Dzięcioły stukające w twarde drzewo wydają się być niezwykle narażone na urazy mózgu, co zatem je chroni? Jak można ochronić mężczyzn, którzy z wiekiem tracą chromosom Y? Jak z czasem zmieniać się będzie populacja ludzi na Ziemi? Na te pytania postaram się udzielić odpowiedzi w 36. odcinku podkastu Naukowo, Arkadiusz Polak, miło mi bardzo, że słuchacie tej audycji. Opowiem w niej także makabryczną historię o muchach-zombie oraz sprawdzę czy nasze indywidualne poczucie wieku ma wpływ na leczenie. Tradycyjnie proszę o udostępnienie, lajkowanie i komentowanie tego odcinka, a jeśli się Wam spodobał możecie wspierać mnie regularnie za pomocą serwisu Patronite, dzięki temu będę mógł się skupić tylko na produkcji podkastu. Zajrzyjcie również na stronę Naukowo.net i nasz serwer Discord, wszystkie linki znajdziecie w opisie odcinka, podobnie jak źródła użyte przy jego tworzeniu. Na początek postukamy głową w drzewo :)

Ciężko jest być dzięciołem. Przez całe zycie robisz to samo, wykonujesz tę samą czynność - stukanie. Od stukania uzależnione jest całe Twoje zycie. Chcesz coś zjeść - stukasz. Budujesz dom - stukasz. Chcesz poznać miłą samiczkę - stukasz. Chcesz spłodzić potomków - stukasz. Bez urlopu, bez weekendów, żyjesz, aby stukać. Proces i mechanika stukania dzięciołów od dawna przyciągają uwagę naukowców. Gdy ptak ten uderza z duża siła w drzewo jego głowa gwałtownie spowalnia. To powoduje, że mózg z przodu czaszki, od strony uderzenia, ulega gwałtownej kompresji, natomiast tkanka z tyłu czaszki, poddawana jest ujemnemu ciśnieniu. Tak gwałtowne zjawiska, którym poddawane są dzięcioły niezliczoną ilość razy podczas swojego życia, powinny uszkadzać neurony i powodować trwałe uszkodzenia mózgu. Dlaczego tak się nie dzieje? Logicznym wytłumaczeniem byłoby posiadanie przez dzięcioły jakiegoś systemu amortyzacji lub ochrony, który rozpraszałby energię kinetyczną. Taki mechanizm musiałby działaś gdzieś pomiędzy miejscem uderzenia, a mózgiem, tak działają na przykład kaski albo poduszki powietrzne, stanowiąc przeszkodę umiejscowioną między naszą czaszką, a miejscem potencjalnego uderzenia. U dzięcioła takim elementem wydawała się być kość gąbczasta, która jest szczególnie dobrze rozwinięta w przedniej części czaszki, tuż za stawem nosowo-czołowym, pomiędzy górną częścią dzioba a mózgoczaszką. Jednakże hipoteza o istnieniu takiego amortyzującego mechanizmu ma jedną poważną wadę. Gdyby budowa ptaka pozwalała na absorbowanie pewnej ilości energii podczas uderzania w drzewo, to ta energia nie zostałaby przekazana w punkt uderzenia, a więc ptak musiałby dokładać więcej siły, aby uderzać mocniej wywołując pożądany efekt uderzenia. Gdy człowiek skonstruował młotek, nie umieścił w nim systemu amortyzacji - byłoby bez sensu, aby narzędzie to pochłaniało część energii uderzenia, stając się przez to mniej skuteczne. Podobnie u dzięciołów, skoro w toku ewolucji wykształciła się cecha pozwalająca tym ptakom uderzać z większą skutecznością, to po co miałaby równocześnie wykształcać się cecha, która tę skuteczność zmniejsza? Czy zatem jest możliwe, że dzięcioły nie mają lub nawet w ogóle nie potrzebują takiej ochrony? Nowe badanie wykorzystuje nowoczesną technikę, aby rzucić nowe światło na ten problem, biorąc pod lupę trzy gatunki: dzięcioła czarnego, smugoszyjego i dzięcioła dużego. W badaniu wykorzystano 109 filmów wideo, do śledzenia klatka po klatce dwóch punktów orientacyjnych na dziobie, jednego na oku oraz namalowanej kropki na skórze pokrywającej czaszkę za okiem. Analiza tych nagrań pokazuje niewielką absorpcję wstrząsów lub jej całkowity brak, głowy dzięciołów zachowują się jak sztywne młoty, aby dziobać jak najefektywniej. A dodatkowe symulacje komputerowe oparte na tych danych potwierdziły, że pochłonięcie części energii kinetycznej głowy podczas uderzenia znacznie zmniejszyłoby penetrację dzioba w drzewo. Co zatem chroni dzięcioły przed uszkodzeniami mózgu i wiecznym bólem głowy? Wykorzystano symulacje komputerowe, w których przyjęto, że mózgoczaszka jest wypełnionym wodą, zamkniętym naczyniem mającym reprezentować ptasi i ludzki mózg. Odkryto wówczas, że dzięcioły wcale nie są poddawane takiemu szkodliwemu naciskowi, jaki miałby miejsce w przypadku większego ludzkiego mózgu, gdyby doświadczył on takich samych sił. Sugeruje to, że jeśli ogólne mechanizmy ochronne mózgu są podobne do tych zaobserwowanych u ludzi, to dzięcioły działają wokół wysokiego współczynnika bezpieczeństwa urazu mózgu, posiadając wciąż spory zapas. Dzięcioły musiałyby zatem uderzać w wybrane miejsca dwa razy szybciej niż zaobserwowano lub uderzać z największą prędkością w drewno, które jest czterokrotnie sztywniejsze, aby doznać wstrząsu mózgu. Te spostrzeżenia demaskują długotrwałe błędne przekonanie o obecności amortyzacji u dzięciołów, wygląda na to, że taki mechanizm w ogóle nie jest im potrzebny, aby bezpiecznie spędzić życie na dziobaniu. Równocześnie pojawiają się nowe pytania dotyczące funkcji czaszki i otwierają się nowe ścieżki badawcze, które pomogą nam zrozumieć mechanikę stojącą za usztywnieniem czaszki podczas dziobania u ptaków. A jako, że człowiek często podgląda naturę i przekształca jej mechanizmy na użyteczne narzędzia, to być może będziemy mieli w przyszłości praktyczne zastosowania dzięcielego dziobania.

Przyszłości przygląda się też kolejny nowy raport Organizacji Narodów Zjednoczonych, który pokazuje nowe szacunki dotyczące ilości ludzi jaka zamieszkiwać będzie Ziemię i tempa zmian w populacji. Prognozy takie są publikowane regularnie i w oczywisty sposób zmieniają się i są korygowane, gdyż bierze się pod uwagę trendy z przeszłości, długoterminowe trendy płodności oraz śmiertelność, a poszczególne kraje przechodzą przez cykle wzrostu, stabilności i spadku liczby ludności wraz z rozwojem ich gospodarek. Takie raporty sa niezwykle cenną wskazówką dla poszczególnych państw, które powinny je uwzględnić w polityce i planowaniu rozwoju państwa. Kraje doświadczające szybkiego wzrostu liczby ludności, z których większość znajduje się w Afryce Subsaharyjskiej, powinny zapewnić szkolnictwo i opiekę zdrowotną rosnącej liczbie dzieci, a także zapewnić miejsca pracy dla rosnącej liczby młodych ludzi wchodzących na rynek. Z kolei kraje, w których wzrost liczby ludności spowolnił lub zatrzymał się, muszą przygotować się na rosnący odsetek osób starszych, a w niektórych przypadkach na zmniejszającą się liczbę ludności, co ma konsekwencje nie tylko dla systemów opieki medycznej, ale także dla gospodarek w ogóle. Nowy raport zawiera przegląd globalnych trendów ludnościowych, skupiając się na okresie od 1950 do 2050 roku i przedstawia podsumowanie kluczowych perspektyw demograficznych, aż do roku 2100, polecam jego lekturę, bo jest bardzo ciekawy, tutaj przytoczę tylko niektóre z informacji w nim zawartych. 8 miliardów. Tyle ludzi będzie żyło na świecie już za kilka miesięcy, raport przewiduje, że nastąpi to 15 listopada, podając następne daty graniczne, w których globalna populacja będzie rosnąć do 8,5 mld w 2030 roku, 9,7 mld w 2050 roku osiągając w końcu 10,4 mld w 2100 roku. Taki wzrost liczby ludności spowodowany jest między innymi wydłużaniem się czasu życia, średnia długość życia osiągnęła 72,8 lat w 2019 r., co oznacza wzrost o prawie 9 lat od 1990 roku. Przewidywania sugerują, że w 2050 roku średnia długość życia wzrośnie o kolejne 5 lat, osiągając nieco ponad 77 lat. W 2021 r. średnia płodność ludności świata wyniosła 2,3 urodzeń na kobietę w ciągu całego jej życia, po spadku z około 5 urodzeń na kobietę w 1950 r. Przewiduje się, że globalna dzietność do 2050 r. spadnie jeszcze bardziej do 2,1 urodzeń na kobietę. Przewiduje się też, że ludność świata osiągnie szczytowy poziom około 10,4 mld ludzi około roku 2080 i utrzyma się na tym poziomie do roku 2100. Ciekawie przedstawia się też rozkład ludności na świecie, wygląda na to, że Chiny nie będą już najliczniejszym krajem świata i stanie się to już w przyszłym roku oddając palmę pierwszeństwa Indiom. Ogólnie już teraz Azja to najludniejszy rejon Ziemi, Azja Wschodnia i Południowo-Wschodnia to 29 proc., a Azja Środkowa i Południowa stanowi 26 procent światowej populacji. A w przyszłości, do roku 2050, ponad połowa wzrostu liczby ludności świata będzie skoncentrowana w zaledwie ośmiu krajach: Demokratycznej Republice Konga, Egipcie, Etiopii, Indiach, Nigerii, Pakistanie, Filipinach i Zjednoczonej Republice Tanzanii. Nieco mniejsze, ale wciąż wzrosty, powinny zanotować populacje Australii, Oceanii i Nowej Zelandii. Szacuje się też, że ludność Europy, Ameryki Północnej, Ameryki Łacińskiej i Karaibów osiągnie swój szczytowy poziom i zacznie się zmniejszać przed 2100 rokiem. W Europie największe względne redukcje liczby ludności do 2050 roku, z utratą 20 procent lub więcej, spodziewane są w Bułgarii, na Łotwie, Litwie, Serbii i Ukrainie. Raport pokazuje także, że niektóre kraje, w tym kilka w Afryce Subsaharyjskiej oraz w Ameryce Łacińskiej i na Karaibach, nadal doświadczają wysokiego poziomu płodności nastolatek. W 2021 r. 13,3 mln dzieci, czyli około 10 proc. wszystkich dzieci na świecie, urodziły matki w wieku poniżej 20 lat. Równocześnie rosnąć będzie liczba osób starszych, przewiduje się, że udział w globalnej populacji ludzi w wieku powyżej 65 lat wzrośnie z obecnych 10 procent do 16 procent w 2050 roku i będzie ponad dwukrotnie większa niż liczba dzieci w wieku 5 lat i mniej więcej taka sama jak liczba dzieci w wieku 12 lat. A to stawia poważne wyzwania w krajach o starzejących się społeczeństwach, które powinny podjąć kroki w celu dostosowania programów publicznych do rosnącego odsetka osób starszych, skupiając się na poprawnym działaniu systemów emerytalnych oraz poprzez stworzenie powszechnych systemów opieki zdrowotnej i opieki długoterminowej. Raport zwraca uwagę również na to, że w ciągu najbliższych kilku dekad migracja będzie jedynym czynnikiem wzrostu liczby ludności w krajach o wysokim dochodzie. W przypadku takich państw w latach 2000-2020 wkład migracji międzynarodowych we wzrost liczby ludności przekroczył saldo urodzeń nad zgonami. Do 2021 roku aż 40 krajów doświadczyło napływu ponad 200 tys. migrantów każdy; a w 17 z nich napływ ludzi w tym okresie przekroczył 1 mln osób. W tym samym czasie w 10 innych krajach ludność zmniejszyła się o ponad milion ludzi, stało się to przez konflikty zbrojne, brak bezpieczeństwa i stabilności gospodarczej albo poprzez ruchy na rynku pracy. Raport przynosi wiele szczegółowych danych i stanowi dobrą podstawę do działania w kierunku zrównoważonego rozwoju, zwłaszcza w dobie kryzysów gospodarczych, klimatycznych i konfliktów zbrojnych. Oczywiście sam raport niczego nie zmieni, są to jedynie suche dane i przewidywania z nich wywnioskowane, potrzebne są chęci i realne działania, a te są, moim zdaniem, praktycznie żadne.

Swoistym raportem zawierającym informacje o budowie i funkcjach organizmów jest informacja genetyczna zawarta w DNA. Gdy komórka się dzieli, ilość zawartego w niej DNA się podwaja, a nitki DNA silnie się skręcają, tworząc wydłużone struktury zwane chromosomami. Człowiek posiada 46 chromosomów w tym 2 chromosomy płci, które są oznaczane literami X i Y. Kobiety mają w swoich komórkach 2 chromosomy X, a mężczyźni jeden chromosom X i jeden Y. Niestety wraz z wiekiem mężczyźni doświadczają utraty chromosomu Y w komórkach krwi, nowe badanie pokazuje, że zmiana ta wiąże się z poważnymi konsekwencjami. Mężczyźni żyją średnio kilka lat krócej niż kobiety i wcześniejsze badania wiązały tę różnicę właśnie z utratą chromosomu Y w białych krwinkach mężczyzn. Ta genetyczna zmiana nazwana mLOY, jest bardzo częsta i powszechnie wykrywana, dotyka ona około 20% 60-latków i 40% 70-letnich mężczyzn, zwiększa się wówczas ryzyko pojawienia się chorób związanych z wiekiem, takich jak rak czy choroba Alzheimera. Utrata chromosomu Y w komórkach krwi mężczyzn jest związana z chorobami i śmiertelnością, ale nie zidentyfikowano wyraźnego, przyczynowego związku. Nowe badanie naukowców z Uniwersytetu w Uppsali dowodzi, że utrata chromosomu Y w białych krwinkach powoduje rozwój zwłóknień w sercu, upośledzenie funkcji serca i śmierć z powodu chorób układu krążenia. Stało się to możliwe, ponownie, dzięki myszom i narzędzia do edycji genów. Myszy płci męskiej, którym odtworzono komórki szpiku kostnego pozbawione chromosomu Y, wykazały zwiększoną śmiertelność i związane z wiekiem patologie w tym zmniejszoną funkcję serca, mLOY powodował bezpośrednie uszkodzenia narządów wewnętrznych zwierząt, a myszy z mLOY żyły krócej niż myszy nie pozbawione chromosomu Y. Naukowcy byli również w stanie potwierdzić ten efekt poprzez badania epidemiologiczne u ludzi. Zostały one przeprowadzone z wykorzystaniem danych z UK Biobank, jest to baza danych zawierająca informacje genomowe i zdrowotne. Pod uwagę wzięto dane pół miliona normalnie starzejących się osób w wieku 40-70 lat. Mężczyźni z mLOY we krwi na początku badania wykazywali około 30% zwiększone ryzyko śmierci z powodu niewydolności serca i innych rodzajów chorób sercowo-naczyniowych, które wystąpiły w ciągu około 11 lat obserwacji. Badanie to po raz pierwszy opisuje mechanizm, w którym mLOY we krwi powoduje chorobę w innych narządach, a także wskazuje na możliwe sposoby leczenia. Wykazano, że mLOY w pewnym rodzaju białych krwinek w sercu myszy, tzw. makrofagach sercowych, stymuluje ścieżkę sygnalizacyjną, która prowadzi do zwiększonego włóknienia serca. Gdy badacze zablokowali ten szlak sygnałowy, udało się odwrócić patologiczne zmiany w sercu wywołane przez mLOY. Jedną z potencjalnych opcji leczenia może być istniejący już lek, pirfenidon, który stosowany jest do leczenia zwłóknienia płuc. Lek ten jest również testowany w leczeniu niewydolności serca i przewlekłej choroby nerek, dwóch schorzeń, dla których charakterystyczne jest bliznowacenie tkanek. Przyszłe badania powinny się zatem skupić na sprawdzeniu czy mężczyźni z utratą chromosomu Y mogliby szczególnie dobrze reagować na ten lek oraz inne klasy leków antyfibrotycznych.

Od dłuższego samiec muchy lata szukając tym razem nie pożywienia, ale okazji do przedłużenia swojego gatunku. Wszak dla każdego organizmu rozmnażanie się jest jednym z życiowych celów, muchy nie są tu wyjątkiem, a ten konkretny samiec od dłuższego czasu szukał takiej sposobności. Feromony nęcące jego zmysły kusiły i przyciągały go do pomieszczenia, w którym na szczycie ściany siedziała pożądana samica. Oczarowany jej wdziękami od razu z wielką ochotą przystąpił do kopulacji, nie zważając na pewne oznaki, że coś jest nie tak i wystawiając się przez to na śmiertelne niebezpieczeństwo. Otumaniony feromonami nie zauważył bowiem, że dokonuje właśnie nekrofilii z martwą od wielu dni powłoką zombie-muchy zainfekowaną przez owadomorka muszego, grzyba stosującego taktyki rodem z horroru. Aby zapewnić rozprzestrzenienie się, wiele pasożytów i patogenów manipuluje zarażonymi żywicielami, uwalniając zwodnicze sygnały zachęcające do kopulacji lub stosując mimikrę płciową. Jednym z takich chorobotwórczych grzybów jest owadomorek muszy, który zapewnia sobie przetrwanie zarażając swoimi śmiercionośnymi zarodnikami pospolite muchy domowe. Gdy trafi na odpowiedniego nosiciela, samicę muchy, rozprzestrzenia się wewnątrz niej, pożerając ją od środka. Nie jest to śmierć krótka, cały proces trwa nawet tydzień, po którym grzyb przejmuje kontrolę nad muchą czyniąc z niej zombie powłokę i kierując ją na jak najwyższy punkt roślinności lub ściany. Tam mucha, kończąc swoje męczarnie w końcu umiera, ale grzyb działa dalej, dopiero teraz uwalniając sygnały chemiczne znane jako seskwiterpeny. Te węglowodory wykorzystuje także człowiek, ale do mniej morderczych celów, występują one jako składnik olejków eterycznych na przykład z konwalii, lipy czy gorzkiej pomarańczy. Jednak grzyb używa ich do innego celu wykorzystując je jak feromony, które oczarowują samce much i sprawiają, że mają one niesamowitą ochotę na kopulację z martwymi samicami. Gdy samce much tego dokonują, grzyb przerzuca na nich swoje zainfekowane zarodniki z prędkością do 10 metrów na sekundę, powodując, że samca spotka wkrótce ten sam makabryczny scenariusz. W ten sposób owadomorek muszy rozprzestrzenia swoje zarodniki na nowe ofiary i zapewnia sobie przetrwanie. Co więcej, z nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze i Szwedzkiego Uniwersytetu Nauk Rolniczych w Alnarp wynika więcej makabrycznych szczegółów tego procesu. Okazało się bowiem, że martwe powłoki samic much stają się dla samców bardziej atrakcyjne w miarę upływu czasu. 73% samców much łączyło się z samicami, które zmarły z powodu infekcji grzybiczej 25 do 30 godzin wcześniej. Tylko 15% samców spółkowało z trupami samic, które były martwe od 3 do 8 godzin. Dzieje się tak dlatego, że grzyb uwalania z czasem coraz więcej kuszących zapachów, ponieważ rośnie liczba samych zarodników grzyba. Ale czy, oprócz makabrycznego opisu, wynika coś z tego działania natury, coś co człowiek mógłby wykorzystać? Cóż, muchy nie są najczystszymi zwierzętami na świecie, a przenosząc różne choroby stanowią zagrożenie dla człowieka. Korzystając z zapachów uwalnianych przez grzyby moglibyśmy użyć je do przynęty na muchy przyciągając je do pułapek, będących wówczas biologicznym środkiem zwalczania szkodników.

"Masz tyle lat na ile się czujesz", powiedzenie to odzwierciedla poczucie wielu ludzi, dla których ich subiektywny wiek, ten który sami odczuwają, jest dla nich ważniejszy niż faktycznie upływające lata życia. Daje im to bardziej pozytywną postawę wobec procesu starzenia się i poprawia samopoczucie ograniczając myśli o smutnej starości. Wszak osoby starsze mają tendencję do refleksji nad upływającym czasem, które wynikają nie tylko z przyczyn biologicznych czy psychologicznych, ale także ze zmieniającego się sposobu funkcjonowania w społeczeństwie. Ale czy ma to jakieś odzwierciedlenie w nauce, czy faktycznie nasze indywidualne poczucie wieku wpływa na nasze zdrowie? Celem nowego badania izraelskich naukowców z Uniwersytetu Bar-Ilan stało się sprawdzenie wpływu subiektywnego wieku podczas rehabilitacji u osób po złamaniu osteoporotycznym i udarze mózgu. Wcześniejsze badania wskazywały, że pozytywne poglądy na starzenie się przyczyniają się do rozwoju i wzmocnienia cech psychologicznych na przykład poczucia własnej skuteczności. A to z kolei skutkuje wyższą motywacją do zachowania postaw prozdrowotnych, które przyczyniają się do lepszego zdrowia i długowieczności. Badaniami objęto 194 dorosłych pacjentów w wieku od 73 do 84 lat, którzy byli leczeni z powodu złamań osteoporotycznych lub udarów w różnych ośrodkach rehabilitacyjnych w Izraelu. Złamania i udar są częstymi zdarzeniami zdrowotnymi, które bezpośrednio wpływają na samodzielne funkcjonowanie i często skutkują utratą funkcjonalnej niezależności. Jest to uważane za największy lęk osób starszych, które chcą zachować zdolność do wykonywania codziennych zadań życiowych bezpiecznie i bez pomocy innych osób. W trakcie procesu rekonwalescencji przeprowadzono wiele wywiadów z pacjentami, w których pytano ich o emocje, doświadczenia i o to jak młodo się czują. Wyniki wskazały optymizm jako ważny czynnik pomagający w rehabilitacji, badani którzy przy przyjęciu do placówki rehabilitacyjnej czuli się młodsi niż wynikało to z ich faktycznego wieku, byli bardziej optymistycznie nastawieni podczas rehabilitacji, a następnie mieli lepsze funkcjonowanie przy wypisie z placówki rehabilitacyjnej. Optymizm jest ważną siłą napędową, która motywuje hospitalizowaną starszą osobę do zainwestowania czasu i wysiłku w leczenie, co przynosi lepsze efekty. Co zaskakujące, subiektywny wiek był najsilniejszym predyktorem wyników rehabilitacji, silniejszym nawet niż wiek chronologiczny pacjentów i wiele przewlekłych schorzeń występujących jednocześnie. Wiek chronologiczny i inne schorzenia są ogólnie brane pod uwagę przez lekarzy opieki zdrowotnej w określaniu rokowania, podczas gdy subiektywny wiek jest całkowicie pomijany jako czynnik powodzenia rehabilitacji. Oczywiście jest dużo niewiadomych i zmiennych, które mogą leżeć u podstaw zarówno subiektywnego wieku, jak i optymizmu, takie jak cechy osobowości, długość rehabilitacji czy wysiłek w nią włożony i temu powinny się przyglądać dalsze badania. Ale wyniki tej pracy mogą być przykładem jak "umysł nad materią", w tym przypadku subiektywny wiek, jest związany z klinicznymi wynikami zdrowotnymi, a subiektywne poglądy na temat starzenia się można porównać do samospełniającej się przepowiedni.

A ja przepowiadam kolejny odcinek podkastu Naukowo w najbliższą środę, dziękując Wam za dziś życzę miłego weekendu, do usłyszenia!