιδα, ενώ παράλληλα ήταν μολυσμένος από πολλά μικροβιακά στελέχη, κάτι το οποίο επιδείνωσε σε μεγάλο βαθμό την κατάσταση της υγείας του. Αναζητώντας περισσότερες λεπτομέρειες για το συγκεκριμένο συμπέρασμα, το ΒΗΜΑ-Science επικοινώνησε με τον καθηγητή Καρλ Λαουέντζα-Φοξ, επικεφαλής της δημοσίευσης και ερευνητή του Ινστιτούτου Παλαιοντολογίας Μικέλ Κρουσαφόντ στην Καταλωνία, ο οποίος μας διευκρίνισε κάτω από ποιες συνθήκες θα μπορούσε να είχε μολυνθεί ο Ζαν-Πολ Μαρά.

«Δεν γνωρίζουμε εάν ο μύκητας Malassezia restricta ήταν διαδεδομένος την εποχή την οποία ζούσε ο Ζαν-Πολ Μαρά» αναφέρει ο ισπανός παλαιοντολόγος στην εφημερίδα, διευκρινίζοντας ότι «οι μύκητες δεν ήταν γνωστό να προκαλούν μολύνσεις του δέρματος και δεν υπάρχουν αναλύσεις βιολογικού υλικού ανθρώπων από εκείνη την περίοδο. Ωστόσο, η μόλυνση θα μπορούσε να αποδοθεί στην ιδιαιτερότητα της ζωής του Μαρά, όπως παραδείγματος χάριν στο γεγονός ότι κρυβόταν σε κελάρια και στους υπονόμους του Παρισιού για διάστημα εβδομάδων. Αυτό ενδέχεται να είχε παίξει σημαντικό ρόλο στη μόλυνσή του».

Είναι αξιόπιστα τα αποτελέσματα;

A forensic swab was used to take DNA from Marat’s bloodstained newspapers. (de-Dios et al.)

Ένα άλλο ερώτημα το οποίο προκύπτει από μία τέτοιου είδους ανάλυση, είναι η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων, δεδομένου ότι αφενός το βιολογικό υλικό είναι πολύ παλιό, αφετέρου η εφημερίδα με την κηλίδα αίματος η οποία χρησιμοποιήθηκε για τις αναλύσεις θα μπορούσε να είχε αλλάξει πολλά χέρια, «μολύνοντας» το δείγμα με γενετικό υλικό προερχόμενο από το δέρμα άλλων ανθρώπων εκτός του Μαρά. Όπως σημειώνουν οι ερευνητές στην εργασία τους, παλαιότερα έχουν γίνει προσπάθειες για ανάλυση του μικροβιακού προφίλ διαφόρων δειγμάτων πολύ παλιού DNA, όπως από γενετικό υλικό δοντιών ή από «πλακάκια» πάνω στα οποία τοποθετούνταν βιολογικό υλικό προς μελέτη στο μικροσκόπιο. Ωστόσο, όπως σημειώνει ο καθηγητής Καρλ Λαουέντζα-Φοξ, «παρότι υπάρχει εκτενής βιβλιογραφία για προσπάθειες αναδρομικής διάγνωσης ασθενειών ιστορικών προσώπων, είναι η πρώτη φορά όπου δεδομένα μεταγενωμικής ανάλυσης παράγονται από ένα βιολογικό δείγμα ενός τέτοιου προσώπου. Σε κάθε περίπτωση, τα αποτελέσματα της ανάλυσής μας αποκλείουν κάποιες υποθέσεις οι οποίες είχαν διατυπωθεί σχετικά με τη νόσο του Μαρά, ενώ ενδυναμώνουν κάποιες άλλες με δεδομένα μεταγενωμικής. Δεν αποκλείουμε την περίπτωση να κάνουμε λάθος, αλλά τουλάχιστον πρόκειται για δεδομένα τα οποία μπορούν να ελεγχθούν και όχι απλώς για υποθέσεις». Όσον αφορά το ενδεχόμενο η εφημερίδα να έχει αλλάξει πολλά χέρια, ο καθηγητής σημειώνει ότι η επικρατούσα υπόθεση υποδεικνύει ότι δεν είναι πιθανό να έχει γίνει κάτι τέτοιο, καθώς επάνω στην εφημερίδα βρέθηκαν σημειώσεις και ως εκ τούτου, καθώς ο εκδότης της εφημερίδας ήταν ο ίδιος, μάλλον το συγκεκριμένο φύλλο επρόκειτο για ένα προσωπικό του αντίτυπο. «Παραμένει φυσικά μια υπόθεση», σημειώνει ο καθηγητής, συμπληρώνοντας ότι «πιθανότατα όμως πρόκειται για ένα αντίτυπο το οποίο είχε εκδώσει ο ίδιος και το οποίο χρησιμοποίησε για να σημειώσει. Ωστόσο, δεδομένου ότι είναι πολύ ασυνήθιστο ο μύκητας Malassezia restricta να προέρχεται από εξωτερική μόλυνση, η ύπαρξη του μύκητα στο δείγμα αντανακλά κατά πάσα πιθανότητα την παθολογική κατάσταση του ίδιου του Μαρά και όχι κάποιου άλλου προσώπου».

Τι είναι και πώς λειτουργεί η αναδρομική διάγνωση

Η αναδρομική διάγνωση είναι το πεδίο το οποίο ασχολείται με την ταυτοποίηση της ασθένειας ή των αιτιών θανάτου ιστορικών προσώπων ή προσώπων τα  οποία έχουν αξία για την επιστημονική κοινότητα. Οι ερευνητές αξιοποιούν δηλαδή σύγχρονες τεχνικές έρευνας και ανάλυσης για να διερευνήσουν, μέσα από το πρίσμα των σύγχρονων επιστημονικών γνώσεων, παθολογικές καταστάσεις ανθρώπων οι οποίοι έζησαν στο παρελθόν. Σε αυτή τη διερεύνηση των αιτιών μιας νόσου δεν περιλαμβάνονται μόνο δεδομένα από σύγχρονες τεχνικές ανάλυσης αλλά και ιστοριογραφικές αναφορές, όπως ακριβώς συμβαίνει με την περίπτωση της δερματοπάθειας του Ζαν-Πολ Μαρά. Ενα χαρακτηριστικό παράδειγμα εφαρμογής της αναδρομικής διάγνωσης είναι η εκ των υστέρων διάγνωση του σπουδαίου συνθέτη Εκτόρ Μπερλιόζ ως πάσχοντος από ιδιοπαθή επιληψία, μέσα από την ανάλυση των γραπτών του, στα οποία ο συνθέτης αναφέρεται σε συμπτώματα τα οποία περιγράφηκαν από την επιστημονική κοινότητα τα τελευταία 60 χρόνια. Προσπάθειες για εξέταση βιολογικού υλικού ιστορικών προσώπων έχουν υπάρξει με την ανάλυση ίχνους αίματος το οποίο αποδιδόταν (τελικά λανθασμένα) στον βασιλιά της Γαλλίας Λουδοβίκο ΙΣΤ’ και την ανάλυση γενετικού υλικού το οποίο βρέθηκε στον σκελετό τόσο του Ριχάρδου Γ’ της Αγγλίας όσο και συγγενικών του προσώπων.

Πηγές: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/825034v1 - https://www.nationalgeographic.co.uk/history-and-civilisation/2019/11/what-can-200-year-old-dna-tell-us-about-murdered-french - https://www.tovima.gr/2019/12/07/science/i-viologia-fotizei-ti-galliki-epanastasi/

Οι πρώτες αποκαλύψεις του σκάφους Parker Solar Probe από τον Ήλιο. NASA's Parker Solar Probe Sheds New Light on the Sun

Το σκάφος Parker Solar Probe της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), που εκτοξεύθηκε τον Αύγουστο του 2018 και έχει αρχίσει να μελετά τον Ήλιο από κοντινότερη απόσταση σε σχέση με κάθε άλλο στο παρελθόν, άρχισε να στέλνει τα πρώτα αποκαλυπτικά στοιχεία που φωτίζουν τα αρκετά ακόμη μυστήρια του άστρου μας. NASA's Parker Solar Probe mission has returned unprecedented data from near the Sun, culminating in new discoveries published on Dec. 4, 2019, in the journal Nature. Among the findings are new understandings of how the Sun's constant outflow of material, the solar wind, behaves. Seen near Earth -- where it can interact with our planet's natural magnetic field and cause space weather effects that interfere with technology -- the solar wind appears to be a relatively uniform flow of plasma. But Parker Solar Probe's observations reveal a complicated, active system not seen from Earth. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Η μελέτη των στοιχείων αυτών θα βοηθήσει, μεταξύ άλλων, στην καλύτερη πρόγνωση του διαστημικού «καιρού», καθώς επίσης στην κατανόηση της συμπεριφοράς άλλων άστρων στο σύμπαν.

Το σκάφος, με μέγεθος αυτοκινήτου και κόστος ενάμισι δισεκατομμυρίου δολαρίων, έχει ήδη κάνει τρεις κοντινές διελεύσεις από τον Ήλιο (η επόμενη είναι τον Ιανουάριο) και έχει πλησιάσει σε απόσταση έως 24 εκατομμυρίων χιλιομέτρων.

Μέσα στην επόμενη εξαετία θα συμπληρώσει 24 διελεύσεις και θα πλησιάσει σε απόσταση έως 6,1 εκατ. χλμ., επτά φορές πιο κοντά από κάθε άλλη διαστημοσυσκευή (το προηγούμενο ρεκόρ ηλιακής προσέγγισης κατείχε το σκάφος Helios 2 από το 1976).

Οι πρώτες αποκαλύψεις

Parker Solar Probe observed switchbacks — traveling disturbances in the solar wind that caused the magnetic field to bend back on itself — an as-yet unexplained phenomenon that might help scientists uncover more information about how the solar wind is accelerated from the Sun. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez

Ήταν γνωστό ότι ο ηλιακός «άνεμος» - το ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων που εκρέουν συνεχώς από τον Ήλιο- επιταχύνεται καθώς αφήνει το εξωτερικό στρώμα του άστρου μας. Όμως οι νέες μετρήσεις δείχνουν ότι η επιτάχυνση του ανέμου είναι ακόμη μεγαλύτερη της αναμενόμενης.

Parker Solar Probe has made new observations of energetic particles — like those seen here impacting a detector on ESA and NASA's Solar and Heliospheric Observatory — which will help scientists better understand how these events are accelerated. Credits: ESA/NASA/SOHO

Μια από «τις πραγματικά μεγάλες εκπλήξεις», όπως είπαν οι επιστήμονες της αποστολής που έκαναν τέσσερις σχετικές δημοσιεύσεις στο περιοδικό «Nature» -είναι η ανίχνευση ξαφνικών πολύ ισχυρών αυξήσεων στην ταχύτητα του ηλιακού ανέμου, τόσο βίαιων που το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου αναστρέφεται κατά 180 μοίρες και μετά από λίγο επιστρέφει στην αρχική θέση του. Τα ηλιακά σωματίδια φαίνεται να εκτινάσσονται μάλλον με εκρηκτικό τρόπο κατά κύματα, παρά να εκρέουν με μια σταθερή ροή.

NASA's Parker Solar Probe observed a slow solar wind flowing out from the small coronal hole – the long, thin black spot seen on the left side of the Sun in this image captured by NASA's Solar Dynamics Observatory – on October 27, 2018. While scientists have long known that fast solar wind streams flow from coronal holes near the poles, they have not yet conclusively identified the source of the Sun's slow solar wind. Credits: NASA/SDO

Ο Ήλιος παράγει ένα γρήγορο άνεμο με ταχύτητα 500 έως 1.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο και έναν πιο αργό που ταξιδεύει στο διάστημα με λιγότερα από 500 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Ο πρώτος πηγάζει από γιγάντιες «τρύπες» στο ηλιακό στέμμα κοντά στους δύο πόλους. Ο πιο μυστηριώδης αργός άνεμος φαίνεται να προέρχεται και αυτός από μικρότερες τρύπες στο στέμμα, οι οποίες βρίσκονται κοντά στον ισημερινό του και έως τώρα ήταν άγνωστες. Οι τρύπες αυτές είναι πιο κρύες και λιγότερο πυκνές σε σχέση με την υπόλοιπη επιφάνεια του Ήλιου.

Ακόμη, βρέθηκε ότι ο ηλιακός άνεμος κινείται γύρω από τον Ήλιο πολύ ταχύτερα από ό,τι νόμιζαν έως τώρα οι επιστήμονες, με ταχύτητα 35 έως 50 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Η ανακάλυψη θα βοηθήσει τις προγνώσεις του διαστημικού καιρού, δηλαδή πότε μια επικίνδυνη έκρηξη ακτινοβολίας του Ήλιου μπορεί να φθάσει στη Γη.

Parker Solar Probe saw cosmic dust (illustrated here) — scattered throughout our solar system — begin to thin out close to the Sun, supporting the idea of a long-theorized dust-free zone near the Sun. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger

Όπως αναμενόταν, βρέθηκε πολλή λεπτή σκόνη στην περιοχή κοντά στον Ήλιο, η οποία εκτιμάται ότι προέρχεται από απομεινάρια αστεροειδών και κομητών που πλησίασαν το άστρο αρκετά για να διαλυθούν.

Όμως όσο πλησιάζει κανείς τον Ήλιο, τόσο αυτή η σκόνη αραιώνει, με αποτέλεσμα σε απόσταση περίπου τεσσάρων εκατομμυρίων χιλιομέτρων από αυτόν να μην υπάρχει καθόλου σκόνη.

Ανθεκτικό

Parker Solar Probe's imagers look out sideways from behind the spacecraft's heat shield, watching structures as they develop in the corona. Credits: NASA/JHUAPL/Naval Research Lab/Parker Solar Probe

Μέχρι στιγμής το Parker Solar Probe έχει αντέξει την ακραία θερμότητα της «ατμόσφαιρας» του Ήλιου, του λεγόμενου στέμματος, αλλά όταν φθάσει στο πιο κοντινό σημείο η θερμική ασπίδα του πάχους 11,4 εκατοστών θα πρέπει να τα βγάλει πέρα με θερμοκρασίες της τάξης των 1.400 βαθμών Κελσίου.

Guardian graphic. Source: The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Μια βασική ερώτηση που περιμένει επιστημονική απάντηση, είναι γιατί η επιφάνεια του Ήλιου έχει θερμοκρασία μόνο 6.000 βαθμών Κελσίου, ενώ η ατμόσφαιρα (το στέμμα) του φθάνει το 1,1 εκατομμύριο βαθμούς (θα περίμενε κανείς να έχει μικρότερη θερμοκρασία από την επιφάνεια).

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasas-parker-solar-probe-sheds-new-light-on-the-sun/ - https://www.kathimerini.gr/1054850/gallery/epikairothta/episthmh/oi-prwtes-apokalyyeis-toy-skafoys-parker-solar-probe-apo-ton-hlio

Ένας γιγάντιος εξωπλανήτης γύρω από ένα άστρο λευκό νάνο. Giant planet found around tiny white dwarf star, a first

Ο πλανήτης εκτιμάται ότι είναι τουλάχιστον τέσσερις φορές μεγαλύτερος από τη Γη και τριπλάσιος από το άστρο του. Διαθέτει μάλιστα μια ουρά σαν κομήτη, καθώς σταδιακά εξαερώνεται υπό την επίδραση του καυτού άστρου του. The Neptune-sized planet, which orbits an Earth-sized star, is being slowly evaporated by the white dwarf, causing the planet to lose some 260 million tons of material every day. This artist's concept shows the white dwarf WDJ0914+1914 and the Neptune-sized planet that orbits the dead star. Credit: ESO/M. Kornmesser

Ευρωπαίοι αστρονόμοι ανακάλυψαν για πρώτη φορά ένα τεράστιο εξωπλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο λευκό νάνο, σε απόσταση περίπου 1.500 ετών φωτός από τη Γη, στον αστερισμό του Καρκίνου. Ο πλανήτης εκτιμάται ότι είναι τουλάχιστον τέσσερις φορές μεγαλύτερος από τη Γη και τριπλάσιος από το άστρο του. Διαθέτει μάλιστα μια ουρά σαν κομήτη, καθώς σταδιακά εξαερώνεται υπό την επίδραση του καυτού άστρου του.

Η ανακάλυψη έγινε με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στην έρημο Ατακάμα της Χιλής και οι αστρονόμοι από τη Βρετανία, τη Γερμανία και τη Χιλή, με επικεφαλής τον δρα Μπόρις Γκένσικε του βρετανικού Πανεπιστημίου του Γουόρικ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature».

Ο λευκός νάνος (WD J0914+1914) είναι το απομεινάρι ενός άστρου που κάποτε έμοιαζε με τον Ήλιο μας. Η θερμοκρασία του πιστεύεται ότι φθάνει τους 28.000 βαθμούς Κελσίου, πενταπλάσια από του Ήλιου. Η ακτινοβολία του μητρικού άστρου αναγκάζει την ατμόσφαιρα του παγωμένου εξωπλανήτη να διαφεύγει στο διάστημα με εντυπωσιακό ρυθμό τουλάχιστον 3.000 τόνων ανά δευτερόλεπτο, σχηματίζοντας έτσι ένα δίσκο σαν ουρά από αέρια που περιέχουν υδρογόνο, οξυγόνο και θείο.

Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι κάπως έτσι μπορεί να μοιάζει το ηλιακό μας σύστημα στο μακρινό μέλλον. Άστρα σαν τον Ήλιο καταναλώνουν υδρογόνο στον πυρήνα τους στο μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους, όμως όταν το καύσιμο αυτό τελειώσει, αρχίζει η σύνθεση του άνθρακα-12 και βαρύτερων πυρήνων και μετατρέπονται σε ερυθρούς γίγαντες, με μέγεθος εκατοντάδες φορές μεγαλύτερο από το αρχικό τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να «καταπίνουν» και να καταστρέφουν τους πιο κοντινούς πλανήτες τους και αυτή πιθανότατα θα είναι η μοίρα της Γης, του Ερμή και της Αφροδίτης σε περίπου 4,5 έως πέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Τελικά ο ερυθρός γίγαντας χάνει τα εξωτερικά στρώματα του στο διάστημα, αφήνοντας πίσω του ένα πυρήνα, που είναι ο λευκός νάνος, ένα μικρό απομεινάρι που όμως ακόμη μπορεί να έχει πλανήτες γύρω του, τους πιο μακρινούς που ξέφυγαν από την θανατηφόρα «αγκαλιά» του ερυθρού γίγαντα.

Researchers using ESO’s Very Large Telescope have, for the first time, found evidence of a giant planet associated with a white dwarf star. The planet orbits the hot white dwarf, the remnant of a Sun-like star, at close range, causing its atmosphere to be stripped away and form a disc of gas around the star. Credit: ESO

Οι αστρονόμοι εικάζουν ότι υπάρχουν πολλά τέτοια αστρικά συστήματα που έχουν κάποιο λευκό νάνο στο κέντρο τους, αλλά έως τώρα ποτέ δεν είχαν βρει ένα πλανήτη που να έχει διασωθεί από τη φάση ερυθρού γίγαντα του άστρου του και να συνεχίζει να κινείται γύρω πλέον από ένα λευκό νάνο. Στο συγκεκριμένο αστρικό σύστημα, εκτός από τον γιγάντιο εξωπλανήτη που βρέθηκε, θεωρείται πιθανό ότι υπάρχουν και άλλοι.

Πηγές: Accretion of a giant planet onto a white dwarf star  - http://www.astronomy.com/news/2019/12/first-giant-planet-discovered-around-a-tiny-white-dwarf-star - https://www.amna.gr/home/article/413278/Anakalufthike-o-protos-gigantios-exoplanitis-guro-apo-ena-astro-leuko-nano

Οι πρώτοι τεχνητοί νευρώνες στη μάχη κατά των χρόνιων παθήσεων. World first as artificial neurons developed to cure chronic diseases

Τους πρώτους στον κόσμο τεχνητούς νευρώνες πάνω σε ένα τσιπάκι πυριτίου πλάτους λίγων χιλιοστών, οι οποίοι συμπεριφέρονται σχεδόν σαν τους πραγματικούς στον εγκέφαλο, δημιούργησε μια διεθνής ομάδα επιστημόνων. Artificial neurons on silicon chips that behave just like the real thing have been invented by scientists - a first-of-its-kind achievement with enormous scope for medical devices to cure chronic diseases, such as heart failure, Alzheimer's, and other diseases of neuronal degeneration. This is one of the artificial neurons in its protective casing. Credit: University of Bath

Το επίτευγμα ανοίγει νέες δυνατότητες για τη δημιουργία βιοηλεκτρονικών ιατρικών συσκευών και εμφυτευμάτων που θα βοηθήσουν στη θεραπεία χρόνιων παθήσεων, όπως η καρδιακή ανεπάρκεια, η νόσος Αλτσχάιμερ και άλλες νευροεκφυλιστικές παθήσεις, η παράλυση κ.α.

The tiny electric pulse has been mounted on a silicon chips for the first time and is designed to mimic the neurons in our nervous system. The chip is being held here by researcher Alain Hogaret with research associate Kamal Abu Hassan looking on.

Οι ερευνητές από τη Βρετανία, την Ελβετία και τη Νέα Ζηλανδία, με επικεφαλής τον καθηγητή Αλέν Νογκαρέτ του Τμήματος Φυσικής του βρετανικού Πανεπιστημίου του Μπαθ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature Communications», ανέπτυξαν βιονικούς νευρώνες που μπορούν να ανταποκρίνονται στα ηλεκτρικά σήματα του νευρικού συστήματος όπως οι βιολογικοί νευρώνες και με τη σειρά τους να στέλνουν κατάλληλα σήματα σε άλλα νεύρα, στους μυς και στα όργανα του σώματος, κάτι που υπήρξε στόχος της ιατρικής έρευνας εδώ και δεκαετίες.

Έτσι, ανοίγονται νέοι δρόμοι για τη θεραπεία παθήσεων όπου οι νευρώνες δεν δουλεύουν σωστά ή έχουν καταστραφεί. Οι τεχνητοί νευρώνες θα μπορούν να εμφυτεύονται και να αντικαθιστούν τα μη λειτουργικά κυκλώματα των φυσικών νευρώνων. Για παράδειγμα, στην καρδιακή ανεπάρκεια οι νευρώνες στη βάση του εγκεφάλου δεν ανταποκρίνονται σωστά στα ερεθίσματα του νευρικού συστήματος, με αποτέλεσμα να μη στέλνουν στην καρδιά τα κατάλληλα ηλεκτρικά σήματα, η οποία έτσι δυσλειτουργεί.

Prof Alain Nogaret describes the significance of his work.

Οι νέοι νευρώνες από πυρίτιο μιμούνται με μεγάλη ακρίβεια (πάνω από 94%) τους πραγματικούς, όπως έδειξαν τα πειράματα σε ζώα. «Έως τώρα οι νευρώνες ήσαν σαν ένα μαύρο κουτί, όμως κατορθώσαμε να ανοίξουμε αυτό το μαύρο κουτί να κοιτάξουμε μέσα, βρίσκοντας μια μέθοδο να αναπαράγουμε τις ηλεκτρικές ιδιότητες των πραγματικών νευρώνων με μεγάλη λεπτομέρεια», δήλωσε ο Νογκαρέτ.

Οι τεχνητοί νευρώνες χρειάζονται μόνο 140 νανοβάτ ενέργειας, πράγμα που διευκολύνει πολύ την ενσωμάτωση τους σε βιοηλεκτρονικά κυκλώματα προς εμφύτευση στο σώμα, όπως «έξυπνους» βηματοδότες.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/s41467-019-13177-3 - https://www.bath.ac.uk/announcements/world-first-as-artificial-neurons-developed-to-cure-chronic-diseases/ - https://www.kathimerini.gr/1054653/article/epikairothta/episthmh/oi-prwtoi-texnhtoi-neyrwnes-sth-maxh-kata-twn-xroniwn-pa8hsewn

Απρόσμενα μεγάλη μαύρη τρύπα στον γαλαξία μας. Astronomers Find ‘Impossible’ Stellar Black Hole in Milky Way

Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν στον γαλαξία μας μια μαύρη τρύπα τόσο μεγάλη για το είδος της, για τη δημιουργία της οποίας δεν υπάρχουν επιστημονικές εξηγήσεις μέχρι στιγμής. An international team of astronomers has discovered an exceptionally massive black hole of stellar origin with a mass 68 times that of the Sun. An artist’s impression of the wide star-black-hole binary system LB-1. Image credit: Jingchuan Yu.

Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν στον γαλαξία μας μια μαύρη τρύπα τόσο μεγάλη για το είδος της, για τη δημιουργία της οποίας δεν υπάρχουν επιστημονικές εξηγήσεις μέχρι στιγμής. Η μαύρη τρύπα με την ονομασία LB-1 κινείται γύρω από ένα άστρο, απέχει περίπου 15.000 έτη φωτός από τη Γη και έχει μάζα περίπου 70 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο.

Οι αστρονόμοι του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Κίνας και της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, με επικεφαλής τον Λίου Τζιφένγκ, έκαναν την ανακάλυψη με το κινεζικό τηλεσκόπιο LAMOST και τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature».

Η LB-1 ανήκει στην κατηγορία των αστρικών μαύρων οπών, δηλαδή σχηματίσθηκε μετά από την έκρηξη και τη βαρυτική κατάρρευση ενός μεγάλου άστρου. Έως τώρα οι επιστήμονες πίστευαν ότι τέτοιου είδους μαύρες τρύπες δεν φθάνουν σε μέγεθος μεγαλύτερο από 20 φορές σε σχέση με τον Ήλιο.

«Μαύρες τρύπες με τέτοια μάζα δεν θα έπρεπε καν να υπάρχουν στο γαλαξία μας, σύμφωνα με τα περισσότερα υπάρχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης. Η LB-1 έχει διπλάσια μάζα από αυτή που θεωρούσαμε δυνατή. Τώρα οι επιστήμονες πρέπει να αντιμετωπίσουν την πρόκληση να εξηγήσουν τη δημιουργία της», δήλωσε ο Τζιφένγκ.

Artist's impression of photons veering around a black hole. (Nicolle R. Fuller/NSF)

Μια πιθανότητα είναι ότι πρόκειται για δύο μαύρες τρύπες σε κοντινή τροχιά η μία γύρω από την άλλη και όχι μια μόνο μαύρη τρύπα. Μαύρες τρύπες σαν τη LB-1, αλλά μικρότερες σε μέγεθος, θεωρούνται κοινές στο γαλαξία μας (φθάνουν ίσως τα 100 εκατομμύρια σύμφωνα με μια εκτίμηση), αλλά σπάνια εντοπίζονται, επειδή -αντίθετα με άλλα είδη μαύρων οπών- συνήθως δεν εκπέμπουν ακτίνες-Χ. Όσες έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα (περίπου δύο δεκάδες) έχουν όλες μάζες κάτω των 30 ήλιων.

Παρόλα αυτά, η LB-1, αν και η μεγαλύτερη έως τώρα αστρική μαύρη τρύπα στο γαλαξία μας, είναι πολύ μικρότερη από τις μαύρες τρύπες που υπάρχουν στα κέντρα γαλαξιών (και του δικού μας) και οι οποίες έχουν μάζες εκατομμυρίων ή και δισεκατομμυρίων ήλιων.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1766-2 - http://www.sci-news.com/astronomy/lb-1-impossible-stellar-black-hole-milky-way-07855.html - https://www.tovima.gr/2019/12/02/science/mayri-trypa-ston-galaksia-mas-70-foveres-megalyteri-apo-ton-ilio/

Υπολογιστής με την ταχύτητα του φωτός. Electro-optical device provides solution to faster computing memories and processors

Ο υπολογισμός με την ταχύτητα του φωτός ήταν για δεκαετίες μια δελεαστική αλλά εξαιρετικά αόριστη προοπτική, ωστόσο, πλέον παίρνει σάρκα και οστά στη μικρή πλατφόρμα που ανέπτυξαν οι καινοτόμοι επιστήμονες. Η ανακάλυψή τους ανοίγει τρομακτικές δυνατότητες για την τεχνολογία του μέλλοντος. The first-ever integrated nanoscale device programmable with either photons or electrons has been developed by scientists in Prof Harish Bhaskaran’s research group at the University of Oxford - in collaboration with researchers at the universities of Münster and Exeter. Credit: CC0 Public Domain

Το 1965, ο Γκόρντον Μουρ, ένας από τους ιδρυτές της Intel, παρατήρησε πως ο αριθμός των τρανζίστορ ενός πυκνού ολοκληρωμένου κυκλώματος διπλασιαζόταν κάθε δύο χρόνια και προέβλεψε πως η υπολογιστική ικανότητα θα συνεχίσει να αυξάνεται με αντίστοιχους ρυθμούς – γεγονός που θα έκανε την αύξησή της εκθετική. Η υπερφιλόδοξη πρόβλεψή του μετατράπηκε τελικά σε μια απίθανη πραγματικότητα. Όταν, τρία χρόνια μετά την αποτύπωση του Μουρ, η NASA έστειλε τον πρώτο άνθρωπο στο φεγγάρι, η υπολογιστική ικανότητα ολόκληρου του οργανισμού ήταν μικρότερη από εκείνη που περιέχουν σήμερα τα κινητά τηλέφωνα που κουβαλάμε στις τσέπες μας.

Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια οι ρυθμοί του γνωστού «Νόμου του Μουρ» έχουν πλέον επιβραδυνθεί, και αρκετοί επιστήμονες εικάζουν πως η εκθετική ανάπτυξη της υπολογιστικής ικανότητας ίσως προσεγγίζει το τέλος της.

The team has created a first-of-a-kind electro-optical device that bridges the fields of optical and electronic computing.

Μία ομάδα ερευνητών της μηχανικής νανοκλίμακας από το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης έρχεται σήμερα να ανατρέψει αυτή την επιβράδυνση, χάρη σε μία συναρπαστική καινοτομία: την πρώτη νανοσκοπική μνήμη και υπολογιστική πλατφόρμα η οποία λειτουργεί ηλεκτρο-οπτικά. Με άλλα λόγια, οι ερευνητές –οι οποίοι συνεργάστηκαν με τα πανεπιστήμια του Μούνστερ και του Έξετερ– δημιούργησαν το πρώτο υπολογιστικό τσιπ το οποίο λειτουργεί τόσο με ρεύμα όσο και με φως.

Ο υπολογισμός με την ταχύτητα του φωτός ήταν για δεκαετίες μια δελεαστική αλλά εξαιρετικά αόριστη προοπτική, ωστόσο πλέον παίρνει σάρκα και οστά στη μικρή πλατφόρμα που ανέπτυξαν οι καινοτόμοι επιστήμονες. Η ανακάλυψή τους ανοίγει τρομακτικές δυνατότητες για την τεχνολογία του μέλλοντος.

“This is a very promising path forward in computation, especially in fields where high processing efficiency is needed,” states Nikolaos Farmakidis, graduate student at Oxford and co-first author. 

Στην ομάδα των ερευνητών που ενδέχεται να ανατρέψει τα δεδομένα της επιστήμης και της τεχνολογίας βρίσκεται και ένας νέος επιτυχημένος Έλληνας. Ο Νίκος Φαρμακίδης είναι μεταπτυχιακός φοιτητής στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και ένας από τους κεντρικούς συγγραφείς της ανατρεπτικής έρευνας που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances. «Κατασκευάσαμε και δείξαμε πειραματικά ότι μπορούμε να αποθηκεύσουμε δεδομένα και να πραγματοποιήσουμε υπολογισμούς όχι μόνο με ηλεκτρόνια όπως είθισται αλλά και με φωτόνια σε όγκο που δεν ξεπερνά το 1 ατολίτρο», αναφέρει ο ερευνητής. «Η πραγματοποίηση υπολογισμών με την ταχύτητα του φωτός, με ταυτόχρονα τη δυνατότητα ενσωμάτωσης με ολοκληρωμένα ηλεκτρικά κυκλώματα, μπορεί δυνητικά να είναι ο δρόμος για να ξεπεραστούν οι δυσκολίες πάνω στην κατασκευή μικρότερων ημιαγωγών και να παραχθούν υπολογιστές και συσκευές νέας γενιάς με ασύλληπτες δυνατότητες», συμπληρώνει.

Παρότι συναντά κανείς καθημερινά ιστορίες για τις συναρπαστικές ικανότητες των σύγχρονων ρομπότ, η αλήθεια είναι πως ο ενθουσιασμός πολλές φορές νεφελώνει την τεχνολογική πραγματικότητα, η οποία συνεχίζει να είναι περιορισμένη. Σε πολλές περιπτώσεις, οι ανάγκες για τεχνητή νοημοσύνη υψηλής απόδοσης και ταυτόχρονα και χαμηλής ισχύος ξεπερνούν κατά πολύ τις τρέχουσες δυνατότητές μας. Ωστόσο, αν το μικρό τσιπ που πραγματοποιεί υπολογισμούς με την ταχύτητα του φωτός καταφέρει να κλιμακωθεί σε μέγεθος, τότε τα δεδομένα ανατρέπονται με τρόπους που η ανθρώπινη φαντασία δεν μπορεί ακόμα να προβλέψει. Το μόνο σίγουρο είναι πως η υπολογιστική ικανότητα, όχι απλά δεν πλησιάζει στο τέλος της εκθετικής της ανάπτυξης που προέβλεψε πριν από 53 χρόνια ο Μουρ, αλλά ετοιμάζεται να διανύσει ένα αστραπιαίο ταξίδι και να μας προσγειώσει έτη φωτός μπροστά.

Πηγές: "Plasmonic nanogap enhanced phase-change devices with dual electrical-optical functionality" Science Advances (2019). advances.sciencemag.org/content/5/11/eaaw2687 - https://www.exeter.ac.uk/news/research/title_768122_en.html - https://www.kathimerini.gr/1054188/gallery/epikairothta/episthmh/ypologisths-me-thn-taxythta-toy-fwtos

Λευτέρης Πούλιος, «Το εμπόρευμα»

John Keane, Choice, 1993

Είμαι δεσμώτης κάτω από την υψηλή δικαιοσύνη ενός

χαμόγελου και θλίβομαι άμετρα για τον πλανήτη

που ‘χασε όλη την αγνότητα

λουσμένος στον κατακλυσμό της ανθρώπινης μωρίας.

Φτηνά ή ακριβά όλα πουλιούνται. Καθετί γίνεται

για να πουληθεί και να πουληθεί γρήγορα.

Ο άνεμος και το κύμα από τους εμπόρους πουλήθηκαν.

Ό,τι γεύτηκαν η ευγένεια και το έγκλημα, ό,τι γνωρίζει

ο έρωτας και η καθημερινή επιθυμία των όχλων,

έχει πουληθεί. Ό,τι η τέχνη

και η επιστήμη αναγνώρισαν, έχει πουληθεί.

Οι ξαναμμένες κραυγές των οδών, εφαρμογές

και ιδέες έχουν πουληθεί. Κάθε πράμα

έχει την αξία του στην αγορά. Τα βρόμικα

εσώρουχα της Μπαρντό αξίζουν όσο ένας Ρέμπραντ.

Η αναρχία των μαζών προβάλλεται στις βιτρίνες

των καταστημάτων. Έχουν πουληθεί τρελά μυστικά

για κάθε ακολασία.

Όλοι δίνουν νωρίς την παραγγελιά τους.

John Keane, Fairy Tales of London 1, 1992