Wysokie drzewa w niebezpieczeństwie

Naukowcy z Los Alamos National Laboratory wykorzystali dobrze znane prawo Darcy'ego do postawienia hipotezy, że wraz z globalnym ociepleniem wyższe drzewa będą narażone na coraz większe niebezpieczeństwo uschnięcia. Prawo Darcy'ego opisuje zależność pomiędzy prędkością filtracji płynu w ośrodku porowatym, a gradientem ciśnienia.

Z artykułu opublikowanego w Nature Climate Change dowiadujemy się, dlaczego ocieplający się klimat źle wróży takim drzewom jak np. potężne kalifornijskie sekwoje, których wiek nierzadko przekracza 1000 lat.

Nathan McDowell, główny autor badań, przypomina, że to różnica ciśnień powoduje u roślin ruch wody od korzeni ku górze. Woda wyparowuje do atmosfery, a im cieplejsze powietrze, tym mocniejsze parowania. Ponadto cieplejsze powietrze jest w stanie przechować więcej wody, co dodatkowo powoduje zwiększone parowanie. Rośliny, by chronić się przed utratą wody, zamykają aparaty szparkowe, jednak wówczas nie wchłaniają dobrze dwutlenku węgla potrzebnego im do fotosyntezy. Fotosynteza przebiega więc mniej efektywnie, a rośliny nie wykorzystują dodatkowych ilości CO2 wyemitowanych przez człowieka. To tak, jakby iść do baru z zaklejonymi ustam” - mówi McDowell. Problem jest szczególnie poważny dla wyższych drzew, gdyż ich systemy transportujące wodę są dłuższe niż drzew niższych, muszą zatem zamykać aparaty szparkowe na dłużej.

Z tego też powodu zespół McDowella uważa, że globalne ocieplenie łatwiej przetrwają niskie drzewa i krzewy, natomiast wysokie drzewa mogą mieć poważne problemy.

W Kalifornii już od dłuższego czasu obserwuje się masowe wymieranie wysokich drzew w miejscach dotkniętych suszą. McDowell uważa, że takie zjawisko będzie rozprzestrzeniało się na całym świecie. Prawo Darcy'ego dotyczy wszystkich roślin, zatem zmiany klimatyczne będą niebezpieczne dla wysokich drzew na całym globie.

Naukowcy mają kilka pomysłów, jak można pomóc drzewom. Jeden z nich zakłada sadzenie wysokich gatunków drzew bardziej na północy i na wyżej położonych terenach. Inny to propozycja wycinania części drzew, by przerzedzić las i tym samym zapewnić pozostałym osobnikom więcej wody. Podkreślają jednak przy tym, że strategia ratunkowa powinna być oceniana osobno dla każdej lokalizacji i każdego gatunku.

Źródło: Scientific American

Tajemnicza choroba zabija ostatnie suhaki

W ostatnim czasie w centralnej Azji padło nawet 120 000 suhaków. Tym samym liczebność tego krytycznie zagrożonego gatunku zmniejszyła się o połowę. Naukowcy i weterynarze przedstawili rządowi Kazachstanu wyniki swojego dotychczasowego śledztwa.

Oficjalne dane mówią o 85 000 martwych zwierząt, jednak doszły do nas nieoficjalne informacje, że mogło paść ponad 100 000, około 120 000 suhaków - mówi Aline Kuhl-Stenzel z Konwencji ONZ ds. Gatunków Migrujących.

Zwierzęta zaczęły nagle wymierać około 10 maja. W ciągu kilku dni padło 27 000 sztuk. Rząd Kazachstanu poprosił wówczas ONZ o pomoc. Przed tygodniem do Kazachstanu przybyła grupa specjalistów pod kierunkiem Richarda Kocka z Royal Veterinary College w Wielkiej Brytanii. To bardzo dramatyczne i traumatyczne przeżycie. Śmiertelność wynosi 100%. Nie znam żadnego innego przypadku tak wysokiej śmiertelności. Giną wszystkie dorosłe i młode - mówi Kock. Zwierzęta umierają w wyniku ostrej biegunki i problemów oddechowych.

Dotychczasowe badania pozwoliły zawęzić możliwe przyczyny wymierania suhaków do trzech czynników. Pierwszym z nich jest posocznica krwotoczna. To choroba wywoływana przez nieszkodliwą zwykle bakterię, która jednak czasami może zabijać i jest niebezpieczna m.in. dla bydła. Mniej prawdopodobną przyczyną jest roznoszona przez komary krwotoczna choroba zwierzyny płowej. Uczeni chcą przeprowadzić dodatkowe testy, które pozwolą ją potwierdzić lub wyeliminować. W końcu trzecim czynnikiem może być toksemia wywołana przez bakterie z rodzaju Clostridium.

Przyczyną, dla której padło tak wiele zwierząt może być fakt, że wszystkie samice rodzą młode w ciągu zaledwie tygodnia, co tworzy świetne warunki do rozprzestrzeniania się chorób między matkami a ich potomstwem.

Jeszcze w latach 90. na świecie żyło ponad milion suhaków. W roku 2014 liczebność gatunku oszacowano na 260 000 sztuk. Około 200 000 żyło w regionie Betpak-Dala, a 60 000 na innych obszarach.

Źródło: New Scientist

Będzie chłodniej

Naukowcy z University of Southampton i National Oceanography Centre (NOC) przeprowadzili badania, których wyniki sugerują, że w najbliższym czasie może dojść do zakrojonej na szeroką skalę zmiany klimatycznej, która potrwa przez kilkadziesiąt lat. Zmiana ta związana jest z ochładzaniem się Atlantyku. Prawdopodobnie doprowadzi ona do bardziej suchych miesięcy letnich w Wielkiej Brytanii i Irlandii, przyspieszenia wzrostu poziomu oceanu wzdłuż północno-wschodnich wybrzeży USA oraz susz w Sahelu. Zmiana może oznaczać też spadek średniej temperatury o 0,5 stopnia Celsjusza, co powinno w częściowo zrekompensować globalne ocieplenie i skutkować mniejszą liczbą huraganów w USA.

Wody powierzchniowe Atlantyku ochładzają się i ocieplają w skali kilku dziesięcioleci. Mamy dowody, że zmiany te wpływają na temperatury, opady, susze oraz częstotliwość pojawiania się huraganów w wielu miejscach na świecie. Ta zmienność, zwana Atlantycką Oscylacją Wielodekadową (AMO) to ważne zjawisko wpływające na Ocean Atlantycki i klimat całego regionu - mówi doktor Gerard McCarthy, główny autor badań.

Pojawianie się AMO to skutek przenoszenia ciepła na północ przez prądy morskie. Zjawisko trwa 20-30 lat, a specjaliści mówią o pozytywnym AMO, gdy silniejsze prądy przenoszą więcej ciepła, i negatywnym AMO, gdy wskutek osłabienia prądów w okolice Europy trafia mniej ciepła. Siła prądów morskich jest mierzona przez sieć czujników zwaną RAPID. Od dekady zbiera ona informacje na temat atlantyckiej południkowej termohalinowej cyrkulacji wymiennej (AMOC). O osłabianiu AMOC donosiliśmy już na początku ubiegłego roku. Teraz specjaliści uważają, że to zapowiedź rychłego pojawienia się negatywnej fazy AMO, która schłodzi wody Północnego Atlantyku.

Jako, że czujniki RAPID zbierają dane zaledwie od 10 lat, uczeni potrzebowali informacji z dłuższego okresu. Skorzystali z gromadzonych od 100 lat danych na temat średniego poziomu oceanów. Na ich podstawie stworzyli modele komputerowe, pokazujące przenoszenie ciepła w oceanach i wpływ tego procesu na temperaturę wód powierzchniowych w poszczególnych miejscach. Dzięki temu, jak mówi doktor Ivan Haigh, oceanograf z University of Southampton, udało się uzyskać dowód na związek pomiędzy cyrkulacją oceaniczną, a pojawianiem się AMO.

Źródło: PhysOrg

Helicobacter pylori wpływają na komórki macierzyste żołądka

Bakterie Helicobacter pylori mogą bezpośrednio wpływać na komórki macierzyste żołądka, zwiększając częstość ich podziałów. Choć badania prowadzono na myszach, udało się uzyskać wskazówkę, czemu zakażenie tym patogenem zwiększa ryzyko nowotworu u ludzi.

Za pomocą mikroskopu 3D zespół ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda identyfikował kolonie bakterii w ludzkich gruczołach żołądka (to tam rezydują komórki macierzyste i prekursorowe, które rozwijają się do dojrzałych komórek epitelialnych).

H. pylori wymykają się sokowi żołądkowemu, ukrywając się w śluzie pokrywającym nabłonek. Bakterie wstrzykują do komórek nabłonka białko CagA (ang. cytotoxin associated protein A), co zapewnia im stały dopływ substancji odżywczych. CagA jest wprowadzane do komórek epitelialnych za pomocą jednoetapowego systemu transportu T4SS, czyli bezpośrednio z cytozolu komórki bakteryjnej do komórek gospodarza. Ostatnio Amerykanie wykazali, że onkoproteina stymuluje komórki macierzyste do szybszych podziałów.

Wejście do gruczołu żołądka jest wąskie - jego szerokość jest zaledwie 4 razy większa od średnicy H. pylori, w dodatku przestrzeń wypełnia śluz. Wcześniejsze badania dr. Manuela Amievy i Michaela Sigala pokazały, że bakterie wpływają do gruczołów myszy, nie było jednak wiadomo, czy zachodzi tam ich wzrost i czy zjawisko występuje również u ludzi. Mimo potrzeby bardziej systematycznych badań, trudno było znaleźć odpowiednie próbki ludzkiego żołądka. Choć często przeprowadza się biopsje, zapewniają one próbki górnej warstwy, podczas gdy naukowców interesowały warstwy położone głębiej.

By nie sprawiać chorym bólu (pobranie zdatnej próbki przypominałoby zrobienie pacjentowi dużego wrzodu), naukowcy postanowili wykorzystać tkanki żołądka pozostałe po operacjach bariatrycznych. Próbki pochodziły z żołądków, gdzie H. pylori nie tworzyły aktywnie wrzodów ani zmian nowotworowych. Po zidentyfikowaniu tkanek zakażonych konkretnymi szczepami H. pylori, zespół posłużył się mikroskopem konfokalnym. W ten sposób odtworzono trójwymiarowe obrazy gruczołów 4 narządów. Wszystkie pokazały kolonie H. pylori, zlokalizowane w pobliżu miejsca rezydowania szybko dzielących się komórek prekursorowych. Mniejsza liczba kolonii bakterii występowała u podstawy gruczołów, koło komórek macierzystych.

Gdy Amieva i Sigal zajęli się na powrót modelem mysim, zauważyli, że w ok. 30% skolonizowanych przez H. pylori gruczołów bakterie występują u ich postawy.

Opisany mechanizm rzuca sporo światła na patogenezę nowotworów żołądka. Komórki nabłonka żyją zbyt krótko, by nabyć mutacje. Kiedy dotrą na powierzchnię żołądka, żyją ok. 24 godzin. Trudno sobie wyobrazić, że H. pylori robią z nim coś, co mogłoby prowadzić do nowotworu, lecz komórki macierzyste są bardzo długowieczne, a zakażenia H. pylori zaczynają się często w dzieciństwie.

By ustalić, jak H. pylori modyfikują zachowanie komórek macierzystych, Amerykanie wykorzystali myszy, u których zachodzi ekspresja fluorescencyjnych markerów. Dzięki temu można śledzić los komórek macierzystych i komórek potomnych.

Okazało się, że po upływie 2 tygodni gruczoły zakażonych myszy były znacznie dłuższe i bardziej zajęte stanem zapalnym niż gruczoły zwierząt zdrowych. By potwierdzić przypuszczenia, że dzieje się tak pod wpływem CagA, myszy zakażono bakteriami, które nie mogły wstrzykiwać białka do komórek epitelialnych. Ustalono, że choć patogeny nadal kolonizowały gruczoły, stan zapalny był lżejszy, a wzrost komórek macierzystych wolniejszy.

Źródło: Stanford University School of Medicine

Globalne stężenie CO2 przekroczyło 400 ppm

Po raz pierwszy od rozpoczęcia pomiarów średnia światowa zawartość dwutlenku węgla w atmosferze przekroczyła 400 części na milion (ppm). Pomiary z Mauna Loa i 39 stacji na świecie wykazały, że średnie stężenie dla marca 2015 roku wyniosło 400,83 ppm.

O przekroczeniu granicy 400 ppm dowiedzieliśmy się po raz pierwszy w maju 2013 roku, kiedy to tuż po północy z 7 na 8 maja instrumenty na Mauna Loa wykazały powyżej 400 ppm i poziom ten utrzymał się przez resztę nocy. Była to jednak średnia godzinowa i to dla jednej, choć najważniejszej, stacji pomiarowej. Specjaliści informowali, że równie dużo dwutlenku węgla nie było w atmosferze od co najmniej 800 000 lat, a najprawdopodobniej ostatnio tak duże stężenie występowało w pliocenie, przed 2,5 milionami lat.

W kwietniu ubiegłego roku już 12 stacji pomiarowych na półkuli północnej informowało o przekroczeniu poziomu 400 ppm. Teraz stężenie to przekroczono w skali całego globu. Eksperci uważają, że prawdopodobnie dopiero dane z maja wykażą globalny spadek poniżej 400 ppm, gdyż rozwijająca się roślinność na półkuli północnej zacznie pochłaniać więcej dwutlenku węgla z atmosfery.

Trzeba pamiętać też, że w skali globalnej dane są zbierane z kilkutygodniowym opóźnieniem. Wynika to m.in. z faktu, że na półkuli północnej znajduje się znacznie więcej źródeł antropogenicznej emisji CO₂, zatem gaz musi mieć czas by rozprzestrzenić się po całym globie. Wahania w jedną lub drugą stronę są zatem widoczne w skali globalnej dopiero po jakimś czasie. Niezależnie jednak od tego, gdzie położone są stacje pomiarowe, wszystkie one pokazują trend wzrostowy, zatem dwutlenku węgla jest coraz więcej. Sytuacja nie ulegnie zmianie nawet mimo tego, że – jak wcześniej poinformowała Międzynarodowa Agencja Energii – w 2014 roku dzięki rozwojowi źródeł odnawialnych po raz pierwszy od 40 lat w okresie wzrostu gospodarczego światowa emisja gazów cieplarnianych nie zwiększyła się w porównaniu z rokiem wcześniejszym. Dwutlenek węgla może krążyć w atmosferze przez setki lat, zatem nawet jeśli nie będziemy już więcej zwiększali emisji, to i tak poziom CO₂ będzie rósł. Jedynym sposobem powstrzymania tego wzrostu jest zatem redukcja emisji.

Żródło : Climate Central

Odkryto bardzo ważne ogniwo łańcucha ewolucji

Pierwsze eukarioty, czyli organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami, pojawiły się na Ziemi przed 2 miliardami lat. Ich wyewoluowanie było jednym z najważniejszych momentów w historii życia. Teraz naukowcy poinformowali o znalezieniu formy przejściowej, z której pojawiły się eukarioty.

Na dnie Oceanu Arktycznego znaleziono mikroorganizmy, które posiadają wiele, ale nie wszystkie, cech znajdowanych dotychczas u eukariotów. To przełom. Odkrycie jest niemal zbyt dobre, by było prawdziwe - cieszy się Eugene Koonin, biolog ewolucyjny z National Center for Biotechnology Information.

Pierwsze wskazówki dotyczące pochodzenia eukariotów zdobyto już w latach 70., kiedy to Carl Woese, mikrobiolog z University of Ilinois porównał materiał genetyczny różnych gatunków i odtworzył drzewo życia. Stwierdził, że zawiera ono trzy główne odgałęzienia. W jednej znajdują się bakterie, w drugiej archeony, w trzeciej eukarioty. Woese odkrył, że eukarioty są bliżej spokrewnione z archeonami niż bakteriami.

Przez ostatnie 40 lat, dzięki rozwojowi nauki i techniki coraz lepiej poznawaliśmy historię życia. A ostatnimi czasy zaczęło pojawiać się coraz więcej badań sugerujących, że eukarioty nie są osobną gałęzią ewolucji, ale wyewoluowały z archeonów.

Niedawno Steffen L. Jorgensten, mikrobiolog z Uniwersytetu w Bergen, pobierał próbki z dna Oceanu Arktycznego. Zauważył, że w niektórych warstwach osadów żyją archeony. Przekazał więc próbki Thijsowi Ettemie z Uniwersytetu w Uppsali, który już wcześniej spostrzegł, że najbliżej spokrewnione z eukariotami archeony żyją na dnie oceanów.

Gdy Ettema zbadał dostarczone osady, okazało się, że znajdują się tam nieznane wcześniej archeony. Zostały one nazwaneLokiarchaeum. Szczegółowa analiza DNA wykazała, że Lokiarchaeum są bliżej spokrewnione z eukariotami, niż jakiekolwiek inne znane archeony. Jednak jeszcze większym zaskoczeniem było odkrycie, że archeony te mają wiele cech charaktrystycznych znajdowanych wcześniej wyłącznie u eukariotów. Znaleziono m.in. geny odpowiedzialne za powstawanie lizosomów w komórkach eukariotów. Ale nie tylko. Odkryto również geny, które u eukariotów odpowiadają za tworzenie cytoszkieletu. Naukowcy nie wykluczają, że Lokiarchaeum wykorzystuje swój cytoszkielet do poruszania się – podobnie jak pierwotniaki – i, na wzór eukariotów, potrafi pochłaniać molekuły i mikroorganizmy. Lokiarchaeum miał znacznie bardziej złożoną budowę niż bakterie i inne archeony, jednak prawdopodobnie nie posiadał jądra komórkowego i mitochondriów.

Niewykluczone zatem, że ewolucja wyglądała w następujący sposób. Gdy już archeony podobne do Lokiarchaeum rozwinęły pełen szkielet, następnym krokiem mogło być pojawienie się mitochondriów. Nauka od dawna wie, że mitochondria powstały z bakterii. Niewykluczone zatem, że Lokiarchaeum lub im podobne archeony wchłonęły bakterie, a te zamieniły się w mitochondria, zapewniające energię swojemu gospodarzowi. A gdy już archeony posiadały własne centra energetyczne, mogły się rozrastać i przybierać bardziej złożone formy. Już w 2006 roku Koonin i William Martin z Uniwersytetu w Düsseldorfie zaproponowali model ewolucji jądra komórkowego. Dwa zestawy genów znajdujące się w jednej komórce mogą nawzajem sobie zaszkodzić, gdy wejdą w kontakt. Naukowcy zaproponowali hipotezę, zgodnie z którą eukarioty stopniowo budowały barierę, mającą na celu oddzielenie od siebie tych zestawów genów.

Przed ekspertami jeszcze dużo pracy. Mikrorganizmy wydobywane z dna morskiego szybko giną, gdyż nie wytrzymują gwałtownej zmiany warunków pomiędzy tymi, w których żyły, a tymi, w które są przenoszone. Ettema i jego zespół spróbują odtworzyć warunki panujące w osadach na dnie Oceanu Arktycznego. Mają nadzieję, że dzięki temu mikroorganizmy będą mogły przeżyć, a może nawet się rozmnożyć. Uczeni będą więc mieli materiał do badań.

Źródło: The New York Times

Geny do poprawki. Czy powinniśmy bać się biomedycyny?

Rozmowa z prof. Oktawianem Nawrotem, prawnikiem i bioetykiem z Wydziału Prawa i Administracji Uniwersytetu Gdańskiego

Newsweek.pl: W zeszłym tygodniu chińscy naukowcy ogłosili, że udało im się usunąć wadliwy gen, powodujący ciężką chorobę, beta-talasemię, z jednokomórkowego zarodka ludzkiego. Eksperyment ten wywołał burzliwą dyskusję w naukowym świecie. Dlaczego jest aż tak kontrowersyjny?
Prof. Oktawian Nawrot: Bowiem właśnie z możliwością modyfikacji ludzkiego embrionu wiążą się największe obawy dotyczące rozwoju biomedycyny. Obawy te w zasadzie artykułowane są od dawna. Monstrum Frankensteinia, Golem, bohaterowie powieści Aldousa Huxleya „Nowy wspaniały świat” oraz filmu „Gattaca – Szok przyszłości” w reżyserii Andrew Niccol, a nawet w pewnym sensie niewinny Pinokio i jego uwspółcześniona wersja, android David Swinton z filmu Stevena Spielberga „A.I. Sztuczna inteligencja”, stali się ikonami współczesnej nauki – uosabiając jej nadzieje i lęki. Oto człowiek, podlegający dotychczas twardym prawom natury lub wizji Stwórcy, zyskuje możliwość przejęcia sterów ewolucji we własne ręce, kształtowania siebie nie tylko w ramach zastanych granic, lecz wręcz ich wyznaczenia, redefinicji swojej natury.

Newsweek.pl: Daje to przecież wspaniałe możliwości, pewnie wielu z nas chciałoby to i owo w swoich genach poprawić...
Prof. Oktawian Nawrot: Jest to wizja zarazem pociągająca, jak i przerażająca. Pociągająca, bowiem otwiera się przed nami szansa skutecznego wyeliminowania chorób, mających podłoże genetyczne, których nie potrafimy obecnie leczyć. Wyobraźmy sobie możliwość modyfikacji genów odpowiedzialnych za mukowiscydozę, chorobę Taya-Sachsa etc. Któż by się na to nie zdecydował? Zauważyć jednak należy, że wraz z rozwojem biotechnologii inżynierowie genetyczni zapewne osiągną możliwość usuwania mutacji innego rodzaju, np. objawiających się skłonnością do otyłości, cukrzycy, chorób serca itp. Kolejnym przewidywalnym krokiem okazać się może, na wzór genetycznej inżynierii roślin i zwierząt, uodpornienie istot ludzkich na określone jednostki chorobowe, jak np. HIV.

Newsweek.pl: To wszystko wciąż nie brzmi groźne. Gdzie więc są te kontrowersje?
Prof. Oktawian Nawrot: Wszystkie dotychczas wymienione modyfikacje wydają się być pod względem molarnym możliwe do zaakceptowania bez większych zastrzeżeń, jakkolwiek wymienione w dwóch ostatnich zdaniach nie spełniają już roli terapeutycznej, służą zaś ogólnie rozumianej prewencji, niczym współczesne szczepionki. Tym samym zakres tego, co moralnie właściwe lub akceptowalne, w sposób częstokroć niezauważalny, ulega rozszerzeniu na interwencje, co do których w istocie nie został osiągnięty konsens społeczny, a nawet które de facto nie stanowiły przedmiotu dyskursu publicznego. Nietrudno więc wyobrazić sobie, że następny krok objąć może modyfikacje genów związanych np. z percepcją oraz zdolnościami intelektualnymi.

Newsweek.pl: Będziemy chcieli być coraz bardziej inteligentni?
Prof. Oktawian Nawrot: Zwiększenie możliwości poznawczych jednostki, zwłaszcza w okresie dzieciństwa, przyczynić się może do – pożądanego z punktu widzenia rodziców i szerzej społeczeństwa, a także hipotetycznie z punktu widzenia samej poddanej modyfikacjom jednostki - jej szybszego rozwoju i pełniejszej adaptacji do określonych warunków. I tak oto nieoczekiwanie wkraczamy na pole eugeniki. Tworzymy „lepszych” ludzi, inni – czyli obecnie my – stają się tymi gorszymi i to już od urodzenia, a nawet wcześniej. Naturalna równość, stanowiąca podstawę m.in. praw człowieka i społeczeństw demokratycznych, chwieje się w posadach.

źródło: newsweek