31 Ιαν 2015

Το προϊστορικό "Μεγάλο Θανατικό"

Όξινη βροχή που θα έτσουζε σαν ξίδι δεν αποκλείεται να έπαιξε ρόλο στο λεγόμενο Μεγάλο Θανατικό πριν από περίπου 250 εκατ. χρόνια, το χειρότερο κύμα μαζικής εξαφάνισης ειδών που έζησε ποτέ ο πλανήτης.
Μέχρι σήμερα παραμένει άγνωστο τι ακριβώς προκάλεσε τη μαζική εξαφάνιση στα τέλη της Πέρμιας περιόδου, όταν χάθηκε το 90% των οργανισμών της Γης. Άλλοι πιστεύουν ότι ήταν αποτέλεσμα πρόσκρουσης αστεροειδή, άλλοι υποψιάζονται μαζική απελευθέρωση αέριου μεθανίου από τους ωκεανούς.
Ένα από τα επικρατέστερα σενάρια είναι ότι οι εξαφανίσεις προκλήθηκαν από ηφαιστειακές εκρήξεις στην περιοχή της σημερινής Σιβηρίας, οι οποίες προκάλεσαν δραματική αλλαγή του κλίματος.
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, οι εκρήξεις αυτές ίσως προκάλεσαν όξινες βροχές σε όλο τον κόσμο. «Για πρώτη φορά, μπορούμε να πούμε ότι τα εδάφη εκείνης της εποχής είχαν οξύτητα συγκρίσιμη με του ξιδιού» λέει ο Μαρκ Σέφτον του Imperial College στο Λονδίνο, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Geology.
Προκειμένου να εξηγήσουν αυτήν την ανωμαλία, η ερευνητική ομάδα άντλησε έμπνευση από τη γαλακτοβιομηχανία. Για να διατηρήσουν το άρωμα σε γαλακτοκομικά προϊόντα που περιέχουν βανίλια, οι παραγωγοί αυξάνουν την οξύτητα του γάλακτος, οπότε τα ένζυμα που διασπούν τη βανιλίνη εξουδετερώνεται.
Πετρώματα με γεύση βανίλια
Η έρευνα βασίστηκε σε αναλύσεις πετρωμάτων που χρονολογούνται στα τέλη της Περμίου, όταν όλες οι ήπειροι της Γης ήταν ενωμένες στην υπερήπειρο της Παγγαίας. 
Τα ιζηματογενή αυτά πετρώματα, τα οποία βρέθηκαν στη βόρεια Ιταλία, περιείχαν περιέχουν ασυνήθιστα υψηλές συγκεντρώσεις της ουσίας βανιλίνη, η οποία δίνει στη βανίλια το χαρακτηριστικό άρωμά της.
Μικρές ποσότητες βανιλίνης παράγονται από δέντρα και άλλα φυτά, διασπώνται όμως γρήγορα στο περιβάλλον από βακτηριακά ένζυμα.
Η ανίχνευση μεγάλων συγκεντρώσεων βανιλίνης έπειτα από τόσες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αποτελεί ένδειξη μειωμένης ή ανύπαρκτης βακτηριακής δραστηριότητας, λένε οι ερευνητές.
Κάτι τέτοιο μπορεί να συνέβη και στα εδάφη που εξετάζει η μελέτη. Είναι μια υπόθεση που δύσκολα μπορεί να αποδειχθεί άμεσα, βρίσκεται ωστόσο σε συμφωνία με προηγούμενη έρευνα του 2013, η οποία εκτιμούσε ότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις στη Σιβηρία θα μπορούσαν να είχαν κάνει τη βροχή όξινη σαν αδιάλυτο χυμό λεμονιού.
Τα οξέα θα σχηματίζονταν από την αντίδραση του ηφαιστειακού διοξειδίου του άνθρακα με το νερό της ατμόσφαιρας, μια αντίδραση που δίνει ανθρακικό οξύ. Ακόμα χειρότερο θα ήταν το θειικό οξύ, δηλαδή το βιτριόλι, που θα προέκυπτε από την αντίδραση των υδρατμών με ηφαιστειακό διοξείδιο του θείου.
Το διοξείδιο του θείου, εξάλλου, είναι μαζί με το διοξείδιο του αζώτου ο βασικός ρύπος στον οποίο οφείλονται οι σημερινές όξινες βροχές. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι η όξινη βροχή βλάπτει άμεσα τα φυτά και επιπλέον αφαιρεί θρεπτικά συστατικά από το έδαφος.
Οι όξινες βροχές από τις ηφαιστειακές εκρήξεις στη Σιβηρία θα μπορούσαν να είχαν καλύψει ολόκληρο τον πλανήτη και να επιτάχυναν τη μαζική εξαφάνιση ειδών.
Ωστόσο η μελέτη δεν αποδεικνύει ότι η όξινη βροχή ήταν αποτέλεσμα των συγκεκριμένων ηφαιστειακών εκρήξεων και δεν προήλθε από μικρότερες, τοπικές εκρήξεις ηφαιστείων.
Πιο σαφής απάντηση θα μπορούσε να δοθεί με αναλύσεις σε πετρώματα της ίδιας ηλικίας από άλλες περιοχές του πλανήτη όπως η Κίνα και η Γροιλανδία.

Πηγή : in.gr

23 Ιαν 2015

H μυρωδιά μετά τη βροχή...

Ένα ψιλόβροχο έπειτα από μια παρατεταμένη περίοδο ανομβρίας αρκεί για να αναδυθεί το γνώριμο, γήινο άρωμα της βροχής. Τι είναι όμως αυτό που μυρίζει ; Και πώς απελευθερώνεται στον αέρα ;

Η μυρωδιά της βροχής είναι σήμερα γνωστή και με το όνομα πετριχώρος (petrichor), ένας όρος που προκύπτει από το συνδυασμό των ελληνικών λέξεων "πέτρα" και "ιχώρ" ή "ιχώρος" -το χρυσαφένιο αίμα των θεών στην ελληνική μυθολογία.
Ο όρος πρωτοεμφανίστηκε σε μια δημοσίευση του περιοδικού Nature το 1964, με τίτλο "Η φύση της αργιλικής οσμής", στην οποία δύο αυστραλοί ερευνητές ανέφεραν ότι η μυρωδιά της βροχής έχει δύο βασικά συστατικά. 
Το πρώτο είναι η γεωσμίνη, μια ουσία που παράγεται από βακτήρια της ομάδας Actinobacter που ζουν στο έδαφος. Σύμφωνα με μεταγενέστερη μελέτη, η ανθρώπινη μύτη είναι άκρως ευαίσθητη στη γεωσμίνη και την αντιλαμβάνεται σε συγκεντρώσεις μέχρι πέντε μέρη ανά τρισεκατομμύριο. 
Το δεύτερο συστατικό είναι μια ελαιώδης ουσία που παράγεται ορισμένα φυτά και απορροφάται τελικά από τα αργιλώδη και αμμώδη εδάφη.
Η αυστραλιανή έρευνα απαντούσε όμως μόνο στο ένα σκέλος του μυστηρίου, αφού δεν προσέφερε κανένα στοιχείο για το μηχανισμό απελευθέρωσης αυτών των πτητικών ουσιών.
Την απάντηση δίνουν τώρα ερευνητές του MIT, οι οποίοι παρατήρησαν ότι κατά την πτώση των σταγόνων της βροχής στο έδαφος απελευθερώνονται φυσαλίδες με αερολύματα, ή αιωρούμενα στερεά σωματίδια.
Κάμερες υψηλής ταχύτητας αποκάλυψαν πως, όταν μια σταγόνα πέσει σε κάποια πορώδη επιφάνεια, όπως τα αργιλώδη ή τα αμμώδη εδάφη, παγιδεύει μικροσκοπικές φυσαλίδες στην επιφάνεια επαφής. Όπως θα συνέβαινε και σε ένα ποτήρι σαμπάνιας, οι φυσαλίδες ανεβαίνουν προς τα πάνω, σπάνε και απελευθερώνουν το περιεχόμενό τους.
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε περίπου 600 πειράματα με 28 διαφορετικές επιφάνειες, από τις οποίες οι 16 ήταν δείγματα εδάφους και οι υπόλοιπες τεχνητά υλικά. Η ταχύτητα πτώσης των σταγόνων αυξομειωνόταν ανάλογα με το ύψος από το οποίο απελευθερώνονταν πάνω από την επιφάνεια.
Βάσει των παρατηρήσεων, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναπτύξουν μια μαθηματική φόρμουλα που προβλέπει την ποσότητα αερολυμάτων που απελευθερώνονται, ανάλογα με την ταχύτητα της σταγόνας και τη διαπερατότητα της στερεής επιφάνειας.
Όπως επισημαίνει η μελέτη στην επιθεώρηση Nature Communications, η απελευθέρωση αερολυμάτων είναι μέγιστη στην ελαφριά βροχή που πέφτει σε πορώδη εδάφη. Στην περίπτωση ισχυρής βροχόπτωσης, οι σταγόνες πέφτουν με μεγαλύτερη ταχύτητα και δεν προλαβαίνουν να παγιδεύσουν φυσαλίδες - γι΄αυτό και ο πετριχώρος είναι πιο έντονος μετά το ψιλόβροχο, αντί έπειτα από μια ισχυρή νεροποντή.
Υπάρχει όμως και μια άλλη μυρωδιά που σχετίζεται με τη βροχή αλλά έχει εντελώς διαφορετική προέλευση: η οσμή της καταιγίδας που πλησιάζει.
Η μυρωδιά αυτή δεν οφείλεται σε ουσίες του εδάφους αλλά στο αέριο όζον, το οποίο παράγεται από την επίδραση των κεραυνών στο οξυγόνο της ατμόσφαιρας.
Το όζον, εξάλλου, παίρνει το όνομά του από την ελληνική λέξη "όζει" που σημαίνει μυρίζει.

Πηγή : in.gr

10 Ιαν 2015

Το στοιχείο 117 στον Περιοδικό Πίνακα

Ένα ακόμη χημικό στοιχείο, με τον ατομικό αριθμό 117, πρόκειται να προστεθεί στον Περιοδικό Πίνακα, ο οποίος διαρκώς μεγαλώνει χάρη σε νέες ανακαλύψεις στοιχείων που είναι πολύ «βαριά».

Το στοιχείο 117 ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2010 από μια αμερικανο-ρωσική επιστημονική ομάδα και τώρα, όπως παραδοσιακά απαιτείται, υπήρξε η επιβεβαίωση της ύπαρξης του, καθώς μια δεύτερη διεθνής ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής Γερμανούς επιστήμονες, κατάφερε επίσης να «δει» το εν λόγω στοιχείο.
Το επόμενο βήμα, θα είναι πλέον η Διεθνής Ένωση Χημείας (IUPAC) να αποδεχτεί επίσημα την επιβεβαίωση και να αποφασίσουν αν χρειάζονται και άλλα πειράματα ή αν θα αναγνωρίσουν οριστικά το νέο στοιχείο 117, οπότε αυτό θα πρέπει πλέον να πάρει ένα όνομα. Η κοινή επιτροπή των δύο επιστημονικών Ενώσεων θα κρίνει ποιός ερευνητικός φορέας δικαιούται να «βαφτίσει» το νέο στοιχείο.
Η τιμή ανήκει πρωτίστως στους επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου Λόρενς Λίβερμορ του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσίας, που έκαναν τη σχετική αρχική ανακάλυψη προ τετραετίας.
Η επιβεβαίωση έγινε στον γερμανικό επιταχυντή του Κέντρου Έρευνας Βαρέων Ιόντων Χέλμχολτς στο Ντάρμσταντ. Οι γερμανοί και άλλοι χημικοί και πυρηνικοί φυσικοί (συνολικά 72 ερευνητές από 11 χώρες), με επικεφαλής τον καθηγητή Κρίστοφ Ντίλμαν, βομβάρδισαν με ιόντα ασβεστίου έναν εξωτικό στόχο, ένα ραδιοϊσότοπο του μπερκελίου (Bk-249), και από τη σύγκρουση αυτή σχηματίστηκαν δύο άτομα του στοιχείου 117, που «έζησαν» λιγότερο από ένα δέκατο του δευτερολέπτου.
Το στοιχείο 117 διασπάται πολύ γρήγορα στα στοιχεία 113 και 115, τα οποία είχαν ανακαλυφθεί το 2004, στο πλαίσιο της ίδιας αμερικανο-ρωσικής ερευνητικής συνεργασίας.
Τα χημικά στοιχεία μετά τον ατομικό αριθμό 104 (αφορά τον αριθμό των πρωτονίων σε ένα πυρήνα ατόμου) θεωρούνται υπερβαρέα και είναι συνήθως φευγαλέα. Όμως τα πιο σταθερά από αυτά (που ακόμη δεν έχουν εντοπιστεί) πιστεύεται ότι «κατοικούν» στη λεγόμενη «νησίδα σταθερότητας», μια περιοχή όπου αναμένεται να βρεθούν πυρήνες σταθερών υπερβαρέων χημικών στοιχείων με πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής.
Προς το παρόν - και μέχρι να βρεθούν τέτοια υπερβαρέα στοιχεία στη φύση - αυτά παράγονται σε επιταχυντές με τη σύγκρουση σωματιδίων. Η σύντηξη δύο ελαφρύτερων πυρήνων, κάτι που πολύ σπάνια συμβαίνει, μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή ενός υπερβαρέος στοιχείου, το οποίο ζει ελάχιστα.
Εδώ και 30 χρόνια αδιάκοπων ερευνών, νέα «τεχνητά» υπερβαρέα στοιχεία ανακαλύπτονται με ρυθμό ένα ανά δύο έως τρία χρόνια και με απώτερο στόχο πάντα την ανακάλυψη της «νησίδας σταθερότητας». Οι πιο πρόσφατες προσθήκες στον Περιοδικό Πίνακα ήσαν τα στοιχεία 114 και 116, που ανακοινώθηκαν το 2011.

Δείτε ακόμα σε αυτό το ιστολόγιο :





6 Ιαν 2015

Πρωτεΐνη βρέθηκε να αψηφά δόγμα της Βιολογίας

Μια ασυνήθιστη πρωτεΐνη που υπάρχει στους περισσότερους οργανισμούς, από τον άνθρωπο μέχρι τη μαγιά, πηγαίνει κόντρα σε ένα βασικό δόγμα της μοριακής βιολογίας, καθώς δείχνει ότι οι πρωτεΐνες των κυττάρων μπορούν να συναρμολογούνται χωρίς οδηγίες από το γενετικό υλικό.
«Η αναπάντεχη αυτή ανακάλυψη δείχνει πόσο ατελής παραμένει η κατανόηση της βιολογίας» σχολιάζει ο Πίτερ Σεν, μεταδιδακτορικός ερευνητής του Πανεπιστημίου της Γιούτα και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης στο περιοδικό Science και συνεχίζει «Η φύση μπορεί να κάνει περισσότερα από ό,τι συνειδητοποιούσαμε».
Γραμμή παραγωγής
Τα κύτταρα λειτουργούν σαν μεγάλα εργοστάσια, στα οποία το DNA δίνει οδηγίες για την κατασκευή πρωτεϊνών - μεγάλων μορίων που αναλαμβάνουν στη συνέχεια τις περισσότερες λειτουργίες της κυτταρικής μηχανής.
Οι πρωτεΐνες είναι ουσιαστικά μακριές αλυσίδες από μόρια που ονομάζονται αμινοξέα. Για να συναρμολογηθεί αυτή η αλυσίδα, οι γενετικές οδηγίες διαβιβάζονται στα ριβοσώματα, γραμμές παραγωγής που αναλαμβάνουν να ενώσουν στην κατάλληλη σειρά τα κατάλληλα αμινοξέα.
Η πρωτεΐνη Rqc2 διαψεύδει τώρα αυτόν τον κανόνα, αφού μπορεί να συνδέει αμινοξέα χωρίς να λαμβάνει οδηγίες από το DNA ή από τον αγγελιοφόρο του, το λεγόμενο mRNA.
Ποιοτικός έλεγχος
Παραμένει ωστόσο ασαφές σε τι αποσκοπεί η παρέμβαση της Rqc2. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η ουρά αλανίνης και θρεονίνης λειτουργεί σαν ταμπέλα που λέει ότι η ελαττωματική πρωτεΐνη πρέπει να καταστραφεί. Μια άλλη εξήγηση είναι ότι η προσθήκη της ουράς είναι μέρος ενός τεστ για τη σωστή λειτουργία του ριβοσώματος.
Χρειάστηκε όμως εκτεταμένη βιοχημική ανάλυση για να επιβεβαιωθούν οι τραβηγμένες υποψίες. Κλειδί ήταν η διαπίστωση ότι το σύμπλοκο του ριβοσώματος και της Rqc2 μπορεί να συνδέεται με μόρια tRNA, τα οποία φέρνουν αμινοξέα στη γραμμή παραγωγής. Στη συγκεκριμένη περίπτωση τα μόνα tRNA που συνδέονται στο σύμπλοκο είναι αυτά που μεταφέρουν αλανίνη και θρεονίνη. Επιπλέον, οι ερευνητές είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης να προστίθενται στις ελαττωματικές πρωτεΐνες.
Θα είναι σίγουρα μια δύσκολη δουλειά, αφού το εργοστάσιο των κυττάρων αποδεικνύεται πιο περίπλοκο από ό,τι νομίζαμε.
H Rqc2, η οποία φαίνεται ότι υπάρχει σε πολλούς ή και σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, αποτελεί μέρος του «συμπλόκου ελέγχου ποιότητας», μιας μεγάλης δομής που συνδέεται στα ριβοσώματα και ελέγχει αν η παραγωγή προχωρά ομαλά.
Στην περίπτωση προβλήματος, ολόκληρο το ριβόσωμα αποσυναρμολογείται, οι οδηγίες του DNA διαγράφονται, και η ελαττωματική πρωτεΐνη οδηγείται προς καταστροφή.
Η πρωτεΐνη Rqc2 έχει ασυνήθιστο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Πριν σταλεί για ανακύκλωση η ελαττωματική πρωτεΐνη, η Rqc2 λέει στο ριβόσωμα να προσθέσει μια μακριά «ουρά» από τα αμινοξέα αλανίνη και θρεονίνη, συνδεδεμένα σε τυχαία σειρά.
Το γεγονός ότι μια πρωτεΐνη επεμβαίνει στην αλληλουχία μιας άλλης πρωτεΐνης παραβιάζει το δόγμα της μοριακής βιολογίας για τη ροή της πληροφορίας στα κύτταρα.
Το ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι οι διαδικασίες αυτές - η ανακύκλωση ελαττωματικών πρωτεϊνών και ο έλεγχος του ριβοσώματος- ενδέχεται να είναι προβληματικές σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ και η μυατροφική πλάγια σκλήρυνση.
 «Υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες εφαρμογές αυτής της μελέτης και καμία από αυτές δεν θα είχε καταστεί εφικτή αν δεν ακολουθούσαμε την περιέργειά μας» λέει ο Ον Μπράντμαν του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Οι ερευνητές αποφάσισαν να εξετάσουν το ασυνήθιστο φαινόμενο όταν είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης σε κατεψυγμένα κύτταρα που εξετάζονταν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να προσδιορίσουν σε ποιους οργανισμούς εφαρμόζεται αυτή η διαδικασία και, το κυριότερο, τι συμβαίνει στο κύτταρο όταν η Rqc2 παύει να λειτουργεί.

Δείτε τη δημοσίευση στο περιοδικό Science εδώ

Πηγή : in.gr