Blogger Widgets Το στέκι των Φυσικών Επιστημών Animated Blue Pencil
****Καλώς ήρθατε στο στέκι των Φυσικών Επιστημών!****Welcome to my blog. Hope you enjoy it!!*****

Σάββατο, 18 Οκτωβρίου 2014

Τα μιτοχόνδρια ήταν κάποτε παράσιτα;;

Μιτοχόνδριο σε εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Όλοι οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί, από τα φύκια μέχρι τον άνθρωπο, βασίζονται στα μιτοχόνδρια για την παραγωγή ενέργειας

Σάρλοτσβιλ, Βιρτζίνια
  
Μια εξέλιξη κεφαλαιώδους σημασίας για την πορεία της ζωής συνέβη στη Γη πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια: τα κύτταρα των προγόνων μας απορρόφησαν βακτήρια και τα στρατολόγησαν για την παραγωγή ενέργειας. Μια νέα μελέτη υποστηρίζει τώρα ότι η σχέση αυτή ξεκίνησε αντίστροφα, με τα βακτήρια να κλέβουν πολύτιμη ενέργεια.

Το μυστήριο

Από τις αρχές του 20ού αιώνα, οι βιολόγοι προσπαθούν να δώσουν απάντηση σε ένα μεγάλο μυστήριο που αφορά την εξέλιξη των λεγόμενων ευκαρυωτικών οργανισμών, όπως ο άνθρωπος, τα φυτά και τα ζώα, οι οποίοι διαφέρουν σε κυτταρικό επίπεδο από τους λεγόμενους προκαρυωτικούς οργανισμούς όπως τα βακτήρια.

Το μυστήριο αφορά τα μιτοχόνδρια, δομές που μετατρέπουν τις τροφές σε χημική ενέργεια μέσα σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Τα οργανίδια αυτά διαθέτουν το δικό τους γενετικό υλικό και η σύστασή τους παραπέμπει περισσότερο σε βακτήρια.

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία, τα μιτοχόνδρια θυμίζουν βακτήρια επειδή στην πραγματικότητα προέρχονται από βακτήρια που απορροφήθηκαν από τους προγόνους των ευκαρυωτικών κυττάρων και με κάποιο τρόπο κατάφεραν να επιζήσουν στο εσωτερικό τους.  Είναι η λεγόμενη θεωρία της ενδοσυμβίωσης, σύμφωνα με την οποία αυτή η ιδιόμορφη κατάσταση συγκατοίκησης ήταν ωφέλιμη και για τις δύο πλευρές: τα βακτήρια απέκτησαν ένα ασφαλές σπίτι, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα βρήκαν έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο να παράγουν ενέργεια.


Το καινούργιο σενάριο

Η νέα θεωρία, την οποία διατυπώνουν αμερικανοί ερευνητές στην επιθεώρηση «PLoS ONE», είναι ουσιαστικά ένα εναλλακτικό σενάριο στη θεωρία της ενδοσυμβίωσης. «Υποστηρίζουμε ότι οι σημερινές θεωρίες [...] είναι πιθανώς λανθασμένες» λέει ο Μάρτιν Γου του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης. «Εμείς πιστεύουμε ότι η σχέση ήταν ανταγωνιστική -ότι τα βακτήρια ήταν παρασιτικά και έγιναν ωφέλιμα πολύ αργότερα» εξηγεί.

Με άλλα λόγια, τα βακτήρια από τα οποία προήλθαν τα μιτοχόνδρια ζούσαν αρχικά κλέβοντας ενέργειας από τον ξενιστή τους. Αργότερα, όμως, η διαδικασία αντιστράφηκε, και τα σημερινά μιτοχόνδρια τροφοδοτούν τα ευκαρυωτικά κύτταρα με ενέργεια υπό τη μορφή μορίων ATP -το ενεργειακό νόμισμα των περισσότερων μορφών ζωής.

Οι ερευνητές βασίζουν την υπόθεσή τους στην ανάλυση των γονιδιωμάτων 18 ειδών βακτηρίων που θεωρούνται στενοί συγγενείς των μιτοχονδρίων. «Ανακατασκευάσαμε το γονιδιακό περιεχόμενο των μιτοχονδριακών προγόνων, αναλύοντας το DNA των στενών συγγενών τους, και προβλέψαμε ότι επρόκειτο για παράσιτα που έκλεβαν ενέργεια από τον ξενιστή τους στη μορφή του ATP -ακριβώς το αντίθετο από ό,τι συμβαίνει σήμερα» αναφέρει ο Δρ Γου.

Η θεωρία απέχει βέβαια πολύ από το να επιβεβαιωθεί, ωστόσο τα ευρήματα της μελέτης θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην κατανόηση ανθρώπινων ασθενειών που οφείλονται σε δυσλειτουργίες των μιτοχονδρίων. Θα μπορούσε επίσης να επηρεάσει την πορεία των ερευνών για ένα άλλο οργανίδιο των σύγχρονων οργανισμών που πιστεύεται ότι προέρχεται από συμβιωτικά βακτήρια: τους χλωροπλάστες, τα οργανίδια των φυτών που αναλαμβάνουν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης.
Βήμα Science

Κυριακή, 12 Οκτωβρίου 2014

Ανεξίτηλη βαφή από...φτερά πεταλούδας!

Εδώ και εκατοντάδες χρόνια τα εντυπωσιακά ιριδίζοντα χρώματα στα φτερά της πεταλούδας και στον εξωσκελετό του σκαθαριού μαγνήτιζαν το ενδιαφέρον των επιστημόνων, οι οποίοι προσπαθούσαν να αναπαραγάγουν το ιδιαίτερο χρωματικό αποτέλεσμα στο εργαστήριο.

Μελετώντας ενδελεχώς τις νανοδομές στα φτερά της πεταλούδας βρετανοί επιστήμονες από το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Λονδίνου κατάφεραν να λύσουν τον χρωματικό «γρίφο». Τα ευρήματά τους μάλιστα, όπως υποστηρίζουν, θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη μιας «αθάνατης» βαφής.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα ιριδίζοντα χρώματα οφείλονται σε τρισδιάστατες δομές οι οποίες αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο ανακλάται επάνω τους το φως. Για την ακρίβεια, αναφέρουν, τόσο τα φτερά της πεταλούδας όσο και ο εξωσκελετός του σκαθαριού είναι διάφανα. Ωστόσο το φως ανακλάται με τρόπο ώστε να δημιουργείται η ψευδαίσθηση του πλούσιου ιριδίζοντος διακόσμου.  

Φτερά... εργαστηρίου
Στο πλαίσιο της μελέτης τους ο καθηγητής Αντριου Πάρκερ και οι συνεργάτες του καλλιέργησαν κύτταρα από τα φτερά πεταλούδας και το «κέλυφος» του σκαθαριού στο εργαστήριο του μουσείου με σκοπό να φέρουν τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά σε μια ανεξίτηλη βαφή που δεν θα ξεθωριάζει ποτέ.

Εταιρείες καλλυντικών και βαφών έχουν ήδη εκφράσει το ενδιαφέρον τους για τα τελευταία ευρήματα των ειδικών, στην προσπάθειά τους να αναπτύξουν μια νέα γκάμα ασφαλέστερων βαφών χαμηλής τοξικότητας.

«Μελετώ τα χρώματα των πεταλούδων, των κολιμπρί και των τροπικών ψαριών εδώ και πολύ καιρό για να δω πώς δημιουργούνται» εξηγεί ο δρ Πάρκερ. «Οπως φάνηκε από τη μελέτη μας, τα ιριδίζοντα χρώματα στα φτερά της πεταλούδας δεν οφείλονται σε χρωστικές ή σε άλλες ουσίες, αλλά σε μια μορφή "αθάνατων" νανοδομών. Εχουμε μελετήσει σκαθάρια ηλικίας 49 εκατ. ετών τα οποία εξακολουθούν να διατηρούν το χρώμα που είχαν κατά τον θάνατό τους».

Ο επιστήμονας παραδέχεται ότι «το πρόβλημα με τις συγκεκριμένες νανοδομές είναι ότι πολύ δύσκολα μπορούν να δημιουργηθούν στο εργαστήριο με τα εργαλεία που διαθέτουμε σήμερα. Πρόκειται για υπερβολικά περίπλοκες δομές ακόμη και για τις σύγχρονες τεχνικές». Προσθέτει πως «συνειδητοποιήσαμε ότι τα διάφορα είδη τα "καταφέρνουν" περίφημα ως προς την ανάμειξη υλικών σε χαμηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, για τη δημιουργία των νανοδομών. Ετσι καλλιεργήσαμε κύτταρα τα οποία δημιουργούν από μόνα τους τις εν λόγω δομές. Μας πήρε κάποια χρόνια για να το επιτύχουμε αυτό, όμως καταφέραμε να καλλιεργήσουμε τα κύτταρα που γεννούν τα ιριδίζοντα "λέπια" στα φτερά της πεταλούδας».

Με κύτταρα που έλαβαν από μια χρυσαλίδα οι βρετανοί επιστήμονες ανέπτυξαν ολόκληρο το εμπρόσθιο μέρος του φτερού της εντυπωσιακής μπλε πεταλούδας του είδους Morpho peliedes.

Ο χρησμός της πεταλούδας
Πριν από περίπου έναν χρόνο ερευνητές από το Πανεπιστήμιο των Βαπτιστών στο Χονγκ Κονγκ είχαν εντοπίσει ανεπαίσθητες διαφορές ως προς τις επιστρώσεις μικροκρυστάλλων στην επιφάνεια των φτερών της πεταλούδας. Οι ίδιοι θεωρούν ότι οι συγκεκριμένες κρυσταλλικές νανοδομές θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη μιας καινοτόμου τεχνολογίας για ρούχα που θα αλλάζουν χρώμα κατ' απαίτηση του ιδιοκτήτη τους.

Μελετώντας τρία διαφορετικά είδη τροπικών πεταλούδων - της γαλάζιας Papilio ulysses, της πρασινωπής Papilio peranthus και της επίσης πρασινωπής Papilio palinurus - με τη βοήθεια της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το έντονο μπλε μετατρέπεται σε βαθύ πράσινο ανάλογα με την οπτική γωνία από την οποία κοιτάζει κανείς τα φτερά.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα φτερά των πεταλούδων ήταν καλυμμένα από πολλαπλές στρώσεις επίπεδων δομών που έμοιαζαν με «λέπια». Το γαλάζιο είδος P. ulysses μάλιστα φάνηκε να διαθέτει επτά διαφορετικές στρώσεις των εν λόγω δομών, ενώ το P. peranthus είχε οκτώ. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι δομές αυτές παραπέμπουν σε μικροσκοπικά κάτοπτρα τα οποία ανακλούν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός και άρα χρωμάτων.
Ειρήνη Βενιού Βήμα Science

Πέμπτη, 9 Οκτωβρίου 2014

Nόμπελ Χημείας για τους κατασκόπους του μικρόκοσμου!

Στοκχόλμη  

Οι τρεις ερευνητές ουσιαστικά ξεπέρασαν έναν σημαντικό περιορισμό στην ανάλυση των οπτικών μικροσκοπίων και επέτρεψαν την απεικόνιση μορίων και άλλων αντικειμένων με διαστάσεις νανοκλίμακας.  Με άλλα λόγια, μετέτρεψαν το οπτικό μικροσκόπιο σε οπτικό «νανοσκόπιο». Το βραβείο θα μοιραστούν δια τρία ο Έρικ Μπέτσιγκ του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes στις ΗΠΑ, ο Στέφαν Χελ του Ινστιτούτου Βιοφυσικής Χημείας Max Planck στη Γερμανία, και ο Ουίλιαμ Μέρνερ του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στις ΗΠΑ.

Το επίτευγμα


Πριν από μερικές δεκαετίες παρέμενε ασαφές στους επιστήμονες αν τα μικροσκόπια θα μπορούσαν ποτέ να μελετήσουν ζωντανά κύτταρα σε μοριακό επίπεδο. Το 1873, ο γερμανός φυσικός Οπτικής Ερνστ Άμπε, πατέρας της σύγχρονης οπτικής και συνιδιοκτήτης της εταιρείας οπτικών Carl Zeiss, προέβλεψε ότι η ανάλυση της οπτικής μικροσκοπίας δεν θα μπορούσε ποτέ να ξεπεράσει τα 0,2 μικρόμετρα (χιλιοστά του χιλιοστού). Για την ακρίβεια, ο Άμπε είπε ότι η ανάλυση δεν μπορεί ποτέ να είναι μεγαλύτερη από ό,τι το μισό του μήκους κύματος του ορατού φωτός.  Οι Μπέτσιγκ, Χελ και Μέρνερ κατάφεραν να ξεπεράσουν την περασμένη δεκαετία να ξεπεράσουν αυτόν τον περιορισμό.
Βαγγέλης Πρατικάκης Βήμα Science

Παγκόσμιο ρολόι

Blogger Widgets