Dzień dobry. Dzisiejszy, czwarty odcinek podkastu Naukowo będzie może nieco pesymistyczny, ale pamiętajmy przy tym, że nauka chce znaleźć wyjaśnienie i rozwiązanie problemów często wpływających na nas wszystkich. Powęszmy zatem co nowego w nauce.

Wszyscy wiemy jak znakomity węch mają psy, ten wyczulony zmysł zapewnia im olbrzymia ilość komórek węchowych liczących nawet ponad 200 milionów, w zależności od rasy. To nawet 40 razy więcej niż posiada ich człowiek. I podobnie jak ludzie także psy potrafią rozróżniać zapach, a mokre nosy bardzo im w tym pomagają rozpuszczając molekuły zapachu. Dzięki temu pełnią służbę wykrywając nie tylko narkotyki czy ładunki wybuchowe, ale także ludzi przysypanych lawinami lub w trakcie innych poszukiwań na przykład w zawalonych budynkach. Nie tylko psy mają wyczulony zmysł węchu, innymi zwierzętami posiadającymi takie umiejętności są... mrówki, co więcej według wstępnych badań także mrówki możemy wykorzystywać do węszenia w służbie człowieka. Mrówki posiadają zmysł węchu, który umożliwia im znajdowanie odpowiednich partnerów, lokalizowanie pożywienia, gniazda, a także rozpoznawanie i komunikowanie się z grupami tworzącymi kolonię. Zdolność węchu mrówek polega na rozpoznawaniu sygnałów zapachowych czyli feromonów. W środowisku mrówek także rośliny wysyłają sygnały feromonowe, więc mrówcza zdolność do wykrywania i segregowania zapachów wymaga bardzo złożonego i wyrafinowanego systemu ich wykrywania. Czy możemy wykorzystać jakoś te zdolności? Otóż nowe badanie kładzie fundament pod wykorzystanie mrówek do wykrywania u ludzi... raka! Komórki nowotworowe charakteryzują się zmienionym metabolizmem, wytwarzając unikalne wzory lotnych związków organicznych (VOC), które mogą być wykorzystane jako znaczniki nowotworowe. Psy mogą wykrywać takie związki, ale ich szkolenie jest kosztowne i czasochłonne. Owady, takie jak mrówki, można szybko wytrenować: pojedyncze mrówki potrzebują zaledwie kilku prób treningowych, aby nauczyć się, zapamiętać i wiarygodnie wykrywać zapach ludzkich komórek nowotworowych. Co więcej, podobnie jak psy, także i mrówki potrafią rozróżniać zapachy i ignorować te nie śmierdzące rakiem, a także zapamiętać zapach przez kilka dni. Skuteczność takiego rozwiązania wykazano za pomocą chromatografii gazowej, a wyniki sugerują, że wykorzystanie mrówek jako żywych narzędzi do wykrywania bio-markerów ludzkiego raka jest wykonalne, szybkie i mniej pracochłonne niż wykorzystanie innych zwierząt. Następnym krokiem jest sprawdzenie, czy mrówczy węch można zastosować również do wykrywania innych chorób takich jak malaria i cukrzyca.

Pomimo tego, że mrówka potrafi wykryć zapach raka to trudno nazwać ją inteligentną, a czy możemy tak nazwać sztuczną inteligencję? Kilka słów wyjaśnienia - sztuczna inteligencja czyli SI nie jest samodzielnie podejmującym decyzje podmiotem. To ludzie decydują, do czego chcą wykorzystać tę technologię i jak ma ona działać, wykorzystując modele zbudowane z użyciem uczenia maszynowego. Moda na SI sprawiła, że producenci i dostawcy usług z niemal każdej branży chcą ją umieścić w swoich produktach albo przynajmniej wykorzystać ją w marketingu, nawet jeśli nie ma nic wspólnego ze sztuczną inteligencją. Oczywiście wiele firm używa takich technologi, na przykład Facebook - gdy skrolujesz swojego Facebooka SI odpowiada za posortowanie postów w taki sposób, aby jak najdłużej utrzymać Twoją uwagę, analizując przy tym wszystkie informacje, które Facebook zgromadził na Twój temat. Zdarza się już także, że ludzie których widujecie w reklamach nie istnieją, są to wizerunki w całości wygenerowane przez SI. Wykorzystanie sztucznej inteligencji może prowadzić do naprawdę katastrofalnych konsekwencji. W obecnej wojennej rzeczywistości do kreowania propagandy używani są ludzie, którzy zalewają internet informacjami zgodnymi z linią danego rządu. Można wyobrazić sobie co byłoby gdyby propagandę generowała w olbrzymich ilościach właśnie sztuczna inteligencja. Przy takim działaniu obecne farmy internetowych trolli to zagrożenie marginalne. "Sukces w stworzeniu SI może być największym wydarzeniem w historii naszej cywilizacji. Ale może też być ostatnim - chyba że nauczymy się unikać zagrożeń" powiedział profesor Stephen Hawking, jeden z największych umysłów tego świata. Wychodzi na to, że znów miał rację bowiem jedna z firm zajmująca się odkrywaniem leków opublikowała badania, których wnioski przyprawiają o ciarki. Praca tych naukowców opiera się na tworzeniu modeli uczenia maszynowego dla celów terapeutycznych i toksykologicznych, na przykład sprawdzając czy nowo odkryte leki nie są toksyczne. Tym razem postanowili odwrócić założenia i zbadać, jak można wykorzystać sztuczną inteligencję do projektowania toksycznych molekuł. Przetrenowali SI, wykorzystując cząsteczki z publicznej bazy danych, zawierającej przede wszystkim cząstki podobne do leków. W czasie mniejszym niż 6 godzin od uruchomienia, SI wygenerowała 40 000 cząsteczek, których wyniki mieściły się w pożądanym przez badaczy progu. W trakcie tego procesu SI zaprojektowała nie tylko VX czyli jeden z najbardziej toksycznych chemicznych środków bojowych opracowanych w XX wieku, ale także wiele innych znanych toksycznych substancji. Mało tego zaprojektowano również wiele nowych molekuł, które wyglądały równie wiarygodnie. Przewiduje się, że te nowe cząsteczki będą bardziej toksyczne niż publicznie znane chemiczne środki bojowe. Było to nieoczekiwane, ponieważ zestawy danych, których użyto do szkolenia SI, nie zawierały danych o dotychczas istniejących chemikaliach. Odwracając zastosowanie modeli uczenia maszynowego, badacze przekształcili niewinny model z pomocnego narzędzia medycyny w generator cząsteczek, które mogą być śmiertelnie niebezpieczne. Wyniki są na tyle zatrważające, że badacze nie poprosili firm zewnętrznych o identyfikację nowych cząstek w obawie, że wydostaną się one poza sferę nauki. Zwracają oni uwagę, że w badaniu ważnym czynnikiem był człowiek, który miał moralny i etyczny głos aby interweniować. Ale co by się stało, gdyby został usunięty lub zastąpiony złym człowiekiem? Wyraźnie widać, że stworzenie autonomicznego twórcy śmiercionośnej broni chemicznej, nie będącego człowiekiem, jest całkowicie wykonalne. Autorzy badania zwracają także uwagę, że w środowisku naukowym nie toczyła się dotąd - przynajmniej nie publicznie - znacząca dyskusja na temat tego problemu. Kiedy myślimy o odkrywaniu leków, zwykle nie bierzemy pod uwagę możliwości niewłaściwego wykorzystania technologii w złych celach. Nie trzeba dużo wystarczy wrogie państwo lub inny podmiot szukający przewagi technologicznej, aby wyrządzić rzeczywistą szkodę, nawet w skali globalnej. Pracy aby się przed takim scenariuszem zabezpieczyć jest dużo, a to badanie pokazuje wyraźnie, że najwyższy na to czas.

A czas jest nieubłagany. Przemijający i biegnący w jednym kierunku, dążący zawsze do chaosu. Ale także nasz osobisty czas życia, który dla każdego żywego organizmu kończy się śmiercią. Istniejące powiedzenie że "życie przelatuje nam przed oczami" może mieć sporo sensu, choć trzeba mieć świadomość, że badania nad tym co dzieje się w mózgu człowieka na chwilę przed i w trakcie śmierci to badania wysoce spekultatywne. Wielu ludzi będących na granicy życia i śmierci dostarcza relacji o tym czego doświadczyli będąc w takim stanie: doświadczenia pozacielesne, poczucie głębokiej błogości, wołanie, widzenie światła, ale także z wybuchami niepokoju lub całkowitą pustką i ciszą. Zjawiska te są opisywane jako intensywne i surrealistyczne często obejmują też panoramiczny przegląd życia z przywołaniem wspomnień, halucynacje lub stany medytacyjne. Jednym z głównych ograniczeń badań nad takimi doświadczeniami jest to, że zbytnio koncentrują się one na naturze samych doświadczeń, a często pomijają kontekst, który je poprzedza. O tym co dzieje się w mózgu podczas stanów bliskich śmierci nie wiadomo zbyt wiele. Choć były próby takiego zobrazowania u zwierząt to nie przeprowadzano jeszcze badań w tym zakresie u ludzi, ponieważ uchwycenie pełnej standardowej aktywności elektroencefalograficznej w fazie przejściowej do śmierci jest rzadkie i nie może być zaplanowane eksperymentalnie. W lutym tego roku badacze przedstawili wyniki doświadczenia polegającego na ciągłym zapisie EEG z umierającego mózgu ludzkiego, uzyskany od 87-letniego pacjenta, u którego doszło do zatrzymania krążenia na skutek krwiaka po upadku. Po kilku dniach, w czasie których pacjent był diagnozowany i leczony. Jego stan się pogarszał, doszło do napadów padaczkowych i zatrzymania krążenia. Biorąc pod uwagę prośbę pacjenta o niepodejmowaniu przez lekarzy resuscytacji w momencie zatrzymania u niego krążenia krwi lub oddechu, nie zastosowano dalszego leczenia i chory zmarł. Pomimo wpływu uszkodzenia i obrzęku neuronów, dane dostarczają pierwszych dowodów z umierającego ludzkiego mózgu w nieeksperymentalnym, rzeczywistym środowisku klinicznym i przemawiają za tym, że ludzki mózg może posiadać zdolność do generowania skoordynowanej aktywności w okresie bliskim śmierci. Badacze odkryli, że niektóre fale mózgowe, zwane alfa i gamma, zmieniały swój wzorzec nawet po tym, jak krew przestała dopływać do mózgu. Biorąc pod uwagę, że sprzężenia między aktywnością fal alfa i gamma są zaangażowane w procesy poznawcze i przywoływanie pamięci u osób zdrowych, spekuluje się, że taka aktywność może wspierać ostatnie "wspomnienia z życia". Trzeba jednak pamiętać, że takie sprzężenia nie są rzadkością w zdrowym mózgu - i nie muszą oznaczać, że życie mknie przed naszymi oczami. Co więcej, badanie nie odpowiedziało na podstawowe pytanie: jak długo po ustaniu dopływu tlenu do mózgu trwa zanik istotnej jego aktywności? W badaniu przedstawiono jedynie aktywność mózgu zarejestrowaną w okresie około 15 minut, w tym kilka minut po śmierci. A przecież ludzie mogą być reanimowani po sześciu, siedmiu, a w skrajnych przypadkach nawet dziesięciu minutach, więc teoretycznie może upłynąć sporo czasu, zanim ich mózg wyłączy się całkowicie. Przywoływanie wspomnień przed śmiercią może być związane z nagłym wzrostem aktywności mózgu gdy zaczyna się wyłączać. Ale hipotez jest więcej: może jest to mechanizm obronny organizmu, który próbuje przezwyciężyć zbliżającą się śmierć. A może jest to głęboko zakorzeniony odruch, który sprawia, że nasz umysł jest "zajęty" w czasie, gdy umiera. Można także iść w kierunku bardziej filozoficznym i założyć, że są to chwile w których desperacko usiłujemy, pod presją zatrzymującego się dla nas czasu, zrozumieć sens własnego istnienia.

Takich filozoficznych przemyśleń raczej nie mają załogi statków, które wylewają do wód ścieki. Procedura ta nazwana "zrzucaniem wody zęzowej" polega na uwalnianiu do morza nieoczyszczonych ścieków olejowych wytwarzanych przez statki. Oprócz oleju zawiera ona niebezpieczne metale i chemikalia, co stanowi potencjalne przestępstwo przeciwko środowisku. Za monitorowanie i zapobieganie wyrzucaniu wody zęzowej do morza odpowiedzialna jest Europejska Agencja Bezpieczeństwa Morskiego czyli EMSA. Stworzyła ona system CleanSeaNet, którego celem jest monitorowanie i zapobieganie wyrzucaniu wody zęzowej do morza za pomocą technologii radarowej. Mimo że w ciągu ostatniej dekady znacznie zwiększyła się kontrola nad zrzucaniem oleju ze zbiorników zęzowych, ekolodzy, urzędnicy portowi i członkowie załóg statków przyznają, że zrzucanie oleju jest powszechne na wodach europejskich. A system CleanSeaNet jest wprawdzie zaawansowany, ale egzekwowanie przepisów i nakładanie kar zależy od państw członkowskich Unii. Tylko 1,5% wszystkich potencjalnych wycieków jest weryfikowanych przez państwa członkowskie w krytycznym, trzygodzinnym okresie czasu, sama Komisja Unii Europejskiej przyznaje, że system "nie jest optymalnie wykorzystywany ani koordynowany". Powolny czas reakcji władz krajowych pozwala na bezkarność sprawców, a kary pieniężne są egzekwowane sporadycznie i często nie są wystarczająco wysokie. Lighthouse Reports, organizacja non-profit, przeprowadziła sześciomiesięczne dochodzenie, wykorzystując zdjęcia satelitarne, uczenie maszynowe czy zeznania informatorów. Odkryto setki statków komercyjnych wyrzucających ścieki na wodach wokół Europy od 2020 roku. Szacuje się, że 3 000 statków rocznie zrzuca oleje mineralne do wód europejskich - co odpowiada ośmiu wyciekom dziennie, z których każdy ma wielkość 750 boisk piłkarskich. I choć takie zanieczyszczenia są mniej spektakularne niż olbrzymie plamy ropy będące skutkiem uszkodzeń statków, to mogą one wpływać na spadek liczebności planktonu, a to przekłada się na kolejne szczeble łańcucha pokarmowego i może stanowić zagrożenie dla funkcjonowania całych ekosystemów.

Zanieczyszczenia wyrzucane do środowiska są także zagrożeniem dla człowieka, na przykład pośrednio oddziaływając na żywność, którą spożywamy. Nowe badanie holenderskich naukowców pokazuje, że zanieczyszczenia w postaci mikroplastików dostają się bezpośrednio do wewnątrz naszych organizmów i pływają w naszej krwi. Mikroplastik najczęściej definiuje się jako cząstkę o średnicy lub długości pięciu milimetrów lub mniejszej. Wiele plastikowych zanieczyszczeń jest tak drobnych, że wyglądają jak ziarenka, a nawet są niewidoczne gołym okiem. Część z nich to plastikowe wiórki lub odłamki, ale są to także polimery gumy, pochodzące ze ścieranych na ulicach opon. Mikroplastiki znaleziono już w każdym zakamarku naszej planety, nawet w tak ekstremalnych i niedostępnych miejscach jak Rów Mariański, Pireneje, na Antarktydzie czy Saharze. Co gorsza, ponieważ plastik nie ulega biodegradacji (czyli rozkładowi w wyniku spożycia przez bakterie lub inne organizmy), będzie zalegał na Ziemi przez stulecia. Mikroplastik jest połykany przez małe organizmy, które z kolei są połykane przez większe organizmy i w ten sposób dostaje się on do łańcuchów pokarmowych. Kawałki plastiku znaleziono w organizmach wielu zwierząt, także hodowlanych i mają one zauważalny wpływ na zdrowie i przeżywalność populacji. Na poziomie makro, mikroplastiki zaburzają zdolność do wyłapywania węgla przez plankton, wpływając na powietrze, którym oddychamy. Zawierają też toksyczne substancje chemiczne i związki zmieniające hormony, które mogą wpływać na ludzkie zdrowie w różnych obszarach, od reprodukcji po funkcje odpornościowe. Ale dlaczego wytwarzamy tak wiele produktów z tworzyw sztucznych, skoro są one toksyczne lub niebezpieczne dla zdrowia? Cóż, człowiek dokonał takich wyborów dotyczących składników tworzyw sztucznych, które z perspektywy czasu okazały się bardzo złe. Zobrazuję to na przykładzie opakowań, w których umieszczamy żywność: są one produkowane z polietylenu i innych polimerów. I są początkowo bezpieczne dla celów, do których są przeznaczone. Ponieważ jednak produkujemy ich mnóstwo i przedostają się one do środowiska, ulegają rozpadowi na mniejsze elementy. Pływając w wodzie wchłaniają mnóstwo zanieczyszczeń, zmieniając przy tym swój skład chemiczny i wygląd, rozpadając się ciągle na mniejsze elementy i stając się zagrożeniem dla zdrowia. Przeciętny człowiek zjada co najmniej 50 000 cząsteczek mikroplastiku rocznie i wdycha podobną ilość - wynika z szacunkowego spożycie zanieczyszczeń plastikowych przez człowieka. Prawdziwa liczba może być wielokrotnie wyższa, ponieważ tylko niewielka liczba produktów spożywczych i napojów została przeanalizowana pod kątem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi. Naukowcy stwierdzili, że picie dużej ilości wody butelkowanej drastycznie zwiększyła ilość spożywanych cząsteczek. Woda butelkowana zawiera średnio 22 razy więcej mikroplastiku niż woda z kranu. Jak twierdzą badacze, osoba pijąca wyłącznie wodę butelkowaną spożywałaby rocznie 130 000 cząstek plastiku pochodzących tylko z tego źródła, w porównaniu z 4 000 pochodzącymi z wody wodociągowej. W nowym badaniu naukowców z Uniwersytetu w Amsterdamie przeanalizowano próbki krwi pobrane od 22 anonimowych dawców, z których wszyscy byli zdrowymi osobami dorosłymi, i w 17 z nich znaleźli cząsteczki plastiku. Połowa próbek zawierała plastik PET, który jest powszechnie stosowany w butelkach na napoje, a jedna trzecia zawierała polistyren, używany do pakowania żywności i innych produktów. Jedna czwarta próbek krwi zawierała polietylen, z którego produkowane są plastikowe torby na zakupy. Jakie jest zatem oddziaływanie mikroplastiku na nasze organizmy? Czy cząsteczki są zatrzymywane w organizmie? Czy są przenoszone do określonych organów, np. pokonując barierę krew-mózg? Czy ilość mikroplastiku wewnątrz nas wystarczy, aby wywołać chorobę? Najnowsze badania wykazały, że mikroplastik może przyczepiać się do zewnętrznych błon czerwonych krwinek i ograniczać ich zdolność do transportowania tlenu. Cząstki te znaleziono również w łożyskach ciężarnych kobiet, a u ciężarnych szczurów szybko przedostają się przez płuca do serca, mózgu i innych narządów płodu. Niemniej są konieczne dalsze badania na większą skalę, które pozwolą ustalić dokładne skutki oddziaływania mikroplastiku na ludzi. Czy cywilizacja ludzi wykazuje się zatem mądrością i rozsądkiem i ogranicza stosowanie plastiku? Oczywiście, że nie - do 2040 roku produkcja plastiku ma się podwoić...

A ja dziękuję Wam dziś za uwagę, zapraszam na kolejny odcinek w środę. Jeśli mój podkast spodobał Ci się to zachęcam do wsparcia mnie w serwisie Patronite pod adresem www.patronite.pl/naukowo - dzięki wsparciu słuchaczy będę mógł dalej prowadzić i rozwijać Naukowo. Dzięki i do usłyszenia!