Nowy pomysł na śliskość lodu

 

Pojawiło się ciekawe badanie, które sugeruje nowe wyjaśnienie dlaczego lód jest śliski. Otóż nie chodzi o ciśnienie czy temperaturę, która miałaby lokalnie topić lód. Symulacje pokazują, że to kwestia oddziaływań elektrycznych. Kryształ lodu, ułożony jest w regularnym wzorze z cząsteczek wody, które są dipolami elektrycznymi. Kontakt z powierzchnią lodu zaburza tą regularną strukturę, cząsteczki wody są to przyciągane to odpychane, zależnie od strony i tego które ładunki przeważają. Powstaje amorficzna warstwa, która zachowuje się podobnie do cieczy i nadaje śliskości.

To istotne, bo efekt nie wymaga dużej energii czy ciśnienia - to nie jest tak, że jakieś zjawisko - na przykład nacisk łyżwy na lód - podnosi jego temperaturę powyżej zera. Oczywiście "Cold Self-Lubrication of Sliding Ice" to tylko jedna publikacja, z pewnością warto poczekać na kolejne badania. A więcej możecie usłyszeć w jednym z nowych filmów Antona Petrova, który niestrudzenie opowiada ciekawych odkryciach naukowych.

Publikacja: https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/1plj-7p4z
Film Antona: https://www.youtube.com/watch?v=ZhHc3xDNfGw

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.

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

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

Fosforowodór na Wenus. I może życie.

Nie sądziłem, że wykryjemy fosforowodór w atmosferze innej planety typu ziemskiego zanim napiszę artykuł o tym, że fosforowodór jest znakiem życia, tak zwanym biomarkerem. Według materiału który mnie zainspirował do napisania notki której nie zdążyłem napisać są tylko dwa źródła tego gazu - procesy biologiczne, oraz procesy abiologiczne zachodzące w warunkach ogromnego ciśnienia w gazowych gigantach.

No więc wykryliśmy. Zespół prowadzony przez profesor Jane Greaves odkrył fosforowodór w atmosferze Wenus, w znacznych ilościach, na wysokości pomiędzy 40 a 60 kilometrów nad poziomem powierzchni. Wenus zdecydowanie nie jest gazowym gigantem. Posiada bardzo gęstą atmosferę, o ciśnieniu 400 razy większym od Ziemskiego. To jednak wciąż nie ta liga, co gazowe giganty.

Wykrycie nastąpiło na podstawie analizy widma absorbcyjnego - atmosfera nie przepuszcza bardzo konkretnych długości światła, które pasują własnie do tego konkretnego związku chemicznego. Dlatego faktyczność istnienia fosforowodoru jest raczej niekwestionowana (po raz pierwszy słyszę o 15-sigma pewności). Czy w świetle tego co napisałem wyżej oznacza to, że równie niewątpliwe jest istnienie życia produkującego ten gaz? Oczywiście nie. Jednakże autorzy mówią jasno, że wykluczyli wszystkie znane abiologiczne procesy.

Istnieją zatem dwie możliwości - albo odkryjemy zupełnie nieznaną ścieżkę chemiczną prowadzącą do powstania fosforowodoru, albo odkryjemy życie na innej planecie. Na ten moment ciężko ocenić co jest bardziej prawdopodobne. Życie mogłoby być pewniakiem, gdyby nie to jak piekielnym miejscem jest Wenus. Istnieją na Ziemi ekstremofile, które świetnie prosperują w kwaśnym środowisku - w wodzie o 5% zawartości kwasu. Jednak w przypadku Wenus kwasowość chmur, w których wykryto fosforowodór to około 90%.

Więc o ile trudno o abiologiczne wyjaśnienie obecności tego związku, to równie trudno wyjaśnić jak życie może tam funkcjonować. Warto jednak wiedzieć, że na tej wysokości (przypominam - około 50 kilometrów nad powierzchnią) atmosfera Wenus ma ciśnienie podobne do tego panującego przy powierzchni Ziemi a temperatura to komfortowe 20°C. Gdyby nie ten kwas...

To co interesujące, to fakt, że nie wiemy nawet zbyt dokładnie jak ziemskie bakterie produkują fosforowodór jedynie, że to robią. Jeśli coś istnieje w atmosferze Wenus, to prawdopodobnie musiało wpierw powstać na powierzchni, która według niektórych symulacji mogła być zdatna do zamieszkania nawet niecały miliard lat temu. Organizmy te musiały mieć odpowiedni czas by zmienić się wraz z planetą i przenieść tam gdzie temperatury nie roztapiają ołowiu.

Czekamy teraz na wypowiedzi sceptyków. Na ten moment trwające niecałe pięć minut nagranie i późniejsza sesja pytań i odpowiedzi przedstawiła głos “jednej strony”. Liczę, że w następnych dniach chłodne komentarze wzmocnią lub osłabią prawdopodobieństwo na to, że na sąsiedniej planecie istnieje życie.


Phosphine on Venus - Lead scientist Jane Greaves explains the discovery - ogłoszenie odkrycia
RAS Press Briefing - Phosphine on Venus - sesja Q&A
This Unusual Gas Is a Definite Sign of Alien Life - Materiał Antona ze stycznia 2020 o fosforowodorze

Phosphine gas in the cloud decks of Venus

The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life

Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres

Konkurs - Z czego zrobiony jest świat

To zdecydowanie książkowy tydzień. Miło mi ogłosić, że wraz z Wydawnictwem Muza organizujemy konkurs promujący książkę “Z czego zrobiony jest świat”. By wziąć w nim udział wystarczy do piątku 22 maja 2020 roku wysłać odpowiedzi na adres weglowy.szowinista@gmail.com.

Zmierzycie się z trzema prostymi pytaniami:

1. Czy gdyby Ziemia była 14,5 raza lżejsza, balon wypełniony helem wciąż unosiłby się w powietrzu?

2. W swojej książce Anna Royne wspomina, że bez żelaza nie moglibyśmy oddychać tlenem. Co jednak z innymi zwierzętami, czy któreś poradziły sobie zastępując żelazo innym pierwiastkiem?

3. Pierwiastek 74 znany jest co najmniej pod dwiema nazwami. Skąd wzięły się te nazwy?



Wśród osób, które odpowiedzą poprawnie na pytania, jednoosobowe jury wybierze najlepsze odpowiedzi, które zostaną nagrodzone egzemplarzami książki “Z czego zrobiony jest świat”. Powodzenia!

Anja Royne w swojej książce zabiera nas na wyprawę przez interesujące regiony tablicy okresowej pierwiastków. Dowiemy się skąd pochodzą atomy w nas i wokół nas, oraz jak się znalazły w tym miejscu. Możecie ją zamówić tutaj.

Koronawirus a mydło

Zewsząd namawiają nas do mycia rąk mydłem, nieraz mówią też, że to lepsze niż alkohol. I mają rację. Lubię wiedzieć nie tylko co warto robić, ale też dlaczego. Jeśli macie podobnie, to zapraszam do notki o wirusach i mydle. Będzie dużo uproszczeń ale to chyba oczywiste bo w krótkim tekście dotkniemy fizyki, chemii i biologii. Zgaduję, że tekst może doprowadzić wirusologów do wylewu. Reszcie mam nadzieję prosto wyjaśni pewne podstawy. Na osłodę - notkę ozdabiam uroczymi zwierzaczkami.

Wirusy to fascynujące nie-organizmy. Mają DNA, mają białka i tłuszcze, ale nie nie są uznawane za żywe. Te pasożytnicze replikatory nie oddychają, nie mają metabolizmu i nie rozmnażają się same, więc trudno jest uznać, za coś żywego. Typowo zbudowane są z trzech podstawowych elementów… i jako, że od każdej reguły są odstępstwa, od tej pory przyjmijmy, że skupimy się na jednym, konkretnym, obecnie najbardziej popularnym w mediach wirusie.

SARS-CoV-2 składa się z jednej nici RNA. To podstawowa informacja genetyczna, “tożsamość” wirusa, jego projekt i klucz do powielania. Ten materiał genetyczny musi być jakoś utrzymywany i odcięty od świata zewnętrznego (przynajmniej dopóki nie trafi do pożądanej komórki). Tę rolę spełnia druga składowa wirusa - kapsyd i otoczka lipidowa (którą w ramach uproszczenia będę czasem nazywać tłuszczową, choć tłuszcze to tylko podgrupa lipidów) Otacza ona nić RNA. Trzecia składowa to białka m.in. tworzące charakterystyczną “koronę”. Pozwalają one wirusowi uczepić się bardzo ściśle wyselekcjonowanych komórek, rozpoznać je i zaatakować itd, każdą funkcję spełnia jedno lub więcej białek.

Zaatakować to znaczy uwolnić materiał genetyczny wewnątrz komórki gospodarza. Mechanizmy są różne i kiedyś chciałbym na pewno jeszcze wrócić do wirusów, bo bakteriofagi są fascynujące, wyglądają jak roboty i trochę działają jak nanomaszyny, ale nie o tym dzisiaj… Koronawirus przyczepia się do pożądanej komórki dzięki wystającym białkom. Potem “wtapia się” w nią niczym oczka rosołu, które łączymy łyżką, otoczka wirusa staje się niejako częścią powierzchni komórki a jego zawartość trafia do środka komórki. Wewnątrz komórki wykorzystuje obecną tam maszynerię, która tylko czeka na genetyczne instrukcje. Zakażona komórka staje się fabryką wirusa. Ochoczo odczytuje instrukcje z nici RNA, powiela ją i wykonuje instrukcje - czyli produkuje części składowe nowych cząsteczek wirusa. Kiedy komórka jest pełna nowych poskładanych wirusów ginie i uwalnia lawinę nowych replikatorów, które będą szukać kolejnych komórek do zarażenia.

Teraz na scenę wkracza mydło, całe na biało. Mydło zawiera cząsteczki amfifilowe. To znaczy jednocześnie hydrofilowe i lipofilowe. To znaczy, że jedna końcówka ma skłonność do łączenia się z wodą a druga ma skłonność do łączenia się z lipidami. Poniżej obrazek strearynianu sodu, flagowego składnika mydła. Końcówka po prawej jest polarna, ma ujemny ładunek który przyciąga cząsteczki wody, końcówka po lewej jest niepolarna chętnie łączy się z lipidami.

Kiedy myjemy ręce mydłem wirus, który chętnie czepia się nierównych powierzchni naszych dłoni wchodzi w kontakt z mieszanką wody i “plemniczków” z powyższego obrazka. Amfifilowe cząsteczki zaczynają dzieło zagłady - jak napisałem ich “ogonki” mają tendencję do czepiania się lipidów - niczym wirusy komórek, cząsteczki mydła oblepiają wirusa. Na zewnątrz natomiast wystają “główki” ciągnące we wszystkie strony, do wszechobecnej wody. W efekcie wirus zostaje rozszarpany na strzępy. RNA nie jest już chronione i nigdy nie dostanie się do żadnej komórki. Alternatywny, mniej widowiskowy efekt jest taki, że stearynian pociągnie wirusa za wodą która spłukujemy z dłoni. Efekt ten sam - ręce pozbawione aktywnych wirusów.

Płyny dezynfekujące zawierające ~60% alkoholu mogą deaktywować wirusa (no bo przecież nie zabić, skoro nie jest żywy). Mają jednak to do siebie, że szybko schną i nie usuwają wirusów z rąk. Do tego żeby osiągnąć efekt, wirus musi zostać solidnie otoczony przez płyn, który szybko schnie i trudno go doprowadzić we wszystkie zakamarki w ciągu kilku sekund. Co prowadzi nas do tematu 30 sekund i masek.

Generalnie maski jedynie zmniejszają szanse na wprowadzenie wirusa rozpylonego w powietrzu do organizmu nie pomagają. Nawet te wypasione antysmogowe. Pozwólcie, że rozerwę ewentualne nadzieje jakie w nich pokładacie, niczym banda amfifili nic nie spodziewającego się wirusa. Te solidne antysmogowe maski szczycą się odsiewaniem cząsteczek PM2,5, tak? Oznacza to filtrowanie cząsteczek o rozmiarze dwóch i pół mikrometra lub większych. To znaczy 2500 nanometrów lub więcej. Koronawirus ma rozmiar około 120 nanometrów, czyli jakbyście liczyli na to, że kraty o rozstawie 20 metrów zatrzymają człowieka.

A co z tymi 30 sekundami? Jak widać wirus to bardzo małe draństwo. Linie papilarne są dla niego jak Wielki Kanion. To dlatego trzeba co najmniej tych 30 sekund solidnego szorowania, żeby dać wodzie i mydlinom szansę by dotrzeć do wszelkich zakamarków i zgarnąć wirusa, który w kilka tygodni wstrząsnął naszą delikatną uporządkowaną cywilizacją.

Na koniec pozostaje mi tylko przyłączyć się do memicznej “gry”, w jaki sposób liczyć do trzydziestu w łazience. Słaby ze mnie śpiewak. Intro Star Treka to niezła opcja, ale ja mam bardziej wryty w pamięć inny prolog...

There is nothing wrong with your television. Do not attempt to adjust the picture. We are now controlling the transmission. We control the horizontal and the vertical. We can deluge you with a thousand channels or expand one single image to crystal clarity and beyond. We can shape your vision to anything our imagination can conceive. For the next hour we will control all that you see and hear. You are about to experience the awe and mystery which reaches from the deepest inner mind to the outer limits.


Źródła:
https://www.weforum.org/agenda/2020/03/coronavirus-soap-covid-19-virus-hygiene/
https://www.theguardian.com/commentisfree/2020/mar/12/science-soap-kills-coronavirus-alcohol-based-disinfectants

https://www.youtube.com/watch?v=fRqJaZO5yW8

Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.

Po mięsie bez krowy - mąka bez zboża

Firma Solar Foods, operująca na przedmieściach Helsinek, hoduje bakterie, które produkują mąkę. Kto wie jak ekscytuje mnie temat mięsa hodowanego laboratoryjnie, domyśli się jak entuzjastycznie podszedłem do tej wiadomości. George Monbiot, autor dokumentu Apocalypse Cow, miał okazję spróbować naleśnika z takiej mąki. Ale mąka to nie tylko naleśniki, nieprawdopodobna różnorodność jej zastosowań sprawia, że wszelkie usprawnienia jej produkcji mogą być zbawienne dla świata.

Bakterie, które wykorzystuje Solar Foods produkują odpowiednik mąki pszennej pomijając pszenicę. To uproszczenie sprawia, że kilogram tak produkowanego białka wymaga stukrotnie mniej wody niż uprawiana roślina. Żeby nie wspomnieć o wołowinie, która wymaga ok pięćset razy więcej wody. W kwestii powierzchni lądowej, tak produkowane białko jest 60 razy wydajniejsze od roślin i 1000 razy wydajniejsze od hodowli bydła.

Podobnie jak rośliny, do produkcji bakterie używają atmosferycznego CO2, ale ich źródłem energii jest wodór. Solar Foods pozyskuje go z wody z użyciem energii z źródeł odnawialnych. Ciąg reakcji chemicznych, które przeprowadzają bakterie jest 10-krotnie wydajniejszy niż ten z zastosowaniem fotosyntezy, prowadzony przez zboża.

Innymi słowy proces ten jest znacznie bardziej wydajny na wielu frontach. Tak jak laboratoryjne mięso pozbywa się nie tylko cierpienia ale i wyłącza z produkcji niejadalne części zwierzęcia, podobnie (choć nie na taką skalę) tu pozbywamy się niejadalnych części roślin. Produkcja odbywa się w kadziach, więc nie zależy od pory roku, deszczu czy pogody w ogóle. A skoro część procesu to elektroliza wody z użyciem energii słonecznej, to być może dobrym miejscem na produkcję byłyby tereny pustynne.

Jeśli zmodyfikować te bakterie, będą mogły produkować białka potrzebne do produkcji kultywowanego mięsa, mleka, kwasu laurynowego (co mogłoby zniszczyć okropny rynek oleju palmowego). Obecnie niektórzy przenoszą się na diety roślinne. Może kolejnym krokiem będzie odejście od roślin na rzecz jednokomórkowców.

W obliczu katastrofy klimatycznej, tradycyjna produkcja żywności będzie się borykać z całym zestawem problemów. Ocieplenie powoduje wcześniejsze nastanie wiosny co prowadzi do suchszego lata. Obserwujemy wzrost ekstremalnych zjawisk pogodowych. Narasta problem ilości słodkiej wody. Postępuje pustynnienie i degradacja gleb. Nowoczesne technologie produkcji żywności niedługo mogą być jedyną racjonalną opcją.

Dlatego może nie warto mówić o tym, że taka żywności pewnie będzie się spotykać ze sprzeciwem. Choć mam wrażenie, że nowe pokolenie jest znacznie bardziej świadome problemów tej planety. Prawdopodobnie w 2050 roku nikt nie będzie wybrzydzał i marudził na “frankenfoods”. W 2021 obstawiam, że do protestujących przeciwko 5G, GMO, LGBT dołączą i przeciwnicy “sztucznego jedzenia” (chyba, że wymyślą jakieś bardziej chwytliwe określenie).

Technologie które rodzą się na naszych oczach mają szansę za jednym zamachem uratować zarówno ludzi jak i ogromne połacie planety. Zmniejszyć emisje, przywrócić tereny naturze, zakończyć wyzysk zwierząt, zatrzymać wylesianie, zredukować używanie nawozów… Może choć w pewnym stopniu spowolnić “szóste wielkie wymieranie”.

Żywność produkowana bez farm czy pól z czasem powinna być tańsza od tradycyjnej. Ma również wszelkie podstawy by być zdrowsza. Prostszy proces i składniki oznaczają też mniej rozbijania złożonych związków, czyli mniej alergenów, szkodliwych tłuszczów i innych niezdrowych atrakcji. Czas pokaże czy proces produkcji nie zaskoczy nas czymś niemiłym. Z pewnością konieczne będą normy pożywek dla bakterii i temu podobne. Ale mam nadzieję, że kiedyś na blogu wyląduje notka o pizzy, którą zrobię z mąki z bakterii zasilanych wodorem, z serem który powstał bez udziału krowy z mięskiem prosto z laboratoryjnej próbowki.


Cześć, dotarłaś/dotarłeś tutaj więc pozwól, że zachęcę Cię do zagłosowania na mnie w "soczewkach Focusa". Wymaga to jednego kliknięcia, nie trzeba podawać danych (możesz zignorować wyskakujące okienko, głos zostanie zaliczony). Głosować można raz dziennie, do końca tygodnia. Dzięki!


Źródła:
Solar Foods
Global warming found to give rise to earlier springs contributing to drier summers
Increasing risks of multiple breadbasket failure under 1.5 and 2 °C global warming
Lab-grown food will soon destroy farming – and save the planet
Dairy Ice Cream, No Cow Needed: These Egg And Milk Proteins Are Made Without Animals

Kwantowy kocyk - czemu gaz jest cieplarniany

Co sprawia, że dany gaz jest określany mianem gazu cieplarnianego? Można by też zapytać, dlaczego kocyk grzeje? W tym tekście spróbuję możliwie krótko (hyhy) i prosto (serio, serio) wyjaśnić, dlaczego dwutlenek węgla i nie tylko zaliczamy do gazów cieplarnianych. W tym celu przejdziemy przez kilka uproszczeń, otrzemy się o fizykę kwantową, żeby dojść do sedna. Przy okazji odkurzymy trochę szkolnej wiedzy.


Kocyk nie grzeje

Podstawowa sprawa. Kocyki nie grzeją. To pierwsze uproszczenie. Koc, kołdra, ubranie “grzeją” bo powstrzymują ucieczkę ciepła, które emitują nasze ciała. To samo tyczy się niektórych gazów. Chodzi głównie o absorbowanie i ponowną emisję promieniowania podczerwonego.

Niektóre gazy są przezroczyste dla podczerwieni. Przepuszczają podczerwone fotony, które dzięki temu mogą na przykład odbić się od powierzchni planety i znów bez przeszkód pomknąć w pustkę kosmosu. Inne jednak przechwytują je i emitują ponownie w losowym kierunku. Czasem może to oznaczać, że foton wysłany przez Słońce trafi w cząsteczkę dwutlenku węgla, która na chwilę ją pochłonie i wyśle znów kosmos. Równie dobrze może jednak wyemitować ją z powrotem w kierunku powierzchni lub innej cząsteczki tego samego lub innego gazu cieplarnianego. Również fotony które emituje nasza powierzchnia mają większą szansę na to, by dłużej zostać w pobliżu, jeśli w atmosferze, jest dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane.

Można powiedzieć, że foton to porcja energii w postaci światła o określonej długości (częstotliwości) fali. Gazy cieplarniane sprawiają, że ta energia utrzymuje się na Ziemi. Dlatego analogia do koca lub szklarni (stąd greenhouse gas/effect) jest tak trafna. W takim razie trzeba się teraz zastanowić dlaczego niektóre gazy absorbują podczerwone cieplutkie fotony a inne nie. To moment na odkurzenie starych wiadomości ze szkoły.


Proste atomy

Sięgniemy po model atomu opracowany przez Nielsa Bohra w 1913 roku. Według niego atomy tworzą coś podobnego do małego układu planetarnego. Wokół ciężkiego jądra krążą elektrony, które wyobrażamy sobie jako małe, lekkie kuleczki. Kluczowe jest to, że reguły fizyki kwantowej sprawiają, że elektrony mogą poruszać się tylko ściśle określonych orbitach.

Orbity te są związane z poziomem energetycznym. Niższa orbita - mniejsza energia, wyższa orbita - większa energia. Wspomniałem, że fotony to porcje energii. Jeśli w atom trafi foton o dokładnie takiej energii (długości fali), jaka jest potrzebna, żeby elektron wskoczył na którąś z wyższych orbit, to może go zaabsorbować. Jeśli energia nie jest dopasowana foton po prostu poleci sobie dalej.

Kolejny kluczowy fakt jest taki, że wszystkie układy w przyrodzie dążą do minimum energii. Tyczy się to również elektronów. Więc jeśli tylko elektron nie jest już na najniższej orbicie, albo niższe orbity nie są już zajęte przez inne elektrony, to naturalnym będzie to, że wyemituje on foton o częstotliwości odpowiadającej różnicy energii między orbitami i hyc, wróci na niższą orbitę. To właśnie próbowałem przedstawić na ilustracji obok.

W rzeczywistości elektrony nie są kuleczkami na orbicie wokół atomów, są raczej rozproszonymi chmurami prawdopodobieństw, czasem o naprawdę ciekawych kształtach (które wynikają z równań), możecie na nie zerknąć tutaj. Zasada jednak pozostaje z grubsza jednakowa - elektrony mogą pochłonąć tylko ściśle określone porcje energii.

Ciekawiej jednak robi się gdy przejdziemy do cząsteczek…


Skomplikowane cząsteczki

Odkurzyliśmy fizykę, teraz pora na chemię. Czasami dwa lub więcej atomów uwspólniają sobie elektrony, szczególnie gdy taki układ jest bardziej korzystny energetycznie. W ten sposób powstają wiązania chemiczne i cząsteczki.

Wyobrażamy sobie je z reguły jak posklejane kuleczki lub kuleczki połączone sztywnymi “nóżkami”. Tymczasem powinniśmy sobie je wyobrażać bardziej jak kuleczki połączone sprężynkami. Podobnie jak elektrony, choć mają określone stany energetyczne, są bliższe rozmytym chmurom, tak wiązania atomów choć układają je w konkretny kształt, mogą wibrować, zginać się, rozciągać i skręcać.

W większości przypadków promieniowanie podczerwone jest zbyt słabe by wzbudzić elektrony (wznieść je na wyższe orbitale). Jednak ma ono wystarczającą energię by wywołać te prześmieszne taneczne ruchy, które widzicie na animacji obok. Nie tyczy się to symetrycznych cząsteczek typu tlenu O2 czy azotu N2. Ale już H2O, czy CO2 mają taką budowę, że wpadają w takie oscylacje i rotacje jeśli dostaną energię z promieniowania podczerwonego.


Wszystko razem (i jeszcze trochę)

W efekcie, jako że różne drgania i rotacje mogą się na siebie nakładać cząsteczki gazów cieplarnianych mogą pochłaniać bardzo szerokie spektrum promieniowania. Dwutlenek węgla ma wręcz tysiące długości fal, które jest w stanie absorbować i emitować.

A to wciąż nie jest pełen obraz. Powoływałem się na fizykę kwantową mówiłem, że pochłaniane są tylko bardzo ściśle określone porcje energii. W rzeczywistości jednak jest coś takiego jak zasada nieoznaczoności Heisenberga, która sprawia, że te wartości są lekko rozmyte. Kiedyś chętnie napiszę cały osobny tekst dlaczego zasada Heisenberga “ratuje” nasz świat.

Do tego dochodzi efekt Dopplera. Jeśli energia fotonu byłaby zbyt niska dla nieruchomej cząsteczki, ale idą one na zderzenie czołowe, to dojdzie do absorpcji, bo z perspektywy cząsteczki foton ma większą energię (częstotliwość). Jeśli byłaby zbyt wysoka, ale foton dogania “uciekającą” cząstkę” to pozornie energia fotonu jest niższa i więc również może dojść do absorpcji.

I właśnie dlatego gazy takie jak para wodna, dwutlenek węgla czy metan są gazami cieplarnianymi. Ich bardziej złożona struktura sprawia, że mogą absorbować energię promieniowania podczerwonego. A co za tym idzie, utrudniają ucieczkę ciepła z naszej planety.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła:
- Edukacja podstawowa i średnia
- Obrazek efektu cieplarnianego Wikimedia commons
- Rysunek w Visio mój. Jak widać nie umiałem narysować falującej linii, w przypadku fotonów.
- Przecudna animacja tańczących molekuł pochodzi stąd

Najciekawsze alternatywy dla mięsa

Jem mięso. I chociażby z tego powodu nie będę Was namawiał do wykluczenia go z diety. Mogę natomiast zaprezentować kilka ciekawych alternatyw dla hodowlanego mięsa. Sam nieśmiałymi kroczkami ograniczam jego spożycie. To dobre dla środowiska, dla zmniejszania cierpienia i lepsze dla zdrowia. To ostatnie może być dla niektórych dyskusyjne, nie chciałbym, by ten temat zdominował ten wpis. Dlatego odeślę Was do notki Damiana Parola.

Zamiast namawiania do czegokolwiek po prostu napiszę kilka słów o tym na co czekam, czego już udało mi się spróbować i jak te - subiektywnie wybranie przeze mnie alternatywy dla hodowlanego mięsa - prezentują się na tle wołowiny pod względem pochłanianych zasobów. No i jeszcze jedno - skoncentrowałem się na burgerach.

IN VITRO

Zaczynamy od jedynej mięsnej opcji na liście. To ze względu na tę opcję infografika podkreśla, że chodzi o alternatywy dla mięsa hodowlanego a nie mięsa w ogóle. W tym przypadku mamy do czynienia z najprawdziwszym mięsem, ale produkowanym z pominięciem zwierzęcia, które czuje, rusza się spala tlen itd. Niestety jest to też jedna z dwóch pozycji, których nie udało mi się jeszcze spróbować.

Mięso stanowi 43% krowy. Hodowla trwa do kilku lat i pochłania ogrom zasobów: woda, pasza, energia związana z najróżniejszymi aspektami hodowli i obróbki. Do tego dochodzi kwestia cierpienia. Nieważne jak dbamy o dobrobyt zwierząt, hodowli niemal zawsze będzie towarzyszyć cierpienie, niejednokrotnie okrucieństwo. Ssaki śnią i mają charaktery, ptaki są całkiem mądre, czują strach. Mięso kultywowane w laboratorium nigdy się nie urodziło i nigdy nie zostało ubite.

Nie mogę się doczekać by je samemu spróbować, ale relacje tych co mieli okazję brzmią dokładnie tak, jak można by się spodziewać - smakuje jak mięso. Jestem pewien, że przyjdzie moment, w którym ślepe próby pokażą, że nawet sceptycy i smakosze nie będą w stanie odróżnić mięsa in vitro od “zwykłego”. Marzy mi się świetlana przyszłość, gdzie współczesna hodowla i ubój będą wspominane jako skrajne barbarzyństwo. Jako, że taka produkcja zużywa mniej zasobów, gdy tylko technologia dojrzeje siłą rzeczy takie mięso powinno być tańsze od “klasycznego”.


BIAŁKO GROCHU

Jak się okazuje z grochu można wyczarować niezłe odpowniki mięska. Można powiedzieć, że historia tego wpisu zaczęła się tutaj - gdy dowiedziałem się, że niedaleko mojego miejsca pracy, w Krowarzywach, podają Beyond Burgera. Byłem, spróbowałem, zacząłem myśleć co dalej. Teksturowane białko grochu mogłoby zwieść kogoś, komu powiedzielibyśmy, że je burgera z jakimś egzotycznym mięsem. Nie sądzę by ktokolwiek dał sobie wmówić, że to wołowina. Co nie zmienia podstawowej kwestii - Beyond był smaczny. Nie oznacza to, że każdy grochowy wegeburger będzie smaczny.

Spróbowałem również dostępnych w Lidlu burgerów roślinnych Dobrej Kalorii. Chwalą się na opakowaniu, że nie zawierają one soi (bo wiecie w Polsce straszy się soją i GMO). Co przezabawne w smaku przypominają właśnie kotlety sojowe. Szału nie było. Wreszcie, żeby mieć większe porównanie, dorwałem Beyonda w wersji sklepowej, żeby przyrządzić go samemu. Udało mi się to w sieci Organic24. Sporo piszą o tym, że dzięki sokowi z buraka burgery te “krwawią”. Nic takiego nie zaobserwowałem, ale było pyszne. Aczkowiek mam wrażenie, że nie dość sycące. A pod względem kaloryczności, nie ustępuje wołowinie.


IMPOSSIBLE BURGER REBEL WHOOPER

Pojechałem pośrednio po kotletach sojowych, mogę przejść do kotletów sojowych XXI wieku. Firma Impossible Foods tworzy swoje produkty w oparciu o białka sojowe. Impossible Burger ma fantastyczny PR, świetne reklamy, jest dostępny w niektórych lokalach Burger Kinga (jako Impossible Whooper) w USA i świetnie się tam przyjął. Niestety jako, że w procesie produkcji używają oni genetycznie modyfikowanych drożdży, pewnie nieprędko będzie można go spróbować w Unii Europejskiej. Dla równowagi amerykańscy weganie mają hopla na punkcie “organicznej” żywności, pewnie nie czytali jeszcze W królestwie Monszatana i nie wiedzą, że organiczne wcale nie znaczy ekologiczne czy zrównoważone. Z tego powodu w USA to Beyond ma pod górkę.

Nie próbowałem, więc nic więcej nie powiem. W czasie pracy nad tą notką Burger King włączył do oferty inną bezmięsną kanapkę - Rebel Whoopera! Oczywiście w imię nauki pobiegłem do sieciówy i zamówiłem sobie jednego bezmięsnego i jednego normalnego. I kurcze… jestem pod ogromnym wrażeniem. Mimo pełnej świadomości, że to nie jest mięso, wrażenia są zupełnie takie jak przy jedzeniu prawdziwego burgera. Nie będę ukrywał, nie jestem wielkim fanem BK, więc stwierdziłem, że smakuje jak typowy burger z sieciówki. Tylko tyle i aż tyle. Wielkie brawa. To jeden z tych momentów, kiedy człowiek czuje, że żyje w przyszłości.

A potem spróbowałem dla porównania zwykłego whoopera. I muszę przyznać - smak był bogatszy i pełniejszy. Mimo to, postanowiłem, że w Burger Kingu będę zawsze brał Rebel Whoopera. Natomiast biorąc pod uwagę jaki narzut cenowy mają takie lokale, uważam, że dodatkowa złotówka dla opcji bezmięsnej to troszkę PRowy niewypał.


QUORN (GRZYBURGER)

Czarny koń tej listy. Mykoproteinowy produkt firmy Quorn zawiera białka grzybów Fusarium. Produkowany jest od 1985 roku, ma pierdylion odmian - mielony, burgery, kiełbaski, “kurczak”, “wędzona szynka”... Niestety dorwać go w Polsce okazało się nie lada sztuczką. W sumie już się poddałem, kiedy okazało się, że jedna paczka była do kupienia w British Shopie kilka przecznic od mojego miejsca pracy (dzięki Asia). Parę godzin później kotleciki wylądowały na patelni…

Szok i niedowierzanie. Pyszne, “mięsne”, sycące. Tekstura i smak sprawiają, że quorn prawdopodobnie bez problemu zmyliłby każdego, kto nie podejrzewa, że dostał coś co nie jest mięsem. Pewnie nie przetrwałby ślepej próby, gdzie próbujący musiałby wskazać, które z dwóch dań/próbek jest mięsem, a które nie. Ale nie wymagajmy zbyt wiele. Myślę, że gdyby te produkty były dostępne u nas w sklepach, bez oporów zrezygnowałbym ze zwykłego mięsa. Zawiera błonnik i ma małą zawartość nasyconych tłuszczów. No i jeszcze jedna istotna kwestia - badania pokazały, że quorn jest bardziej sycący. Co więcej, badania te zostały powtórzone z tymi samymi wnioskami. To cholernie smutne, że po 35 latach produkt ten wciąż nie dotarł do Polski.


SEITAN

Najstarszy produkt na liście. Choć nazwa seitan pochodzi z XX wieku, Chińczycy znali go już w VI wieku. W ogromnym uproszczeniu jest to pszenny gluten otrzymywany przez wypłukanie skrobi z mąki pszennej. Do niedawna seitan pozostawał w sporej mierze poza moją świadomością i z tego co wiem, poza świadomością wielu naszych rodaków.

Seitana można dostać w licznych lokalach z chińszczyzną i w tych nastawionych na kuchnię wegańską. I nie ma możliwości, żeby go jednoznacznie ocenić. W samej okolicy mojego biura można spróbować go w co najmniej trzech miejscach i… delikatnie mówiąc jest różnie. Seitan może być niemal pozbawioną smaku twardawą gąbką, może również być składnikiem wegańskiego kebaba, który zmyliłby niejednego kebabożercę po kilku piwach.

Jeśli dobrze rozumiem, seitan z natury nieźle przyjmuje przyprawy i smaki, więc dobrze zrobiony może być świetny smakowo, ponadto może mieć też dość mięsistą fakturę, która nieźle symuluje drób. Zrobiony kiepsko… może być zwyczajnie niedobry. Uwaga - jeśli jedzenie wege kojarzycie z niską kalorycznością, to przestańcie. Burger z seitanem może spokojnie przebić klasycznego, krowiego burgera.


PORÓWNANIE

Domyślam się, że są co najmniej cztery aspekty, pod którymi można porównywać powyższe produkty. Aspekt hedonistyczny - smak, ewentualnie to jak udają mięso. Tu oczywistym zwycięzcą będzie z oczywistych względów mięso in vitro. Jeśli patrzeć na to, co jest dostępne komercyjnie, wygrywa quorn, choć Rebel Whooper może ubiegać się o to miejsce ex aequo… ale jeśli patrzeć na to, co jest dostępne w sklepach w Polsce, będzie to Beyond meat. Szczególnie jeśli skupiamy się na burgerach udających wołowinę. Ogromny potencjał tkwi w seitanie, który jednak smakował mi w niewielkich kawałkach, natomiast “kotlecik” był niewypałem.

Aspekt zdrowotny potraktuję skrótowo, w nadziei, że ktoś inny (Damian?) zrobi to bardziej profesjonalnie. Powyższe zestawienie jest bardzo wybiórcze i wąskie. Nie mówię o zamiennikach diety mięsnej na wegetariańską lub wegańską, tylko co można zjeść zamiast krowiego burgera. Faktem jednak jest, że większość ludzi je za dużo przetworzonego i czerwonego mięsa, więc zastąpienie go (przynajmniej czasami) przez produkty roślinne powinno być korzystne. Warto jednak mieć świadomość, że rebel whooper, beyond burger, quorn… wszystkie one, nawet jeśli mają stosunkowo mało nasyconych tłuszczów itd, zdecydowanie załapują się w kategorię “żywności przetworzonej”, której też powinniśmy unikać. Poniżej tabelka wartości odżywczych w 100g produktów:

Jak widać jeśli idzie o kaloryczność, zawartość tłuszczy i białko, to zastępniki przebijają klasyczną krowę. Zawierają za to błonnik i mają trochę mniej węglowodanów.

Aspekt dostępności przeskoczę jeszcze szybciej. Po pierwsze - nie ma się o czym rozpisywać. Zamienniki dopiero nabierają popularności, więc na ten moment trudno je dostać, nie ma porównania z powszechnością mięsa zwierzęcego. Kultywowane mięso jest tuż-tuż na granicy komercyjnej dostępności. Beyond można upolować, dobrą kalorię czy seitana dostaniecie już w kilku sieciach. Quorn nie planuje póki co wejścia na nasz rynek. Po drugie - wszystkie te produkty są na ten moment drogie. Mówmy tu o 2-3 razy wyższej cenie w porównaniu z wołowiną. Po trzecie - to się będzie zmieniało, podejrzewam, że w dużym tempie i na korzyść zamienników. Więc co najmniej ta część notki bardzo szybko ulegnie przedawnieniu.

Na koniec zostawiłem aspekt środowiskowy. Dlatego mam też nadzieję, że będzie jednym z tych, które zapamiętacie po tej przydługiej lekturze. Powyżej znajduje się tabela porównująca zasoby jakie pochłania produkcja kilograma jadalnej wołowiny w porównaniu z kilogramem zastępników. Bardzo proszę, żebyście byli bardzo, bardzo krytyczni wobec tych danych. Niektóre dane pochodzą od producentów i sama metodologia tych oszacowań może być bardzo różna. Wiele tych danych to efekt radykalnych przybliżeń. Oderwanie energii i emisji cieplarnianych jest bardzo istotne, bo część energii pochodzi z gniazdka, a wtedy jeśli jest pochodzi z energii jądrowej nie jest szkodliwa dla środowiska, co innego gdy produkcja podpiera się energią węglową. Potencjalnie najistotniejsze jednak jest to, że punktem odniesienia jest tu mięso wołowe. Widzicie, wołowina to prawdopodobnie najgorsza rzecz dla środowiska jaką możecie znaleźć na Waszym stole. Owszem, jeśli zamienicie ją na jeden z wspomnianych produktów, możecie ulżyć środowisku redukując zużycie zasobów o 80-90%. Ale tak naprawdę wystarczy, że zamienicie wołowinę na drób i już zmniejszycie zużycie energii i lądu o około 60%, a redukcja zużycia wody i emisji cieplarnianych sięgnie nawet 80%! Z wymienionych zasobów najmniejszą redukcję widzimy w wierszu z energią, ale jeśli energię zamienimy na tanią i bezemisyjną, nie powinna spędzać nam snu z powiek. Wtedy produkcja żywności ma szansę stać się znacznie bardziej zrównoważona.



Tu normalnie zachęcałbym do zostania patronami Węglowego. Ale to nie jest zwyczajna notka. Dlatego tym razem zachęcam Was do zostania patronami Rynn, która stworzyła dzisiejszą grafikę. Jej twórczość możecie śledzić na jej fanpage Rynn Rysuje.


A teraz źródła...

O mięsie kultywowanym:
Environmental impacts of cultured meat
LiveKindly - mięso in vitro można produkować bez surowicy
Price of lab grown meat to plummet from 280 000 to 10 per patty by 2021
The pros and cons of lab-grown meat
Pros And Cons Of Lab Grown/Cultured Meat (Benefits & Disadvantages)
Lab-grown meat of the future is here – and may even sustainably fill demand
5 things you should know about lab grown meat

Impossible/Beyond:
Impossible Burger vs. Beyond Meat Burger: Taste, ingredients and availability, compared
www.beyondmeat.com
Impossible Burger 2.0: How does it taste, is it safe and where can you get it?
Impossible Burger lowers greenhouse gas emissions
Beyond Burgers: A Vegan's Dream Or Just Another Trend?

Quorn i mykorpoteiny:
Why Cultured Meat Will Not Feed the World (but mycoprotein just might)
What is Quorn? | Learn more about how Quorn is made

Bardziej naukowo:
Beans and peas increase fullness more than meat - fasola i groch sycą bardziej niż mięso
Influence of a high-fibre food (myco-protein) on appetite: Effects on satiation (within meals) and satiety (following meals)
Effects of consuming mycoprotein, tofu or chicken upon subsequent eating behaviour, hunger and safety

Fotki kultywowanego mięsa: The Verge
Damian Parol: Weganizm? Niekoniecznie! - jeśli ktoś przegapił w tekście

Pierdzinotka - naukowo o gazach jelitowych

Z okazji 10 000 lajków planowałem napisać coś wyjątkowego (jak widać, trochę mi zeszło). Wiedziałem, że musi być naukowo. Jak zawsze najlepszy okazał się schemat proste pytanie - ciekawa odpowiedź. Jestem pewien, że jednym z pytań, które spędzają Wam sen z powiek jest to, czy puszczając bączka, stajemy się ciężsi, czy lżejsi? Miło mi powiedzieć, że od dziś będziecie mogli spać spokojnie.

Czy muszę wspominać, że jeśli temat gazów jelitowych godzi w Waszą wrażliwości i nie tolerujecie różnych określeń na bączki, to powinniście niezwłocznie zaprzestać lektury? Zamiast tego mogę polecić cały szereg kulturalnych i nie mniej naukowych tekstów na Węglowym.

Zacznijmy zatem nasze rozważania. Co to znaczy, że stajemy się lżejsi po pierdnięciu? Można by powiedzieć, że wydalając cokolwiek poza organizm zmniejszamy naszą masę, bo „jest nas mniej”. W tym wypadku jednak chodzi o to, jak zmieniłoby się wskazanie wagi w momencie puszczenia bąka, gdyby była dość precyzyjna. Jeśli stojąc na wadze puszczę trzymany balonik z wodorem lub helem, wskazanie powinno delikatnie wzrosnąć.

Najlepiej oczywiście byłoby wykonać solidny eksperyment. Wyzwanie jednak jest większe niż można by się spodziewać. Potrzebna dokładność sięga miligramów. Tak precyzyjne wagi istnieją, ale nie waży się na nich ludzi. Pewnie możliwe jest skonstruowanie przeciwwagi, dzięki której można by bezpiecznie stanąć na jednym z takich urządzeń, ale pomijając kłopot z organizacją, w tej skali pewnie samo sprężynowanie i bujanie przeciwwagi, oddychanie czy najdrobniejsze ruchy mogłyby wprowadzać szumy przekraczające “efekt”. Na pewno trzeba by wstrzymywać oddech w czasie pierdzenia, acz to niektórym przychodzi naturalnie. Dlatego kibicuję każdemu kto porwie się na ten godny IgNobla wyczyn, ale sam wymiękam i pozostanę w sferze teoretycznych rozważań podpartych danymi naukowymi.

Skupimy się na tym, czy bączek, kiedy cieszy się przytulną ciemnością naszych jelit, ma wyporność większą czy mniejszą od powietrza. Innymi słowy, czy masa pierdziocha w brzuchu podzielona przez jego objętość, jest mniejsza czy większa od masy takiej samej objętości powietrza. To klucz do odpowiedzi na nasze pytanie. I wiecie co… Nauka jest piękna, a odkrywanie tajemnic świata fascynujące. Bardzo często, nawet jeśli sprowadzimy coś do pozornie prostego pytania, to odpowiedź może być zaskakująca. Bo widzicie... jeśli spytamy, czy po pierdnięciu jesteśmy lżejsi, czy wręcz przeciwnie, odpowiedź brzmi:

TO ZALEŻY.

Zgodnie z tym co już napisałem, kluczowe dla naszych rozważań powinno być porównanie gęstości powietrza oraz bączka. Dla wygody będziemy jednak porównywać masy molowe. Wiem jak niektórzy reagują na wzory, więc podam Wam jedynie tego linka do dowodu. Autor używa Prawa Boyla i kilku prostych przekształceń. Tym, którzy chcieliby mi powiedzieć, że bąki nia są gazami idealnymi powiem - macie rację. Jednakże nasza nieidealna atmosfera i nasze nieidealne pierdzioszki w temperaturach i ciśnieniach, z którymi mamy do czynienia zachowują się tak jak gaz idealny. Dopóki nie macie w tyłku arktycznych temperatur, a ciśnienie nie starczy do rozsadzenia termoforu, nie zaprzątajcie sobie tą niedoskonałością głowy.

Masa molowa powietrza jest dość łatwa do obliczenia:

		Masa molowa	Zawartość
azot	N2	28	78.08%	21.86
tlen	O2	32	20.95%	6.70
argon	Ar2	40	0.93%	0.37
Dwutlenek węgla	CO44	44	0.04%	0.02
		SUMA	100%	28.96

Gazy inne to mniej niż 0,003%. Para wodna, natomiast, jeśli jest obecna, jedynie zmniejsza gęstość powietrza. Masa molowa pierdzioszka, to moment w którym robi się ciekawiej...

Gazy jelitowe pochodzą z kilku źródeł. Połykamy całkiem sporo powietrza, poza tym powstają one w wyniku fermentacji bakteryjnej i oczywiście metabolizmu. Pozbywamy się ich na trzy sposoby – część wybekujemy (nawiasem mówiąc, czy wiecie, że „krowi metan” pochodzi głównie z krowich beknięć, nie pierdnięć?), część dyfunduje, trafia do krwioobiegu, a następnie jest wydychana (dlatego część diagnostyki stanu jelit można prowadzić na podstawie badania wydychanego powietrza). Reszta opuszcza organizm gdy puszczamy wiatry. I tą resztą zajmiemy się dzisiaj.

Z przyczyn dla mnie kompletnie niezrozumiałych nie ma wiele literatury poświęconej temu zagadnieniu. Znalazłem kilka źródeł, które odwoływały się do siebie wzajemnie lub prowadziły do artykułu doktor nauk biomedycznych - Anne Marie Helmenstine, według której skład bąka przedstawia się następująco:

		Masa molowa	Zakres
azot	N2	28	20-90%
wodór	H2	2	0-50%
dwutlenek węgal	CO2	44	10-30%
tlen	O2	32	0-10%
metan	CH4	16	0-10%
smród	☣	45+	1%

Na pierwszy rzut oka widać, że pierd pierdowi nierówny. Jednym z kluczowych dla wyporności składników może być metan. Jak się okazuje, nie każdy z nas ma w jelitach bakterie produkujące ten gaz. W tej kwestii również trudno o rzetelne informacje, bo jedne źródła mówią, że raptem połowa z nas posiada odpowiednią faunę, inni twierdzą, że tylko jedna trzecia ludzi wzbogaca swoje wiatry metanem. Zanim przejdziemy do przykładów, słówko o “smrodzie”. Otóż ten niecały procencik zawiera między innymi metanotiol i siarkowodór. I to właśnie ten drobny ułamek bąka jest przyczyną niejednej kłótni, nerwowej atmosfery w windzie czy wzajemnych oskarżeń. Jest też jedną z cięższych frakcji w ludzkim bąku.

Jeśli założymy, że delikwent nie posiada tej cechy (nie produkuje metanu) i jego “produkt” zdominowany jest przez azot (50%) i dwutlenek węgla (30%) i dopełniony przez tlen (10%) i wodór (9%) z odrobiną smrodku (1%), to masa molowa wyniesie 31 gramów na mol. To ciężki bąk. Wypierdzenie tak skomponowanej mieszanki sprawi, że staniemy się lżejsi.

Jeśli jednak znajdziemy wybrańca zdolnego do produkcji metanu, jeśli nakarmimy go czymś bogatym w siarkę, brokułami, kapustą czy jarmużem, to może dojść do sytuacji, gdzie metan będzie stanowić 10% bąka, wodór 25%, dwutlenek węgla skromne 15%, tlen 5%, a całość dopełni smród (1%) i azot (44%). Wtedy masa molowa wyniesie raptem 23 gramy na mol. Taki bąk zatem w atmosferze ziemskiej będzie nam dawał wyporność i uwolnienie go zwiększy naszą wagę.

Kiedy dopiero zaczynałem pracę nad tym tekstem, myślałem, że metan jest języczkiem u wagi. Niektóre źródła twierdzą, że jeśli tylko generujesz metan, to bąk będzie lżejszy od powietrza. Więc gdybyśmy tylko wiedzieli, czy dana osoba produkuje metan, moglibyśmy udzielić w miarę zdecydowanej odpowiedzi, czy w jej przypadku staje się lżejsza czy cięższa. Teraz wiem, że nie jest tak prosto. To jednak nie powstrzyma mnie przed umieszczeniem tu poniższej sekcji...

NIE RÓBCIE TEGO W DOMU

Okej. Czyli zadałeś sobie to pytanie. “Czy ja produkuję metan?” Na pewno jest sporo metod by to sprawdzić. Mniej lub bardziej inwazyjnych. Można by próbować łapać gaz i oddać do jakiegoś laboratorium. Lub próbować zbadać florę jelitową… Ale można by też poczuć się jak astronom i dokonać naukowo brzmiącej analizy spektralnej.

To analiza spektrum światła pozwala nam badać gwiazdy, pulsary, kwazary, galaktyki, mgławice i supernowe, odległe o miliony lat świetlnych bez ruszania tyłka z Ziemi. Kolory światła mówią nam wiele o badanych obiektach. Wodór i metan są łatwopalne. Wodór płonie żółtym, wpadającym w pomarańcz kolorem. Metan płonie błękitnym ogniem. Just sayin’.

CIŚNIENIE

Pozostaje jeszcze jedna kwestia. Ciśnienie. Wbrew temu czego można by się spodziewać, gazy jelitowe nie znajdują się pod ogromnym ciśnieniem. Trafiłem na informacje o jednym badaniu, według którego ciśnienie w okrężnicy może być do 30% większe od atmosferycznego i traktować to należy jako ekstremum (widzieliście wzdęte pośmiertnie wieloryby?). Jeśli tak wygląda absolutna górna granica, uznałem, że może warto zerknąć na ciśnienie w typowym imprezowym baloniku przed pęknięciem. Tu z pomocą przybył Jerzy Michałowski, któremu serdecznie dziękuję za poświęcenie swojego czasu i umiejętności. Powiedział “mam czujnik ciśnienia, raspberry pi i kilka balonów”. A ja opanowałem się przed zacytowaniem Blues Brothers. Dwa tuziny godzin później okazało się, że balonik pęka przy 108 kPa, czyli około 6% ponad ciśnienie atmosferyczne. W sieci (wraz z czytelnikami) dotarłem do informacji o balonikach, którym wystarczyło 4% a nawet raptem 2,5% ciśnienia ponad atmosferyczne.

Jeśli jednak uwzględnimy ekstremalne ciśnienie, to nawet przy masie molowej zwiększonej o 30%, pierdzioszki o skrajnym składzie będą osiągać masy od 22 (lżejsze od powietrza) do 40 gram na mol (choć w tym wypadku naciągane jest mówienie o gramach na mol, ale idea pozostaje w mocy - gęstości powiększone o 30% będą zarówno większe jak i mniejsze od powietrza atmosferycznego).

KONKRET

Wiemy już, że bąk może zarówno zwiększyć jak i zmniejszyć naszą wagę. Pora jednak odpowiedzieć na pytanie jak bardzo. Jak bardzo zmieniłoby się wskazanie wagi, która byłaby w stanie uchwycić tak małe zmiany. Z samego faktu, że poruszamy się na samej granicy lżejszy/cięższy możemy się domyślać jak minimalny wpływ na wskazanie wagi wchodzi w grę.

Jeśli zgodnie z jednym z moich źródeł (które pokrywa się z powyższą tabelą rozpiętości składu wiatrów) założymy, że pierdzioszek waży ok. 37 miligramów, to jego wyporność może osiągnąć około 5-6 miligramów. Tak że puszczając taki wiatr, zyskamy dodatkową wagę dwóch głodnych komarów.

SIĘGAJĄC KOSMOSU

Trudno mi się rozstawać z tym tematem, więc mam jeszcze jedną myśl. Słyszeliście pewnie, że nowa generacja rakiet będzie stosować metan jako paliwo (New Glenn Jeffa Bezosa, podobnie jak BFR Elona Muska). Istnieje szereg powodów, które sprawiają, że sam dałem się przekonać, że to nie jest kombinowanie i że może nie jest to taka zła alternatywa dla latania “na wodę” (tzn spalając wodór i tlen). Mam nadzieję, że kiedyś napiszę o tych powodach, teraz jednak sięgnę po jeden, przytaczany przez Elona. Metan jest paliwem, które w miarę nieźle powinno dać się produkować na Marsie, więc rakiety mogłyby wracać z Czerwonej Planety korzystając z paliwa wytworzonego in situ. Wiecie gdzie z tym zmierzam…

Ile czasu potrzebowałaby setka kolonistów (założymy, że selekcja kolonistów odrzuca tych, którzy nie pierdzą metanem), by “zatankować” rakietę i wrócić na Ziemię? Starship (według bardzo wczesnych założeń), ma mieścić 240 ton metanu, to jest 240 000 000 gramów. Statystyczny bączek zawiera 1,8 miligrama metanu i puszczamy statystycznie 14 takich wiaterków dziennie, czyli 24 miligramów na dobę. Przy takich założeniach, setka marsjańskich osadników potrzebowałaby… 270 tysięcy lat by zatankować swój pojazd powrotny.


Źródła:
Air - Molecular Weight and Composition
What is the relationship between molar mass and density?
What Is a Fart Made Of? (rzekomo kolor płomienia)

Pressure – The Life of the Party (balon na imprezie)
Publikacja: Inflating a Rubber Balloon
Publikacja: Balloons revisited
Gas turbine combustion performance test of hydrogen and carbon monoxide synthetic gas - fotka płomieni

Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.
Jesteś zbulwersowany/zbulwersowana? Odwołaj patronat tutaj.