28 Ιαν 2012

Αερόβια επανάσταση


Όταν η ζωή στη Γη πήρε τις πρώτες ανάσες οξυγόνου
 
Η γήινη ατμόσφαιρα απέκτησε οξυγόνο αρκετά νωρίτερα από ό,τι είχε εκτιμηθεί ως σήμερα, υποδεικνύει η ανάλυση αρχαίων ωκεάνιων βυθών.
Αερόβιοι οργανισμοί που χρησιμοποιούσαν οξυγόνο στο μεταβολισμό τους υπήρχαν ήδη πριν από 2,48 δισεκατομμύρια χρόνια, τουλάχιστον 100 εκατ. χρόνια νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε, αναφέρουν στο περιοδικό Nature Καναδοί ερευνητές.
Όπως είχαν δείξει πέραν πάσης αμφιβολίας προηγούμενες γεωλογικές μελέτες, το οξυγόνο ουσιαστικά απουσίαζε από την ατμόσφαιρα της αρχέγονης Γης -το αέριο θα ήταν μάλιστα τοξικό για τους πρώτους μικροοργανισμούς, οι οποίοι πρέπει να ήταν αναερόβιοι.
Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία, το οξυγόνο της ατμόσφαιρας προήλθε από τους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς που εμφανίστηκαν αργότερα και άλλαξαν δραστικά την εμφάνιση και τη χημεία του πλανήτη.

To Μεγάλο Οξειδωτικό Συμβάν
Η ανάλυση "δίνει μια καινούργια ημερομηνία για το Μεγάλο Οξειδωτικό Συμβάν, την εποχή κατά την οποία η ατμόσφαιρα απέκτησε για πρώτη φορά οξυγόνο" σχολίασε ο Κουρτ Κονχάουζερ, γεωμικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα.
Η ομάδα του Κονχάουζερ εξέτασε τη σχέση ανάμεσα στα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και τις συγκεντρώσεις χρωμίου σε πετρώματα που βρίσκονταν κάποτε στους ωκεάνιους πυθμένες.
"Προτείνουμε ότι η απότομη άνοδος στα επίπεδα του χρωμίου πυροδοτήθηκε από την οξείδωση του ορυκτού σιδηροπυρίτη στην ξηρά" αναφέρει ο ερευνητής.
Χρησιμοποιώντας το οξυγόνο που πρέπει ήδη να περιείχε η ατμόσφαιρα, "αερόβια βακτήρια διέσπασαν τον σιδηροπυρίτη, απελευθερώνοντας έτσι οξέα τα οποία διέλυσαν τα πετρώματα και τα εδάφη σε ένα κοκτέιλ μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του χρωμίου. Τα μέταλλα αυτά παρασύρθηκαν στη συνέχεια στους ωκεανούς με το νερό της βροχής".
"Η εξέταση των δεδομένων [...] δείχνει ότι τα επίπεδα χρωμίου αυξήθηκαν σημαντικά πριν από 2,48 δισεκατομμύρια χρόνια" εξηγεί ο Κονχάουζερ.
Όποτε κι αν συνέβη, το Μεγάλο Οξειδωτικό Συμβάν άλλαξε δραστικά τη ζωή στον πλανήτη, αφού οδήγησε στην εξόντωση πολλών αναερόβιων οργανισμών, για τους οποίους το οξυγόνο είναι δηλητήριο, και άνοιξε το δρόμο για τα σημερινά αερόβια είδη.
Τι συνέβη όμως με τους πρωτόγονους αερόβιους οργανισμούς που οξείδωσαν τον σιδηροπυρίτη ;
Όπως επισημαίνει ο Κονχάουζερ, οι οργανισμοί αυτοί ζουν και βασιλεύουν σε απομονωμένα, όξινα περιβάλλοντα.
"Οι ίδιες βακτηριακές μορφές ζωής ζουν ακόμα και σήμερα, καταναλώνοντας σιδηροπυρίτη στα όξινα απόνερα ορυχείων σε όλο τον κόσμο" είπε ο ερευνητής.

Μπορείτε να δείτε και αυτό το άρθρο

21 Ιαν 2012

Για "λευκότερα" λευκά

Η μπουγάδα θα καθαρίζεται μόνη της απλωμένη στον ήλιο

Για την ακρίβεια πρόκειται για μια ουσία με την οποία καλύπτονται τα υφάσματα, τα οποία φτάνει να εκτεθούν στον ήλιο για να αυτοκαθαριστούν. Μέσω του ήλιου και μόνο αφαιρούνται από αυτά τόσο οι λεκέδες όσο και οι μυρωδιές.
Η έρευνα έγινε στο Πανεπιστήμιο Ζια Τονγκ της Σανγκάης και στο Πανεπιστήμιο Χουμπέι. Η ουσία που κάνει τη διαφορά είναι το διοξείδιο του τιτανίου (ΤiO2), που θεωρείται "άριστος καταλύτης για την αποσύνθεση οργανικών ουσιών”. Εκτός του ότι αποτελεί τη λευκή βάση από την οποία παράγονται όλες οι αποχρώσεις, το διοξείδιο του τιτανίου δρα ως "φωτοκαταλύτης" και μπορεί να εξουδετερώνει σωματίδια οργανικών και άλλων ρύπων, διατηρώντας τα χρώματα καθαρά.
Όμως αυτό συμβαίνει μόνο όταν το διοξείδιο του τιτανίου εκτεθεί σε υπεριώδες φως, το οποίο όμως αντιστοιχεί σε ένα μικρό μόνο μέρος της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας.
Η νέα επίστρωση, που
παρουσιάζεται στο Applied Materials and Interfaces Journal, ενισχύει τη δράση του TiO2 με την προσθήκη ατόμων αζώτου και μορίων ιωδιούχου αργύρου, τα οποία επιτρέπουν την οξείδωση των ρύπων ακόμα και στο ορατό φως.
Ήδη χρησιμοποιείται για να κατασκευαστούν κάλτσες που δεν έχουν δυσάρεστες οσμές και πανάκια για το μπάνιο και την κουζίνα που καθαρίζονται εύκολα.
Τα "λειτουργικά ρούχα" θα είναι φθηνά, μη τοξικά αλλά και φιλικά στο περιβάλλον, αφού δεν θα απαιτείται πλέον νερό για να φρεσκαριστεί μια μπλούζα έπειτα από μια ζεστή ιδρωμένη μέρα.
Και, για πιο δύσκολους λεκέδες, το επιστρωμένο ύφασμα μπορεί να πλυθεί σε νερό χωρίς να χάσει την καθαριστική του δράση.

13 Ιαν 2012

Fritz Haber : Η ζωή και ο θάνατος της ανθρωπότητας στα χέρια του

Ο Γερμανός χημικός Fritz Haber (εβραϊκού θρησκεύματος) γεννήθηκε το 1868. Οι γνώσεις του αιματοκύλησαν τον πλανήτη (ακόμα και τους ομόθρησκους του), αλλά οι ίδιες γνώσεις βοήθησαν τον πλανήτη να ζήσει και να αναπτυχθεί.
 

Στη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου (1914–1918) ο Fritz Haber δεν ήταν κανένα άπειρο μαθητούδι. Ήταν ένα μεσήλικας, που συνειδητά “πούλησε” τις γνώσεις του στην “υπηρεσία του Κακού”. Εφηύρε, δηλαδή , και προώθησε τα τοξικά αέρια και τη χρήση των χημικών αερίων στις πολεμικές συρράξεις. Δεν είναι τυχαίο, άλλωστε ότι ο Α΄ παγκόσμιος πόλεμος είναι ο πιο αιματηρός από όλους τους πολέμους που γνώρισε η ανθρωπότητα, κυρίως, λόγω των χημικών όπλων. Εκατομμύρια παλικάρια άφησαν την τελευταία τους πνοή στο μέτωπο εξαιτίας των επιστημονικών ανακαλύψεων του Fritz Haber. Η ειρωνεία της τύχης θα φέρει, στου χρόνου τα γυρίσματα, τις ίδιες γνώσεις να εφαρμοστούν από τους Ναζί για να δηλητηριάσουν τους άμαχους εβραίους (στη διάρκεια του Β΄ παγκοσμίου πολέμου ).
Εκατομμύρια Εβραίοι δηλητηριάστηκαν στα ναζιστικά στρατόπεδα συγκέντρωσης, εξαιτίας των ανακαλύψεων του ομόθρησκου τους Fritz Haber (ο ίδιος είχε πεθάνει από φυσικό θάνατο το 1934, στην Ελβετία). Οι έρευνες του Fritz Haber είχαν ιδιαίτερη επιτυχία και στην παραγωγή των εκρηκτικών υλών.
Μήπως νομίζετε ότι η κοινωνία των πολιτών τιμώρησε με οποιοδήποτε τρόπο το Haber, μετά το πέρας του Α’ Παγκοσμίου πολέμου ; Συνέβη ακριβώς το αντίθετο. Το 1919, μόλις ένα χρόνο μετά τη λήξη του πολέμου και ενώ η ανθρωπότητα ακόμα έκλαιγε τα παιδιά της θα τιμηθεί με το βραβείο Νόμπελ Χημείας (κυρίως λόγω της παραγωγής αμμωνίας)
Εκτός από τα χημικά αέρια ο Haber σε συνεργασία με τον Carl Bosch (1913) κατάφερε να παράγει αμμωνία με χημικές ενώσεις του αζώτου και του υδρογόνου. Αυτή η ανακάλυψη έδωσε νέα ώθηση στην παραγωγή λιπασμάτων και βοήθησε να πενταπλασιαστεί η αγροτική παραγωγή με αποτέλεσμα να εξασφαλιστεί η διατροφή σε ένα διαρκώς αυξανόμενο, πληθυσμιακά, πλανήτη. Υπενθυμίζουμε ότι το 1913 ο πλανήτης αριθμούσε 1,7 δισεκατομμύρια, ενώ σήμερα  είμαστε 7 δισεκατομμύρια.
Από την άλλη πλευρά δεν πρέπει, βέβαια, να ξεχνάμε ότι η αύξηση της αγροτικής (χημικής) παραγωγής έχει τεράστιες και ίσως αμετάκλητες επιπτώσεις στο οικοσύστημα.
Η επιστήμη, η Χημεία, ο Fritz Haber έχουν πάντα δύο όψεις ...

8 Ιαν 2012

Το "πείραμα της ζωής" σε επανάληψη


Stanley Miller (1930-2007)
 Το 1953 ένας νεαρός φοιτητής, ονόματι Stanley Miller ξεκίνησε ένα πείραμα για να μάθει από που ξεκίνησε η ζωή στον Πλανήτη Γη. Το 2011, ένας από τους πιο πιστούς μαθητές του κατάφερε να το ολοκληρώσει. Ο Miller λοιπόν, ένας νέος επιστήμονας που σπούδαζε στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, ξεκίνησε για να μάθει από προήλθε η Ζωή σε αυτόν τον πλανήτη που ζούμε και αναπνέουμε.
Τότε, ο Miller, με τη βοήθεια του μέντορα του, Harold Urey (Νόμπελ Χημείας 1934) τοποθέτησε μικρές ποσότητες μεθανίου, αμμωνίας, υδρογόνου και νερού, σε ένα αεροστεγώς κλεισμένο δοχείο, το ζέστανε και το φόρτισε ηλεκτρικά, σε μια προσπάθεια να υπολογίσει την πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης.
Το αποτέλεσμα; Κυριολεκτικά κατάφερε να δημιουργήσει έναν κεραυνό μέσα σε ένα μπουκάλι! Μέσα σε λίγες εβδομάδες, o Miller παρατήρησε μέσα στο δοχείο ότι είχαν δημιουργηθεί περίπου 13 είδη αμινοξέων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη της ζωής.  Ωστόσο αυτό από μόνο του μπορεί να μην εξηγεί πλήρως το πώς προήλθε η ζωή στη Γη. Δίνει όμως τους τρόπους με τους οποίους η ζωή μπόρεσε να αναπτυχθεί. Μέσα στην επόμενη δεκαετία, ο Miller επανέλαβε το αρχικό του πείραμα με διάφορες παραλλαγές : εισήγαγε θερμό ατμό μέσα στο δοχείο προκειμένου να προκαλέσει ένα ηφαίστειο, που θεωρείται από τους επιστήμονες ένα πολύ χαρακτηριστικό μόρφωμα της πρώιμης ζωής στη Γη. Σε μια άλλη εκδοχή, πρόσθεσε δύο ακόμα στοιχεία, διοξείδιο του άνθρακα και υδρόθειο.
Παρ’ όλα αυτά, ο Miller για έναν ανεξήγητο έως τώρα λόγο, ποτέ δεν ανέλυσε τα αποτελέσματα της έρευνας του. Αντιθέτως σφράγισε όλη τη δουλειά του και την άφησε στην αποθήκη του σπιτιού του κλειδωμένη μέχρι το θάνατο του, το 2007. Ένα χρόνο αργότερα, το 2008, ο Adam Johnson, μαθητής του Miller, κληρονόμησε μέσω της διαθήκης, όλο το πείραμα του. Χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές, που είναι ένα δισεκατομμύριο φορές πιο λεπτομερείς από τις τεχνικές του Miller, ο Johnson βρήκε τουλάχιστον 23 αμινοξέα.
Στο πείραμα αυτό, τα αμινοξέα βρίσκονται σε δύο ισομερή ( D και L ανάλογα με τη στερεοχημεία τους), ίσης ποσότητας καθένα από το οποίο είναι ο καθρέφτης του άλλου. Αυτό παρατηρείται μόνο στις εργαστηριακές αντιδράσεις, γιατί στη φύση τα αμινοξέα παράγονται μόνο τα ισομερή L. Έτσι, ο Johnson ήταν σίγουρος ότι αμινοξέα δεν είχαν προέλθει από μια πηγή μόλυνσης.
Έτσι λοιπόν, φανταστείτε έναν νέο και βίαιο πλανήτη που πλήττεται από ηφαίστεια που εκρήγνυνται, από δηλητηριώδη αέρια και κεραυνούς.  Αυτά τα συστατικά συνδυάζονται για να παράγουν  μια πρωτογενή “σούπα”, η οποία διαμόρφωσε τους προδρόμους της ζωής στις δεξαμενές νερού. Επιπλέον, οι μετεωρίτες που πέφτουν από το διάστημα θα μπορούσαν να προστεθούν στα συσσωρευμένα μόρια.
Αν και όλο το πείραμα θεωρείται πια ξεπερασμένο, εν τούτοις είναι τουλάχιστον συναρπαστικό πως ο άνθρωπος κατάφερε να προβλέψει την πρώιμη μορφή της Γης, τη στιγμή που η Ζωή άρχιζε δειλά να εμφανίζεται στο Σύμπαν. 


Διαβάστε
 εδώ  τα επίσημα συμπεράσματα του πειράματος Miller.

7 Ιαν 2012

Ελιξίριο της μακροζωίας από αμινοξέα

Ένα "κοκτέιλ" αμινοξέων (δομικά συστατικά των πρωτεϊνών) φάνηκε ότι μπορεί να αυξήσει το προσδόκιμο ζωής ποντικών κατά 12%, ποσοστό το οποίο, σύμφωνα με τους ειδικούς, μεταφράζεται στον άνθρωπο σε περίπου 10 χρόνια επιπλέον ζωής. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μιλάνου που βρίσκονται πίσω από τη νέα μελέτη εκτιμούν ότι το νέο εύρημα θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαιτέρως χρήσιμο, κυρίως για τα ηλικιωμένα άτομα ή για ασθενείς με προβλήματα υγείας, όπως η καρδιακή ανεπάρκεια και οι χρόνιες νόσοι του αναπνευστικού, που μειώνουν τα επίπεδα ενέργειας του οργανισμού.
Σε πειράματα στο εργαστήριο μεσήλικα αρσενικά υγιή ποντίκια κατανάλωσαν νερό το οποίο ήταν εμπλουτισμένο με τρία συγκεκριμένα αμινοξέα : λευκίνη, ισολευκίνη και βαλίνη. Όπως φάνηκε από τα αποτελέσματα, τα ζώα που ήπιαν το εμπλουτισμένο νερό έζησαν σημαντικά περισσότερο (συγκεκριμένα, 869 ημέρες) σε σύγκριση με άλλα τα οποία κατανάλωναν νερό το οποίο δεν περιείχε τα αμινοξέα (774 ημέρες).
Παράλληλα το μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής συνοδεύτηκε από βιολογικές αλλαγές οι οποίες οδήγησαν σε αύξηση της παροχής ενέργειας στα κύτταρα, αλλά και σε μείωση των οξειδωτικών βλαβών που προκαλούνται από τις ελεύθερες ρίζες. Συγκεκριμένα, τα ζώα που έλαβαν τα αμινοξέα παρήγαγαν περισσότερα μιτοχόνδρια – "εργοστάσια" παραγωγής ενέργειας των κυττάρων – τόσο στην καρδιά όσο και στους σκελετικούς μυς.
"Πρόκειται για την πρώτη απόδειξη σχετικά με το ότι ένα μίγμα αμινοξέων μπορεί να αυξήσει τη ζωή σε ποντίκια" ανέφερε ο επικεφαλής της μελέτης Enzo Nisoli.
Το 2009 επιστήμονες έδειξαν για πρώτη φορά ότι τα ίδια τρία αμινοξέα μπορούν να παρατείνουν τη ζωή μονοκύτταρων μυκήτων της μαγιάς, ωστόσο είναι η πρώτη φορά που κάτι τέτοιο αποδεικνύεται σε θηλαστικά.
Τα καινούργια ευρήματα μαρτυρούν ότι συμπληρώματα διατροφής τα οποία περιέχουν τα τρία αμινοξέα θα μπορούσαν να ωφελήσουν τον άνθρωπο. Σημειώνεται ότι τέτοια διατροφικά συμπληρώματα κυκλοφορούν ήδη σε φαρμακεία και καταστήματα υγιεινής διατροφής.
Χρειάζεται πάντως η διεξαγωγή μιας μεγάλου εύρους κλινικής δοκιμής με χρήση συμπληρωμάτων που θα περιέχουν τα αμινοξέα τόσο σε υγιή άτομα όσο και σε άτομα με διαφορετικές ασθένειες.

Περισσότερα στο άρθρο του "Cell Metabolism"

Οικόπεδο υδρογονανθράκων στον Πλούτωνα

Φασματικές ενδείξεις που κατέγραψε στον Πλούτωνα το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ενισχύουν τις υποψίες για την ύπαρξη οργανικών ουσιών ακόμα και στις παγωμένες παρυφές του Ηλιακού Συστήματος.
Οι παρατηρήσεις του Hubble δείχνουν ότι ο Πλούτωνας απορροφά περισσότερο από το αναμενόμενο υπεριώδες φως, ένδειξη για την παρουσία οργανικών μορίων, πιθανώς σύνθετων υδρογονανθράκων και ουσιών που περιέχουν άζωτο.
Περισσότερα αναμένεται να γίνουν γνωστά το 2015, οπότε θα φτάσει τον πλησιάσει το New Horizons της NASA, η πρώτη αποστολή που θα επισκεφτεί τον πλανήτη νάνο.
Ο Πλούτωνας, ένα σώμα με μάζα πέντε φορές μικρότερη από της Σελήνης, έχασε τον τίτλο του πλανήτη το 2006 και κατατάσσεται πλέον στους πλανήτες νάνους.

4 Ιαν 2012

Γλυκιά Χημεία

Ας ξεκινήσουμε τη νέα – δύσκολη – χρονιά με κάτι γλυκό…
   
Η γλυκιά γεύση είναι σχεδόν ταυτισμένη με τη ζάχαρη, που ανήκει στην τάξη των σακχάρων. Όλα τα σάκχαρα δεν είναι γλυκά, ιδιαίτερα όταν συγκροτούν διάφορα πολυμερή μακρομόρια, παρόλο που οι δομικές τους μονάδες είναι γλυκές.
Για τον προσδιορισμό της γλυκύτητας, δεν έχει επινοηθεί κάποιος αντικειμενικός τρόπος μετρήσεων κι εξακολουθεί να γίνεται υποκειμενικά, από ομάδες δοκιμαστών που βαθμολογούν τις γλυκές ουσίες, για το ίδιο βάρος, σε σχέση με μια πρότυπη ένωση, τη ζάχαρη, που ορίζεται ως το 100 της κλίμακας. Με εξαίρεση τη φρουκτόζη, όλα τα άλλα σάκχαρα υστερούν σε γλυκύτητα, μερικά μάλιστα είναι πικρά.
Υπάρχει βασική σχέση ανάμεσα στον αριθμό –ΟΗ που έχει μία οργανική ένωση και της γλυκύτητάς της, σχέση που δεν έχει εξηγηθεί επακριβώς.

Γι' αυτούς που δεν μπορούν να συμπεριλάβουν στη διατροφή τους τη ζάχαρη για λόγους παχυσαρκίας ή σακχαρώδους διαβήτη, υπάρχουν τα τεχνητά γλυκαντικά.
Τα τεχνητά γλυκαντικά έχουν το πλεονέκτημα ότι με μικρές ποσότητες επιτυγχάνουν το ίδιο αποτέλεσμα με τη ζάχαρη και παράλληλα δεν έχουν τα μειονεκτήματά της.
Το πιο κοινό τεχνητό γλυκαντικό είναι η σακχαρίνη, για την οποία το 1977 φάνηκε ότι προκαλούσε καρκίνο της κύστης σε πειραματόζωα. Συνεχίζει όμως να κυκλοφορεί, επειδή αφ' ενός οι ποσότητες που χρησιμοποιήθηκαν στα πειραματόζωα ήταν πολύ μεγάλες, αφ' ετέρου δεν υπάρχει αβλαβές υποκατάστατό της.
Άλλο ένα ευρέως διαδεδομένο τεχνητό γλυκαντικό είναι η ασπαρτάμη, αλλά και γι' αυτήν υπάρχει αμφισβήτηση.

Πολλές ενώσεις που ανήκουν στα φυσικά γλυκαντικά δίνουν πολλές υποσχέσεις, όπως η
νεοεσπεριδίνη που προέρχεται από τη φλούδα του γκρέιπ - φρουτ ή οι γλυκοζίτες της στεβιόλης.

Ποια πρέπει να είναι τα χαρακτηριστικά του τέλειου γλυκαντικού ;
–Πρέπει να είναι εκατοντάδες φορές γλυκύτερο από τη ζάχαρη, ώστε να χρειάζεται μικρή ποσότητα από αυτό,
–Να έχει το ίδιο προφίλ γεύσης, δηλαδή να διεγείρει γρήγορα τους υποδοχείς, αλλά επίσης γρήγορα να γίνεται και η αποδέσμευση και να μην αφήνει δυσάρεστη επίγευση.
–Να μην είναι τοξικό (ένα παιδί θα μπορούσε να καταπιεί ολόκληρο πακέτο με δισκία)
–Να μην προκαλεί βλάβες στα δόντια
–Να μη μεταβολίζεται και να αποβάλλεται κατ' ευθείαν από τον οργανισμό, ή, αν απορροφάται, να χωνεύεται όπως τα άλλα συστατικά της τροφής μας.
–Τέλος, θα πρέπει να είναι φτηνό, να έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, να είναι διαλυτό στο νερό και την αλκοόλη, να μην προσβάλλεται από οξέα και να είναι σταθερό όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασίες μαγειρέματος.

Φτιάξτε ένα τέτοιο μόριο και η ζωή σας θα γίνει πολύ-πολύ γλυκιά !...

Διαβάστε περισσότερα για :