Dzień dobry, zapraszam Was na osiemnasty odcinek podkastu Naukowo, w którym opowiem czy możliwa jest hodowla roślin na Księżycowej ziemi, jakie pasożyty żyją w ludzkich oczach i jak głośny może być wulkan. Przyjrzymy się też Atlasowi Ludzkich Komórek oraz kucharzowi, który jest robotem. Zapraszam!

Czy można wyhodować rośliny na Księżycu? Pytanie bardzo zasadne, gdy weźmiemy pod uwagę planowane księżycowe misje także te z udziałem człowieka, zwłaszcza wtedy, gdy chcielibyśmy postawić na Księżycu stałe bazy. Bardzo ułatwiłoby to przeżycie astronautów, gdyby rośliny nadające się do spożycia mogły by być hodowane na miejscu w habitatach badawczych. Choć nie tylko o żywność tu chodzi, rośliny udostępniają również niezbędne składniki do długotrwałego zamieszkiwania powierzchni pozaziemskich, dostarczając tlenu, odzyskując wodę i usuwając dwutlenek węgla z ludzkich siedlisk. Obok braku wody i atmosfery kolejny problem to księżycowa gleba niezbędna do życia roślin. Powierzchnię Księżyca pokrywa regolit, czyli bardzo luźna i miałka, rozdrobniona skała, która gromadzi się tam na skutek bombardowania Księżyca przez meteoryty, a która może mieć grubość nawet do 20 metrów. Co więcej, w regolicie księżycowym występują pewne stany chemiczne, na przykład związane z żelazem, które nie występują w glebach ziemskich i jest on pełen drobnych odłamków szkła wulkanicznego. Lądowania na Księżycu podczas misji Apollo stanowiły punkt krytyczny w nauce o eksploracji kosmosu, nie tylko ze względu na realizację wizyt na Księżycu, ale także ze względu na fakt, że biologia ziemska miała kontakt z materiałem pozaziemskim, a próbki tego materiału zostały przywiezione na Ziemię. Głównym celem było poszukiwanie patogenów pozaziemskich, próbki były badane z zachowaniem najwyższych standardów bezpieczeństwa, a procedury poszukiwawcze opierały się na bezpośrednim, choć w dużej mierze przejściowym, kontakcie materiałów księżycowych z ziemskimi roślinami. Do tej pory nie było prób hodowania roślin ziemskich na księżycowym podłożu, nowe badanie uzupełnia tę lukę, stawiając pytanie czy rośliny mogą pomyślnie rozwijać się w regolicie księżycowym, a jeśli tak, to jakie strategie przyjęły rośliny, aby przystosować się do wzrostu w tym nowym środowisku. Do badań wykorzystano próbki przywiezione z misji Apollo 11, 12 i 17, NASA udostępniła zaledwie 12 gramów księżycowego podłoża, to zaledwie kilka łyżeczek. Także roślina użyta do eksperymentów została skrupulatnie wybrana, musiał to być taki gatunek, którego genom zostało dobrze poznany. Został nią rzodkiewnik pospolity, niewielka roślina kwitnąca pochodząca z Eurazji i Afryki, umieszczona w doniczkach wielkości naparstka z zaledwie 1 gramem księżycowego regolitu. Wyniki? Cóż są dobre i złe wiadomości. Kiełkowanie nastąpiło we wszystkich próbkach między 48 a 60 godziną po zasadzeniu, a wszystkie księżycowe roślinki wykazywały normalne łodygi i liście. W późniejszym etapie rozwoju zauważono, że korzenie rośliny są słabsze, a wzrost i rozwój roślin powyżej 8 dni był wolniejszy. Wszystkie rośliny księżycowe potrzebowały więcej czasu na rozwinięcie liści, z czasem ich średnica rozety była mniejsza, a niektóre były mocno zahamowane i mocno odbarwione, co jest typowym wskaźnikiem stresu roślinnego. Naukowcy uważają, że uszkodzenia regolitu księżycowego przez promieniowanie kosmiczne i wiatr słoneczny ma duży wpływ na ekspresję genów rośliny ograniczając ich rozwój. Chociaż badania te wykazują, że rośliny mogą wykorzystywać regolit księżycowy jako podstawowe podłoże, konieczne są dalsze badania, aby lepiej przystosować rośliny do takich hodowli.

Przypatrzmy się teraz nieco bardziej przyziemnym badaniom, dotyczącym ludzkiego oka oraz zamieszkującego go pasożyta. W nowym badaniu naukowcy starali się oszacować częstość występowania toksoplazmowego zapalenia siatkówki wśród australijskich pacjentów. Pasożyt wywołujący tę chorobę jest pierwotniakiem infekującym różne gatunki ssaków i ptaków, a głównym żywicielem pasożyta są koty, które zjadają go wraz ze swoimi ofiarami. Następnie, przez kilka tygodni, wydalają z kałem duże ilości pasożytów, które mogą zostać zjedzone przez zwierzęta gospodarskie podczas wypasu. U ludzi toksoplazmoza rozwija się najczęściej po spożyciu niedogotowanego mięsa pochodzącego od zarażonych zwierząt, na przykład niewysmażonych steków lub surowego mięsa. Objawy choroby zależą od wieku, stanu zdrowia i genetyki zarażonego osobnika, a także od szczepu pasożyta, jak również od czynników środowiskowych. Najczęściej jest to nawracające się jednostronne zapalenie siatkówki lub zapalenie tylnej części błony naczyniowej oka co objawia się niewyraźnym widzeniem i pływającymi "mętami" w oczach. Badania wykazują, że u około 60% zarażonych oczu dochodzi do pogorszenia widzenia, a do 25% staje się nieodwracalnie ślepych. Po ustąpieniu zapalenia, u pacjenta pozostaje blizna siatkówki, która ma bardzo typowy wygląd przez co można łatwo rozpoznać tę chorobę. Powszechnie uważa się, że od 30% do 50% populacji ludzkiej jest zakażone tym rodzajem pasożyta, choć liczby te są różne w zależności od regionu. Raz zarażony człowiek jest nosicielem toksoplazmozy przez całe życie, nie ma leku, który mógłby usunąć pasożyta z organizmu, nie można się też zabezpieczyć przed nim za pomocą szczepienia. Poważnym wyzwaniem dla badania epidemiologii tego schorzenia jest fakt, że o ile u danej osoby nie wystąpi atak zapalenia, jest mało prawdopodobne, aby zgłosiła się ona do lekarza. Co więcej, badanie przesiewowe w kierunku tej choroby wymaga farmakologicznego rozszerzenia źrenic i zbadania siatkówki, co nie jest rutynową procedurą poza kliniką okulistyczną. W celu postawienia diagnozy często wykonuje się również badanie krwi. Chcąc określić ilu mieszkańców Australii cierpi na zakażenie tym pasożytem uzyskano kolorowe zdjęcia siatkówki od około 5 000 osób mieszkających w miastach Australii Zachodniej, a po przeanalizowaniu tych zdjęć badacze oszacowali częstość występowania toksoplazmozy ocznej w stosunku 1 przypadek na 149 Australijczyków. To całkiem sporo przypadków i potwierdza to wcześniejsze założenia dotyczące częstotliwości występowania zakażenia tym pasożytem, wskazuje także na konieczność dalszych dokładniejszych badań, jako że to, o którym opowiadam było pierwszym tego rodzaju w Australii. Jak się zabezpieczyć przed tą chorobą? Cóż dla miłośników tataru i krwistych steków nie mam dobrych wiadomości, obok właścicieli kotów stanowicie najbardziej narażoną na zakażenie grupę. Skutecznym sposobem jest obróbka mięsa do uzyskania temperatury wewnętrznej 66 lub zamrożenie go przed dalszym przygotowaniem. Świeże owoce i warzywa należy myć przed spożyciem, a właściciele kotów powinni pamiętać, że przy wymianie żwirku należy nosić rękawiczki, a następnie umyć ręce. Tylko tyle i aż tyle pozwoli uniknąć zakażenia tym powszechnym pasożytem, z którym tak trudno walczyć. Wspomnę tu jeszcze o jednym badaniu, przeprowadzonym na komórkach ludzkiego oka. Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób komórki nerwowe poddają się brakowi tlenu, zespół badaczy z USA zmierzył aktywność komórek siatkówki oka myszy i człowieka wkrótce po ich śmierci. Zadziwiający jest efekt tego eksperymentu, otóż okazało się, że pośmiertne siatkówki, stymulowane światłem w czasie do 5 godzin po śmierci, emitują specyficzne sygnały elektryczne, zwane falami B, takie same jakie są obserwowane w żywej siatkówce oka. W oczach pobranych do pięciu godzin po śmierci dawcy narządów komórki fotoreceptorowe w plamce żółtej, która jest częścią siatkówki, reagowały na jasne i kolorowe światło oraz na bardzo słabe błyski. Oczywiście nie można tu absolutnie mówić o jakimkolwiek przywróceniu widzenia po śmierci. Oczy to mechanizm niezwykle skomplikowany, a widzenie jako proces to mechanizm pełen zależności. Ale jeśli wyspecjalizowane neurony, można do pewnego stopnia ożywić, to daje to nadzieję na przyszłe przeszczepy, które mogłyby pomóc w przywróceniu wzroku osobom z chorobami oczu. Do tego jednak droga bardzo daleka wymagająca mnóstwa pracy badawczej.

Przyjrzeliśmy się oczom, a teraz posłuchajmy co słuchać, a właściwie jak głośno słychać. Dźwięk to po prostu fala ciśnienia rozchodząca się w powietrzu, trafiająca do naszych uszu, wywołująca wibracje i przetwarzana na impulsy elektryczne interpretowane odpowiednio przez mózg. Nasz ludzki szept ma moc tylko 30 dB, zwykła rozmowa to już dwa razy więcej, gdy używamy suszarki służymy dźwięk o mocy ok. 90 dB, a mijająca nas karetka generuje około 120 dB. W Krakowie na Akademii Górniczo-Hutniczej znajduje się specjalnie izolowane pomieszczenie, w którym osiąga się wyniki ujemne do -5dB. Każdy dźwięk, który wyemitujesz wewnątrz zostanie natychmiast pochłonięty, a po kilku minutach pobytu w tym pomieszczeniu usłyszeć można podobno krew krążącą w organizmie. A jaki jest najgłośniejszy dźwięk jaki kiedykolwiek zarejestrowano? 27 sierpnia 1883 roku na indonezyjskiej wyspie Krakatoa wybuch wulkan. Eksplozja była gigantyczna, spowodowała zapadnięcie się 2/3 wyspy, a na Oceanie Indyjskim powstała fala tsunami o wysokości 46 metrów. 30 000 ludzi zginęło w wyniku wybuchu wulkanu i następującego po nim tsunami, a wulkan uwolnił do atmosfery 20 milionów ton siarki i wyemitował aerozole, które na wiele lat obniżyły temperaturę na świecie. Jak podaje The Independent, siła wybuchu była około 10 000 razy większa niż bomba atomowa zrzucona na Hiroszimę. Ludzie oddaleni wówczas o około 4 800 km opisali to jako "wystrzał armatni z pobliskiego statku" i nic dziwnego, ponieważ naukowcy sądzą, że wybuch wywołał dźwięk szacowany na 310 dB! W ciągu kolejnych pięciu dni fale uderzeniowe powstałe w wyniku wybuchu siedmiokrotnie okrążyły kulę ziemską, a marynarzom znajdującym się wówczas na statkach w odległości 48 km popękały bębenki w uszach. Niemal na całej Ziemi naukowcy zarejestrowali skoki ciśnienia atmosferycznego, w północnej Dżakarcie, 160 km od wulkanu zarejestrowano dźwięk o mocy 172 dB. Takie zjawiska są niezwykle ekstremalne i rzadkie, ale całkiem niedawno 14 stycznia 2022 roku, na oceanicznej wyspie Hunga Tonga wybuch innego wulkanu wywołał dźwięk zarejestrowany na Alasce oddalonej o ponad 9 000 km czy wychwycony przez stacje meteorologiczne w Warszawie. Popękane bębenki raczej nam nie grożą z powodu wybuchających wulkanów, niemniej warto dbać o nasz słuch uważając np. z poziomami głośności podczas używania słuchawek.

Bo w końcu warto pomóc swojemu organizmowi w zadbaniu o prawidłowe działanie choć sam potrafi się świetnie bronić przed patogenami, a to za sprawa komórek odpornościowych. W latach 80 ubiegłego wieku u myszy odkryto komórki nazwane B1. Komórki takie powstają bardzo wcześnie, bo już w łonie matki, a po aktywacji wytwarzają różne przeciwciała. Niektóre z tych przeciwciał przyczepiają się do komórek organizmu i pomagają usuwać z organizmu obumierające i martwe komórki. Aktywowane komórki B1 wytwarzają inne przeciwciała, które działają jako pierwsza linia obrony przed wirusami czy bakteriami. W 2011 roku naukowcy poinformowali o odkryciu tych samych komórek u ludzi, ale środowisko naukowe było nastawione do tego odkrycia sceptycznie. Opublikowane w czwartek badanie rozwiewa te wątpliwości i potwierdza istnienie takich komórek u człowieka. W badaniu pobrano tkanki z grasicy oraz woreczka żółciowego i wykonując zdjęcia tych tkanek w wysokiej rozdzielczości w skali 50 mikronów, czyli cieńszej niż ludzki włos, udało się wyodrębnić i potwierdzić istnienie komórek B1. Nowe badania sugerują, że komórki B1 powstają i są najliczniejsze we wczesnym okresie rozwoju, w pierwszym i drugim trymestrze ciąży, kiedy proces przebudowy tkanek jest najbardziej intensywny. Przypuszcza się, choć są to na razie spekulacje, że komórki te mogą sterować przemianą tkanek płodu oraz zapewniać pewien poziom ochrony immunologicznej przed patogenami wystarczająco małymi, by przekroczyć barierę łożyskową. Potwierdzenie istnienia komórek B1 zajęło wiele lat, ale dzięki przyszłym badaniom naukowcy mogą lepiej zrozumieć, jak wygląda zdrowy rozwój układu odpornościowego u ludzi. Odkrycie to jest częścią większego projektu Atlasu Ludzkich Komórek, który ma na celu sprawdzenie położenia, funkcji i charakterystyki każdego typu komórek w ludzkim organizmie, obejmując analizy ponad 1 miliona ludzkich komórek, reprezentujących ponad 500 różnych typów komórek pobranych z ponad 30 różnych tkanek. W projekcie tym bierze już udział 2 000 badaczy z 83 krajów. W jednym z badań zespół zsekwencjonował RNA z 330 000 pojedynczych komórek odpornościowych z całego organizmu dorosłego człowieka i odkrył, że w miarę rozwoju zwalczające infekcje limfocyty T uczą się tyle samo od siebie nawzajem, co od swoich macierzystych tkanek. Rozszyfrowanie tego mechanizmu może pozwolić naukowcom na lepsze zaprojektowanie komórek T do walki z rakiem. W kolejnym badaniu będącym częścią tego projektu naukowcy stworzyli przekrojowy atlas 200 000 komórek korzystając z zamrożonych tkanek, aby później zidentyfikować typy komórek związane z 8 000 chorób genetycznych. Ma to na celu lepsze zrozumienie, w którym miejscu w organizmie powstają choroby, a taka wiedza jest bezcenna podczas diagnostyki i w późniejszym leczeniu, które może być bardziej precyzyjne i mniej inwazyjne dla zdrowych komórek.

A teraz posmakujemy innego tematu, a w zasadzie nie my tylko robot-kucharz, nad którym pracują naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge. Nie są to pierwsze takie próby, robotyczni kucharze potrafią smażyć hamburgery, złożyć do kupy pizzę czy ugotować zupę trzymając się przepisu, ale mają jedną dużą wadę - nie potrafią próbować potraw, które przyrządzają. Ten problem wiąże się z brakiem możliwości przeżuwania jedzenia przez roboty. Kiedy przeżuwamy pokarm, zauważamy zmianę jego tekstury i smaku. Na przykład ugryzienie świeżego pomidora w szczycie lata spowoduje uwolnienie jego soków, a w miarę żucia, gdy uwalniamy ślinę i enzymy trawienne, zmienia się nasze postrzeganie smaku pomidora. Także wygląd, zapach, konsystencja i temperatura żywności wpływają na to, jak postrzegamy smak, a ślina wytwarzana podczas żucia pomaga przenosić związki chemiczne zawarte w żywności do receptorów smakowych znajdujących się głównie na języku skąd sygnały są przekazywane do mózgu. Kiedy nasz mózg jest już świadomy smaku, decydujemy, czy jedzenie nam smakuje, czy nie. Aby naśladować ludzki proces żucia i smakowania w swoim robocie-kucharzu, badacze przymocowali do ramienia robota sondę, która działa jak czujnik zasolenia. Przygotowali jajecznicę z pomidorami, zmieniając liczbę pomidorów i ilość soli w każdym daniu. Używając sondy, robot "smakował" potrawy w sposób przypominający siatkę, uzyskując odczyt w ciągu zaledwie kilku sekund. Aby imitować zmianę tekstury spowodowaną żuciem, zespół zblendował masę jajeczną i ponownie zlecił robotowi przetestowanie potrawy. Różne odczyty w różnych momentach tego zasymulowanego "żucia" pozwoliły na stworzenie mapy smaku każdej próbki. Wyniki badań wykazały znaczną poprawę zdolności robotów do oceny słoności w porównaniu z innymi elektronicznymi metodami degustacji, które często są czasochłonne i pozwalają na uzyskanie tylko jednego odczytu. Choć ten eksperyment i technika w nim użyta jest tylko dowodem słuszności koncepcji, naukowcy twierdzą, że naśladując ludzkie procesy żucia i smakowania, roboty będą w stanie produkować jedzenie, które będzie smakowało ludziom i które będzie można dostosować do indywidualnych upodobań. Być może już niedługo w fast fodach będą gotować roboty przygotowując te mniej wymagające potrawy.

I to już wszystko na dziś, dajcie znać, jak podobał Wam się odcinek, na kolejny zapraszam w środę. Jeśli możecie, udostępnijcie, proszę, podkast w swoich mediach społecznościowych, komentujcie, lajkujcie, a przede wszystkim spędźcie przemiły weekend! Dziękuję Wam za uwagę i do usłyszenia!