Czy dorastanie może dzieci boleć ze względu na wzrost kości lub mięśni i w jaki sposób dzieci z różnych kultur opierają się pokusie pożerania słodkości? Czy naszyjniki, obrączki lub kolczyki mogą stać się narzędziami diagnostycznymi? Sobotni odcinek podkastu Naukowo, Arkadiusz Polak, witajcie, opowiem dziś także o tym jak radzą sobie koralowce i czy można im pomóc oraz o flotylli jachtów produkujących energię. Tradycyjnie proszę o udostępnianie, lajkowanie i komentowanie odcinka co bardzo mi pomaga w dotarciu do nowych słuchaczy. Jeśli macie ochotę mnie wesprzeć finansowo to zapraszam pod adres patronite.pl/naukowo, dla wspierających dostępna jest zamknięta grupa na Facebooku, w której publikuję dodatkowe naukowe doniesienia i informacje. Zajrzyjcie tez na stronę Naukowo.net i nasz serwer Discord, wszystkie linki znajdziecie w opisie tego odcinka, zaczynamy.

Na początek proste wydawałoby się pytanie z tytułu tego odcinka, czy dorastanie boli? Wielu nastolatków przeżywa na pewno egzystencjalne bóle istnienia, ale nie chodzi tu o ten rodzaj cierpienia ani o taki pochodzący z chorób. Czy sam proces dorastania, rozrastania się organizmu, powiększania się kości i narządów wewnętrznych może być dla dzieci bolesny? Wszak tempo wzrostu u dzieci jest niezwykłe i nie powtarza się nigdy później w ciągu życia człowieka. Jeśli bóle temu towarzyszące mają rzeczywiście wyraźne podstawy fizjologiczne, to pomimo rozwoju nauki - nie wiemy o nich prawie nic. Przez lata badacze wysuwali liczne wyjaśnienia dla rosnących bólów, od stresu, przez anatomię, do odżywiania, choć żadne nie zostało dokładnie przetestowane. Czym są tak zwane bóle wzrostowe opisywane w medycynie jako doświadczenie wielu dzieci w okresie swojego rozwoju? Nowy, krótki przegląd badań na ten temat podsumowuje wcześniejsze prace, ale również pokazuje, że badania naukowe potrafią być niedokładne i mało naukowe. Przede wszystkim w ogóle nie ustalono definicji bólów wzrostowych, nie ma zgody w środowisku naukowym czym ten ból jest, kiedy się zaczyna, jak często i z jaką intensywnością przebiega, ani nawet których części ciała dotyczy. Niektóre z badań wskazywały na bóle nóg, które odczuwały dzieci, wskazując, że 37 procent rodziców zgłaszało, że ich 4-, 5- i 6-letnie dzieci doświadczyły nawracającego bólu nóg właśnie. Inne badania wskazywały na bóle przedramion, ból z jednej strony ciała, a czasem z obu naraz, dotyczący raz mięśni, a innym razem stawów. Niestety badania na bólem wzrostowym odbywały się zwykle na podstawie ankiet i subiektywnych odczuć, a ten sposób jest bardzo narażony na błędną interpretację. Ponieważ bóle wzrostowe u dzieci traktowane są jako łagodne i uleczalne nie było presji, aby w temat się zagłębić. Choć wysnuwano hipotezy co może powodować takie bóle wskazując jako przyczynę na przykład niski poziom witaminy D, zmiany w przepływie krwi podczas wzrostu lub czynniki mechaniczne, takie jak kości, mięśnie lub ścięgna rosnące w szybszym tempie podczas dojrzewania. W nowej pracy przeglądowej badacze postanowili sprawdzić jak dotychczasowe badania traktują bóle wzrostowe. W znalezieniu danych pomogła technologia, ponieważ w przeglądzie 8 elektronicznych baz danych spośród 3 000 badań uwzględniono 145 z nich, które wspominały o bólach wzrostowych u dzieci lub nastolatków. Najczęściej, bo w 50% źródeł, wymieniano ból nóg jako wzrostowy. W ponad 30% artykułów wymieniano inne składniki bólów wzrostowych: nawracający przebieg, ból obustronny czy występowanie bólów najczęściej wieczorem i w nocy. Niestety jakość tych badań pozostawia wiele do życzenia. Sama definicja bólów wzrostowych w nich zawarta jest bardzo zmienna, niejasna, a często w ogóle sprzeczna z innymi badaniami. W niemal 40% prac, badacze nie wspomnieli o podstawowej rzeczy - gdzie zlokalizowany jest ból. W 83% badań nie wspomniano o tym, w jakim wieku badane dziecko zaczęło takie bóle odczuwać, co oczywiście ogranicza próby ustalenia czy ma to związek ze wzrostem dziecka. Więcej, tylko 5% badań jakkolwiek wspomniało o wzroście! Przyznacie, że nie są to zbyt dokładne dane, na podstawie których można wnioskować diagnozę i sposób leczenia. A tak się niestety na przestrzeni lat często działo. Autorzy tego przeglądu apelują o ostrożność podczas diagnozowania kogoś z bólami wzrostowymi, które mogą być spowodowane innymi przyczynami niż sam proces dorastania, a które to przyczyny mogą zostać pominięte po postawieniu diagnozy o bólach wzrostowych. Co więcej warto by chyba w końcu było poważnie zgłębić ten problem i przeprowadzić porządne badania mogące odpowiedzieć czy dzieci i młodzież w jakimś stopniu odczuwają ból dorastania czym on w ogóle jest i jak można go leczyć, jeśli w ogóle istnieje.

Kolejny to kamyczek do Ogrodu Problemów opieki zdrowotnej, która stoi przed gigantycznym wyzwaniem, każdy kto miał kontakt z lekarzem świetnie zdaje sobie z tego sprawę. Rosnąca liczba ludności, wydłużający się czas życia i zwiększająca się ilość osób starszych stawiają kwestie opieki zdrowotnej w pierwszym rzędzie do podjęcia działań, które będą nadążały za tymi zjawiskami. Rozwój technologii jest tu niezmiernie istotny, bo współczesna medycyna czerpie z niej garściami, co pozwala między innymi na powstawanie nowych czujników medycznych pomagających w diagnozie. Albo w bieganiu, takie czujniki są na tyle powszechne, że montowane są w tanich opaskach fitness czy zegarkach, pomijam tu jakość dostarczanych przez nie danych. Zauważcie jak szybko przebiega taka technologiczna zmiana i miniaturyzacja urządzeń, ewolucja telefonów komórkowych w ciągu ostatnich 20 lat doskonale to pokazuje. Nowe badanie skupia się na czujnikach pozwalających na odczyt biomarkerów chemicznych w płynach ustrojowych, czyli naszych łzach, pocie, moczu i ślinie. Są one nie tylko łatwo dostępne do badania, ale niosą ze sobą wiele biomarkerów służących do określania stanu organizmu, można w ten sposób szybko określić poziom wielu elektrolitów, metabolitów i jonów. Począwszy od chorób, infekcji, a kończąc na dowodach na emocjonalną traumę - można to wszystko znaleźć w płynach ustrojowych badanej osoby. Tworząc czujniki wykrywające biomarkery trzeba brać pod uwagę nie tylko dokładność danych jakich dostarczają, technologia taka musi też działać szybko, aby nie czekać na analizę danych i wynik badania. Powinna też być spersonalizowana i aby mogła wejść masowo do powszechnego użytku musi być jak najtańsza. Skupili się nad tym naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio, nie tylko projektując, ale wykonując prototyp czujnika i testując jego działanie. Zademonstrowali bowiem inteligentny naszyjnik, który podczas testów monitorował w czasie rzeczywistym poziom glukozy w pocie. Urządzenie było wygodne w noszeniu, niewielkie i elastyczne, do tego komunikuje się bezprzewodowo, ale co najważniejsze do działania nie wymaga baterii, działając w uproszczeniu dzięki obwodowi rezonansowemu, który odbija sygnały o częstotliwości radiowej. Ten pierwszy prototyp został poddany próbie, uczestnicy badania nosili go przez 30 minut w siłowni, podczas jazdy na rowerze do ćwiczeń, robiąc następnie 15 minutową przerwę, podczas której pili napoje słodzone cukrem. Po takiej sekwencji poziom cukru we krwi musiał wzrosnąć, a testowany naszyjnik z powodzeniem śledził poziom glukozy w pocie. W przyszłości dzięki dalszej miniaturyzacji takie czujniki biomarkerów będzie można wszczepiać do organizmu i wykorzystywać do wykrywania neuroprzekaźników i hormonów, co mogłoby pomóc nie tylko w badaniach zaburzeń po uszkodzeniach mózgu, ale też w zrozumieniu jego funkcjonowania. Już dziś urządzenia takie mogą być skonstruowane jako obrączki czy kolczyki, w zasadzie każda rzecz którą nosimy i która ma kontakt ze skórą, może służyć do zbierania danych o naszej kondycji zdrowotnej, po zamontowaniu takich czujników. Urządzenie proste i tanie w konstrukcji i nie wymagające zasilania może znaleźć szerokie zastosowanie w badaniach biomedycznych i praktyce klinicznej, może za jakiś czas zamiast pobierania krwi, którego osobiście nie znoszę, pielęgniarka założy nam naszyjnik albo obrączkę odczytujące biomarkery. Trzymam zatem kciuki za ich wprowadzenie jako produkt komercyjny, oby jak najtańszy.

Tanim sposobem na podwojenie korzyści była dla przedszkolaków cierpliwość i umiejętność oparcia się pokusie, odkładając nagrodę na przyszłość. W 1972 roku na Uniwersytecie Stanforda przeprowadzono taki prosty eksperyment, w którym 25 dziewczynek i 25 chłopców w średnim wieku 4,5 lat wprowadzono do pokoju. Na miejscu dzieci otrzymywały smakołyk w postaci słodkiej pianki lub precla i mogły go zjeść od razu, ale badacze obiecali im, że jeśli poczekają 15 minut i nie ulegną słodkiej pokusie, otrzymają w zamian dwa takie smakołyki. Oczywiście wszystko odbywało się w przyjaznej atmosferze, tak aby dzieci czuły się swobodnie dokonując wyboru. W badaniu, opierając się na informacjach uzyskanych z poprzednich eksperymentów dotyczących samokontroli, naukowcy postawili hipotezę, że każda czynność, która odwróci uwagę dziecka od oczekiwanej przez niego nagrody, zwiększy prawdopodobieństwo, że oprze się ono natychmiastowemu zjedzeniu smakołyka. Spodziewano się, że jawne działania, na przykład pozostawienie zabawki w pokoju na czas testu lub zasugerowanie pomysłów do przemyślenia podczas oczekiwania, pomogą w samoodwróceniu uwagi. Co więcej w dwóch przypadkach nagroda była widoczna dla przedszkolaków, a w jednym ukryto ją przed wzrokiem dziecka choć wciąż była dostępna do zjedzenia. Ogólne wyniki tego eksperymentu pokazują, że skuteczne opóźnianie gratyfikacji nie jest osiągane przez samo myślenie o czymś innym niż to, czego chcemy. Zależy raczej od mechanizmów indywidualnego tłumienia i unikania, które redukują frustrację związaną z oczekiwaniem na upragnioną nagrodę. Dzieci były bardzo kreatywne, aby tłumić w sobie pokusę i unikać natychmiastowej konsumpcji, niektóre zakrywały oczy dłońmi lub chowały całą głowę w ramionach, inne patrzyły się w sufit, niektóre z nich śpiewały i chodziły po pokoju. Jedna z dziewczynek przyjęła chyba najlepszą metodę, siadając wygodnie na krześle rozluźniła się i... usnęła. Na podstawie tego eksperymentu, wiele z późniejszych badań wykazało, że przedszkolaki, które czekały dłużej ze zjedzeniem pianki, osiągały lepsze wyniki w testach akademickich, rzadziej wykazywały problematyczne zachowania, miały zdrowszy wskaźnik masy ciała i lepsze relacje w późniejszym okresie życia. Niektóre badania wykazały również, że ci sami badani rzadziej trafiali do więzienia i zarabiali więcej pieniędzy. Ale nigdy nie sprawdzono jak bardzo kultura wpływa na to, jak czekamy na nagrodę. W nowym badaniu międzynarodowy zespół postanowił sprawdzić, czy zdolność do opóźniania gratyfikacji, jest związana tylko z różnicami w genach lub rozwojem mózgu czy może także z nawykami wspieranymi przez kulturę. Duża grupa 144 dzieci z Boulder w Stanach Zjednoczonych i z Kioto w Japonii, została losowo przydzielona do testu, w którym do wyboru były pianki lub zapakowany prezent. Dzieci w Japonii były w przeważającej większości lepsze w czekaniu na słodkie pianki, ze średnią czasu oczekiwania wynoszącą 15 minut. Czy zatem Japońskie dzieci są bardziej opanowane i mają lepszą samokontrolę? Cóż nie do końca, bo aby powstrzymać się przed otwarciem prezentu zdołały wytrzymać już tylko pięć minut. W stanach Zjednoczonych było odwrotnie, dzieci czekały prawie 15 minut na otwarcie prezentu, ale już mniej niż cztery minuty na pożarcie pianki. Badanie pokazuje też, że dzieci, które miały zwyczaj czekania w domu i w innych miejscach, aż wszyscy zasiądą do posiłku, czekały dłużej na zjedzenie pianki. W obu kulturach dzieci, które były bardziej nastawione na konwencje społeczne, również dłużej powstrzymywały się przed słodkością. Eksperyment może odzwierciedlać różnice kulturowe bowiem czekanie na jedzenie jest podkreślane bardziej w Japonii niż w Stanach Zjednoczonych, natomiast czekanie na otwarcie prezentów jest podkreślane bardziej w USA niż w kraju kwitnącej wiśni, dlatego autorzy zachęcają do kultywowania nawyków czekania na innych co może ułatwić dzieciom odniesienie sukcesu w przyszłych sytuacjach życiowych. To w jaki sposób człowiek dorasta, w jakich ramach społecznych się wychowuje i jak bardzo przywiązuje do nich wagę może być kolejnym czynnikiem, obok genetyki czy warunków społecznych, odgrywającym ważną rolę w umiejętnościach opóźniania gratyfikacji w późniejszym życiu. To fascynujące, że badanie oparte na eksperymencie sprzed 50 lat wciąż dostarcza nowych sposobów zrozumienia, dlaczego ludzie opóźniają gratyfikację i dlaczego to zachowanie przewiduje sukces życiowy.

Sukcesem życiowym dla koralowców zatopionych na zachwycających rafach może być niewątpliwie samo istnienie. Czynniki stresowe związane ze zmianami klimatycznymi, wraz z przełowieniem i zanieczyszczeniem substancjami odżywczymi, powodują zanikanie raf koralowych na całym świecie. Widok jaki zastali naukowy na rafach koralowych u wybrzeży Australii w 2016 roku był smutny i wstrząsający. Woda w tym regionie była wówczas wyjątkowo ciepła, szacunki mówiły, że ten poziom temperatury wystąpi w tym regionie dopiero około roku 2050. Trwająca przez tydzień fala upałów zamęczyła koralowce, niektóre z nich stały się fluorescencyjne inne całkowicie białe, a woda, w której żyły - mętna. Koralowce mogą się odbudować po wybieleniu, jeśli dostaną czas na regenerację. Jednak coroczne wybielanie oznacza, że nie ma wystarczająco dużo czasu na właściwą odbudowę, nawet najbardziej wytrzymałe koralowce nie są w stanie przetrwać takiej sytuacji rok po roku. Ponieważ temperatura na świecie jest coraz wyższa, koralowce mają coraz mniejszą szansę na regenerację, już po raz czwarty w ciągu siedmiu lat na Wielkiej Rafie Koralowej doszło do powszechnego wybielania koralowców. A przecież jedna czwarta gatunków morskich na Ziemi żyje w rafach koralowych dzięki symbiozie zgranej pary: koralowców będących zwierzęciem jako takim oraz mikroskopijnych alg. Mniej wiemy niestety o tym skąd korale biorą swoich partnerów. Postanowili to sprawdzić biolodzy morscy z Uniwersytetu Rice w Teksasie na przykładzie korali kamiennych, które w celu budowania raf polegają na żywieniowej symbiozie z jednokomórkowymi dinoflagellatami, czyli malutkimi algami, jednymi z najliczniejszych mikrobów występujących w ekosystemach rafy koralowej. W opublikowanej pracy badacze dowodzą, że jednym ze źródeł przyjaznych koralowcom alg mogą być .... rybie kupy. Odchody ryb żywiących się koralowcami są pełne gatunków alg, które mogą nawiązać symbiotyczne relacje z budulcem rafy. Część gatunków ryb ma w swojej diecie także korale, choć jedzą również inne rzeczy. Ale są takie ryby, które żywią się wyłącznie koralami i wybierają wówczas te zdrowe, nie wybielone. Podczas procesu wybielania poszczególne korale reagują w różny sposób. Niektóre z nich, nawet w obrębie tego samego gatunku, regenerują się szybciej częściowo dlatego, że ich algi różnią się od alg koralowców, które mocno ucierpiały. Choć wiele koralowców nawiązuje relacje tylko z jednym rodzajem alg, to główne gatunki budujące rafy, mogą łączyć się z kilkoma różnymi gatunkami alg. Niektóre algi sprawiają, że korale są bardziej odporne na ciepło i w ten sposób ryby jedząc bardziej odporne glony z niebielonych korali mogą pomóc w rozprzestrzenianiu odporniejszych na ciepło symbiontów wokół rafy. Pozostaje wiele do zbadania, gdyż naukowcy nie wiedzą jak korale pobierają symbionty z odchodów ryb. Inni badacze mają zastrzeżenia czy rola ryb w rozprzestrzenianiu alg między rafami jest istotna. Wynika to z faktu, że ryby zamieszkujące rafy koralowe rzadko płyną na wakacje, zwykle trzymają się w obrębie rafy, gdyż zapewnia im ona bezpieczeństwo i ochronę przed czym co potencjalnie może zrobić z nich swoje pożywienie. Samo badanie sugeruje, że drapieżnictwo ryb na koralowcach może wspierać utrzymanie pokrywy koralowej na rafach poprzez rozprzestrzenianie się pożytecznych symbiontów koralowych. Ale aby w pełni chronić rafy koralowe i organizmy od niej uzależnione trzeba przede wszystkim zatrzymać degradację środowiska i zmiany klimatyczne.

Produkcja zielonej energii jest niewątpliwie jednym z czynników decydujących o sukcesie powstrzymywania zmian klimatycznych. W 33 odcinku podkastu opowiadałem o magazynach piachu, mogących przez długi czas przechowywać energię, pomysł ten przekuto w rozwiązanie komercyjne, które działać będzie w Finlandii. Dziś opowiem o innym pomyśle, będącym również w fazie startu, a łączącym żaglówki, produkcję energii oraz sztuczną inteligencję. Angielska ekipa inżynierów i naukowców z DRIFT Energy zamiast stawiać na wiatraki postanowiła użyć jednostek pływających do wytwarzania, przechowywania i dystrybucji energii, które miałyby na celu uzupełnienie istniejących już systemów energetycznych. Cały projekt opiera się na pomyśle wodorowych łodzi żaglowych, latających jachtach, które pływając w odpowiednich miejscach przekształcają energię wiatru w energię elektryczną. Dzieje się tak poprzez przeciąganie podwodnych turbogeneratorów, które z kolei zasilają proces elektrolizy rozszczepiający wodę na wodór i tlen. Następnie wodór mógłby być gromadzony i dostarczany do najbliższego portu, aby przekazać go klientom. Ocean dawałby tu nie tylko energię do zasilania turbin, ale także surowiec potrzebny w procesie elektrolizy - morską wodę. Pomysł zakłada użycie nie jednego, lecz całej flotylli katamaranów, które działałyby wspólnie i które mogłyby działać w dowolnym miejscu na świecie, umożliwiając również ich przeniesienie w inne miejsca w zależności od zapotrzebowania na energię. Sam katamaran był naturalnym wyborem konstrukcji takiej żaglówki, ze względu na jego zdolność do zmniejszenia oporu i bardziej efektywnego przekształcania energii wiatru w pęd do przodu, co z kolei napędza podwodne turbiny. Aby taka flotylla była jak najbardziej wydajna musi wiedzieć, gdzie są najlepsze warunki sprzyjające produkcji energii. I tu do projektu wchodzi sztuczna inteligencja, której algorytmy dołączono do prognozowania pogody i systemów nawigacyjnych, a to wydaje się być sekretnym składnikiem powodzenia całego projektu. Biorąc pod uwagę wiatr i fale, system reaguje w czasie rzeczywistym, kierując jachty tam, gdzie produkcja energii jest w tym momencie najbardziej wydajna, będąc przy tym systemem autonomicznym nie wymagającym ciągłego nadzoru. 11 lipca firma DRIFT Energy ogłosiła, że z powodzeniem wyprodukowała wodór przy użyciu swojej pierwszej specjalnie skonstruowanej łodzi w ramach prób morskich, wodór nie był dotąd produkowany w taki sposób nigdzie na świecie. W trakcie dwugodzinnych prób udało się wyprodukować około sześciu litrów zielonego wodoru. Według producenta, wyniki przekroczyły oczekiwania, a jacht mógł w tej próbie wyprodukować ponad dziesięć razy więcej zielonego gazu odnawialnego. W ciągu zaledwie roku od założenia firma DRIFT zdołała potwierdzić swoją koncepcję, a w ciągu ostatnich trzech miesięcy zmodernizowali i przetestowali działanie pierwszego jachtu do produkcji wodoru. A plany mają ambitne chcąc przede wszystkim przekuć to w działający, komercyjny projekt. Aby to zrobić potrzeba jeszcze wiele testów morskich oraz wprowadzenia flotylli i sposobów na zarządzanie nimi, jako że ambitne plany zakładają stworzenie jachtów zdolnych do produkcji co najmniej 250 000 litrów wodoru na godzinę. Wykorzystanie sztucznej inteligencji do znalezienia najlepszej trasy żeglarskiej, aby wygenerować najwięcej mocy w najkrótszym czasie może spowodować, że wkrótce używać będziemy prądu wygenerowanego przez wodę gdzieś na środku Oceanu. Na razie jachty te mogą też służyć po prostu do żeglowania, firma DRIFT będzie startowała w zawodach SailGP, które odbędą się 30 i 31 lipca w Plymouth.

I to wszystko w sobotnim odcinku, dziękując za dziś zapraszam na kolejny w środę, trzymajcie się chłodno i do usłyszenia!