Kraken, którego nie widział żaden człowiek

Kiedy byłem mały, gigantyczne ośmiornice lub kałamarnice były niemal domysłem. Ich istnienie przewidywano od dawna, nie z powodu podań o mitycznym krakenie, który miał niszczyć statki. Przekonanie, że coś jest na rzeczy brało się z śladów zadrapań i odcisków macek na ciałach kaszalotów, oraz z fragmentów ciał wyławianych i odkrywanych tu i tam. Wyglądało na to, że gdzieś w zimnych głębinach ogromne głowonogi toczą brutalne walki z wielorybami.

Kałamarnica olbrzymia, choć nieuchwytna za życia, trafiała w ręce naukowców od lat. Kałamarnica kolosalna ukrywała się aż do 2007, kiedy po raz pierwszy zaobserwowano dorosłego osobnika. Wcześniej o ich istnieniu dowodziły tylko fragmenty, resztki w żołądkach kaszalotów czy pięciometrowy podlotek wyłowiony w 1981 roku.

Dziś te dwa gatunki wyznaczają górne granice rozmiarów głowonogów. Najcięższa potwierdzona kałamarnica kolosalna ważyła pół tony, ale ocenia się, że mogą dochodzić nawet do 700 kilogramów. Jeśli mierzyć długość wraz z dwiema długimi mackami, których używają do łapania ofiar (z reguły są one podkurczone i schowane pod ramionami) długość całkowita może liczyć do 14 metrów (choć 10 metrów to bardziej realistyczna estymata). Kałamarnica olbrzymia jest zdecydowanie lżejsza, nie przekracza 300 kilogramów, ale jej długość całkowita to 12-13 metrów, zatem może być dłuższa.

Między 70 a 100 milionów lat temu, postrachem oceanów mogło być coś zdecydowanie większego. Nanaimoteuthis haggarti to gatunek wymarłej ośmiornicy z okresu kredowego. Wszystko co o nich wiemy pochodzi z badań skamieniałych dziobów, więc jest obarczone sporą niepewnością.

27 chitynowych dziobów znalezionych w Japonii i kanadyjskim Vancouver imponuje rozmiarami. Analizując stosunek dziobu do długości ciała u kilkunastu gatunków ośmiornic naukowcy oceniają, że Nanaimoteuthis haggarti mogła mieć od siedmiu do dziewiętnastu metrów. I nie mówimy tu o doliczaniu dłuższych macek do polowania, które posiadają kałamarnice. Jeśli liczyć samą długość ciała kałamarnica kolosalna ma jakieś cztery i pół metra. Kawał stwora, ale ma się nijak do prehistorycznego monstrum wielkości autobusu.

Jeśli te górne szacunki są prawdziwe, to takie kolosy mogłyby spokojnie walczyć z siedemnastometrowym mozazaurem, bohaterem tych nowszych i głupszych Parków Jurajskich. Ośmiornice znane są z atakowania rekinów o rozmiarze porównywalnym do siebie. Ślady zużycia na skamielinach dziobów, wskazują na zgniatanie kości i twardych skorup. Co więcej w większych skamielinach widać ślady lateralizacji - preferencji jednej strony, czyli odpowiednika lewo- i praworęczności. A to reguły sugeruje wysoką inteligencję. To tak, jakby nam jeszcze brakowało dowodów na intelekt głowonogów…

Także kraken mógł istnieć. Ale nie widział go żaden człowiek, bo istniał jakieś 85 milionów lat temu. Pamiętajcie jednak, że jedyne co mamy to dzioby. Reszta to domysły. Skamieliny wydają się najbardziej podobne do gatunków z podrzędu ośmiornic zwanego frędzlikowcami (finned octopus, czyli ośmiornice płetwiaste). Dlatego grafiki przedstawiają je z dwiema charakterystycznymi płetwami na płaszczu oraz wyraźnymi błonami między ramionami. Ta wykorzystana tu, to grafika artysty Hodari Nundu.


Źródełka:
Earliest octopuses were giant top predators in Cretaceous oceans
Nanaimoteuthis (Wikipedia)

Znów o K2-18b

Już kilka razy od wydania “Nieba pełnego planet” otrzymałem pytanie, co chciałbym dopisać lub co zmieniło się od napisania książki. Mając świadomość, że to egzoplanety to relatywnie nowa działka wiedziałem, że odkryć będzie przybywać, dlatego chciałem dać czytelnikom podstawy, przedstawić aktualny stan badań i perspektywy. Dlatego nie spodziewam się, żebym chciał coś usunąć lub zmienić, prędzej coś dopisać. I z pewnością dziś rozdział “K2-18b - mokra egzoplaneta” byłby dłuższy. Ale nie tyle z powodu odkryć, co raczej dramy wokół rzekomych odkryć.

K2-18b to glob dwa i pół raza większy oraz osiem i pół raza cięższy od Ziemi. Zrobiło się o nim głośno w 2019, gdy w jego atmosferze wykryto parę wodną. Był to pierwszy przypadek planety nie będącej gazowym olbrzymem, na której stwierdzono istnienie wody. Jeśli pominąć cząsteczkowy wodór, to woda jest najpowszechniejszym związkiem chemicznym we wszechświecie. Znalezienie jej na egzoplanetach wydawało się raczej nieuniknione. Co więcej w tym przypadku nie było pewności, czy to super-Ziemia czy mini-Neptun. Dziś zdaje się przeważać opinia, że raczej to drugie.

Później, w 2023 wykryto jeszcze dwutlenek węgla oraz metan - znów nie powinno to szokować, oba związki mogą powstawać w procesach nie-biologicznych. Jednak parę tygodni temu pojawiła się publikacja twierdząca, że w atmosferze planety wykryto również DMS - siarczek dimetylu, a to już coś bo na Ziemi kojarzony jest z aktywnością biologiczną. Innymi słowy na K2-18b “zapachniało” życiem.

Jeszcze przed moim urlopem postanowiłem nie pisać o K2-18b, bo jak się okazało jeszcze w styczniu wyszła publikacja krytykująca wyniki dotyczące DMS, a precyzyjniej mówiąc “Kompleksowa reanaliza transmisyjnego spektrum K2-18b z JWST NIRISS+NIRSpec”. Autorzy artykułu potwierdzili obecność metanu (w dużych ilościach) i stwierdzili brak wyraźnych oznak dwutlenku węgla i DMS. A to nie jedyny krytyczny głos. Według Antona Petrova, tuż po publikacji artykułu “Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere” od którego zaczęła się cała heca, dość szybko pojawiły się głosy krytykujące analizę statystyczną, która umiejscawia DMs w atmosferze K2-18b. Jakby tego było mało, choć siarczek dimetylu na Ziemi produkowany jest przez życie, to odkryto go też na komecie 67P/Churyumov–Gerasimenko. Nie jest zatem dobrym wskaźnikiem życia. Może powstawać abiotycznie. Podobnie jak metan. Czy tlen.

Wydawałoby się zatem, że temat powinien szybko przycichnąć. Znów ktoś krzyknął “Wilk”, ale wiedzieliśmy, że trzeba być sceptycznym… a przynajmniej tak powinno być. Jednak nius złapał wiatr w żagle, dorobił się coraz odważniejszych nagłówków w coraz większych mediach i dlatego właśnie czytacie ten wpis.

Częściowo wynika to też z tego, że autorzy pierwotnego artykułu opublikowali nowy w którym twierdzą, że druga obserwacja K2-18b przez JWST daje pewność obecności DMS na poziomie 3-sigma. Oznacza to w teorii 99,7% na to, że wynik nie jest dziełem przypadku/błędu… ale w świecie nauki to dość skomplikowane i bardziej pożądany wynik, szczególnie przy ekstraordynaryjnych twierdzeniach, to 5-sigma, czyli 99,9999%. Wiarygodność publikacji podważa też przekonanie autorów, że DMS jest biosygnaturą. Jak już wiemy, związek ten może powstawać też bez udziału biologii, więc to źle świadczy o autorach. Podobnie twierdzą, że tylko kombinacja CO2 i DMS może wyjaśnić takie wyniki spektralnej analizy, choć wspomniane badanie z reanalizą wykazało coś zupełnie innego. Na koniec jeszcze jedna obserwacja Antona - wygląda na to, że autor kontrowersyjnych badań w swojej publikacji cytuje głównie swoje własne prace. To też duża czerwona flaga.

Podsumowując chciałbym powiedzieć dwie rzeczy. Pierwsza chyba jest bardzo jasna - argument, że znaleźliśmy życia, albo chociaż jego silne poszlaki jest bardzo przesadzony. Nie dość, że kwestionowane jest samo wykrycie DMS, to traktowanie go jako biosygnatury jest też naciągane. Druga jest taka, że jednocześnie nie można wykluczyć, że życie tam istnieje. Byłoby fantastycznie, gdyby udało się to potwierdzić. Nie dajcie się zwieść mojemu krytycznemu tonowi - gdybym miał zgadywać, wydaje mi się prawdopodobne, że we wszechświecie życie jest dość powszechne, choć sądzę, że najczęściej jest to życie bardzo proste a zatem trudne do wykrycia. Sądzę tak, biorąc pod uwagę jak wiele planet jest w kosmosie, jak szybko powstało na Ziemi, oraz jak długo trwało zanim stało się złożone.


Źródła i linki:
Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere - początek całej hecy (2023)
A Comprehensive Reanalysis of K2-18 b’s JWST NIRISS+NIRSpec Transmission Spectrum (styczeń 2025)
Evidence for Abiotic Dimethyl Sulfide in Cometary Matter (2024)
Major Updates About DMS Detection From Planet K2-18b, Life or What? - Anton pierwszy film
New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI - drugi artykuł tych samych autorów 3-sigma.
JWST observations of K2-18b can be explained by a gas-rich mini-Neptune with no habitable surface
Let's Talk About Recent Claims of Alien Life on Planet K2-18b - Anton drugi film
Niebo pełne planet - moja książka

Zjeść kurę i mieć kurę

Jeśli śledzicie tę stronę trochę dłużej wiecie, że jestem entuzjastą alternatyw dla mięsa hodowlanego. W 2019, kiedy pisałem swój duży tekst w temacie burger z mięsa komórkowego był pieśnią przyszłości. Teraz, pięć lat później… dalej nią jest, ale znacznie bliższą i bardziej realistyczną. Co więcej, jesteśmy na dobrej drodze, by w ciągu trzech lat komórkowe mięso drobiowe polskiego producenta trafiło na rynek.

LabFarm to pierwsza polska firma, która podjęła się produkcji komórkowego mięsa. Powstała w 2022 roku i zmierza dużymi krokami w kierunku dostarczania mięsa na rynek mięsa bez odbierania życia zwierzętom. Chcą udowodnić, że można zjeść kurę i mieć kurę. Na czym dokładnie to polega? W największym skrócie - produkt powstaje poprzez pobranie komórek np. mięśnia od zwierzęcia a następnie namnażanie ich w bioreaktorze tak by uzyskać pożądaną ilość mięsa. W ten sposób w teorii można by wyprodukować dowolne ilości mięsa bez hodowania innych tkanek, w krótszym czasie, na mniejszej przestrzeni, z mniejszą emisją gazów cieplarnianych i bez zabijania choćby jednego zwierzęcia.

Przygotowując ten tekst miałem przyjemność porozmawiać z Katarzyną Roszkowską, specjalistką ds. badań laboratoryjnych, która wraz ze współpracownikami w LabFarmie zajmuje się całą techniczno-naukową stroną działalności - hodowlą komórek, bioreaktorami, pożywkami itd. Koniecznie chciałem się dowiedzieć, czy dominują wyzwania techniczne, czy biurokratyczne. Oczywiście, że są zarówno jedne, jak i drugie. Być może dlatego, że bliżej jej do laboratorium niż do biura, miałem wrażenie, że w tych naukowych widzi wyraźną ścieżkę do sukcesu.

Jeśli chodzi o biurokrację to laboratoryjne mięso musi jeszcze uzyskać szereg akceptacji na każdym etapie łańcucha produkcji. Jeśli chodzi o konsumpcję to na terenie Unii Europejskiej komórkowy kurczak będzie musiał wyjść naprzeciw regulacjom dla tzw. novel foods. LabFarm otrzymał trzyletni grant, po którym produkt musi wejść do sprzedaży. Obecnie mięso takie dopuszczono do spożycia w USA, Izraelu i Singapurze, niewykluczone zatem, że kurczaka przyszłości z Polski najpierw będzie można zjeść poza Europą. W ciągu paru lat sporo może się jeszcze zmienić, więc nie traćmy jeszcze nadziei. Holandia dopuszcza już pewne formy degustacji…

Jest jednak jeszcze jedna, prostsza ścieżka dla komórkowego mięsa. Karma dla zwierząt. Otóż w tym roku aż trzy firmy z USA i UK, Bond Pet Foods, Meatly i BioCraft dostarczyły tony zwierzęcych białek z hodowli komórkowej do wykorzystania w karmie dla psów i kotów. Być może, podobnie jak ja w pierwszej chwili myślicie, że takie laboratoryjne mięso wpierw będzie produktem “premium”, drogim i przeznaczonym dla bogatych. Jeśli jednak zastanowimy się nad tym, że przecież hodujemy same komórki mięśniowe, że nie tracą one energii na poruszanie zwierzakiem, że nie karmimy innych produktów ubocznych, że nie zużywamy tylu surowców, to siłą rzeczy, to musi być tańsze w miarę rozwoju technologii. Jeśli dodamy do tego luźniejsze regulacje wobec karm dla zwierząt, to okazuje się, że można uzyskać produkt w cenie porównywalnej do dostępnej na rynku karmy. A przecież to dopiero początek…

Na cenę wpływa masa czynników - skalowanie, używane pożywki. Początkowo hodowle korzystały z pożywek i sprzętu wykorzystywanego w przemyśle farmaceutycznym, gdzie wyśrubowane normy windowały ceny pożywek do 300 euro na litr, a proces był nastawiony na ekstremalnie wysokie standardy związane z izolowaniem produktu komórki. W przypadku mięska komórkowego, to sama komórka jest pożądanym produktem. Komercyjna produkcja może pozwolić na redukcję kosztu pożywki nawet kilkusetkrotnie.

W trakcie rozmowy o ulepszaniu i optymalizowaniu procesu, moja rozmówczyni zwróciła uwagę na ciekawy wątek. Kurczak w latach 60tych a dziś to inny kurczak. I ciężko tam jeszcze coś ulepszyć (oczywiście w kontekście wydajności samego procesu, nie mówimy o kwestiach dobrostanu zwierząt). Tymczasem hodowla komórkowa jest dopiero na początku swojej drogi. Korzyści byłyby jeszcze większe, gdyby taka hodowla zastąpiła produkcję mięsa wołowego. Warto tu przypomnieć, że rezygnacja z samej wołowiny w diecie największą redukcję emisji CO₂, około 42%. Rezygnacja z mięsa w ogóle przyniosłaby jedynie dodatkowe 10% redukcji emisji.

Dlaczego zatem LabFarm zaczyna od mięsa drobiowego? Jest ku temu kilka powodów. Po pierwsze, inwestor zajmuje się drobiem, i nie widzi w hodowli komórkowej konkurencji tylko przyszłość (brawo). Ponadto w celu testów i rozwoju technologii, kurczak jest lepszym modelem do testów i rozwoju technologii. Przemysł farmaceutyczny i tu przetarł szlak hodując komórki kurczaka do produkcji białek. No i wreszcie grant, który otrzymała firma był rozpisany właśnie na mięso drobiowe.

Katarzyna Roszkowska często wspominała, że w wielu aspektach firma nie musi wymyślać koła na nowo, bo dokonano już licznych postępów w tej dziedzinie, dlatego droga do prototypu w ich przypadku trwała dwa lata, a nie sześć lub więcej. Z czasem pewnie przyjdzie czas i na inne rodzaje mięsa. Korzyści w przypadku wołowiny były mi znane, ale zaskakujący był dla mnie temat ryb - otóż tam kryje się inny potencjał, bo komórki ryb rozwijają się bardzo szybko i można je hodować w niższej temperaturze oszczędzając energię. Jednak do tej pory mało kto badał komórki rybie w tym kontekście.

Jako że nadawanie mięsu struktury wprowadziłoby kolejny poziom skomplikowania, obecnie LabFarm koncentruje się na produktach takich jak nuggetsy, parówki czy odpowiedniki mięsa mielonego. Aby wyhodować większy kawałek mięsa, konieczne byłoby stworzenie naczyń krwionośnych lub ich odpowiednika. Firma chciałaby sprzedawać gotowy produkt, nie “surowe mięso”, żeby mieć kontrolę i pewność, że będzie zdrowe, smaczne, że będzie zawierało mało dodatków. Tak by ludzie się nie zniechęcili.

Nietrudno zgadnąć, że mocno trzymam kciuki za ich sukces. Warto mieć świadomość, że hodowla komórkowa może potencjalnie dostarczyć, najzdrowsze, najbezpieczniejsze i najbardziej uregulowane mięso na rynku. Bez antybiotyków, bez marnotrawstwa, bez cierpienia zwierząt.

Pytałem też o dalszą przyszłość, plany czy ogólnie możliwości związane z tą technologią. LabFarm już myśli o komórkach tłuszczowych. W końcu tłuszcz jest nośnikiem smaku, więc ma to dużo sensu. Oczywistym długofalowym kierunkiem wydaje mi się możliwość ulepszania mięsa. Oczywiście znamy smutną historię złotego ryżu, który mógłby od lat chronić miliony przed śmiercią i zdrowotnymi konsekwencjami niedoboru witaminy A. Poległ jednak pod naporem nieuzasadnionych lęków przed GMO… Czy komórkowe mięso mogłoby być lepsze? Niewykluczone, że dodanie pewnych suplementów do pożywki, nawet bez ingerencji w DNA, mogłoby uchronić nas przed jakimiś niedoborami. Wystarczyłoby, aby komórki akumulowały dodatki w medium. Ale jak wspominam, to odległa przyszłość. Póki co czekam na szansę, by spróbować LabFarmowego nuggeta. I najlepiej bez konieczności podróży za granicę.


Bardzo dziękuję Katarzynie Roszkowskiej i firmie LabFarm za otwartość i poświęcony czas.

Groźny skarb na dnie oceanu

 

][ Co widzimy na zdjęciu ][

Oto konkrecja polimetaliczna. To taki miks różnych metali, manganu, niklu, kobaltu, miedzi oraz litu czy innych pierwiastków ziem rzadkich. Powstanie konkrecji o typowym rozmiarze około 10cm trwa dziesiątki milionów lat. Oznacza to, że są one z naszej perspektywy surowcem nieodnawialnym. Można je znaleźć na dnie oceanów, mórz a nawet jezior. Od dawna były obiektem zainteresowania, ale ostatnio stały się jeszcze bardziej interesujące…


][ Powstawanie ][

Zaczyna się od jądra - fragmentu kości czy muszli, który opada na dno oceanu (najczęściej) cztery do sześciu kilometrów pod wodą. Tlen w wodzie reaguje z rozpuszczonymi jonami metalu np. żelaza czy manganu, jak i z jonami innych metali przemieszczającymi przez sypkie osady na dnie. W ten sposób pierwotne jądro pokrywają kolejne warstwy metali. Od momentu, gdy ludzie wyruszyli z Afryki i zasiedlili pozostałe kontynenty, przyrost na tych metalowych ziemniaczkach można porównać z grubością ludzkiego włosa.


][ Wartość ][

Strefa Clarion-Clippertona (CCZ) licząca cztery i poł miliona kilometrów kwadratowych, to tylko jeden z regionów oceanu bogatych w konkrecje polimetaliczne. Ocenia się, że w samej CCZ znajduje się 21 miliardów ton metali. W tym 6 miliardów ton manganu, 270 milionów ton niklu, 230 milionów ton miedzi, 50 milionów ton kobaltu.

Licząc bardzo zgrubnie, tylko te cztery pierwiastki mogłyby być warte sześć i pół biliona dolarów.


][ Nowe odkrycie ][

Wzmożone zainteresowanie tymi nodulami (konkrecjami) w ostatnich latach zaowocowało zaskakującym odkryciem, które zyskało bardzo medialną nazwę - ciemny tlen. Otóż jak się okazuje te, jak je nazywa Anton Petrov, oceaniczne ziemniaczki produkują tlen w kompletnych ciemnościach, czyli bez udziału fotosyntezy. Choć nie jest to jeszcze ostatecznie potwierdzone, wygląda na to, że nodule, niczym baterie wytwarzają napięcie, które powoduje elektrolizę wody, czyli rozbijanie jej na tlen i wodór. Niezależnie od mechanizmu wiemy, że te konkrecje odpowiadają za produkcję znacznych ilości “ciemnego tlenu” pozwalającego na istnienie ekosystemów o różnorodności porównywalnej z lasami tropikalnymi.


][ Pomysły na wydobycie ][

Już 1970 roku wiele instytucji i krajów interesowało się wydobyciem tych nodul. Już wtedy wiadomo było, że są one częscią oceanicznych ekosystemów. Sprawę uratował spadek cen metali pod koniec tamtej dekady, który skutecznie ukrócił dążenia do eksploatacji. Wykonano jednak pewne testowe wydobycia i wiecie co? Nawet dziś, dekady później, wciąż wyraźnie widać ślady tych prób, makroorganizmy nigdy się nie odrodziły, a mikroby odbudowały się tylko w ograniczonym stopniu.

Wzrost zainteresowania elektryfikacją transportu ożywiło na nowo zainteresowanie tymi surowcami. Doprowadziło ono póki co, między innymi, do wspomnianego wyżej odkrycia. Planowane wydobycie polegałoby na oraniu dna oceanu łazikiem, podobnym do kombajnu zbierającego ziemniaki. Po wstępnej separacji mułu od nodul, zmielone żyjątka i osad byłyby wypluwane jako chmura syfu, a metalowe ziemniaczki transportowane na powierzchnię. Tam statek lub platforma już dokładniej oddzielałaby się nodule od szlamu. Szlam trafiłby do wody na głębokości około 1000 metrów dodatkowo zakłócając środowisko oceanu.

Regiony gdzie występują te nodule są relatywnie spokojne i ciche, więc poza dewastowaniem środowiska, odcięciem jednego z istotnych źródeł tlenu, zasyfieniem wody, dochodzi jeszcze potencjalne zanieczyszczenie wód hałasem.


][ Lodowe księżyce ][

Proces powstawania tych nodul jest dość prosty, więc całkiem możliwe, że coś podobnego istnieje pod oceanami Europy i Enceladusa. Tlen jest podstawą wielokomórkowego życia. Niemal wszystkie organizmy wielokomórkowe potrzebują tlenowego oddychania by podtrzymać funkcje życiowe (nie bez powodu w mojej książce wspominam o tlenowym szowinizmie obok węglowego). Kusi zatem perspektywa, że w tych ciemnych wodach, które i tak już uznawano za obiecujące cele poszukiwania życia, znajduje się niezależne od światła źródło tlenu.

Mogłoby to otworzyć dodatkowe drzwi dla bardziej złożonych form życia. Szczególnie w przypadku Enceladusa, gdzie dzięki kriowulkanom wiemy, że płynny ocean ma kontakt ze skalistym jądrem.


][ Dziś i jutro ][

Pomijając ciekawe implikacje ciemnego tlenu cały temat jest dość przerażający. Od kilku lat rośnie zainteresowanie górnictwem morskim. ISA (International Seabed Authority) nie wydała jeszcze żadnej licencji na komercyjne wydobycie, udzielono jednak ponad 30 licencji badawczych na powierzchni 1,5 miliona kilometrów kwadratowych.

Republika Nauru - mały i relatywnie biedny kraj powołał się swojego czasu na “Two-Year Rule”, przepis, który wymaga, by ISA albo ustaliła reguły eksploatacji dna oceanu, albo zaakceptowała aplikację górnictwa morskiego. Dlaczego to zrobili? Bo naciska ich kanadyjska korporacja The Metals Company. Dlaczego? Bo firmie tej, bardzo się spieszy. Przekonali inwestorów, że rychło trafią na giełdę i rozpoczną prace wydobywcze.

Nauru jest tu niejako słupem dla korporacji, która dużo mówi o zrównoważonej przyszłości i o pożytku dla Nauru i całej ludzkości, ale dość oczywiste jest, że Nauru przy odrobinie szczęscia dostanie ochłapy. W przypadku The Metals Company być może silniej niż chciwość, działa strach przed gniewem udziałowców…

Ostatnie odkrycie pokazało, że nasza wiedza o ekosystemie morskim jest wciąż mocno ograniczona. Systemy podmorskie przez miliony lat cieszyły się niezwykle stabilnymi warunkami. Nasza planeta cieszyła się bardzo stabilnym okresem jako całość, ale środowisko podmorskie było jeszcze bardziej niezmienne, co czyni je tym bardziej wrażliwym na nagłe zakłócenia.

Górnictwo morskie ledwie przymierza się do raczkowania. Jest to może ostatni dzwonek by je powstrzymać. Jednocześnie to temat, który dość łatwo poddawać greenwashingowi wmawiać, że to przecież dla dobra planety, że to wydobycie pomoże w elektryfikacji transportu. Choć żyjemy w czasach post-prawdy i masowej dezinformacji, pozostaje mieć nadzieję, że rozsądek wygra. I nie jest to nadzieja bezpodstawna. Nie chodzi mi o petycję podpisaną przez siedmiuset naukowców morskich i ekspertów. Producenci samochodów tacy jak BMW, Volvo, Renault czy Rivian poparli dziesięcioletnie moratorium na eksploatację podmorskich złóż (jednocześnie wszyscy, w własnym interesie ograniczają udział rzadkich metali w swoich bateriach). Google, Microsoft i Samsung wręcz obiecały nie nie kupować tak pozyskanych metali. Potępienie i wniosek o wstrzymanie się z górnictwem morskim wyraziła też Komisja Europejska i szereg krajów od Kanady (kraj w którym powstała The Metals Company) po Nową Zelandię. Obiecujące.


Źródła:
Biological effects 26 years after simulated deep-sea mining
Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor
Nature's batteries at the bottom of the ocean! - Just have a think
Metallic Rocks That Companies Want to Mine Produce Tons of Oxygen in the Ocean - Anton Petrov
The Truth about Deep Sea Mining - Real Engineering
Deep Sea Conservation Coalition - Deep Sea Conservation Coalition
The race to mine the bottom of the ocean - Vox
Two-year countdown for deep seabed mining
Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego
https://seabedminingsciencestatement.org/ - petycja

Drugie igrzyska

W Paryżu rozgrywają się Igrzyska Olimpijskie, które interesują mnie tak samo jak czwarta liga tenisa w Chorwacji. Ogólnie mam złe zdanie o sporcie w tej formie. Niestety równolegle rozpoczęła się alternatywna olimpiada w internecie. Tu prawdziwa elita zmaga się, by wykazać się w kilku niefajnych kategoriach. Internauci ścigają się w głupocie, ignorancji, podłości, tempie i bezrefleksyjności rozpowszechniania fejków…

Na urlopie z niedowierzaniem obserwowałem jak durnota w kwestii płci dwóch sportsmenek groteskowo rośnie i przybiera coraz to dziwniejsze zwroty. Wstępem do rozróby była meksykańską judoczką. Prisca Awiti Alcaraz podpadła internautom tym, że pokonała polską zawodniczkę. Jako że ma krótkie włosy dzielni wojownicy cyfrowych łączy dojrzeli w niej faceta. Poszła fama, że na olimpiadzie są transy a zgniły, lewacki zachód niszczy wszystko co dobre. Co tam, że Prisca nie wyskoczyła z kapelusza, że przeszła wszelkie kwalifikacje w szeregu zawodów czy mistrzostw z tymi paryskimi na czele. Internauci doszukiwali się jabłka adama, twierdzili, że przecież piersi sobie można doczepić itd…

Prawdziwe szambo jednak wybuchło, gdy po niecałej minucie walki Angela Carini z Imane Khelif ta pierwsza wycofała się, rozpłakała i dość niesportowo nie podała ręki przeciwniczce. Internet ruszył z kopyta. Poszła lawina błota. Hejt nie tyczył się tylko bokserki, polało się na igrzyska, na lewactwo, na zachód i kto wie na kogo jeszcze. Jak się okazało paliwa dostarczyła Rosja… Bo widzicie, w trakcie mistrzostw świata w boksie kobiet w 2023, które prowadzi organizacja IBA - międzynarodowa z nazwy, lecz zdominowana przez Rosjan - Imane Khelif zakwalifikowano do gry, a potem zdyskwalifikowano już w trakcie, trzy dni po tym jak pokonała Azalię Aminewą - do tej pory niepokonaną rosyjską pięściarkę. Tym samym Azalia magicznym sposobem znów była “niepokonaną” gwiazdą ruskiego boksu. Przenosimy się do 2024. IBA miota się w zeznaniach raz twierdzi, że chodziło o testosteron, potem, że jednak nie o testosteron, tylko jakiś niesprecyzowany, ale super-uznawany test, którego jednak nie ujawnili. Internetu na tym etapie już jest samonapędzającą się machiną produkującą bzdury, więc krąży też fejk, że niby Khelif ma chromosom Y…

Wszystko to przekonuje mnie, że fakty obchodzą coraz mniejszą część populacji. Wśród liderów lania podłego i odrażającego hejtu jest Łukasz Sakowski, identyfikujący się jako popularyzator nauki. Na swojej stronie To Tylko Transfobia nie odpuszcza okazji, prawdziwych czy zmyślonych, by missgenderować, czy siać dezinformację i hejt, więc możecie się domyślić, że w ostatnich dniach działa na wysokich obrotach. Ma też wyśmienite towarzystwo, bo fejki o Khelif bezmyślnie rozpowszechniały też takie tuzy jak J.K. Rowling i Elon Musk. Ale też wielu innych lokalnych i zagranicznych geniuszy…

Czy Imane Khelif ma genetyczną przewagę? Pewnie jakąś tak. Czy jest facetem? Nie. Czy powinna być dopuszczona do walki? Mam to gdzieś. Przeszła kwalifikacje, więc pewnie tak. Jak napisałem na początku, mam złe zdanie o sporcie w wydaniu mistrzostw/olimpiad. Łatwe szufladkowanie to zamierzchła przeszłość. Co smutno-zabawne, po latach ględzenia, że najważniejsze jest to, co się ma w majtkach, nagle, kiedy okazuje się, że dwie sportsmenki mogą mieć w majtkach to co ma stereotypowa kobieta, zaczęli mówić, że to bardziej skomplikowane. Brawo, najwyższa pora. Szkoda, że to działa tylko wtedy, kiedy im pasuje i do tego punktu kiedy im pasuje. Czyli na przykład do punktu, w którym wmawiają światu że algieryjka ma chromosom Y a to znaczy, że jest chłopem. Co tam, że ani nie ma na to dowodów, ani nie zamknęło by to dyskusji, bo… to naprawdę jest bardziej skomplikowane.

Inną smutno-zabawną kwestią jest, że na igrzyskach są ścisłe reguły, dotyczące hormonów i nie tylko. Imane Khelif przeszła je w Paryżu w 2024, w Tokio w 2020 w szeregu innych zmagań. Jednak to umyka internetowym znawcom, wolą niesprecyzowany, nieujawniony test kremlowskiego aparatczyka. Próbując znaleźć w tym jakiś pozytyw powiem, że pojawiło się sporo fajnych merytorycznie materiałów, które wyjaśniają tę kwestię. Dlatego jak ktoś ma dobre intencje i chce się dowiedzieć więcej o kwestiach płci, będzie mu jeszcze łatwiej niż kilka tygodni temu. Można się nauczyć, że chromosomy to tylko wierzchołek góry lodowej. Bo liczy się nie tyle chromosom co gen SRY, ale to też nie tak, bo on sobie może przeskoczyć na inny chromosom. A nawet jak jest, to istnieje też cały szereg różnych nietypowych czynników, które mogą sprawić, że pewne hormony są produkowane w większych lub mniejszych ilościach, że ktoś może na nie być niewrażliwy, albo nadwrażliwy, że można mieć nietypowe gonady wewnętrzne i zewnętrzne, że można mieć dwa zestawy, że januszowe zaglądanie w majtki może być zwodnicze…

Można by się też zastanowić czemu, kiedy kobieta ma wysoki poziom testosteronu (nie sugeruję, że którakolwiek z wymienionych pań takowy ma), to nieuczciwe i “jest facetem”. Ale kiedy Michael Phelps ma 190 cm wzrostu, ale ponad 200 cm rozpiętości rąk, krótkie nogi, wielkie łapy i (podobno!) produkuje mniej kwasu mlekowego co pozwala mu wolniej się męczyć to jest spoko.


Dwa sympatyczne źródła:
Fact check od Demagoga
Dawid Myśliwiec dłużej, bardzo merytorycznie

Kobieta, która widziała zombie

Pewnie nigdy nie zastanawialiście się jak smakuje wasze imię. Przecież to bez sensu, słowa nie mają smaku. Z reguły to prawda. Ale bardzo, bardzo rzadko, zdarzają się osoby, dla których takie pytanie jest całkiem sensowne. Słyszałem nieraz o synestezji. To rzadka przypadłość, gdy wrażeniom jednego zmysłu, na przykład wzroku, towarzyszą odczucia związane z innym zmysłem. Najczęściej objawia się “barwnym słyszeniem”, kiedy dźwiękom towarzyszy odczuwanie kolorów, czasem litery i cyfry też wywołują wrażenia kolorów. Jak się okazuje, są jednak bardziej egzotyczne połączenia…

“Człowiek, który smakował słowa” - tak brzmi oryginalny tytuł książki Guya Leschzinera, która właśnie ukazała się w Polsce, pod tytułem “Kobieta, która widziała zombie”. Nie pochwalam tej zmiany, książkę jednak gorąco polecam. To fascynująca wyprawa w świat ludzkich zmysłów. Poznamy ludzi, którzy nie czują bólu (co nie jest supermocą), których percepcja zimna i ciepła jest odwrócona, oraz takich którzy słysząc dźwięki tracili równowagę. No i takiego jednego, dla którego imię żony kolegi smakuje wymiocinami.

Autor skupia się na bardzo ludzkim aspekcie swoich pacjentów. Książka ma bardzo gawędziarski styl, przepełniona jest licznymi przypowieściami z życia neurologa. Na przestrzeni dziewięciu rozdziałów prezentuje, jak zaburzenia zmysłów mogą przenikać każdy aspekt życia. Mówi sporo o niedoskonałościach naszych zmysłów, jak nasza percepcja jest wypadkową sygnałów i tego, co robią z nimi nasze mózgi.

W trakcie lektury stwierdziłem, że chyba zaczynam się starzeć, bo to nie pierwsza książka o chorobach, którą przyszło mi czytać, jednak po raz pierwszy kilkukrotnie towarzyszył mi strach na myśl o podzieleniu losu niektórych bohaterów. Co ciekawe, kilkukrotnie poznając nowych bohaterów myślałem, że sam chyba uznałbym, że tracę zdrowy rozum, by chwilę później przeczytać, że i oni podejrzewali, że są szaleni. Jednak choć problemy niektórych mają początek w mózgu, żaden pacjent Guya Leschzinera nie cierpi na zaburzenia psychiczne.

Mam jeden zarzut wobec książki. Otóż pozostawia pewien niedosyt. Zabrakło mi większej dawki wiedzy medycznej, neurologicznej. Wyjaśnienia niektórych zagadek medycznych wydają mi się niewystarczające. Nadrabia to jednak lekkim, gawędziarskim stylem (jestem bardzo ciekaw, czy autor ma tak fajne pióro, czy pomagał mu autor widmo). Może ktoś rozsądny stwierdził, że książka nie jest z gumy?

“Kobieta, która widziała zombie” to kawał solidnej lektury popularnonaukowej. Intrygująca, ciekawa, momentami straszna, chwilami smutna, bo choć dolegliwości są fascynujące, Guy Leschziner jasno mówi jak wpływają one na funkcjonowanie tych ludzi.


Dziękuję wydawnictwu Znak Literanova, za przesłanie egzemplarza do recenzji.


Przy okazji zapraszam na mojego Instagrama, gdzie od jakiegoś czasu oprócz prywatnych fotek jedzenia, zacząłem wrzucać posty poświęcone przeczytanym książkom.

Myszy w torporze

“Tu urząd kontroli plotek. Oto fakty.” - takimi słowy naczelnik Andrews zwracał się do więźniów zakładu karnego Fiornina 161. W ten sposób poinformował ich o odzyskaniu szalupy ratunkowej z kapsułami hibernacyjnymi, w tym jednej z porucznik Ellen Ripley.

Nie wiem czy sam dokonałbym takiego skojarzenia, bo hibernacja ludzi w kosmosie nie ogranicza się tylko do cyklu o “Obcym”. Ale co najmniej jedna witryna, która napisała o niedawnych badaniach bardzo entuzjastycznie wrzuciła obok tytułu ujęcie z drugiego filmu - rząd hibernatorów na pokładzie Sulaco. O co się rozchodzi? Czy jesteśmy na granicy hibernowania astronautów?

*Khem* tu Węglowy Szowinista. Oto fakty. W 2020 roku zidentyfikowano grupę komórek nerwowych w części podwzgórza zwanej jądrem nadwzrokowym. Pozwalają one myszom na wejście w stan zwany torporem. Jest on podobny do hibernacji, ale krótkotrwały i w naturze mimowolny. U myszy powoduje obniżenie temperatury o ponad trzy stopnie, zwalnia akcję serca i cały metabolizm. Stymulując ten obszar mózgu światłem i chemicznie udało się wprowadzać myszy w torpor na żądanie. To było w 2020. A teraz udało się dokonać tego nieinwazyjnie - za pomocą precyzyjnie skierowanych ultradźwięków. W czasie eksperymentów pojedyncza stymulacja powodowała wystąpienie torporu na kilka godzin. W innym eksperymencie stymulację powtarzano, gdy tylko temperatura ciała myszy zaczynała się podnosić i w ten sposób utrzymano ten stan przez 24 godziny.

Ponadto przeprowadzono eksperyment na szczurach, które naturalnie nie wpadają w torpor. W tym przypadku oprócz ultradźwięków gryzoniom podawano też odpowiedni neuroprzekaźnik, którego nie wytwarzają same. Udało się uzyskać podobny efekt, choć spadek temperatury był mniejszy bo między jednym a dwoma stopniami Celsjusza. Jak zaznaczyli naukowcy, potrzebne były wysokie dawki neuroprzekaźnika i nie wiadomo jakie mogłyby być długoterminowe skutki.

Choć za wcześnie na obrazki z “Obcego”, to imponujące odkrycia i wyniki. Nic dziwnego, że badania wspiera między innymi Europejska Agencja Kosmiczna. Spowolniony metabolizm to nie tylko oszczędność jeśli idzie o zapasy jedzenia. Działa na poziomie komórek i mógłby zapobiec ubytkom w masie mięśniowej i kostnej. Szczególnie obiecujące są wyniki na szczurach, bo pokazują, że stan ten można wywołać u zwierząt nie-hibernujących. Warto jednak pamiętać, że myszy jest bliżej do szczura niż człowieka. Pokusa jest ogromna. I to nie tylko w kontekście długotrwałych podróży kosmicznych. Wykazano (również w ramach eksperymentów na myszach), że indukowany torpor może być pomocny w medycynie. Obniżenie metabolizmu może chronić organy w trakcie zabiegów, które wymagają zatrzymania krążenia. Obecnie w medycynie stosuje się sztucznie wywołaną hipotermię, to jednak niesie za sobą dodatkowe ryzyka. Eksperyment pokazał, że sztuczny torpor był równie skuteczny jak sztuczna hipotermia.


Źródełka:
https://newatlas.com/biology/ultrasound-brain-induces-hibernation-torpor/
https://newatlas.com/biology/induced-hibernation-state-protects-organs-heart-surgery/
https://www.space.com/astronaut-hibernation-trials-possible-in-decade
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0149763421004425

Quaoar, świerszcze i zoofile

][ Jeśli interesuje Cię tylko astronomia, przewiń trochę w dół ][

Kurcze człowiek bierze kilka dni wolnego a głupota wyłazi ze wszelkich zakamarków. Na pewno wiele przegapiłem, ale moją uwagę zwróciły szczególnie trzy durnoty. Pierwszą był pewien prominentny (niestety) idiota, który w reakcji na zaostrzenie zakazu zoofilii w Hiszpanii powiedział, że Hiszpanie legalizują zoofilię. Tego nie zaszczycimy komentarzem.

Drugą jest masowa histeria na patoprawicy wokół dopuszczenia mączki ze świerszczy w produktach spożywczych. Nie trzeba było wiele czasu, by czempioni intelektu krzyczeli, że będą nas _zmuszać_ do jedzenia robali. To jest już tak kretyńskie, że też nie skomentuję, ale inne aspekty warto by jednak krótko omówić. Po pierwsze to nic nowego. Ponad dwa miliardy ludzi spożywa insekty codziennie. Również UE wcześniej już dopuszczała je do spożycia. W naszej okolicy bodaj najbardziej popularnym przykładem jest E120, czyli czerwony barwnik pozyskiwany między innymi z pewnego rodzaju pluskwiaka.

Owady mają liczne zalety, oczywiście jeden nie równy drugiemu, ale te dopuszczone do spożycia cechuje wysoka zawartość dobrej jakości tłuszczu i białka, są źródłem witamin i składników mineralnych a także mogą mieć błonnik, co trudno powiedzieć o czerwonym mięsie. Do tego dochodzą kwestie środowiskowe - hodowla insektów to mniejsze zużycie wody, mniejsze emisje, mniejsza powierzchnia niż w przypadku hodowli kręgowców.

Jak już ustaliliśmy, nikt nikomu nie każe “jeść robali”, bo to “przecież obrzydliwe”. Nie mogę jednak nie dodać, że najgłośniejsi krzykacze pewnie nie stronią od skiśniętego jedzenia (ogórki, kapusta), które wywołałyby obrzydzenie w innych regionach świata, no bo kto to widział jeść zepsutego ogóra. Bronią oni też (niczym nie atakowanego kościoła) wolności do jedzenia czerwonego mięsa… chociaż co piątek bezkarni faceci w sukienkach zabraniają im właśnie jedzenia mięsa.


][ Tu zaczyna się astronomia ][

Dobra czas na trzecią głupotę. Mianowicie widziałem już trzy nagłówki, według których pierścienie odkryte wokół planety karłowatej Quaoar, są niemożliwe i łamią prawa fizyki… Teraz żebyśmy się dobrze zrozumieli - autorzy odkrycia, opublikowanego w artykule “A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche limit” nie mówią nic podobnego. Co więcej - fajne i rzetelne media też tego nie mówią. Ale clickbaitowe nagłówki na tyle ukuły mnie w oczy, że uznałem, iż warto napisać kilka słów. Ponadto, nawet bez tych głupotek odkrycie tych pierścieni z pewnością będzie jednym z głośniejszych wydarzeń naukowych 2023 roku i choćby dlatego należy mu się wpis.

Quaoar to planeta karłowata i jest dopiero trzecim pomniejszym obiektem w Układzie Słonecznym wokół którego potwierdzono istnienie pierścienia. Pozostałe to Haumea (inna planeta karłowata) oraz Chariklo (asteroida z grupy Centaurów). Grupa naukowców z Uniwersytetu Rio De Janeiro chciała skorzystać z tranzytu Quaoar na tle odległej gwiazdy, by zbadać jego atmosferę (o ile by taką posiadał). Zauważyli oni, że gwiazda przygasła przed i po samym tranzycie. Najlepszym wyjaśnieniem tego zjawiska byłby pierścień okrążający planetę. By się upewnić, przejrzeli dane z obserwacji podobnych tranzytów na przestrzeni kilku ostatnich lat. Pasowały one do tego wyjaśnienia, to znaczy również zauważono nieznaczne przyćmienie światła przez delikatne pierścienie.

Co w tym niemożliwego? Chodzi o odległość. Z reguły zakłada się, że pierścienie powstają, gdy jakiś obiekt, np. księżyc zbliża się za bardzo do swojej planety (czy planety karłowatej albo asteroidy) i różnica w sile grawitacji działająca w różnych punktach tegoż obiektu rozrywa go (część bliżej planety jest przyciągana mocniej niż ta dalej) i rozciąga w pierścień. Tę graniczną odległość nazywa się granicą lub strefą Roche’a i zależy ona mocno od gęstości obu obiektów, ale typowo wynosi ona dwu- lub czterokrotność promienia planety. Tymczasem pierścienie Quaoar znajdują się w odległości około siedmiu i pół promienia Quaoara (cieszę się czasem, że nie nagrywam podcastów).

W tej odległości pierścień powinien ulec zapadnięciu - drobinki lodu i pyłu powinny zacząć się łączyć w coraz większe bryły aż powstałby niewielki księżyc. Według obliczeń przy tak małej masie proces mógłby trwać nawet zaledwie kilka tygodni. Szanse na to, że akurat trafiliśmy na świeżo uformowany pierścień są znikome, poza tym przypominam, że obserwacje sprzed lat też wskazują na istnienie pierścienia. Zatem to na pewno stoi za tym magia, kosmici i weganizm? Raczej nie.

Choć to świeżutkie odkrycie, już teraz istnieje co najmniej jedno wytłumaczenie. Rezonanse orbitalne. Region w którym występuje pierścień przypada na odległość, gdzie na jedno okrążenie wokół Quaoara przypadają trzy obroty tej karłowatej planety. Co więcej na sześć okrążeń cząsteczek w pierścieniu przypada jedno okrążenie Weywota - jedynego odkrytego do tej pory księżyca Quaoara. Rezonanse te mogą utrudniać formację obiektów, czyli utrzymywać pierścienie. Co więcej - jednym z powodów dla których między Marsem a Jowiszem znajduje się pas asteroid a nie dodatkowa planeta jest prawdopodobnie właśnie fakt, że w tym regionie występują rezonanse układu Słońce-Jowisz. Jak się okazuje Haumea i Chariklo też dzielą rezonans swojego obrotu i orbity pierścieni 3:1.

Tajemnica nie jest jeszcze w pełni wyjaśniona. Wciąż za mało wiemy kształcie Quaoara. Wygląda też na to, że szerokość pasa jest bardzo zróżnicowana i miejscami wynosi 300 kilometrów (i tak zobrazowałem ją na grafice w tym poście) a gdzie indziej raptem pięć kilometrów. Nie ulega wątpliwości, że pierścienie w takim miejscu mogą istnieć i nie łamią żadnych praw fizyki. Oraz, że będą dla nas fascynującym obiektem badań, który zwiększy naszą wiedzę o tym jak działają takie systemy.

Wiecie co jeszcze wydawało się niemożliwe? Gazowe giganty blisko gwiazd, a jednak wykryliśmy wiele takich egzoplanet. Więcej o tym możecie przeczytać w mojej książce - Niebo pełne planet.


Źródło: A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche limit

Fotosynteza jest możliwa na planetach czerwonych karłów

Chcę Wam dziś opowiedzieć o eksperymencie jaki przeprowadzili naukowcy z Uniwersytetu Padewskiego. Czerwone karły dominują liczebnie we wszechświecie. Dlatego tak wiele rozważań w kontekscie życia na egzoplanetach tyczy się tego, czy te drobne i relatywnie chłodne gwiazdy mogą stwarzać dlań odpowiednie warunki.

Dziś skupimy się na jednym z tych aspektów. Czerwone karły emitują większość energii w podczerwonej części światła. W przypadku Słońca większość stanowi światło widzialne. Choć maksimum przypada na barwę zieloną większość ziemskich roślin preferuje światło niebieskie i czerwone. Chlorofil w liściach odbija światło zielone. Wielu naukowców wyrażało wątpliwości, czy fotosynteza mogłaby funkcjonować w warunkach świetlnych czerwonych karłów.

Co najmniej częściowej odpowiedzi udzieliła Nicoletta La Rocca, biolożka ewolucyjna i jej zespół. W swoim eksperymencie sprawdzili jak z światłem takich gwiazd poradzą sobie cyjanobakterie. Umieścili je w atmosferze podobnej do młodej Ziemi i poddali działaniu światła LEDowego o analogicznym spektrum. Cyjanobakterie to jedne z najprostszych organizmów zdolnych do fotosyntezy. Jak się okazalo, rozwijały się całkiem dobrze. Zachęceni wynikami naukowcy przeprowadzili ten sam eksperyment z zielonymi i czerwonymi algami. Również rozwijały się poprawnie.

Warto zwrócić uwagę, że mówimy tu o organizmach fotosyntetycznych, które ewoluowały w warunkach innego oświetlenia. Można zatem założyć, że lokalne organizmy byłyby jeszcze lepiej przystosowane do światła czerwonego karła. To oczywiście nie wyczerpuje wątpliwości tyczących się życia na planetach czerwonych karłów.


Badanie: "Photosynthesis under simulated red dwarf star light: Exploring the limits of par radiation" - Nicoletta La Rocca, Riccardo Claudi, Luca Poletto, Mariano Battistuzzi, LorenzoCocola, Eleonora Alei2, Bernardo Salasnich, Tomas Morosinotto

Grafika pochodzi z profilu https://www.facebook.com/NASAWebb/

Musimy porozmawiać o fosforze (i Enceladusie)

Tekst z fanpage z października 2022.

Nadarzyła się dobra okazja byśmy porozmawiali sobie o fosforze. Będzie to częściowe przypomnienie tego co już napisałem w mojej książce, w rozdziale pod chwytliwym tytułem “Węglowy szowinista”. Życie na Ziemi składa się w znakomitej większości z sześciu pierwiastków chemicznych. To wodór, tlen, węgiel, azot, fosfor i siarka. Pięć z nich znajduje się w grupie dziesięciu najpowszechniej występujących pierwiastków w kosmosie. Szósty to fosfor. Na milion atomów we wszechświecie tylko siedem to atomy fosforu (siarka - 500, azot - 1000, węgiel - 5000, tlen 10 000, wodór 750 000).

A jednak jest nieodzowny dla życia jakie znamy. Stanowi część DNA, kręgosłupa życia. Jest też obecny w ATP - związku stanowiącym nośnik energii dla całego życia na Ziemi. Niech to wsiąknie - absolutnie każda komórka, od bakterii przez dziobaka po płetwala błękitnego korzysta z DNA i ATP. Choć fosfor nie jest powszechnym pierwiastkiem ewolucja próbująca wszystkiego co popadnie nie znalazła alternatywy (wyobraźmy sobie jak miażdżącą przewagę miałby organizm, który mógłby zastąpić fosfor znacznie łatwiej dostępnym potasem, sodem czy wapniem).

Fosfor stanowiący siedem milionowych materii we wszechświecie, stanowi jedną setną każdego człowieka. Jak wiemy (a jak nie wiecie to może powinniście kupić “Niebo pełne planet”), składowe chemii życia - kwasy nukleinowe, lipidy, węglowodany aminokwasy, krążą w kosmosie, więc jeśli na danym ciele niebieskim brakuje fosforu, to może to przekreślać szanse na powstanie biosfery.

I tu docieramy wreszcie do Enceladusa, małego księżyca Saturna. Mały lodowy Enceladus od dawna jest bardzo interesującym miejscem. Dla wielu znacznie ciekawszym i bardziej obiecującym niż jowiszowa Europa, tak rozsławiona przez fantastykę naukową. Ocean Enceladusa jest bardziej dostępny ze względu na wodne gejzery, które regularnie wyrzucają potencjalne próbki w kosmos. Sonda Cassini w swoim czasie wykonała obserwacje tych pióropuszy. Wykryto w nich parę wodną, azot, dwutlenek węgla, ślady węglowodorów, metanu, propanu, acetylenu, formaldehydu, a nawet dużych cząsteczek organicznych, liczących co najmniej piętnaście atomów węgla. Wygląda na to, że w słonym oceanie Enceladusa jest też wodór, który mógłby być pożywieniem dla bakterii.

…A we wrześniu tego roku opublikowano badanie w którym nowa analiza starych danych z Cassiniego wskazuje na to, że w oceanie Enceladusa nie brakuje również fosforu. Czy możemy już zacząć szykować jakąś misję? Tam naprawdę łatwo zdobyć próbki.

Czy egzoplanety wymieniają się atmosferami?

“Rola wymiany atmosferycznej w fałszywie pozytywnej detekcji biosygnatur” - taki tytuł nosi badania opublikowanego w czerwcu tego roku. O co chodzi i dlaczego to tak ciekawe?

Autorów pracy zainspirował proces, w którym tlen z gejzerów Enceladusa, księżyca Saturna, trafia do atmosfery największego z saturnowych księżyców, Tytana. Zadali sobie pytanie - czy taki proces może zachodzić między planetami w ciasnych układach? A jeśli tak, to jakie mogą być tego konsekwencje dla naszych badań? W pewnych warunkach tlen lub ozon mogą być uznawane ślad życia. Bardzo aktywny chemicznie tlen w większości przypadków powinien reagować z innymi pierwiastkami i szybko ulegać wyczerpaniu. Na Ziemi to fotosynteza planktonu oceanicznego (sorry Amazonio) zapewnia wysoki poziom tlenu w atmosferze (który w górnych warstwach zmienia się w ozon).

W pewnych warunkach tlen może powstawać abiologicznie. Twórcy badania postawili pytanie, czy gdyby doszło do jego transmisji na inną planetę, gdzie nie powinien powstawać abiologicznie, mogłoby dojść do fałszywie pozytywnego odkrycia biosygnatur. Innymi słowy, gdyby na przykład na bogatej w wodę planecie TRAPPIST-1 d dochodziło do elektrolizy wody a następnie wodór uciekałby w kosmos a tlen trafiał w górne warstwy atmosfery TRAPPIST-1 e, to czy badając tą planetę naukowcy mogliby dać się zwieść swoim obserwacjom.

Jak się okazuje… nie. O ile proces wydaje się możliwy (mimo wszystko Enceladus to malusieńki księżyc i łatwiej mu “gubić” gazy), to symulacje wykazały, że ilość transmitowanych gazów byłaby zbyt mała, żeby poszukiwaczom życia zapaliły się lampki. Zwróćcie jednak uwagę, że planety TRAPPIST-1 są tak blisko siebie jak dwa z księżyców Saturna!

Mimo wszystko to idealny moment na tak oryginalne pomysły i rozważania, bo już lada dzień teleskopy zaczną badać atmosfery obcych światów. Przyznam, że moja fantazja fana fantastyki naukowej poszła trochę dalej, gdy usłyszałem o tym badaniu. Wyobraziłem sobie biosferę na jakiejś obcej planecie, która jest uzależniona od dopływu tlenu z sąsiedniej planety. Morski plankton na Ziemi jest podporą całego złożonego życia na naszej planecie (niemal wszystkie wielokomórkowce potrzebują oddychania tlenowego by funkcjonować). Czy mógłby istnieć świat bez takiej zależności, gdzie organizmy polegałyby na tlenie spływającym z kosmosu? Pewnie to mało prawdopodobny, ale interesujący scenariusz…


Jeśli chcecie poczytać więcej o biosygnaturach i badaniu egzoplanet, to sięgnijcie po moją książkę - “Niebo pełne planet”, którą w całości poświęciłem tej tematyce. Zamów tutaj: https://ideaman.tv/niebo-pelne-planet/

Dobre perspektywy dla hipotezy "świata RNA"

Nowe badanie sugeruje, że życie oparte o RNA może powstawać dość powszechnie w kosmosie. Zanim przejdziemy do konkretów wypada zacząć od kilku słów wstępu o współczesnym życiu.

W bardzo barbarzyńskim skrócie to jest tak… Życie potrzebuje nośnika informacji i enzymów/budulca. Komórki są zbudowane z białek, białka są enzymami, DNA natomiast zawiera instrukcje budowy tych białek. DNA samo się nie duplikuje, białka same się nie powielają. Potrzebują się wzajemnie, przez co powstaje problem kury i jajka, który utrudnia wyjaśnienie tego jak powstało życie.

Dlatego niemałą popularnością cieszy się hipoteza “świata RNA”. RNA może pełnić obie wspomniane wyżej funkcje (nawet jeśli nie tak skutecznie). Takie wczesne formy życia mogły na drodze ewolucji dojść do współcześnie znanego układu DNA-białka. Mimo wszystko wciąż traktujemy tą koncepcję jako hipotezę. Najnowsze badanie opublikowane w magazynie Astrobiology nie przesądza o jej prawdziwości, ale wydaje się ją umacniać. Wynika z niego, że RNA być może powstaje powszechnie we wszechświecie, tam gdzie tylko obecne jest szkliwo wulkaniczne i woda.

Trójfosforany nukleozydowe (NTP), podobnie jak inne składowe życia były powszechnie dostępne na pierwotnej Ziemi (oraz Marsie). Na obu planetach nie brakowało również szkliwa bazaltowego. Według publikacji wystarczy, że NTP rozpuszczone w wodzie przecieka przez szkliwo wulkaniczne i hyc, wyskakuje nam RNA. A konkretnie nitki RNA długie na 100-200 nukleotydów. Jak to się ma do znanego nam życia? Pojedynczy gen liczy sobie od niecałych stu aż po miliony nukleotydów. Typowo tysiące. Jak wygląda genom najprostszej bakterii? Ma 182 geny, 160 tysięcy nukleotydów.

Czy to problem? Absolutnie nie. Nikt nie spodziewa się, że z ochlapanej wodą skały wulkanicznej wyciekną małe żyjątka. To jednak potencjalnie kolejny element układanki życia. Wiemy, że wiele innych jego elementów jak choćby aminokwasy i cukry istnieją w przestrzeni kosmicznej i docierały na młodą Ziemię (i Marsa) dodatkowo ułatwiając powstawanie pierwotnych form życia (czy może raczej proto-życia).

Potencjalnie większy problem z badaniem wskazuje sam jego współautor, Steve Benner. Jasno przyznaje, że publikacja nie wyjaśnia homochiralności. Co to jest homochiralność? O chiralności mówimy, kiedy cząsteczka i jej lustrzane odbicie nie są identyczne. Wyobraźmy sobie cząsteczkę wody - wystarczy ją obrócić w rękach, żeby uzyskać jej odbicie. Chemicznie będzie działać tak samo. Tymczasem zwykła śruba, jeśli odbijemy ją w lustrze, nie będzie pasować do gwintu. Tak samo jest z niektórymi cząsteczkami - ten sam skład chemiczny nie oznacza tych samych właściwości. Chiralność czasem nazywa się skrętnością, co szczególnie dobrze pasuje, kiedy mówimy np. o lewo- lub prawoskrętnym DNA. Homochiralność oznacza występowanie tylko jednego wariantu cząsteczek.

W badaniu o którym tu mówimy autorzy wykorzystali NTP zawierające tylko D-rybozę, a następnie otrzymali D-RNA (D- jak delta, oznacza prawoskrętność, L- jak lambda oznaczałoby lewoskrętność). W naturze spodziewamy się obu rodzajów NTP a w takich warunkach RNA już nie powstaje. Czyli co badanie do kosza? Oczywiście, że nie. To po prostu oznacza, że teraz trzeba zrozumieć czy istnieje jakiś mechanizm, dodatkowy krok, który sprawiał, że powstawały obie wersje, albo że jedna miała wystarczającą przewagę (też Wam się kojarzy problem przewagi materii nad antymaterią?)


Co ciekawe osiem lat temu pisałem o potencjalnym wyjaśnieniu dlaczego życie na Ziemi (i potencjalnie gdzie indziej) jest oparte o prawoskrętne DNA. Link do tej starej notki umieszczam poniżej. A jeśli interesuje Was temat powstania życia, to poświęciłem mu niemało uwagi w finałowych rozdziałach “Nieba pełnego planet”, które możecie nabyć pod tym linkiem: ideaman.tv/niebo-pelne-planet



Główne badanie:
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0027

Kilka notek prasowych (pokazują różne ujęcia, więc każda była dla mnie wartościowa):
Spontaneous Formation of RNA in Volcanic Glass
Scientists announce a breakthrough in determining life's origin on Earth—and maybe Mars
Scientists revealed how RNA could form on Mars and Earth
Did volcanic ‘glasses’ help spark early life?

Dodatkowe lektury:
Smallest genome clocks in at 182 genes
https://weglowy.blogspot.com/2014/09/prawoskretne-dna-przypadek-nie-sadze.html

O jedzeniu w kosmosie i samolocie

Inspirację do tej notki stanowił wpis na jednym forum dyskusyjnym. Pada w nim ciekawe pytanie, na które chyba nie podejmę się odpowiedzi pełniejszej niż “nie wiadomo”. Natomiast sama treść pytania sprowokowała mnie do komentarza…

“Recently there was a post here discussing how human taste buds are less sensitive at airline altitude/pressures and whether or not people on ISS felt similar effects. This made me wonder, would our taste buds work better at HIGHER pressures? Would food be tastier (or at least taste more intensely) if we ate it while in a pressure chamber? Or is there a taste bud "peak efficiency" at 1 atmosphere?”

Przyznam, że w samolocie zawsze wszystko mi smakowało, ale nie raz słyszałem o tym, że na wysokości jedzenie smakuje gorzej. Dość powszechnie wiadomo też, że w kosmosie jedzenie nie smakuje tak dobrze jak na Ziemi. Haczyk w tym, że przyczyny w obu przypadkach są kompletnie różne.

Zacznijmy od kosmosu. Ciśnienie na ISS utrzymywane jest na poziomie… jednej atmosfery. Co zabawne ECLSS (Environmental Control and Life Support System - System kontroli środowiska i podtrzymania życia) dba o tak dokładne utrzymanie ciśnienia nie ze względu na astronautów, ale na sprzęt, który jest znacznie bardziej wrażliwy na jego zmiany niż ludzie.

Skupmy się jednak na jedzeniu. Opinie o kosmicznym żarciu są różne, ale przeważają głosy, że smak jest po prostu nijaki. Przyczyn może być wiele, niektórzy zarzucają długi proces przechowywania, inni wtórność mało zróżnicowanej diety. Jednak główną różnicą między “tam” a “tutaj” jest grawitacja. Bez ciążenia płyny w ciałach astronautów nie spływają naturalnie w dół. Powoduje to cały szereg zmian i dolegliwości. W dużym uproszczeniu często mają zapchane i opuchnięte nosy, a jak wiemy zapach to ogromna część smakowania posiłków.

Wiadomo, że wielu astronautów sięga po jedzenie pikantne, choć na Ziemi nie jest to ich typowy smak. Niektórzy twierdzą, że po prostu zupełnie zmieniają się im gusta i np. na orbicie chętnie jedzą masło orzechowe, choć nie lubią go na powierzchni. Tym bardziej można się skłaniać do przekonania że to złożony temat. Grawitacja może być kluczowym czynnikiem, ale nie musi być jedynym.

Zejdźmy z wysokości 400 km na około 10km. Jak wspominałem, nie jestem w grupie krytykującej jedzenie w czasie lotu, ale nie wątpię że coś jest na rzeczy. I tu również rolę może grać więcej czynników. Oprócz oczywistej kwestii ciśnienia dochodzi też suche powietrze a nawet niskie tony silnika.

Suche powietrze to suche nozdrza, więc cząsteczki które pobudziły nasze wrażenia smakowe mają mniejszą szansę trafić tam gdzie trzeba. Niższe ciśnienie to też mniej tlenu we krwi, co jest kolejnym czynnikiem zmniejszającym naszą wrażliwość na smaki. Badania w symulowanych warunkach potwierdziły też, że hałas może stępić wrażenia smakowe. Powodem dla, którego nie doświadczyłem tych nieprzyjemności może być to, że linie lotnicze biorą to wszystko pod uwagę i odpowiednio podbijają smaki swoich dań.

I to w sumie tyle w temacie tego co z naszymi doznaniami kulinarnymi robi kosmos i samolot. Tymczasem przypominam, że Węglowy ma konto na Instagramie. To nie był prima aprilisowy żart (a może był to żart w żarcie), wciąż niezobowiązująco wrzucam tam fotki jedzenia, często acz nie zawsze własnego, czasem polecając jakieś miejsce. Treści popularnonaukowe raczej pozostaną na tym blogu i na fanpage.

Ingenuity, cyber-małpa, fart w kosmosie i tłum na ISS

9 kwietnia 2021 był niezwykłym dniem. Postaram się jak najkrócej opisać dlaczego.

Ingenuity
Marsjański dron załopotał swoimi wirnikami. To jeszcze nie pora na lot, więc rozpędził je tylko na chwilę prędkości zaledwie 50 obrotów na minutę. To jeden z ostatnich sprawdzianów przed lotem, który ma się odbyć w niedzielę. W związku z tym dostaliśmy ładny urywek nagrania z łazika Perseverance i już wiemy na co mniej więcej możemy liczyć w trakcie konferencji prasowej, która odbędzie się w poniedziałek 12 kwietnia o 9:30 czasu polskiego.


Neuralink
W nawale wrażeń kompletnie zgubił się film od Neuralinka. Prezentuje on makaka, któremu wszczepiono neuralinka w okolicy kory ruchowej. Małpkę wyszkolono w co najmniej dwóch grach z joystickiem - pongu i przesuwaniu kursora na oznaczone pole. Pager jest wynagradzany bananowym smoothie za poprawną grę. Feed na żywo z mózgu małpy pozwolił zidentyfikować jaka aktywność kory ma się do tego jak steruje grą.

Następnym etapem jest odłączenie joysticka i połączenie gry z przeprocesowanym sygnałem bezpośrednio z mózgu małpy. MindPong to prawdopodobnie to o czym bez uzgodnienia z współpracownikami wspominał Elon Musk na konferencji z połowie 2019.

Z czasem ta technologia może znacznie polepszyć życie wielu ludzi dotkniętych niepełnosprawnościami.


Bliska kolizja
Niewiele brakowało a wczorajszy dzień mógł być początkiem smutnego okresu w podboju kosmosu. Istniała wysoka, jak na kosmiczne standardy, dwudziestoprocentowa szansa, że drugi stopień rakiety Kosmos 3M wystrzelonej w 1981 zderzy się ze starym satelitą meteorologicznym z 1978 roku. Do zderzenia doszło by z prędkością ok 14 kilometrów na sekundę.

Gdyby do niego doszło, powstałyby potencjalnie miliony odłamków, które rozciągnęły by się w dwóch pasach oplatających Ziemię, które mogłyby powodować kolejne kolizje. Kaskada takich zderzeń zamknęłaby kosmos dla nas. Mieliśmy szczęście. Nie po raz pierwszy.

Syndrom Kesslera jest realnym zagrożeniem. W 2008 zbliżyliśmy się do niego bardziej gdy Iridium 33 i Kosmos-2251 zderzyły się na orbicie. Odłamki z tej kolizji wciąż krążą choć istotna ich część spłonęła w atmosferze w ciągu minionej dekady.

Są pewne pomysły na czyszczenie orbity, ale póki co nikt się nie kwapi, żeby rzeczywiście to robić. Pomysły to łapanie kosmicznych śmieci w siatkę i ciągnięcie tak by spłonęły w atmosferze, doczepianie od nich żagli słonecznych, by zwolniły i spłonęły w atmosferze i strzelanie w nie laserem tak by je zwolnić, by spłonęły w atmosferze.


Dziesięć osób na ISS
Wczoraj również miał miejsce start i dokowanie kapsuły Soyuz z ISS. W związku z tym na stacji kosmicznej znajduje się obecnie aż dziesięć osób. Sergey Ryzhikov, Sergey Kud-Sverchkov, Kathleen Rubins przylecieli Soyuzem “Favor”. Michael Hopkins, Victor Glover, Soichi Noguchi, Shannon Walker przylecieli na pokładzie Dragona SpaceX (pierwszy komercyjny i “operacyjny” lot załogowy w kosmos, poprzedni był misją “demo”). No i wreszcie Oleg Novitsky, Pyotr Dubrov, Mark T. Vande Hei dołączyli wczoraj na pokłądzie Soyuza “Gagarin” (w poniedziałek 12 kwietnia będzie sześćdziesiąta rocznica wysłania pierwszego człowieka w kosmos).


NASA JPL (zapowiedź konferencji Ingenuity)
Neuralink (Mind Pong)
EU Space Surveillance and Tracking (Potwierdzenie, że nie doszło do kolizji)
Everything SpaceX (Tłumek na ISS)

Szczepionka mRNA rozkodowana

Trafiłem na tekst tak fajny, że po prostu musiałem przygotować dla Was jego syntezę. Jeśli jednak nie boicie się dłuższej lektury i języka angielskiego to możecie od razu sięgnąć do pierwotnego źródła:
Reverse Engineering the source code of the BioNTech/Pfizer SARS-CoV-2 Vaccine

W przeciwnym razie zapraszam do lektury. Będzie świetnym uzupełnieniem (albo ciągiem dalszym) dla notki Zderzenie dwóch kodów. Bert Hubert, którego tekst tak mnie zachwycił, nie jest genetykiem ani lekarzem, jest developerem i postanowił przeanalizować kod źródłowy szczepionek mRNA.

Szczepionka innego rodzaju

Wspomniany kod dostępny jest w całości na stronach WHO pod tym adresem, wraz z wdzięcznym rysunkiem który odtworzyłem na początku notki. Cały kod RNA liczy sobie 4284 liter, w tym 3824 litery stanowią instrukcję budowy kolca koronawirusa. To wypustki którymi przyczepia się on do naszych komórek, dzięki czemu następnie może zrobić nam krzywdę. To właśnie tym kolcom koronawirusy zawdzięczają swoją nazwę. Odporność przeciwko wirusowi polega na tym, że nasz organizm potrafi rozpoznać te kolce i atakuje pokryte nimi wirusy.

Przejdźmy do pierwszej ciekawej paraleli między genetyką i elektroniką. RNA można traktować jako odpowiednik pamięci RAM. Podobnie jak ulotna pamięć w komputerze, RNA jest bardzo delikatne i łatwo ulega rozpadowi (m.in. dlatego szczepionka Pfeizera/BioNTechu musi być przechowywana w tak niskiej temperaturze). DNA stanowi pamięć stałą, jest dużo bardziej trwałe, ale dostęp do kodu nie jest tak łatwy. Dlatego nasza komórkowa machina przepisuje pożądane fragmenty ukrytego w jądrze DNA na RNA, które poza jądrem komórkowym pozwala produkować odpowiednie białka.

Do tej pory szczepienia polegały na wstrzykiwaniu osłabionego lub nieaktywnego wirusa, by w bezpiecznych warunkach dać organizmowi okazję by nauczył się walczyć z wrogiem. W tym wypadku mRNA zawiera instrukcję budowy części samego wirusa (bez kapsydu i wirusowego RNA). Genialne w swojej prostocie, bo kolce są nieszkodliwe a pozwalają zbudować odporność. Co więcej produkcja szczepionki mRNA jest prostsza niż np używająca kurzych jajek i bakterii produkcja szczepionek na grypę.

Kod źródłowy

Na początku kodu znajduje się “cap” czyli “czapeczka” (jak zerkniecie w dokument WHO zobaczycie, że wręcz tak narysowano ten fragment). To raptem dwa nukleotydy (dwie literki kodu) G oraz A. Jest to symbol początkowy, konieczny by kod w ogóle mógł być wykonywany. W przypadku mRNA ten początek sygnalizuje komórce, że pochodzi on z jądra komórkowego (w tym wypadku jest to ściema).

Następnie 5’-UTR zwany końcem 5’, czyli początek (czy gdyby biolodzy nazwali to “końcówką 5 prim” byłoby mniej mylące?). To symbol początku właściwej treści kodu. Dla maszynerii komórkowej 5’-UTR znaczy “tu zacznij czytać” a znajdujący się pod koniec właściwej treści 3’-UTR (koniec 3’) oznacza “tu skończ czytać”. To “czytanie” nazywamy translacją, bo towarzyszy mu syntezowanie białka (znów po więcej mogę odesłać do notki Zderzenie dwóch kodów. Koniec 5’ to również miejsce na którym zaczepiają się rybosomy, czyli znajdujące się wewnątrz komórek “drukarki” białek.

Kolejna ciekawostka, którą można zobaczyć dopiero zerkając w sam kod jest obecność symbolu Ψ, który nie pasuje do znanych nam z RNA literek ACGU (w przypadku DNA ACGT). Ψ to pseudourydyna. Lata temu odkryto, że jeśli zastąpimy nią Uracyl w RNA, łatwiej takiemu RNA uniknąć naszego systemu immunologicznego.

Tu Bert Hubert dokonuje porównania z takim uszkodzeniem złośliwego kodu w oprogramowaniu, że zostaje on zignorowany przez firewall, ale jest wciąż dość sprawny, by wykonać swoje zadanie. Czy wirusy mogłyby również się wycwanić na tyle by używać Ψ? Nie. Raczej nie. Organizmy żywe, z tego co wiemy, nie potrafią wytwarzać pseudourydyny. Jako że wirusy używają naszych komórek by się reprodukować, nie bardzo jest możliwość by mogły jakoś umieścić pseudourydyny w swoim kodzie.

Przepis na wypustkę

Dotarliśmy do fragmentu kodu, który zawiera projekt kolców koronawirusa. Pod koniec stycznia 2020 dysponowaliśmy już całym kodem genetycznym 2019-nCoV. Znajduje się tam oczywiście projekt tego samego białka, jeśli by się mu przyjrzeć, zobaczymy że kod w szczepionce jest inny. I nie chodzi tylko o podmianę U na Ψ. W trójkach kodujących aminokwasy, gdzie tylko było to możliwe, twórcy szczepionki zamieniali Ψ/U na litery G lub C.

Istnieją 64 trzyliterowe kombinacje nukleotydów, ale jest tylko dwadzieścia aminokwasów. Wiele z nich można zakodować na kilka sposobów. Badania wykazały, że RNA w którym jest więcej literek G i C sprawniej produkują białka. Dlatego gdzie tylko się dało twórcy dokonywali takiej zmiany, aby ich szczepionka była bardziej wydajna.

To wciąż nie koniec zmian. W koronawirusie kolce są przyczepione do kapsydu. Jeśli nie są do niczego przyczepione białko zaczyna się źle składać, więc tak produkowane “swobodne” kolce powyginane nie dawałyby nam odporności na prawdziwego koronawirusa tylko na jakąś pokraczną wersję. W 2017 roku... Przy tej okazji warto przypomnieć - szczepionki mRNA nie wyskoczyły z kapelusza w 2020 roku, pracowano nad nimi od lat, ale dopiero w 2020 dostały potężny zastrzyk na badania. Wracając... W 2017 roku, badając między innymi wirusa MERS odkryto, że dodając prolinę (jeden z aminokwasów) w odpowiednim miejscu zapobiega się zapadnięciu kolca. Prolina to sztywny aminokwas więc zapewnia, że nasze komórki stworzą wierne kopie kolców 2019-nCoV.

Syntezuj. Tnij. Powtórz.

Na koniec, po końcu 3’ widzimy jeszcze fragment opisany jako poly(A). To tak zwana poliadenylacja, końcówka zawierajaca naprawdę dużo literek A. Dwadzieścia sześć potem coś i wreszcie jeszcze siedemdziesiąt. To bardzo ciekawy mechanizm. Ten ogonek koduje niejako “ilość powtórzeń” kodu. Coś jakby biologiczna pętla. mRNA może podlegać translacji wielokrotnie. Za każdym razem (po wyprodukowaniu każdego kolca) ten krzyczący ogonek zostaje przycięty i robi się coraz krótszy. Kiedy zostanie niemal całkowicie ścięty, mRNA ulega degradacji i podlega komórkowemu recyklingowi. Badania sugerują, że optymalna długość ogonka to 120 literek A, pewnie dlatego tu widzimy trzydzieści i po przerwie kolejnych siedemdziesiąt. Ta przerwa ponoć ułatwia sklejenie tak długich ogonków DNA.

Ufff… Fascynujące jak wiele wysiłku i owoców dekad nauki wydestylowano w postaci sekwencji literek, które spokojnie mieszczą się na dwóch stronach. Lepsze narzędzia, lepsze efekty. Oczywiście w powyższym tekście tylko drasnęliśmy wierzchołek góry lodowej. Nawet nie zająknąłem się o powłoczce lipidowej, która pozwala by delikatne mRNA mogło dotrzeć do naszych komórek ani o tysiącu innych rzeczy o których nie mam pojęcia.


PS. Wiem, wiem, translacja a nie synteza, ale chyba nie istnieje tryb rozkazujący czasownika od rzeczownika “translacja”.

PS2. Podcast trafił platformę Anchor.fm, pewnie będę wciąż wrzucał nagrania na Facebooka, YouTube - jeszcze do przemyślenia, bo na fanpage jednak i tak regularnie wrzucam materiały, YouTube stoi tylko i wyłącznie tymi nieregularnie powstającymi nagraniami.

Zderzenie dwóch kodów

Pomyśl przez chwilę o całej różnorodności życia na Ziemi. Wiewiórka, kukurydza, pantofelek, pieczarka, ośmiornica, dziobak, arbuz, niesporczak, sekwoja… wszystkie te formy łączy ten sam kod źródłowy. DNA “programuje” życie. Ikoniczna spirala DNA jest nośnikiem informacji genetycznej w postaci sekwencji zasad, które łączą dwa zwinięte wokół siebie łańcuchy. Dlatego do zastosowań praktycznych można zapisywać ten kod jako GAATTC - ciąg liter pochodzących od nazw tych zasad...

Powinienem wspomnieć, że dzisiejsza notka będzie pełna ogromnych uproszczeń. No więc wspominam. Pewnie do każdego zdania można będzie tu dodać “tak, ale” albo “w pewnych przypadkach”, czy oczywiście “to bardziej skomplikowane, a ludzie spędzają nad tym całe życie”.

Wracając do uproszczeń. Na podstawie tego kodu komórki budują ciągi aminokwasów. Konkretnie jest to kod trójkowy - trzy literki DNA kodują jeden aminokwas. Genetyczny alfabet zawiera cztery litery (zasady), więc mamy 4 x 4 x 4 = 64 kombinacje. Jednakże kodują one tylko dwadzieścia jeden aminokwasów, bo niektóre trójki kodują te same aminokwasy (na przykład leucynę można zakodować na sześć sposobów), jest też kilka trójek, które nie kodują aminokwasów, ale są znakiem końca danego łańcucha, bo jak wspomniałem - komórki budują ciągi tych aminokwasów. A następnie robi się ciekawie…

Kod ten jest uniwersalny dla wszystkich organizmów żywych. Te same aminokwasy w dziobaku, orzęsku i pomidorze. Jednak liczba i kolejność daje niemal nieskończoną liczbę możliwości. Można powiedzieć, że wyglądają jak ciąg koralików, z jednej strony podobnych, ale różniących się “dyndającą” częścią, czyli tak zwanym łańcuchem bocznym. Mają one różne kształty geometryczne i właściwości - na przykład polarność, ładunek dodatki, ładunek ujemny… Wiem miało być ciekawie a nie skomplikowanie, no więc teraz dochodzimy do ciekawej części.

Taki sznurek aminokwasów, który może mieć setki tysiące a nawet dziesiątki tysięcy “ogniw”, po zejściu z taśmy produkcyjnej zaczyna się zwijać, składać i skręcać. Staje się białkiem. Białka to podstawowy budulec życia na tej planecie. Odpowiadają za ruch naszych mięśni, sprawiają, że nasze oczy widzą światło, błony komórek przepompowują chemikalia w odpowiednich kierunkach, pozwalają naszej krwi transportować tlen… Mogą robić to wszystko, bo przyjmują odpowiednie kształty. Bo plusy i minusy się przyciągają, bo taki a nie inny kształt “ogonka” aminokwasu sprawia że układa się w daną stronę, albo blokuje zgięcie innego fragmentu.

Białka są takimi zwitkami takich sprężynek i tasiemek. W jednych odpowiednie atomy ustawione “na zewnątrz” mogą wiązać pewne związki chemiczne lub rozbijać inne. W innych białkach sam kształt zapewnia pewną giętkość i umożliwia mechaniczną pracę. Na tym poziomie biologia spotyka fizykę i chemię. W tym miejscu możecie przypomnieć sobie notkę Kwantowy kocyk. Mówię w niej między innymi o tym, że wiązania między atomami nie są sztywne, że bliżej im do sprężynek.

I tu tkwi ogromny problem jaki stał przed naukami biologicznymi. Od przeszło pół wieku wiadomo było że podwójna spirala DNA koduje pojedynczą nić RNA a ta z kolei koduje ciągi aminokwasów, czyli białka. Wiedzieliśmy zatem, że DNA jednoznacznie mówi jakie aminokwasy następują po sobie, a zatem jakie białka tworzy. Wiedzieliśmy, że z DNA potencjalnie można odczytać kształt życia. Niestety proces tego zwijania jest obłędnie skomplikowany i trudny do przewidzenia. Sama świadomość jakie atomy i jak połączone wchodzą w skład białka to za mało. Wibrujące, sprężynujące atomy obijające się o siebie i o wszędobylskie w komórkach cząsteczki wody sprawiały, że łamały sobie na nich zęby tęgie umysły uzbrojone w najtęższe komputery.

Ładnych parę lat temu miałem dziwne hobby. Czytanie scenariuszy z tak zwanej “Czarnej listy”. Było to nieoficjalne doroczne zestawienie najlepszych, niezrealizowanych scenariuszy filmowych w Hollywood. Było tam sporo perełek, ja sięgałem oczywiście głównie po fantastykę¹. Muszę powiedzieć, że oprócz przyjemnej lektury, był w tym pierwiastek masochizmu, a przynajmniej nutka goryczy. Po pierwsze, przykro mieć świadomość, jak dobre scenariusze i pomysły trafiają gdzieś na półkę by zbierać kurz. Po drugie przykro było w kilku przypadkach widzieć jak dobre scenariusze i pomysły przemielone przez bezlitosną machinę hollywood stają się okropnymi filmami. Choć nie jest to regułą.

Wśród lektur, jedną z moich ulubionych był Shadow 19. Było tam takie urządzenie, symulator biologiczny. Sonda wysłana na obcą planetę pobierała próbki DNA tamtejszych form życia i przesyłała je na Ziemię. Symulator na podstawie samego kodu DNA ekstrapolował wygląd obcych istot. Domyślam się, że dla większości brzmi to absurdalnie, jak kolejny hurraoptymistyczny wymysł ze starych Star Treków. A jednak zaryzykuję stwierdzenie, że nie jest to całkiem niemożliwe, tylko bardzo, bardzo, bardzo, bardzo trudne. Jasne, dobrze wiemy, że organizmy kształtuje nie tylko DNA, że czynników jest więcej, wpływają na ekspresję genów w tymże kodzie, że istnieje epigenetyka i niezliczone czynniki środowiskowe. Mimo to, odpowiednio potężny komputer w przyszłości, mógłby pewnie zaskoczyć niejednego sceptyka.

I możliwe, że w roku 2020 zbliżyliśmy się do takiej właśnie filmowej fantastyki naukowej. Stworzony przez DeepMind program AlphaFold 2 całkowicie zdeklasował konkurencję w odbywającej się co dwa lata rywalizacji CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction). Obok możecie zobaczyć jak wygląda jego wynik na tle konkurencji. Co więcej przewidział on kształt dwóch trzecich białek z ponad dziewięćdziesięcioprocentową dokładnością. W związku z tym powszechnie mówi się, że problem składania białek został właśnie rozwiązany. Dlatego nagłówki głośno mówiły “sztuczna inteligencja rozwiązała 50 letni problem w biologii”.

Wiecie jak to z reguły bywa, gdy media rozdmuchują pewne nowinki. Tym razem, myślę, że z perspektywy lat mamy szansę przekonać się, że ten przełom był wart każdego okrzyku zachwytu i głośnego nagłówka. Myślę, że są duże szanse, że pierwszy Nobel zdobyty przy pomocy technik uczenia maszynowego, zostanie przyznany w dziedzinie medycyny.

Rozgryzając tak fundamentalny aspekt biologii otwieramy drogę do niezliczonej ilości zastosowań. Lepiej zrozumiemy funkcje genów, zrozumiemy choroby, które są skutkiem źle składających się białek, przekujemy tą wiedzę na terapie, leki, opracujemy białka, które tępią szkodniki lub chronią plony rolnicze, będziemy mogli tworzyć biologiczne nanomaszyny, nowe klasy materiałów, samoorganizujących się struktur zdumiewających właściwościach, medycyna będzie bardziej spersonalizowana, bezpieczna, wycelowana precyzyjnie w dolegliwości… Powstanie też szereg innych, niemożliwych jeszcze do przewidzenia zastosowań.

Oczywiście, jeszcze długa droga przed nami. Dwie trzecie białek to nie trzy trzecie. Dziewięćdziesiąt procent to nie sto procent. Ale to kolejny krok by genetyka stała się technologią informatyczną. A wtedy będzie mieć potencjał do wykładniczego rozwoju. Zastosowania będą niemal nieograniczone.

Jeśli jeszcze jej nie znacie, to warto zapamiętać nazwę firmy DeepMind, która stworzyła AlphaFold. Wcześniej to oni stworzyli AlphaGo, który pokonał najlepszego gracza w Go. Na sieciach neuronowych się nie znam, ale spece mówią, że AlphaFold 2 opiera się na “Transformersach”, które kilka lat temu odmieniły tą dziedzinę. Udało mi się tylko dowiedzieć, że dzięki nim programy nie operują na danych sekwencyjnie (od początku do końca) tylko mocno równolegle. To na pewno pomaga, biorąc pod uwagę, że możliwości złożeń białek jest więcej niż atomów w widzialnym wszechświecie i ciężko byłoby je analizować po kolei.



¹ - Jako ciekawostkę mogę powiedzieć, że czytałem wczesne wersje “Edge of tomorrow”, “Source Code”, “Carnival Row”, “Interstellar”, “Arrival”, “Transcendence” i “Lockout”. Większość sprawdzała się lepiej lub ciekawiej na papierze.

Źródła, a może raczej materiały uzupełniające:
The protein folding problem - Ken Dill (warto obejrzeć, film sprzed siedmiu lat)
Genetic Engineering Will Change Everything
DeepMind solves protein folding | AlphaFold 2
Wpis Konrada Klepackiego
Neuralink zmieni wszystko
Wyniki CASP 2020
‘It will change everything’ - artykuł w Nature