Czy można wyleczyć alkoholizm zastrzykiem? Technologia pędzi do przodu nieustannie nie tylko w medycynie, być może wkrótce każdy z nas usiądzie w pracy na chłodzącym nas w lecie krześle, a do domu poleci podniebną taksówką. Arkadiusz Polak, witam Was w kolejnym odcinku podkastu Naukowo, w którym opowiem także o błotnych Pompejach, dzikach penetrujących śmietniki i roślinnych hamburgerach. Zanim zaczniemy, chciałbym Wam bardzo podziękować za to, że słuchacie podkastu Naukowo, w tym tygodniu przekroczona została bowiem magiczna liczba - 1 000 słuchaczy odtworzyło tę audycję na wszystkich dostępnych platformach. Bardzo dziękuję, cieszę się niezmiernie, że jesteście ze mną i tradycyjnie proszę o udostępnianie tego odcinka, a także lajkowanie go, gdzie tylko można. Zapraszam Was także do komentowania odcinków w podkastowych social mediach i na naszym naukowym serwerze Discord - linki znajdziecie w opisie odcinka. A teraz zaczynamy!

Genetyka to nieprawdopodobna dziedzina nauki. Rozwija się w niesamowitym tempie, a jedną z metod edycji genów jest edycja epigenetyczna, która z grubsza polega na tym, że nie usuwa się części DNA, ale próbuje się je bardzo precyzyjnie zmodyfikować. Przez całe nasze życie w DNA zachodzą zmiany chemiczne, które spowodowane są nie tylko naszym trybem życia, dietą czy używkami, ale również czynnikami wynikającymi ze środowiska w jakim żyjemy, toksynami lub promieniowaniem ultrafioletowym. To dlatego u jednego z bliźniąt jednojajowych, które mają taki sam kod DNA, może wystąpić choroba taka jak nowotwór, a u drugiego nie. W ramach badania NASA Twin Study udokumentowano na przykład bliźniaków Marka i Scotta Kelly. Scott spędził rok na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a Mark ten sam czas spędził na ziemi. Wyniki badania udokumentowały, że komórki Scotta wykazują unikalne zmiany w mikroRNA co powoduje, że może być on w przyszłości podatny na choroby neurodegeneracyjne, nowotwory lub choroby układu krążenia. Takim zagadnieniem zajmuje się epigenetyka, która stara się analizować wpływ różnych czynników oddziałujących na nas przez całe nasze życie. A edycja epigenetyczna polega na zwiększaniu lub zmniejszaniu ekspresji poszczególnych genów. Są one niejako instrukcją dla tworzenia ważnych białek, a poprzez ekspresję można włączać lub wyłączać poszczególny gen w celu produkcji białek. W nowym badaniu przyjrzano się możliwościom przeciwdziałania sposobowi, w jaki spożywanie alkoholu we wczesnych latach życia modyfikuje działanie genów. Naukowcy odkryli, że nadmierne picie alkoholu w okresie dojrzewania zmienia chemię mózgu w ciele migdałowatym - małej części mózgu, która kontroluje reakcje strachu i przyjemności. Spożywanie alkoholu w czasie, gdy człowiek dorasta wydaje się zmniejszać ekspresję genu o nazwie Arc, który odpowiada za regulację zdolności mózgu do przystosowania się na podstawie doświadczeń. Kiedy ekspresja genu Arc jest obniżona, powoduje to predyspozycje do lęku i zaburzeń związanych z używaniem alkoholu w wieku dorosłym. Naukowcy zadali sobie zatem pytanie czy poprzez zmodyfikowanie ekspresji genu Arc można odwrócić ten proces. Eksperyment przeprowadzono na szczurach, które narażono na działanie alkoholu w wieku, który odpowiada okresowi między 10 a 18 rokiem życia u ludzi. Tak wczesna ekspozycja na alkohol oznaczała, że ekspresja genu Arc została obniżona u dorosłych zwierząt. Następnie spowodowano, że ekspresja genu Arc została zwiększona, co spowodowało niejako reset mózgu, na skutek czego dorosłe gryzonie spożywały mniej alkoholu i były mniej niespokojne, ignorując wpływ alkoholu z czasów dorastania. Badanie to sugeruje, że pamięć molekularna może zostać zmieniona, a nawet wymazana. Mogło by to pomóc stworzyć terapie dla osób uzależnionych od alkoholu i innych narkotyków, które kilkukrotnie powracały do leczenia i nie mają już innych opcji terapeutycznych. Choć edycja epigenetyczna może nie być antidotum na upijanie się, to badanie dowodzi, iż możliwe jest przeformułowanie doświadczeń naszych genów w celu odwrócenia niektórych szkód wynikających z wczesnego nadużywania narkotyków. Ale leczenie alkoholików za pomocą zastrzyku takiego edytora epigenetycznego to bardzo, bardzo odległa przyszłość. Problemów do rozwiązania jest mnóstwo, przede wszystkim zmiany w ekspresji genów mogą mieć wiele, nieznanych jeszcze, skutków ubocznych. Gen Arc reguluje plastyczność mózgu i ma wpływ na różne zachowania wykraczające poza uzależnienie od alkoholu. Poza tym zachowania związane z używaniem alkoholu, są regulowane przez wiele genów, nie tylko gen Arc, a regulacja ekspresji dziesiątek lub nawet setek innych genów podnosi ryzyko nieprzewidzianych skutków ubocznych takich terapii. Nie wiadomo również czy taka zmiana będzie stała, niektóre zmiany epigenetyczne mogą być przekazywane następnym pokoleniom, ale inne są krótkotrwałe. Poza tym organizmy szczurów, na których się eksperymentuje, są dalekie od ludzkich organizmów, a przyszłe doświadczenia muszą być zatem przeprowadzane na zwierzętach, które bardziej przypominają ludzi. Optymizmem napawa fakt, że ta dziedzina nauki szybko się rozwija. Już dziś istnieją firmy, które dążą do komercjalizacji takich technologii na przykład przy badaniach nad przewlekłym bólem poprzez obniżenie ekspresji genu SCN9A. Usunięcie tego genu nie jest dobrym pomysłem, wszak ból jest dla nas korzystny informuje nas o tym, że w organizmie dzieje się coś nieprawidłowego. Mutacja w genie SCN9A i wyłączenie jego funkcji powoduje analgezję, czyli chorobę, w której bólu nie odczuwa się w ogóle. Wyobraźcie sobie, że łamiecie rękę, ale nie odczuwacie żadnego bólu, może to doprowadzić do potężnych konsekwencji takich urazów ze śmiercią włącznie. Jedna z firm przeprowadziła eksperymentalne terapie na myszach, modyfikacje epigenetyczne zdawały się tłumić przewlekły ból na kilka miesięcy nie wyłączając go całkowicie. Podsumowując metoda ta w przyszłości może być rewolucyjnym sposobem do leczenia wielu różnych schorzeń, w tym raka i całego wachlarza chorób genetycznych.

Na przestrzeni lat ludzi zabijały nie tylko choroby, ale także wydarzenia związane ze środowiskiem, które ich otaczało. W odcinku 22 opowiadałem o Pompejach i ludziach, którzy stracili życie na skutek wybuchu Wezuwiusza. Podobne kataklizmy miały miejsce w wielu częściach świata, także w Stanach Zjednoczonych, a jedno z takich znalezisk naukowcy okrzyknęli "zachodnimi Pompejami". Przenieśmy się zatem do stanu Waszyngton, który znajduje się w północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, przy granicy z Kanadą. W 1970 r. gwałtowny sztorm na Pacyfiku odsłonił część opuszczonej przybrzeżnej wioski plemienia Makah. Wioska ta została zasypana przez lawinę błotną, która prawdopodobnie została wywołana przez trzęsienie ziemi około 1700 roku, prawie sto lat przed pierwszym kontaktem rdzennych ludzi z Europejczykami. Ogromna warstwa błota przykryła materię organiczną co uchroniło ją przed negatywnym wpływem powietrza doskonale ją konserwując. Jeden z naukowców wspomina, że gdy użyto węży strażackich, aby usunąć glinę z roślinności zasypanej przez lawinę błotną ich oczom ukazały się zielone, liściaste gałęzie olchy wystawione na działanie światła słonecznego po raz pierwszy od ponad 300 lat. Gdy tlen w końcu do rośliny dotarł, liście szybko robiły się czarne, ale przez kilkadziesiąt sekund mogli podziwiać jasnozielony liść z 1700 roku. Podczas wykopalisk archeologicznych, które trwały przez 11 lat znaleziono około 55 000 przedmiotów, między innymi nietknięte plecione kosze cedrowe, koce z psiej sierści, harpuny wielorybnicze i boje z foczej skóry. Przodkowie Makah żyli na tym obszarze od co najmniej 4000 lat, najstarsze znaleziska datowane są metodą radiowęglową na 2000 lat, a przetrwanie plamienia było możliwe dzięki darom morza. Plemię polowało na wieloryby, które dawały nie tylko pożywienie, ale także materiały do produkcji narzędzi. Do dziś Makah to jedyne plemię, które w Stanach Zjednoczonych ma prawo do polowania na wieloryby. Co więcej wszystkie te odnalezione artefakty zostały zachowane w miejscach, w których były rzeczywiście używane. Pomogło to w poszerzeniu wiedzy o społecznych relacjach ludzi, którzy mieszkali w tych domach, tym bardziej że plemię Makah, podobnie jak wiele innych grup tubylczych, ma silną tradycję ustną, a znaczna część ich historii przekazywana jest poprzez opowieści, pieśni i taniec. W zrozumieniu historii tego plemienia dużą rolę odgrywa doskonała współpraca archeologów i starszyzny plemienia z poszanowaniem jego praw. Gdy przeprowadzano wykopaliska żyło tam jeszcze kilkanaście osób posługujących się językiem tubylczym. Członkowie plemienia pracowali razem z pracownikami uniwersytetu, a w pobliżu powstało laboratorium, aby materiał z wykopalisk badać na miejscu i nie wywozić go z miejsca pochodzenia. Uszanowano zatem prawa własności i kontroli nad kolekcją, dzięki czemu dziś można tam podziwiać fantastyczne muzeum, a nauka zyskała kolejne materiały, dzięki którym może lepiej poznawać historię rdzennych ludów Ameryki.

Zmieńmy teraz temat na bardziej gorący, jako że zbliża się lato. Temperatura na zewnątrz powoduje różne konsekwencje, a jedną z nich jest zużycie energii w budynkach, aby zapewnić komfort termiczny ludziom wewnątrz nich. Ustalenia jaka temperatura powinna panować np. w biurach opierają się na empirycznym modelu komfortu cieplnego, który został opracowany w latach 60. ubiegłego wieku. Dokładne ustalenie zapotrzebowania na ciepło wszystkich użytkowników budynków prowadzi do ulepszania prognoz i oszczędności zużycia energii, a także może ograniczać emisję dwutlenku węgla, ponieważ zużycie energii w budynkach mieszkalnych i biurowych stanowi około 30% całkowitej jego emisji. I tu pojawia się problem, ponieważ komfort termiczny jest bardzo indywidualny, każdy z nas ma inne preferencje. Różnica występuje też między płciami, badania konsekwentnie wykazują, że kobiety wolą wyższą temperaturę w pomieszczeniach niż mężczyźni. Wynika to głównie z wielu różnic biologicznych: kobiety mają mniej mięśni, które wytwarzają ciepło, ale za to więcej tłuszczu pomiędzy skórą a mięśniami, przez co skóra jest nieco bardziej oddalona od naczyń krwionośnych. Kobiety mają także niższe tempo przemiany materii niż mężczyźni i to nawet o 35% co zmniejsza zdolność wytwarzania ciepła podczas wystawiania się na niskie temperatury. Duży wpływ na odczuwanie ciepła i zimna mają też hormony płciowe, trzeba również brać pod uwagę zmiany w równowadze hormonalnej wraz z cyklem menstruacyjnym. Estrogen powoduje rozszerzanie się naczyń krwionośnych w kończynach, przez co więcej ciepła może uciekać na zewnątrz organizmu. Progesteron działa odwrotnie, zwęża naczynia krwionośne w skórze co powoduje zmniejszony dopływ krwi, ponieważ ta jest w pierwszej kolejności kierowana do ogrzewania narządów wewnętrznych. To powoduje, że kobiety szybciej odczuwają chłód, dłonie, stopy i uszy kobiet są o około trzy stopnie Celsjusza chłodniejsze niż u mężczyzn choć równocześnie mają wyższą średnią temperaturę ciała niż mężczyźni. I jest ona najwyższa w tygodniu po owulacji, wzrasta wówczas poziom progesteronu i w tym okresie kobiety mogą być bardziej wrażliwe na zewnętrzną temperaturę. Różnice w odczuwaniu temperatur wykazano także u zwierząt, samce zwykle gromadzą się w chłodniejszych miejscach, a samice i ich potomstwo pozostają w cieplejszych, bardziej nasłonecznionych rejonach. A może to wynikać z potrzeby zapewnienia młodym organizmom wyższej temperatury podczas rozwoju, gdy potomstwo nie jest jeszcze w stanie samodzielnie regulować temperatury ciała. Takie różnice można eliminować nie tylko za pomocą oddzielnej kołdry, kiedy śpimy z drugą osobą, aby każda miała własne, dostosowane pod swoje preferencje przykrycie. Także w biurach można regulować komfort termiczny za pomocą systemów komfortu osobistego, które zapewniają poszczególnym użytkownikom lokalne ogrzewanie i chłodzenie w celu zaspokojenia ich potrzeb w zakresie komfortu bez wpływu na inne osoby znajdujące się w tym samym pomieszczeniu. Nauka stara się analizować ten temat, na przykład przy użyciu inteligentnych krzeseł, które nie tylko posiadają czujniki zbierające dane termiczne, ale też mogą chłodzić lub ogrzewać tego, kto na nich usiądzie. W 2016 roku w Kalifornii przeprowadzono badanie z użyciem takich mebli i analiza danych wykazała, że lokalne temperatury odczuwane przez poszczególnych użytkowników różnią się dość znacznie w różnych częściach budynku, nawet w obrębie tej samej strefy termicznej. Potwierdzono, że użytkownicy często mają różne preferencje termiczne nawet w tych samych warunkach, a krzesła zapewniające chłodzenie lub grzanie zapewniły znacznie wyższy poziom zadowolenia niż w przypadku zwykłego ogrzewania czy klimatyzacji montowanych w budynkach biurowych. Analiza naukowa i technologiczne rozwiązania mogą zatem iść w parze uwzględniając różnice między kobietami, a mężczyznami i jednocześnie przyczyniając się do oszczędności energii, którą człowiek zużywa, aby zapewnić sobie komfortowe warunki.

Podobnie pomyślało sobie dziś w nocy na moim osiedlu stado 6 dzików, które postanowiły urządzić sobie szwedzki stół przy koszach na śmieci. Od kilku dni w środku nocy powracają regularnie, wywracając kosze, wyciągając odpadki i ignorując próbujących przegonić ich ludzi. W miarę jak miasta rozrastają się, by pomieścić rosnącą populację ludzką, wzrasta ich wpływ na naturalne ekosystemy i żyjące w nich dzikie zwierzęta. Pomimo znaczącego wpływu urbanizacji na dzikie zwierzęta, badania nad dziką fauną i florą w miastach pozostają młodą i słabo poznaną dziedziną. U zwierząt można wszak zaobserwować zmianę zachowań, czasem bardzo głęboką o czym mówi jedno z badań przeglądowych uwzględniających okres od 1987 do 2020 roku. Ponieważ uczenie się i dostosowywanie zachowań to główne sposoby zwierząt na radzenie sobie w zmieniającym się środowisku, krajobraz miejski stanowi prawdziwy poligon doświadczalny dla zdolności adaptacyjnych dzikich zwierząt. Najczęściej badanym i obserwowanym typem zmiany zachowania było zachowanie czujności. Wyniki wskazują, że środowisko miejskie wywołuje reakcje adaptacyjne w zachowaniu, zwierzęta stają się bardziej uważne i czujne, potrafią rozpoznawać dźwięki pojazdów, a także wiedzą jaką odległość muszą zachować od ludzi, aby zachować bezpieczeństwo i zapewnić sobie drogę ucieczki. W środowiskach miejskich kojoty rozglądają się zanim przejdą przez ulicę i potrafią odczytywać światła stopu. Czarne niedźwiedzie wiedzą, kiedy jest dzień wywozu śmieci. Szopy wiedzą, jak wyrwać gumowe sznurki z koszy na śmieci stanowiące ich zabezpieczenie przed otwieraniem. A foki w obszarach portowych rozróżniają typy statków i wiedzą jak szybko one pływają. Niektóre ze zwierząt, na przykład dziki z mojego osiedla, zwiększają swoją aktywność w nocy, aby unikać ludzi. Zwierzęta modyfikują także swoją dietę rozszerzając ją o pożywienie typowo ludzkie, ale za to zmniejszają obszary występowania, przenosząc się na tereny miejskie. Za przykład może tu posłużyć Chicago, które zamieszkuje już ponad 4 000 kojotów i mówimy tu o przedmieściach oraz ścisłym centrum miasta. A konsekwencje zmian zachowania u zwierząt mogą być dla nich samych bardzo nieprzyjemne. W Stanach Zjednoczonych niedźwiedzie pojawiające się na terenach miejskich są łapane, zakłada się im też nadajniki radiowe, aby śledzić ich poczynania i w ten sposób pozyskano dane dotyczące ponad setki niedźwiedzi. Samice niedźwiedzi miejskich w wieku od roku do półtora roku ważyły prawie dwa razy więcej niż ich wiejskie odpowiedniki. Niektóre dwuletnie miejskie samice urodziły młode, co jest niespotykane w tym wieku u samic żyjących dziko. W ciągu czterech lat badań zginęło 40 procent miejskich niedźwiedzi, a główną przyczyną były wypadki samochodowe. Także ludzka dieta komplikuje sytuację zwierząt. W niektórych miejscach, takich jak południowa Kalifornia, 38 procent diety miejskich kojotów składa się z ludzkiego pożywienia. Kojot, który je przetworzone płatki śniadaniowe, będzie nadal głodny i będzie szukał pożywienia znacznie częściej niż ten, który na śniadanie zjada królika. A uzależnienie od ludzkiego jedzenia prowadzi do częstszych konfliktów z ludźmi i ich zwierzętami domowymi, ponieważ zmniejsza strach tych zwierząt przed człowiekiem. Wydaje się także, że zwierzęta szybko uczą się obchodzić ludzkie zabezpieczenia. Wprawdzie w amerykańskich domach, które korzystały z tych pojemników na śmieci odpornych na niedźwiedzie, odnotowano 60-procentowy spadek liczby uciążliwych spotkań z niedźwiedziami. Ale już szopy, nazywane w Stanach "śmieciowymi pandami", potrafią w ciągu jednej nocy rozpracować sposób w jaki można dostać się do zabezpieczonego pojemnika ze śmieciami. Czy zatem wymyślając coraz to nowe zabezpieczenia i stawiając przed szopami nowe wyzwanie, człowiek nie sprawia, że rośnie ich inteligencja? Moje nocne doświadczenia z dzikami pokazały jasno, że żyjemy z dzikimi zwierzętami, czy nam się to podoba, czy nie. Cała masa czynników wpływa na to, że zwierzęta zmieniają swoje naturalne środowiska na życie na terenach miejskich. Problem w tym, że tak być nie powinno, a ponieważ zmiany te zachodzą na skutek rozrastania się populacji ludzi warto byłoby, gdyby ludzie mocniej starali się przeciwdziałać takim zmianom.

Problemy żywnościowe dotykają nie tylko zwierzęta jedzące ze śmietników, ale także ludzi. Zmiany klimatyczne czy przykład problemów z żywnością spowodowanych napaścią Rosji na Ukrainę pokazuje, że przed człowiekiem stoją potężne wyzwania dotyczące absolutnie podstawowej potrzeby: jedzenia. Według szacunków Organizacji Narodów Zjednoczonych do 2050 roku globalne spożycie owoców, warzyw, orzechów i roślin strączkowych będzie musiało się podwoić, a spożycie takich produktów jak czerwone mięso i cukier będzie musiało zostać ograniczone o ponad 50%. Dieta bogata w pokarmy pochodzenia roślinnego i z mniejszą ilością pokarmów pochodzenia zwierzęcego poprawi stan zdrowia i przyniesie korzyści dla środowiska. Oczywiście nie da się tego zrobić magicznym sposobem, tym bardziej, że trzeba uwzględnić mnóstwo światowych różnic w podejściu do żywienia takich jak rożne kultury, dostępność geograficzna, sprawność łańcuchów dostaw czy zamożność społeczeństw. Ale zmiany są nieuniknione i zarazem są możliwe. Prawie połowa naszego dziennego spożycia kalorii pochodzi z trzech źródeł żywności są nimi ryż, kukurydza i pszenica. Tymczasem istnieje ponad 10 000 gatunków roślin jadalnych, które mogą być spożywane. Ograniczając tym samym hodowlę zwierząt, która odpowiada za około 20 procent światowych emisji gazów i jest główną przyczyną utraty siedlisk. Tylko jak skłonić masowego konsumenta, aby porzucił kiełbaskę z grilla czy steki i przeszedł na jej roślinny odpowiednik? Badaniem przeprowadzonym w 2019 roku objęto ponad 1 000 niemieckich konsumentów i wykazało ono, że osoby spożywające mięso uważają, że roślinne substytuty mięsa mają gorszy smak i konsystencję niż ich zwierzęce oryginały. A sekretem smaku roślinnych hamburgerów jest białko. Wyższa zawartość białka zmienia skład chemiczny danej rośliny, a to z kolei powoduje zmianę jej smaku. W najprostszej formie smak to reakcja naszych kubków smakowych na bodźce chemiczne. Oczywiście, istnieje wiele czynników, które wpływają na smak i konsystencję żywności roślinnej, ale białko ma zdecydowanie największy wpływ, ponieważ oprócz wody jest najbardziej znaczącym objętościowo składnikiem hamburgerów roślinnych. A soczystość jest równie ważna dla konsumenta co smak, gdyż zbliża produkt do mięsnego oryginału. Niemniej ważna jest kwestia wartości odżywczych, a te można zwiększać na przykład łącząc różne rośliny, takie jak sezam i białko grochu lub wprowadzając do naszej diety alternatywne rośliny takie jak łubin andyjski. Optymizmem napawa fakt, że takie projekty są realizowane przez firmy, które chcą uczynić z tego komercyjny produkt. Wykorzystują genomikę do przywracania naturalnych właściwości takich roślin jak soja, aby ulepszyć roślinne alternatywy dla mięsa i mleka jednocześnie zwracając uwagę na opłacalność, wydajność i odporność na choroby. Konsumenci przekonają się do roślinnych zamienników mięsa tylko wtedy, gdy będą one świetnie smakować i łudząco przypominać mięso. Badania prowadzące do takiego produktu cały czas trwają i dają nadzieję na globalną zmianę w żywieniu, która będzie możliwa do przeprowadzenia i akceptowalna społecznie.

I to już wszystko w dzisiejszym odcinku, jeśli podkast Wam się podoba możecie mnie weprzeć dobrowolna wpłatą w serwisie Patronite, abym mógł kontynuować ten projekt. Zapraszam Was także na stronę Naukowo.net gdzie znajdziecie więcej ciekawych artykułów naukowych oraz na kolejny odcinek podkastu w sobotę. Dziękuję za uwagę i do usłyszenia!