Wyniki najnowszych badań wykazały, że czynniki dziedziczne związane z daną populacją mogą wpływać na to, w jaki sposób kwasy tłuszczowe omega-6 są przetwarzane i wykorzystywane w organizmie. Badania nad tym zagadnieniem zostały częściowo sfinansowane przez amerykański Narodowy Instytut Medycyny Komplementarnej i Alternatywnej (NCCAM).

Kwasy tłuszczowe omega-6, znane również jako wielonienasycone kwasy tłuszczowe (ang. polyunsaturated fatty acids, PUFAs) rodziny n-6 są niezbędne dla zachowania prawidłowej funkcji komórek ciała ludzkiego; odgrywają również szczególną rolę w procesach odporności i powstawaniu stanów zapalnych. Kwasy tłuszczowe omega-6 znajdują się w pożywieniu - m.in. w margarynach i olejach roślinnych, i różnią się od kwasów omega-3, które znajdują się głównie w tłuszczu rybim.

Naukowcy z Wake Forest University, Johns Hopkins University i University of Chicago przeprowadzili badania nad DNA z próbek krwi, którą pobrano od Afroamerykanów i Amerykanów o europejskich korzeniach, aby ustalić, czy czynniki dziedziczne związane z pochodzeniem populacji mogą wpływać na to, jak kwasy tłuszczowe omega-6 są metabolizowane w organizmie.

Badaczom udało się wykazać, że odcinek DNA, znany jako klaster desaturazy kwasów tłuszczowych (FADS), jest odpowiedzialny za wydajne przetwarzanie średniołańcuchowych kwasów omega-6, które znajdują się w żywności, do postaci długołańcuchowych kwasów tłuszczowych omega-6, takich jak kwas arachidonowy, który z kolei podnosi gotowość organizmu do reakcji zapalnej.

Naukowcy ustalili, że w przypadku Afroamerykanów może występować wyższy poziom kwasu arachidonowego we krwi, co z kolei należy wiązać z wariacją genetyczną we wspomnianym klastrze FADS; występuje ona istotnie częściej u Amerykanów pochodzenia afrykańskiego niż europejskiego.

Omawiane badania nawiązują do wyników poprzednich prac badawczych, które wykazały, że pewne wariacje genetyczne mogą prowadzić do wzrostu poziomu kwasu arachidonowego we krwi, a także do wyższej podatności na zapalenia i choroby zapalne.

Naukowcy wnioskują na tej podstawie, że owe różnice genetyczne między populacjami, działając w połączeniu z dietą bogatą w średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe omega-6, mogą przyczyniać się do rozwoju niektórych chorób przewlekłych powszechnych wśród Afroamerykanów. W celu lepszego zrozumienia roli czynników genetycznych w metabolizmie kwasów omega-6 konieczne są dalsze badania. Natomiast wyniki tych badań zwracają uwagę m.in. na konieczność dostosowania zaleceń dietetycznych do określonej populacji.

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Źródło: NCCAM

Referencje dokumentu: Mathias RA, Sergeant S, Ruczinski I, et al. The impact of FADS genetic variants on omega-6 polyunsaturated fatty acid metabolism in African Americans. BMC Genetics. 2011;12(1):50.

Naukowcom udało się ustalić, że dzieci, u których występują trudności w uczeniu się matematyki, cechują się obniżonymi wrodzonymi zdolnościami szacowania liczebności zbiorów.

Wally Akinso (NIH Radio): Naukowcy odkryli, że zdolność szacowania ilości jest obniżona w przypadku dzieci, które mają trudności w uczeniu się matematyki.

Dr Kathy Mann Koepke (NIH): W terminologii medycznej specyficzne trudności w uczeniu się matematyki określamy mianem dyskalkulii.

Akinso: Dr Kathy Mann Koepke jest pracownikiem naukowym w National Institutes of Health.

Koepke: Zazwyczaj używamy terminu dyskalkulia w odniesieniu do szerokiego zakresu problemów w uczeniu się matematyki oraz w odniesieniu do niskiego poziomu zdolności matematycznych, co w konkretnym przypadku nie wynika z nieprawidłowego przebiegu procesu uczenia się lub jego niskiej jakości. Chodzi tutaj o czynniki, których nie można bezpośrednio wiązać ze słabym kształceniem.

Akinso: W najnowszych badaniach porównano u dzieci poziom zdolności do szacowania liczebności zbiorów z poziomem osiągnięć w uczeniu się matematyki. Badania przeprowadził zespół badawczy pracujący pod kierunkiem dr Michèle Mazzocco z Kennedy Krieger Institute i Johns Hopkins University w Baltimore.

Koepke: Zespół dr Mazzocco wykorzystał monitor komputerowy, na którym przez bardzo krótki czas - rzędu 200 milisekund, wyświetlano dzieciom kolorowe kropki o różnej wielkości, różnych kształtach i w różnej konfiguracji w celu określenia indywidualnego wskaźnika Webera, czyli - w tym przypadku - zdolności do odróżniania liczebności zbiorów.

Akinso: W drugiej części badań pokazywano uczniom od 9 do 15 kropek i proszono o określenie, ile ich zobaczyli. W sumie naukowcy przebadali w ten sposób 71 dzieci w wieku 14-15 lat. Dr Koepke wyjaśnia, że osoby badane zostały przydzielone do czterech grup w zależności od poziomu osiągnięć szkolnych.

Koepke: Udało się wyróżnić grupę uczniów o istotnie upośledzonych zdolnościach uczenia się matematyki; chodzi o dzieci, których osiągnięcia w nauce matematyki mieściły się w przedziale do 10. centyla włącznie, co oznacza najniższe wyniki. Grupa o niskim poziomie zdolności matematycznych obejmowała dzieci z wynikami między 11. i 25. centylem. W przypadku dzieci, których poziom osiągnięć w nauce matematyki mieścił się w przedziale między 25 a 95 centyli, mamy do czynienia z typowymi zdolnościami matematycznymi. Wyodrębniono również czwartą grupę, która - obok grupy dzieci z największymi trudnościami w nauce matematyki - była oczywiście najmniejsza i obejmowała dzieci o wysokim poziomie osiągnięć (powyżej 95. centyla).

Akinso: Dr Koepke podkreśla, że problemy w uczeniu się matematyki mogą mieć bardzo zróżnicowane podłoże.

Koepke: Dzieci z trudnościami w uczeniu się matematyki cechują się istotnie wyższą wartością wskaźnika Webera, co oznacza, że miały o wiele większe trudności z szacowaniem liczebności, porównywaniem liczebności i przyporządkowywaniem liczbom odpowiednich nazw.

Akinso: Zdaniem dr Koepke wyniki badań wskazują, że to właśnie problemy z tak zwanym orientacyjnym systemem liczbowym wyróżniają grupę dzieci z dyskalkulią spośród innych dzieci z problemami w uczeniu się matematyki. Naukowcy zwracają również uwagę, że około 10 procent dzieci w wieku szkolnym ma trwałe i istotne trudności w uczeniu się matematyki i doświadcza poważnych niepowodzeń w nabywaniu podstawowych umiejętności matematycznych. Prowadzenie dalszych badań w celu określenia czynników decydujących o niepowodzeniach w uczeniu się matematyki może pomóc w opracowaniu nowych sposobów identyfikacji dzieci z grupy ryzyka i stworzeniu systemu udzielania im odpowiedniej pomocy.

W wyniku wcześniejszych badań wykazano, że wrodzona zdolność do szacowania i porównywania liczebności zbiorów jest obecna już w niemowlęctwie i rozwija się wraz z wiekiem.

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Źródło: NIH Audio Report - NIH News

Referencje dokumentu: Michèle M. M. Mazzocco, Lisa Feigenson, Justin Halberda, Impaired Acuity of the Approximate Number System Underlies Mathematical Learning Disability (Dyscalculia), Child Development, publikacja online z dn. 16 czerwca 2011.

Grupa ekspertów powołana w ramach zaproszeń regionalnych na 2010 r. w Siódmym Programie Ramowym (7PR) właśnie opublikowała nowy raport zawierający kilka kluczowych zaleceń dotyczących przyszłej polityki badań naukowych UE.

Od października 2010 r. Grupa Ekspertów ds. Synergii (Synergies Expert Group, SEG), złożona ze specjalistów, osób raportujących i przedstawicieli 7PR, Programu Ramowego na Rzecz Konkurencyjności i Innowacji (CIP) oraz Funduszu Polityki Spójności, analizowała jak unijna polityka badań naukowych powinna być zestawiona z głównymi, europejskimi programami ramowymi i działaniami na rzecz badań naukowych.

Przyjmując, że słowem kluczem jest "synergia", grupa robocza postanowiła opracować "synergie w praktyce" na potrzeby bieżącego okresu programowania oraz przeanalizować, jak badania naukowe i rozwój (B+R) można wspomóc w przyszłości. Prace grupy skupiły się również na przyszłości dwóch działań regionalnych w 7PR: "Regiony wiedzy" (RoK) i "Potencjał badawczy" (REGPOT).

Filozofia, na jakiej opiera się synergia polega zasadniczo na łączeniu różnych punktów, aby strategie były zgrane i nie pokrywały się. To umożliwi lepsze osiąganie ogólnych celów badawczych Unii Innowacji oraz strategii Europa 2020. Strategia ta określa kluczową rolę badań naukowych, rozwoju technologicznego i demonstracji (BRT) oraz innowacji pośród najważniejszych sił napędowych rozwoju.

W swoim raporcie grupa wskazuje, że strategie innowacyjności na szczeblu UE są obecnie rozdrobnione, a koordynacja badań naukowych i innowacji oraz strategii spójności na szczeblach unijnym, krajowym i regionalnym, zarówno w granicach tych szczebli, jak i pomiędzy nimi, kształtuje się poniżej optimum. Eksperci podkreślili również potrzebę wspólnych strategii w zgodzie z wytycznymi strategii Europa 2020 oraz brak spójnej i współdziałającej struktury zarządczej.

Pośród innych problemów znalazła się słaba komplementarność i kompatybilność, jak również niska interoperacyjność strategii i programów, zwłaszcza dotyczących wymiaru regionalnego strategii badań naukowych i innowacji oraz wagi badań naukowych i innowacji w polityce regionalnej. Brak instrumentów ukierunkowanych na wspieranie łączenia europejskich i krajowych środków oraz słaba komunikacja, koordynacja i współpraca między podmiotami a interesariuszami na wszystkich szczeblach również znalazły się pośród kwestii wymagających poprawy.

Grupa zaleca też lepsze wykorzystywanie funduszy strukturalnych na rzecz innowacyjnych przetargów publicznych i projektów demonstracyjnych, a przez to na lepsze wsparcie celu "inteligentnego rozwoju". Ponadto doradza wykorzystywanie Europejskiego Funduszu Społecznego (ESF) do promowania większej synergii między programami edukacyjnymi a innowacyjnymi poprzez silniejsze ukierunkowanie ich na innowacyjność.

Kluczowym punktem raportu SEG jest potrzeba zagwarantowania tego, by aspekt regionalny badań naukowych pozostał priorytetem programu politycznego UE - wątek wspólny z innym, opublikowanym niedawno raportem pt. "Analysis and recommendations for the future evolution of the Research Potential Activity of the EU-EU FP7 Capacities Programme" (Analiza i zalecenia dla przyszłego rozwoju Działania na Rzecz Potencjału Badawczego w UE - program Możliwości 7PR UE). Ten ostatni raport zawiera odkrycia z portfolio projektowego Grupy Ekspertów ds. Potencjału Badawczego, która została powołana przez Komisję Europejską do analizy oddziaływania projektów realizowanych w ramach programu na rzecz potencjału badawczego. Na podstawie tych odkryć grupa przygotowała zalecenia dotyczące dalszej ewaluacji programu na rzecz potencjału badawczego.

Realizacja projektów w ramach tego programu rozpoczęła się w 2000 r. w kontekście celów Strategii Lizbońskiej, aby uczynić UE najbardziej konkurencyjną i dynamiczną gospodarką opartą na wiedzy na świecie. Europejska Przestrzeń Badawcza (ERA) została stworzona po to, by budować sieć instytucji badawczych z całej UE, a projekty realizowane w ramach programu "Potencjał badawczy" miały na celu włączenie tych nowych celów do istniejących już ramowych programów UE na rzecz badań naukowych. Działanie to umożliwiło wielu instytutom badawczym zwiększenie swojego potencjału BRT poprzez rekrutację wysoko wykwalifikowanych, doświadczonych naukowców oraz ułatwiło nabywanie nowoczesnego sprzętu. Ostatecznym celem była integracja jednostek badawczych w ramach ERA oraz zwiększenie ich udziału w projektach unijnych w 7PR.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Raport końcowy Synergies Expert Group

Finansowany ze środków unijnych zespół naukowców z Kanady, Niemiec i Polski dokonał postępu w badaniach nad schorzeniem genetycznym o nazwie nerwiakowłókniakowatość (NF1).

Nerwiakowłókniakowatość, która dotyka około jednej osoby na 3000, może objawiać się poprzez rozmaite symptomy: łagodne plamy na skórze w kolorze kawy z mlekiem, małe guzy pod skórą, głębokie wółkniakonerwiaki splotowe i złośliwe guzy osłonek nerwów.

Na dzień dzisiejszy nie istnieje żaden biomarker - białko, którego pomiar stężenia we krwi może ujawnić obecność konkretnej choroby - do wykrywania guzów u osób chorych na NF1, ale teraz międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że proste badanie krwi pod kątem białka inhibitorowego czerniaka (MIA) może potencjalnie posłużyć jako biomarker do wykazania obecności włókniakonerwiaków nawet wtedy, kiedy nie są widoczne gołym okiem na skórze.

Zespół, częściowo dofinansowany z projektu EUROGROW (Patofizjologia chrzęstnej płytki wzrostowej), realizowanego w obrębie tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE, przeanalizował stężenia MIA w krwi osób chorych na NF1. Naukowcy odkryli u pacjentów bardzo wysokie stężenie MIA w surowicy krwi oraz jego uzależnienie od liczby i wielkości włókniakonerwiaków i włókniakonerwiaków splotowych występujących u każdej z tych osób. Biopsje guzów wykazały również wzrost stężenia MIA na poziomie komórkowym.

Dr Kolanczyk, kierownik naukowy projektu z Instytutu Genetyki Medycznej Uniwersytetu Humboldta w Niemczech zauważa: "Zastosowanie biomarkera MIA do przeprowadzania testów na obecność i rozwój włókniakonerwiaków splotowych byłoby prostszym i tańszym sposobem monitorowania klinicznego przebiegu choroby i pacjentów oraz umożliwiłoby wczesne wykrywanie guzów, a przez to poprawiłoby metody leczenia, postępowanie z chorym i wyniki. Wykrycie głębokiego wółkniakonerwiaka splotowego jest obecnie możliwe wyłącznie za pomocą skanu MRI, a ponieważ guzy te mogą stać się złośliwe, ważne jest aby dokładnie monitorować ich rozwój i jak najszybciej wykrywać oznaki złośliwej transformacji."

W projekcie EUROGROW bierze udział 11 organizacji partnerskich, a ich głównym celem jest zbadanie chondrodysplazji, niezwykle zróżnicowanej i złożonej grupy rzadkich schorzeń genetycznych, które mają wpływ na kształtowanie się kośćca.

W sumie występuje ponad 200 unikalnych i dobrze scharakteryzowanych fenotypów, których zakres rozciąga się od stosunkowo łagodnych postaci, przez poważne, po śmiertelne. Na każde 10 tysięcy osób 4 są dotknięte jednym z tych schorzeń. To oznacza, że w 25 państwach członkowskich, w których chondrodysplazje są szeroko rozpowszechnione, co najmniej 178 tysięcy osób cierpi na te schorzenia.

Wiele z indywidualnych fenotypów dysplazji szkieletowych zostało zgrupowanych w "rodzinę dysplazji kości" na podstawie podobnych cech klinicznych i radiograficznych. Warto dodać, że przyjmuje się, iż członkowie tej same rodziny będą mieć wspólną patofizjologię choroby. Zatem, jako grupa heterogenicznych chorób, chondrodysplazje posiadają złożoną etiologię, ale prawdopodobnie podobne, podstawowe mechanizmy patologii etapu początkowego, rozwojowego i końcowego.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Kolanczyk, M., et al. (2011) MIA is a potential biomarker for tumour load in neurofibromatosis type 1. BMC Medicine.

Pająki topiki nie posiadają skrzeli, ale z powodzeniem znajdują niszę pod wodą, obierając sobie to środowisko za dom. Naukowcy nigdy nie wiedzieli jednak, jak długo pająki mogą pozostawać zanurzone przed ponownym uzupełnieniem zapasów powietrza w dzwonie nurkowym. Niemiecko-australijski zespół rzucił jednak nowe światło na to, jak pająki Argyroneta aquatica wypuszczają się nad powierzchnię, aby pobrać tak potrzebny tlen. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Experimental Biology, naukowcy z Niemiec i Australii opisali pomiar stężenia tlenu w bańce i odkryli, że dzwon nurkowy działa jak skrzele, zasysając tlen z wody. A zatem wystarczy, że pająk wybierze się na krótką wycieczkę do powierzchni raz dziennie, aby pobrać tlen.

"To ikoniczny organizm - stwierdza profesor Roger Seymour z Uniwersytetu w Adelajdzie, Australia - czytałem o tym pająku, kiedy byłem chłopcem, w literaturze popularnej poświęconej stawom."

Profesor Seymour, we współpracy z dr Stefanem Hetzem z Uniwersytetu Humboldta w Berlinie, Niemcy, zbadał pająka, który rozsnuwa jedwabną sieć na roślinności na powierzchni i wypełnia ją powietrzem, które przenosi w dół na odwłoku. Pająki topiki zawsze żyją pod wodą i nawet jajeczka składają w dzwonach nurkowych.

Mając już pewne doświadczenie w wykorzystywaniu optody, urządzenia do pomiaru tlenu, w celu ustalenia jak owady wodne pobierają tlen z wody przez rzadkie pęcherzyki powietrza rozciągnięte wzdłuż odwłoka, profesor Seymour chciał sprawdzić optodę na innych małych pęcherzykach.

"Na myśl przyszedł słynny pająk wodny" - wyjaśnia profesor Seymour. Dr Hetz zaprosił swojego australijskiego kolegę do pracy w laboratorium im. Humboldta, aby ustalić, jak te wyjątkowe pająki wykorzystują swoje dzwony nurkowe.

Tandem otrzymał pozwolenie na zebranie pająków topików na rzece Eider w niemieckim kraju związkowym Szlezwik-Holsztyn. Należy zauważyć jednak, że pająki topiki stają się coraz rzadsze w Europie.

"Moja dewiza to wykonać pewne pomiary i wpaść w zdumienie, bowiem obserwacja przyrody przynosi znacznie więcej niż można sobie wyobrazić" - mówi profesor Seymour, dodając że naukowcy odtworzyli warunki w laboratorium, budując ciepły staw ze stojącą wodą z wodorostami w ciepły letni dzień. Celem było odkrycie, jak pająki radzą sobie z przetrwaniem w najtrudniejszych warunkach.

Naukowcy wetknęli wyczuwającą tlen optodę do świeżo wytworzonego przez pająka pęcherzyka powietrza, aby sprawdzić reakcję. Według naukowców pająk zachował spokój, pozwalając zmierzyć stężenie tlenu.

"Wówczas uświadomiłem sobie, że możemy wykorzystać pęcherzyk jako respirometr", aby ustalić objętość tlenu zużywaną przez pająka - podkreśla profesor Seymour.

Po zmierzeniu objętości tlenu w pęcherzyku i w otaczającej wodzie, naukowcy obliczyli objętość tlenu wpływającą do pęcherzyka i zmierzyli tempo zużycia tlenu przez pająka. Odkryli, że dzwon nurkowy może czerpać tlen z większości wody stojącej niezależnie od tego, jak ciepły jest dzień. Naukowcy stwierdzili również, że tempo metabolizmu pająka było wolne, co jest zgodne z niskim tempem metabolizmu innych pająków oczekujących na właściwy moment pojawienia się ofiary.

Odkryli jednak, że z powodu ponownego rozpraszania się azotu w wodzie, pęcherzyk kurczy się, co zmusza na pająka do podpłynięcia do powierzchni i uzupełnienia dzwonu nurkowego. Po zmierzeniu tempa wypływania azotu z pęcherzyka, tandem naukowców odkrył, że pająki mogą pozostawać pod powierzchnią przez ponad 24 godziny.

"Wcześniejsze prace sugerowały, że muszą często podpływać do powierzchni tj. co 20-40 minut w ciągu dnia - mówi profesor Seymour - korzystnym dla pająków jest pozostawanie nieruchomo przez tak długi czas bez konieczności podpływania do powierzchni, aby uzupełniać pęcherzyk, nie tylko po to by chronić się przed drapieżnikiem, ale również, by nie zaalarmować potencjalnej ofiary, która się zbliżyła."

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Seymour, R.S. & Hetz, S.K. (2011) 'The diving bell and the spider: the physical gill of Argyroneta aquatica'. Journal of Experimental Biology, 214: 2175-2181. DOI: 10.1242/%u200Bjeb.056093.

Około 800.000 lat temu z Północnego Atlantyku zniknęła mikroskopijna roślina. Wyniki nowych badań wskazują jednak na ponowne pojawienie się Neodenticula seminae w tym obszarze, co oznaczałoby pierwszą transatlantycką migrację planktonu w czasach współczesnych. Odkrycia stanowią dorobek projektu CLAMER (Wyniki badań nad zmianami klimatu i ekosystemami morskimi), który został dofinansowany na kwotę ponad 990.000 EUR z tematu "Środowisko" Siódmego Programu Ramowego (7PR).

Naukowcy sugerują, że kurczący się lód polarny pomaga mikroskopijnej roślinie dryfować z Pacyfiku przez Ocean Arktyczny, skutecznie zapewniając tym malutkim glonom otwarte przejście przez biegun.

Mimo że jest źródłem pożywienia, ekologowie patrzą na jej powrót z pewnymi obawami. Są przekonani, że wszelkie zmiany podstawy morskiej sieci troficznej mogą wywołać "atak" na życie morskie w Atlantyku.

Naukowcy z Sir Alister Hardy Foundation for Ocean Science (SAHFOS) w Wlk. Brytanii przestrzegają, że "taki geograficzny zwrot może zmienić bioróżnorodność i funkcjonowanie arktycznych i atlantyckich ekosystemów morskich".

Zdaniem naukowców migracja N. seminae przebiega równolegle do pojawienia się w 2010 r. wala szarego pacyficznego , którego zauważono u wybrzeży Izraela i Hiszpanii. Wal wyginął w Oceanie Atlantyckim 300 lat temu, najprawdopodobniej z powodu nadmiernego odłowu. Eksperci twierdzą, że zmniejszona pokrywa lodowa Arktyki umożliwiła pływaczowi przedostanie się do Północnego Atlantyku, skąd trafił do Morza Śródziemnego.

Informacje te stanowią przedmiot wielu raportów na temat zachodzących zmian w życiu morskim Północnego Atlantyku, wywoływanych zmianami klimatu, a odkrycia są gromadzone i katalogowane w ramach projektu CLAMER.

Projekt łączy wyniki niemal 300 unijnych projektów badawczych na temat zmian klimatu, realizowanych od 13 lat w morzach i przybrzeżnych strefach Europy oraz na Morzu Śródziemnym, Bałtyckim i Czarnym.

"Migracje są przykładem tego, jak zmieniające się warunki klimatyczne powodują przesuwanie się gatunków albo modyfikują ich zachowanie, doprowadzając do zmian w ekosystemach, które są dzisiaj wyraźne" - wyjaśnia Carlo Heip, dyrektor generalny Królewskiego Holenderskiego Instytutu Badań Morskich NIOZ i kierownik projektu CLAMER.

SAHFOS, partner projektu CLAMER, dokumentuje obecnie zmianę w planktonie na podstawie "Stałego sondażu rejestrującego plankton" (ang. Continuous Plankton Recorder Survey) - morskich badań biologicznych o największym na świecie zasięgu geograficznym.

Pozyskane dane wskazują, że inne małe zwierzęta, które eksperci nazywają widłonogami, również przechodzą zmiany. Zagrażają bezpieczeństwu żywnościowemu ryb takich jak dorsz, śledź czy makrela. Zespół twierdzi, że zmiany w życiu planktonu "są związane z załamaniem się niektórych zasobów ryb i spadkiem populacji ptaków żywiących się rybami na Morzu Północnym".

Badania wykazały, że zmiany w składzie fauny i flory morskiej będą prawdopodobnie mieć dwojaki charakter. Podczas gdy pewne gatunki będą odczuwać niekorzystny wpływ, inne mogą dobrze się rozwijać, zyskując na bioróżnorodności i produktywności.

"Niemniej większość wpływów jest wyraźnie tak negatywna, a zakres zmian tak potencjalne rozległy, że w ujęciu globalnym stanowią one błyskające jasnym światłem ostrzegawcze latarnie" - stwierdza dr Heip.

Pozostali partnerzy projektu CLAMER pochodzą z Belgii, Danii, Francji, Grecji, Hiszpanii, Holandii, Irlandii, Norwegii, Wlk. Brytanii i Włoch.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Na podstawie informacji z Flandryjskiego Instytutu Morskiego (VLIZ)

Wprowadzenie

Znane są dowody na to, że zarówno w przypadku ludzi, jak i zwierząt aktywność fizyczna lub umysłowa skutkuje lepszym stanem emocjonalnym. Wyniki ostatnich badań eksperymentalnych, prowadzonych na myszach, pozwoliły wykryć łagodzący wpływ aktywności na poziom stresu, co odbywa się za pośrednictwem obwodu mózgowego, o którym wiadomo, że jest związany z regulacją stanu emocjonalnego, zaburzeniami nastroju i skutecznością leków psychotropowych. Odkrycie stanowi przyczynek do zrozumienia neurologicznego podłoża odporności na niektóre zaburzenia psychiczne, a także do opracowania nowych metod profilaktyki i leczenia chorób związanych ze stresem.

W bieżących badaniach naukowcy z amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (NIMH) wykorzystali model mysi, ponieważ przypomina on szczególnie dobrze wpływ stresu społecznego na poziom nastroju u ludzi.

Mysie samce stają się bardzo agresywne, gdy muszą przebywać razem na niewielkiej powierzchni. Jeżeli przebywają w warunkach, które narażają je na przemoc ze strony innych samców, zaczynają zachowywać się w sposób, który bardzo przypomina reakcje depresyjne u ludzi. Wcześniejsze badania naukowe wykazały, że myszy przetrzymywane w warunkach, które stwarzały im mnóstwo okazji do ćwiczeń fizycznych i czynności eksploracyjnych, pozostawały mniej podatne na szkodliwe skutki bullyingu ze strony towarzyszy i były bardziej żywotne w porównaniu z myszami trzymanymi w bardziej spartańskich warunkach.

Ustalono, że korzyści, które wynikają z aktywności i stymulacji otrzymywanej z otoczenia, wiążą się z powstawaniem nowych neuronów w mysim mózgu. Kolejnym krokiem, który należało podjąć, było jak najdokładniejsze sprecyzowanie, gdzie dokładnie w mózgu zachodzą zmiany, które prowadzą do złagodzenia symptomów stresu.

Przebieg badań

Zanim myszy narażono na stres społeczny, wszystkie osobniki biorące udział w badaniu podzielono na trzy grupy, przez trzy tygodnie spędzające czas w różnych warunkach: w zubożonym środowisku, tj. w klatce wyścielonej tylko trocinami, w standardowej klatce z tekturowym tunelem i miejscem na uwicie gniazda lub w "wypasionej" klatce, w której znajdowały się kołowrotki, a także tunele o różnych kształtach i różnej wielkości. Po trzech tygodniach połowę myszy z każdej grupy umieszczano na kilka następnych tygodni w ciasnej klatce z inną myszą, jednak zapobiegając ewentualnym walkom między zwierzętami i obrażeniom za pomocą przegrody.

Myszy, które pierwotnie trzymano w zubożonym środowisku lub w standardowych warunkach, w sytuacji ekspozycji na zagrożenie zachowywały się w testach behawioralnych w sposób, który wskazywał na depresję: były bierne i nadmiernie ostrożne, na przykład unikały jasno oświetlonej przestrzeni i poszukiwały bezpiecznego, zaciemnionego schronienia. Natomiast myszy narażone na szykany o charakterze społecznym, które chowano wcześniej w warunkach dostarczających im bogatej i zróżnicowanej stymulacji, zdawały się zupełnie odporne na ich negatywne emocjonalne skutki. Jak wykazały już wcześniejsze badania, zróżnicowane środowisko wydawało się uodparniać zwierzęta przed skutkami społecznego stresu.

Naukowcy z NIMH, prowadzący omawiane badania, Michael Lehmann i Miles Herkenham, analizowali również zmiany, jakie zachodziły w mysim mózgu pod wpływem ćwiczeń i chroniły zwierzęta przed wystąpieniem objawów stresu. W swoich poszukiwaniach badacze skupili się na obwodzie funkcjonalnym, w którego skład wchodzą ośrodki zaangażowane w procesy emocjonalne. W przypadku myszy chowanych w środowisku bogatym w bodźce stwierdzono istotnie podwyższoną ilość białka, którego obecność wskazuje na poziom aktywności neuronów kory limbicznej (infralimbic cortex, ILC), części wspomnianego obwodu.

Obszary mózgu połączone z ILC i otrzymujące z niej impulsację, charakteryzowały się podobnie podwyższonym poziomem wzbudzenia. Jeżeli ILC została u myszy unieczynniona jeszcze na początku trwania eksperymentu, pozytywny efekt stymulującego środowiska nie występował. Natomiast jeżeli ILC unieczynniono po upływie pierwszych trzech tygodni eksperymentu, obszary mózgu, które otrzymują impulsację z ILC, wykazywały nadal podwyższony poziom aktywności, co wiązało się z wystąpieniem pozytywnego efektu stymulującego środowiska i z większą odpornością na stres. Jak się okazało, ILC stanowi rodzaj furtki, otwierającej drogę dla korzystnej aktywności połączonych z nią innych części mózgu. Jeżeli owe ośrodki zostały już raz wzbudzone przez ILC, nie ma dalszego znaczenia to, czy ILC nadal jest "na linii".

Stymulujące środowisko miało z kolei odwrotny wpływ na tę część mózgu, która wpływa na odpowiedź organizmu na stres: z jednej strony otoczenie bogate w bodźce zachęca do podejmowania aktywności, z drugiej - wygasza aktywność w rejonach mózgu związanych z podwyższonym poziomem gotowości do reakcji stresowej.

Znaczenie badań

Głównym celem badań było lepsze zrozumienie, w jaki sposób stres przyczynia się do rozwoju zaburzeń nastroju, oraz ustalenie podłoża różnic indywidualnych, występujących u ludzi i u zwierząt pod względem odporności na stres.

Duża część prowadzonych obecnie badań ukierunkowana jest na ujęcie podłoża procesów psychicznych i ich zaburzeń w kategoriach obwodów neuronalnych. Uważa się na przykład, że zaburzenia w radzeniu sobie przez mózg z lękotwórczymi wspomnieniami, odgrywają pewną rolę w etiologii zaburzeń lękowych i depresji. U szczurów, które na drodze warunkowania nabyły reakcje lękowe w odpowiedzi na określone dźwięki, stymulowanie obszaru ILC łagodzi reakcje lękowe. Wyniki prezentowanych badań wskazują, że oddziaływanie środowiska także może uodpornić myszy na stres poprzez zmiany wywołane w tym samym obwodzie mózgowym.

Okolice mózgu, które były obiektem omawianych badań są analogiczne do okolic mózgowych, w których obserwuje się zmiany funkcjonalne u ludzi cierpiących z powodu takich zaburzeń, jak depresja czy zespół stresu pourazowego. Znajomość fizjologicznych podstaw odporności emocjonalnej jest kluczowa dla opracowania strategii profilaktyki zaburzeń nastroju; wyznacza również cele dla rozwoju nowych leków, na które stale utrzymuje się spore zapotrzebowanie.

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Źródło: NIMH

Referencje dokumentu: Lehmann, M.I., and Herkenham, M. Environmental enrichment confers stress resiliency to social defeat through an infralimbic cortex-dependent neuroanatomical pathway. Journal of Neuroscience 31:6159-6173, 2011.

Neutrina to najlżejsze i nadal bardzo zagadkowe cząstki materii. Ich istnienie zapostulował ponad 80 lat temu pochodzący z Austrii fizyk Wolfgang Pauli, aby wyjaśnić procesy zachodzące podczas rozpadów jąder atomowych. Doświadczalnie ich istnienie zostało potwierdzone dopiero w 1956 r. Detekcja neutrin jest bardzo trudna, gdyż są obojętne elektrycznie i niesłychanie słabo oddziałują z jakąkolwiek materią. Szansę na wykrycie neutrina daje jego zderzenie z neutronem, w wyniku którego powstają dwie naładowane cząstki - proton i elektron. Są jednak neutrina, które w podobnym zderzeniu nie produkują elektronu lecz jego 200 razy cięższego "brata" - mion. Trzeci rodzaj neutrin prowadzi w zderzeniu z neutronem do powstania jeszcze cięższej cząstki o nazwie taon. Znamy więc trzy rodzaje neutrin i mamy dobre powody by uważać, że tych rodzajów nie ma już więcej. Przez wiele lat uważano, że neutrina są pozbawione masy. Pogląd ten został podważony pod koniec ubiegłego wieku dzięki obserwacji, że neutrina dochodzące do nas z atmosfery mogą zmieniać swoją tożsamość. Jest to zjawisko nie mające swojego dobrego odpowiednika w świecie obiektów makroskopowych. W zgrzewce butelek wody mineralnej wysłanej np. w trzystukilometrową podróż nie pojawi się nigdy bez powodu kilka butelek wina. Okazuje się, że w świecie neutrin przemiana jednego rodzaju cząstek w drugie jest możliwa, a ponieważ zachodzi cyklicznie to zjawisko to nazwano oscylacjami neutrin.

Oscylacje neutrin ze źródeł naturalnych takich jak Słońce czy atmosfera zostały potwierdzone już kilka lat temu. Zburzyło to pogląd o bezmasowości neutrin, gdyż teoria przewiduje, że tylko neutrina różniące się co do masy - a więc nie bezmasowe - mogą zmieniać swoją tożsamość w procesie oscylacji. Aby dokładnie zbadać naturę oscylacji potrzebne są jednak precyzyjne doświadczenia laboratoryjne. Największym z eksperymentów, który poszukuje oscylacji neutrin wytwarzanych w sposób kontrolowany w laboratorium jest ulokowany w Japonii eksperyment T2K. Wiązka neutrin mionowych wytwarzana w akceleratorze w pobliżu Tokio kierowana jest pod krzywizną Ziemi do potężnego detektora zbudowanego w oddalonej o ok. 300 km starej kopalni w Kamioka. Tam we wnętrzu wydrążonej góry czeka na docierające neutrina potężny zbiornik wypełniony 50 tys. ton wody i obłożony ponad 11 tys. optycznych czujników (fotopowielaczy). Wypatrują one błysków świadczących o oddziaływaniu neutrina z neutronem.

Na konferencji T2K w Japońskim laboratorium w Tsukuba ogłoszono wyniki będące efektem analizy danych zebranych w ciągu ok. 10 miesięcy pracy eksperymentu. Z ogłoszonych informacji wynika, że detektor Super-Kamiokande zaobserwował 6 przypadków będących kandydatami do tego, by uznać je za neutrina elektronowe powstałe w wyniku przemian zachodzących w pierwotnej wiązce neutrin mionowych. Analiza teoretyczna wskazuje, że ta liczba przypadków jest znacząco wyższa od oczekiwanej liczby sygnałów (1,5), których w tym czasie należałoby się spodziewać na skutek innych efektów. Sześć przypadków to nadal zbyt mało, by wynik uznać za w pełni przekonywujący, choć nadal jest to wynik bardzo obiecujący. Kolejne dane będą zbierane, jednak na skutek marcowego trzęsienia ziemi w Japonii, eksperyment musi być wstrzymany przynajmniej na kilka miesięcy. Obecne plany zakładają, że ponownie zostanie uruchomiony na przełomie 2011/2012 roku. W eksperyment T2K zaangażowanych jest ok. 500 naukowców z 12 krajów świata. Wśród nich jest grupa ok. 30 uczonych z polskich instytucji badawczych. Są to fizycy i inżynierowie z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku, Politechniki Warszawskiej, Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie oraz z uniwersytetów Wrocławskiego, Śląskiego i Warszawskiego. W badaniach uczestniczą także magistranci i doktoranci. Polska grupa miała istotny wkład w zaprojektowanie, zbudowanie i instalację jednego z poddetektorów badających wiązkę wysyłanych neutrin. Polacy biorą udział w zbieraniu i analizie danych, która doprowadziła do ogłoszonego wyniku, przygotowali fragmenty oprogramowania i testowali układy elektroniczne.

Badania neutrin mają duże znaczenie poznawcze. Te cząstki - choć bardzo lekkie i słabo oddziałujące, są bardzo rozpowszechnione we Wszechświecie. Od ustalenia masy neutrin zależy odpowiedź na pytanie jaka część masy Wszechświata może być w nich zawarta. Ogromna ilość neutrin jest obecna w naszym bezpośrednim otoczeniu. W każdej chwili przez ciało każdego z nas przelatują ich miliardy. Pochodzą one ze Słońca, w którym powstają w wyniku zachodzących w nim przemian jądrowych, pochodzą z atmosfery, z odległego kosmosu, a także z wnętrza Ziemi. Dzięki słabemu oddziaływaniu z wszelką materią, niosą niezakłócona informację o miejscach i procesach, w których się narodziły. Są np. cennym źródłem informacji o wczesnych stadiach ewolucji Wszechświata - epoki z której nie docierają już do nas sygnały promieniowania elektromagnetycznego. Zagadka mas neutrin pozostaje wyzwaniem dla modeli teoretycznych opisujących oddziaływania fundamentalne w przyrodzie. Dokładne zbadanie oscylacji neutrin może nas też zbliżyć do odpowiedzi na pytanie dlaczego nasz Wszechświat powstały w Wielkim Wybuchu zawiera głównie materię, a tak mało w nim antymaterii. Zastosowania praktyczne fizyki neutrin to nadal jeszcze domena science fiction, ale historia poucza, że wszelkie poznanie wcześniej czy później przekłada się na efekty wzbogacające naszą cywilizacje techniczną.

Lista polskich instytucji zaangażowanych w ekseryment T2K: Instytut Problemów Jądrowych w Świerku, Politechnika Warszawska, Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, Uniwersytet Wrocławski, Uniwersytet Śląski, Uniwersytet Warszawski.

Źródło: Wydział Fizyki UW

Szrotówek kasztanowcowiaczek (Cameraria ohridella), nieznany nam jeszcze trzy dekady temu, rozprzestrzenił się po całej Europie Środkowej. Insekt przedostał się transportem drogowym i kolejowym na północ, zachód i wschód. Zwalczenie go wydaje się niemożliwe. Jednakże eksperci pokładają nadzieję w odkryciu jego pochodzenia geograficznego, tak aby można było wykorzystać naturalnych wrogów do walki z tym inwazyjnym gatunkiem.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Frontiers in Ecology and the Environment, międzynarodowy zespół naukowców pracujący pod kierunkiem dr Davida Leesa z Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) we Francji i H. Waltera Lacka z Freie Universität Berlin w Niemczech, wykazał że populacje szrotówka kasztanowcowiaczka występujące w Europie pochodzą z Półwyspu Bałkańskiego.

Ustalenie pochodzenia motyla z rodziny kibitnikowatych nie było łatwym zadaniem. Z ponad 1500 gatunków bezkręgowców uważanych za obce w Europie, nie ustalono jeszcze pochodzenia około 220 gatunków. Introdukcja coraz większej liczby obcych gatunków postępuje z powodu intensywności handlu międzynarodowego oraz liczby podróżnych przemieszczających się po całym świecie.

Jedynie niewielkiemu odsetkowi udaje się samodzielnie zainstalować długofalowo w nowych regionach i rozpocząć reprodukcję. Inwazje biologiczne są zazwyczaj inicjowane przez kilka "pionierskich" osobników. Założyciele ci reprezentują jedynie niewielki odsetek ogólnego zróżnicowania genetycznego, obecnego w pierwotnej populacji.

Naukowcy zebrali próbki Cameraria ohridella z parków i ogrodów w Europie, aby je poddać analizie genetycznej i porównać z populacjami, których próbki zebrano w górskich lasach na Bałkanach. Zróżnicowanie genetyczne populacji okazało się znacząco wyższe w naturalnych obszarach leśnych. To odkrycie oraz bliskość populacji zasugerowały, że Cameraria ohridella pochodzi z południowych Bałkanów.

Co więcej, dzięki wykorzystaniu DNA jądrowego i mitochondrialnego larw sprasowanych w liściach pozyskanych z zielnika datującego się aż na 1879 r., naukowcy byli w stanie prześledzić historię owada w Europie aż do XIX w. Ku ich zaskoczeniu, szrotówek kasztanowcowiaczek rozwijał się doskonale w środkowej Grecji i Albanii już w 1961 r., czyli na długo zanim został odkryty.

W Europie Środkowej pierwsze wzmianki pochodzą z Austrii z roku 1989. W kolejnych latach nastąpiła szybka inwazja na sąsiadujące kraje. Obecnie Cameraria ohridella jest rozpowszechniony w całej Europie, gdzie składa jajeczka na liściach kasztanowców, a gąsienice kopią w tkance liści korytarze długie na kilka milimetrów. To wydaje się niewielkim zagrożeniem dla wyniosłych i majestatycznych drzew, które nie rozpoczynają wytwarzania tak nam znanych kasztanów.

Cameraria ohridella może być maleńki, cichy i niepozorny, ale wczesnym latem pozostawia po sobie zniszczenia. Znajdujące się w malutkich jajeczkach, składanych na wiosnę przez samice na liściach, larwy niestrudzenie przegryzają się przez liście kasztanowców, doprowadzając do jesiennego opadania liści w parkach i ogrodach w środku lata.

Liście są dosłownie zjadane. Larwy linieją kila razy i przepoczwarzają się w kokonie, z którego później wylęga się motyl, tworząc nowe pokolenie. Jednego lata rozwijają się cztery pokolenia, a larwy z ostatniego pokolenia zimują na liściach. Listowie usycha i opada na długo przed nastaniem jesieni.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Lees, D.C., et al. (2011) Tracking origins of invasive herbivores through herbaria and archival DNA: the case of the horse-chestnut leaf miner. Frontiers in Ecology and the Environment. DOI: 10.1890/100098.

Finansowany ze środków unijnych zespół naukowców zbliżył się o krok do zastosowania metanu jako surowca.

Dofinansowywanym w ramach zaproszenia "Aktywacja chemiczna dwutlenku węgla i metanu", które jest częścią programu "Chemia" Europejskiej Przestrzeni Badawczej, naukowcom z Francji i Hiszpanii udało się przekształcić metan w bardziej złożoną cząstkę organiczną.

W artykule opublikowanym w magazynie Science, zespół ekspertów z Uniwersytetu w Walencji, Uniwersytetu w Huelvie i Uniwersytetu w Tuluzie, przedstawia, w jaki sposób metan, najprostszy węglowodór i główny składnik gazu naturalnego, można wykorzystywać jako surowiec do produkcji bardziej złożonych cząstek organicznych.

Odkrycia mogą być dobrą wiadomością zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i środowiskowego - metan mógłby służyć za surowiec w przemyśle chemicznym. Zdaniem ekologów metan jest jednym z najłagodniejszych dla planety paliw, gdyż w czasie spalania wytwarza mniej dwutlenku węgla na uwalnianą jednostkę ciepła. Jest także głównym składnikiem sprężonego gazu naturalnego, czystego substytutu tradycyjnych, bardzo zanieczyszczających paliw, takich jak benzyna czy ropa.

Jednakże do tej pory naukowcy borykali się z wieloma problemami w badaniach nad metanem. Zważywszy na fakt, że metan ma jedno z najsilniejszych wiązań C-H z całego szeregu alkanów, manipulowanie nimi nie jest łatwym zadaniem.

Ponadto gazowy charakter metanu i jego niska rozpuszczalność w zwykłych rozpuszczalnikach stawiają dalsze przeszkody związane z przekształcaniem go chemicznie. Cechy te utrudniają kontakt metanu z katalizatorami i odczynnikami wywołującymi reakcje chemiczne, które w wyniku tego przebiegają z dużym trudem albo wcale.

Ze względu na te trudności jak dotąd bardzo niewiele procesów okazało się skutecznych pod względem zapewnienia funkcjonalności temu węglowodorowi, ale teraz francusko-hiszpański zespół rozwiązał te problemy, opracowując metodologię przekształcania metanu w bardziej złożone cząstki organiczne.

W reakcji bierze udział srebro w formie katalizatora specjalnie przygotowanego do aktywowania wiązań metanowych C-H - proces ten już wcześniej dowiódł swojej skuteczności w przypadku cięższych węglowodorów. Kłopot z uzyskaniem skutecznego kontaktu między katalizatorem a odczynnikami w celu przekształcenia metanu rozwiązano wykorzystując dwutlenek węgla w stanie superkrytycznym, jako medium reakcji.

Chociaż w normalnych warunkach dwutlenek węgla jest gazem, kiedy temperatura i ciśnienie przekraczają wartości krytyczne staje się podobny do cieczy, która potrafi rozpuszczać cząstki biorące udział w reakcji. Właściwości dwutlenku węgla w stanie superkrytycznym znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle, jak na przykład w odkofeinowywaniu kawy. Ponadto chemiczna obojętność dwutlenku węgla uniemożliwia mu wchodzenie w reakcje z katalizatorem i odczynnikami przy konwersji metanu, dzięki czemu jest on idealnym rozpuszczalnikiem w tych reakcjach.

Wyniki tych badań otworzyły drogę do dalszych prac nad procesem funkcjonalizacji metanu i węglowodorów w ogóle.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Caballero, A., et al. (2011) Silver-Catalyzed C-C Bond Formation Between Methane and Ethyl Diazoacetate in Supercritical CO2. Science. Vol. 332 no. 6031. s. 835-838. DOI: 10.1126/science1204131

Wargatki sanitarniki (Labroides dimidiatus) są rzeczywiście tym, co zjedzą. Chociaż rodzą się jako samice, największy łakomczuch przekształca się w dominującego samca i karze mniejsze, oszukańcze ryby, które nie ograniczają się tylko do jedzenia pasożytów bytujących na rybie "kliencie", ale nadgryzają również ją samą.

Wyniki ostatnich międzynarodowych badań, zaprezentowane w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society B, rzucają nowe światło na to, co dzieje się z samicami ryb, które się przejadają. Ku wielkiej konsternacji dominującego samca, samica racząca się nadmiernie jedzeniem może stać się na tyle duża, by stać się dla niego konkurentem.

Naukowcy pracujący pod kierunkiem Instytutu Zoologii przy Londyńskim Towarzystwie Zoologicznym (ZSL) w Wlk. Brytanii odkryli, że samce ryb są wrażliwe na rozmiar swoich partnerek. Ryby te żyją w grupach, które eksperci nazywają haremami, gdyż składają się z 16 samic i 1 dominującego samca. Samiec łączy się zwykle z największą samicą przy wykonywaniu swoich prac sanitarnych.

"Wyniki naszych badań pokazują, że samce ryby czyściciela są wrażliwe na rozmiar swoich partnerek" - wyjaśnia naczelna autorka dr Nichola Raihani z ZSL. "Jednym z powodów kontrolowania oszukującej samicy może być powstrzymywanie jej przed nadmiernym objadaniem się, a przez to zagrożeniem swojej pozycji dominującego samca w rafie." Ryba czyściciel żyje w rafach koralowych w całym tropikalnym regionie indyjsko-pacyficznym.

W toku badań odkryto również, że samiec ryby czyściciela potrafi rozróżnić między tym, co jest nisko- a co wysokowartościowym posiłkiem i nie zawaha się surowiej ukarać samicy, jeżeli "odpędzi" cennego klienta.

A jak reaguje samica? Zapewnia lepszą obsługę wartościowym rybom klientom. Naukowcy podkreślają, że jest to pierwszy przykład spoza społeczności ludzkiej, w którym kara odpowiada przewinieniu, doprowadzając winowajcę do zmiany zachowania z uwagi na możliwe konsekwencje.

Według naukowców ryba czyściciel staje w obliczu problemu podobnego do "dylematu więźnia" (scenariusze współpracy i zaufania mogą, ale nie muszą przeważyć nad  perspektywą samolubnej korzyści), kiedy przeprowadza w parze inspekcję wspólnego klienta. Tylko jeden członek pary odniesie korzyść z oszustwa (ugryzienia klienta), podczas gdy koszty (odejście klienta) zostaną podzielone między oboje partnerów.

"Ryba czyściciel i człowiek raczej nie mają wielu wspólnych cech fizycznych, niemniej zwierze to wymierza karę oszukującym osobnikom w taki sposób, jak ludzie wyciągają konsekwencję wobec innych, przekraczających granice prawa" - wyjaśnia dr Raihani. "W obydwu sytuacjach surowsza kara może służyć za silniejszy środek zniechęcający do kolejnych wykroczeń."

"Pomimo korzyści związanych z oszukiwaniem, ryby czyściciele wydają się znajdować wyjście z dylematu oparte na współpracy, głównie dlatego, że samice zachowują się bardziej kooperacyjnie w czasie inspekcji zespołowych niż samotniczych. Ten wzrost kooperatywności ze strony samic pojawia się dlatego, że samce karzą samice, które oszukują i doprowadzają do odejścia wspólnego klienta. Samce wymierzają karę poprzez agresywny pościg po odejściu modelowego klienta" - czytamy w artykule.

A czy samice karzą samców? Okazuje się, że nie.

Kolejnym zadaniem stojącym przed naukowcami będzie uzyskanie odpowiedzi na pytanie o to, czy ryby czyściciele sa w stanie ocenić wpływ sił rynkowych na jakość usług, zapewnianych przez nie gatunkom klienckim.

Wkład w badania wnieśli eksperci z Uniwersytetu w Zurychu i Université de Neuchâtel w Szwajcarii oraz z Uniwersytetu w Queensland w Australii.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Raihani, N.J., et al. (2011) 'Male cleaner wrasses adjust punishment of female partners according to the stakes'. Proc. R. Soc. B, publikacja internetowa z dnia 15 czerwca. DOI: 10.1098/rspb.2011.069.

Zeberki prążkogardłe tworzą monogamiczne związki na całe życie, ale zarówno samce, jak i samice pozwalają sobie na seks pozamałżeński. Podczas gdy korzyść dla samców jest oczywista - płodzenie większej liczby potomków - w przypadku samic nieuczciwość wiąże się z ryzykiem utraty partnera życiowego. Niemieccy naukowcy sugerują, że samice nie mogą uniknąć rozwiązłości, gdyż dziedziczą wiele takich samych genów, które są odpowiedzialne za rozwiązłe zachowanie samców.

W ostatnich latach, kiedy naukowcy wykorzystali molekularne metody genetyczne i odkryli, że wiele młodocianych osobników nie pochodzi od swoich społecznych ojców, położono kres powszechnemu przekonaniu, iż większość gatunków ptaków wiedzie monogamiczne życie. Wyjaśnienie tego "obcego" ojcostwa jest takie, że samce chcą zwiększyć swój sukces reprodukcyjny poprzez większą liczbę potomstwa.

Z drugiej strony, w przypadku samic, przeważają aspekty negatywne. Zdradzony samiec często ogranicza swoje rodzicielskie starania a wsparcia ze strony partnerki spoza pary nie może oczekiwać, gdyż ta raczej pomoże swojemu "małżonkowi". A zatem pozostaje pytanie, dlaczego niektóre samice poszukują innych samców do parzenia się poza swoją parą?

Ornitolog dr Wolfgang Forstmeier wraz z kolegami z Instytutu im. Maxa Plancka w Niemczech obserwował łączenie się w pary i zachowanie godowe ponad 1.500 zeberek prążkogardłych w niewoli z pięciu kolejnych pokoleń. Dzięki wykorzystaniu systemu monitorowania wideo naukowcy byli w stanie obserwować jak samice będące w parze reagowały na zaloty swojego własnego partnera oraz obcych samców.

Ponadto naukowcy przeprowadzili genetyczną analizę ojcostwa za pomocą metody markerów mikrosatelitarnych, aby ustalić liczbę potomstwa, które samiec spłodził w obcym gnieździe. Ustalili również liczbę młodych, jakie samica poczęła z samcem spoza pary.

Wyniki opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) z 13 czerwca 2011 r. sugerują, że skłonność do niewierności jest w umiarkowanym, ale ewolucyjnie kluczowym, stopniu oparta na podstawach genetycznych. W szczególności okazuje się, że warianty genetyczne, które nasilają rozwiązłe zachowanie samców - prowadzące do większej liczby i większego zróżnicowania potomstwa - mogą w podobny sposób sprzyjać swobodzie seksualnej samic.

"Ewolucyjna korzyść dla samic nie jest najważniejsza" - wyjaśnia dr Forstmeier, naczelny autor artykułu. "Wystarczy, aby przodkowie męscy odnosili korzyści związane ze swoją rozwiązłością. 'Gen Casanovy' nasila swoją obecność w populacji, dopóki korzyści odnoszone przez męskich nosicieli genu przeważać będą nad kosztami żeńskich nosicieli genu."

Analiza genetyczna ujawniła, że rozwiązłe samce płodzą zazwyczaj rozwiązłe córki, a to wyjaśnienie "skoków w bok" może mieć również, zdaniem naukowców, zastosowanie wobec ludzi. "Kwestia tego, na ile jest to ten sam gen, który wpływa na zachowanie samców i samic w podobny sposób, musi zostać wyjaśniona w toku dalszych badań" - podsumowuje dr Forstmeier.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Forstmeier, W., et al. (2011) Female extrapair mating behavior can evolve via indirect selection on males. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), publikacja internetowa z dnia 13 czerwca. DOI: 10.1073/pnas.1103195108. (FREE FULL-TEXT ARTICLE)

Dla jednych problematyka efektywności treningu funkcji poznawczych może stanowić ciekawostkę służącą jedynie umysłowej rozrywce, dla innych może mieć poważne znaczenie, związane z wieloma aspektami radzenia sobie z konkretnymi sytuacjami w dniu codziennym i oczekiwaną jakością życia. Być może dlatego zagadnienie skuteczności tzw. gimnastyki mózgu budzi coraz większe zainteresowanie nie tylko wśród jej potencjalnych użytkowników (w tym osób cierpiących z powodu zaburzeń funkcji poznawczych lub pragnących zapewnić sobie dłuższy okres korzystania z optymalnego ich poziomu w wieku podeszłym), ale również wśród dostawców produktów i usług, które mają na celu usprawnianie funkcji poznawczych, takich jak uwaga, pamięć czy myślenie.

Tego rodzaju oferta rynkowa, od zabawek, łamigłówek i aplikacji komputerowych po rozbudowane programy edukacyjne i terapeutyczne, już obecnie cieszy się na rynku sporym zainteresowaniem. Oczekuje się, że będzie się ono zwiększać wraz z nieuchronnym starzeniem się społeczeństw i koniecznością zachowania jak najlepszej kondycji umysłowej w wieku podeszłym między innymi w związku z oczekiwanym stopniowym wydłużaniem wieku emerytalnego w wielu krajach.

Badania naukowe nad skutecznością treningu funkcji poznawczych, prowadzonego w oparciu produkty komercyjne, powszechnie dostępne na rynku, stanowią pewne wyzwanie pod względem metodologicznym. W przypadku profesjonalnie przygotowanych produktów nie jest w zasadzie problemem wykazanie, że przynoszą one pewne pozytywne efekty. O wiele ciekawsze jest jednak poszukiwanie naukowej odpowiedzi na inne pytania. Czy efekty treningu przenoszą się na poprawę funkcjonowania poznawczego osoby w życiu codziennym? Jak długi powinien być czas treningu, by stały się zauważalne? Jakie są inne czynniki, na przykład związane z różnicami indywidualnymi, wpływające na skuteczność treningu? Czy można przewidzieć, jaki rodzaj treningu funkcji poznawczych będzie najskuteczniejszy w przypadku danej osoby? Czy trening funkcji poznawczych może przynosić również negatywne skutki?

Naukowcy z Wydziału Psychologii University of Michigan (USA) próbowali na te pytania odpowiedzieć, a rezultaty ich prac badawczych zostały przedstawione na łamach Proceedings of the National Academy of Science (publikacja internetowa z dnia 13 czerwca 2011).

W psychologii uczenia się dobrze znanym zjawiskiem jest tzw. transfer. Polega on na tym, że opanowanie jakiejś umiejętności może wpływać - pozytywnie lub negatywnie - na szybkość nabywania lub prezentowany poziom innej umiejętności. Na przykład systematyczny trening biegowy z pewnością podniesie również osiągnięcia w jeździe na rowerze, ale jest wiele różnych umiejętności, często utrwalonych na poziomie automatyzmu i nawyku, które mogą wręcz utrudniać, przynajmniej na początku uczenia się, nabywanie nowych. Zjawisko transferu - pozytywnego, negatywnego lub neutralnego (oznaczającego brak jakiegokolwiek zauważalnego efektu) - może występować również w przypadku treningu funkcji poznawczych. Ponieważ w gimnastyce mózgu chodzi o to, by ćwiczenia funkcji poznawczych pozwalały nie tylko na coraz lepsze ich wykonywanie, ale również prowadziły do poprawy funkcjonowania w dniu codziennym, zjawisko transferu znalazło się w polu głównego zainteresowania naukowców.

Badaniami objęto 76 dzieci z Detroit i Ann Arbor w stanie Michigan (USA). Wszystkie dzieci rozwijały się prawidłowo - z udziału w badaniach wykluczono te z zespołem nadpobudliwości psychoruchowej i deficytami uwagi lub innymi trudnościami rozwojowymi i problemami w uczeniu się. Osoby badane zostały przydzielone do grupy kontrolnej i eksperymentalnej w taki sposób, by zapewnić podobieństwo obu grup pod względem takich zmiennych, jak wiek, płeć czy poziom wykonania testów inteligencji płynnej w badaniach wstępnych. Dzieci trenowały swoje funkcje poznawcze za pomocą programu komputerowego przypominającego grę wideo, którego używały przez miesiąc, pięć razy w tygodniu, w sesjach po 15 minut.

Dzieci z grupy eksperymentalnej wykonywały zadania angażujące przetwarzanie wzrokowo-przestrzenne i pamięć operacyjną, polegające na prawidłowym rozpoznawaniu ułożenia przestrzennego elementów i porównywaniu aktualnego ułożenia z zapamiętaną, wcześniejszą prezentacją bodźców. Zakłada się, że tego typu zadania angażują tzw. inteligencję płynną, uwarunkowaną czynnikami wrodzonymi i konstytucjonalnymi, która odpowiada za zdolności adaptacyjne w nowych sytuacjach problemowych. Spadek inteligencji płynnej występuje już w drugiej dekadzie życia i dynamicznie postępuje wraz z procesem dalszego starzenia się organizmu. Stąd dostępne na rynku programy treningu funkcji poznawczych koncentrują się na stymulowaniu głównie tej zdolności.

Dzieci z grupy kontrolnej wykonywały testy wiadomości i testy słownikowe, których wykonywanie angażuje tzw. inteligencję skrystalizowaną, bazującą na utrwalonej wiedzy i umiejętnościach nabytych w toku edukacji szkolnej i wskutek oddziaływania środowiska społeczno-kulturowego. Inteligencja skrystalizowana, w porównaniu z inteligencją płynną, jest bardziej odporna na uszkadzający wpływ procesów starzenia się. To prawdopodobnie tłumaczy zamiłowanie ludzi w wieku podeszłym do krzyżówek i innych słownych rozrywek umysłowych. Trzy miesiące po zakończeniu treningu dzieci wzięły udział w badaniach, mających na celu pomiar inteligencji płynnej za pomocą dwóch testów, które uważane są za trafne i rzetelne miary tej zdolności umysłowej. Równoległe wersje tych testów wykorzystywane były również do badań wstępnych i wykonywanych w trakcie trwania programu.

W wyniku badań okazało się, że jedynie w przypadku dzieci, u których zaobserwowano istotną poprawę wyników we wcześniejszym treningu funkcji poznawczych, występowała również poprawa wyników osiąganych w testach inteligencji płynnej. Poprawa osiągnięć była istotnie większa w grupie eksperymentalnej (trening przetwarzania wzrokowo-przestrzennego i pamięci operacyjnej) niż w grupie kontrolnej, która wykonywała zadania, które nie angażowały tych funkcji. Co więcej, pozytywny efekt ćwiczeń utrzymywał się nawet trzy miesiące po zakończeniu treningu. Na podstawie analiz otrzymanego materiału wyodrębniono jednak również sporą grupę dzieci, u których odnotowane postępy były słabe, a więc efektywność treningu funkcji poznawczych okazała się w ich przypadku dość niska.

"Wnioskujemy stąd - autorzy badań komentują uzyskane wyniki - że trening funkcji poznawczych może być skuteczny i przynosić długotrwałe skutki, ale oceniając je, musimy być również świadomi działania innych czynników, ograniczających skuteczność ćwiczeń; jednym z tych czynników są różnice indywidualne w poziomie wykonania zadań treningowych. Dlatego uważamy, że badania nad skutecznością treningu funkcji poznawczych powinny być nadal prowadzone, przy czym należy w nich dążyć do ustalenia, jaki system ćwiczeń i jakie inne okoliczności sprzyjają skuteczności transferu, jaki jest jego neuronalny i poznawczy mechanizm, a także - dla kogo może być najbardziej korzystny".

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Jaegi, M. S. i in. (2011). Short- and long-term benefits of cognitive training. PNAS Early Edition, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1103228108

Nasz świat jest wyjątkowy pod tym względem, że żywe organizmy potrafią szybko i precyzyjnie przechodzić złożone reakcje chemiczne i ustawiać je w jedną sekwencję. Ale w jaki sposób niezbędne dla życia białka skutecznie przyspieszają te reakcje? Naukowcy z Francji dostarczają nowych informacji o tym, jak tak naprawdę funkcjonują enzymy. Wyniki badań zaprezentowano w czasopiśmie PLoS Biology.

Eksperci z Institut des Sciences du Végétal (IVS) przy Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) we Francji, we współpracy z kolegami z Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques (LCBPT), Institut de Biochimie et Biophysique Moléculaire et Cellulaire (IBBMC) oraz Laboratoire de Cristallographie et RMN Biologique, przeanalizowali wiązanie związku chemicznego o terapeutycznych właściwościach z jego biologicznym celem.

Twierdzą, że specyficzne makromolekuły katalizują reakcje biochemiczne i mogą być wykorzystywane wielokrotnie. Powstaje jednak pytanie, czy białka te mogą przyspieszać reakcje. Stan wiedzy na dzisiaj jest taki, że enzym musi najpierw rozpoznać substrat, który następnie wchodzi w kontakt z pewnymi, specyficznymi dla niego, grupami chemicznymi, po czym ulega przekształceniu. Substrat jest wówczas przychylnie traktowany przez powstałe środowisko chemiczne i dołączany do odkształceń grup molekularnych, które są sobie fizycznie bliskie w przestrzeni.

Molekularny zespół osiąga zatem efemeryczny stan, który jest wysoce reaktywny. Eksperci definiują go jako "stan przejściowy". W wyniku tego procesu następuje przyspieszenie reakcji biochemicznej o kilkaset miliardów razy.

Wyniki badań przeprowadzonych w latach 50. XX w. ujawniły model "wzbudzonego dopasowania", w którym substrat brał udział w zmianie formy enzymu. Tutaj mały związek chemiczny początkowo wchodzi w reakcję z enzymem a ta interakcja wywołuje konformacyjną zmianę makromolekuły, co z kolei umożliwia przekształcenie substratu.

W ramach ostatnich badań naukowcy wykorzystali terapeutyczny enzym docelowy, badając niewielki związek chemiczny symulujący substrat, który mógłby związać się ściśle z enzymem, blokujący jego aktywność i ujawniający właściwości antybiotyczne, przeciwnowotworowe i herbicydowe.

Zespół twierdzi, że etap "wzbudzonego dopasowania" jest wymagany do zapewnienia skutecznego wiązania związku chemicznego z docelowym enzymem. W skrócie, to niewielki związek chemiczny powoduje modyfikację konformacyjną po przyłączeniu się do enzymu.

Wywodząc rozkład drobnej struktury tego enzymu na podstawie rośliny Arabidopsis thaliana, naukowcy z powodzeniem zilustrowali interakcje i konformacje każdego enzymu i substratu na poszczególnych etapach reakcji.

Powstaje wiązanie wodorowe, stabilizujące kompleks enzym-substrat w stanie przejściowym. To umożliwia skuteczne przeprowadzenie reakcji enzymatycznej hydrolizy.

Naukowcy twierdzą, że dzięki uzyskanym przez nich wynikom model można wykorzystywać do wszystkich form enzymu, zwłaszcza tych występujących w bakteriach, które są celem antybiotyków. Dane pokazują również mechanizm wiązania molekuły terapeutycznej z celem, "odczepiania" jej od niego i rozszerzania w ten sposób oddziaływania leku poza samo leczenie - twierdzą naukowcy.

Wyniki tych badań mogą wesprzeć naukowców w staraniach nad opracowaniem lub udoskonaleniem farmakologicznych właściwości kandydatów na leki.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Fieulaine, S., et al. (2011) Trapping conformational states along ligand-binding dynamics of peptide deformylase: the impact of induced fit on enzyme catalysis. PLoS Biology. DOI:10.1371/journal.pbio.1001066.

Nowy Teleskop do Przeglądów (VST) Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) z Obserwatorium Paranal w północnej części pustyni Atakama w Chile udostępnił światu dwa nowe (fotografia 1, fotografia 2), olśniewające i gwiaździste zdjęcia przedstawiające Messiera 17 (M17) - siedlisko powstawania gwiazd zlokalizowane około 5.500 lat świetlnych od konstelacji Strzelca oraz Omega Centauri - największą i najjaśniejszą ze wszystkich znanych gromad kulistych.

VST, najnowsze oprzyrządowanie czterech jednostek teleskopu VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) na szczycie wzgórza Paranal, jest największym na świecie teleskopem szerokokątnym. Pole widzenia jest tak szerokie, że umożliwia obserwację całej mgławicy M17, w tym jej bledszych, zewnętrznych części.

Teleskop wielkości 2,6 m, wyposażony w olbrzymią kamerę OmegaCAM o matrycy 268 megapikseli, został zaprojektowany do szybkiego mapowania nieba przy zachowaniu bardzo wysokiej jakości zdjęć. Co więcej jest teleskopem światła widzialnego, który stanowi doskonałe uzupełnienie podczerwonego teleskopu do przeglądów VISTA.

"Ogromnie się cieszę z tych imponujących, pierwszych zdjęć wykonanych za pomocą VST i OmegaCAM" - czytamy w oświadczeniu Dyrektora Generalnego ESO Tima de Zeeuwa. "Unikalna kombinacja VST i podczerwonego teleskopu do przeglądów VISTA umożliwi zidentyfikowanie wielu interesujących obiektów, aby prowadzić bardziej szczegółowe obserwacje za pomocą silnych teleskopów [VLT]."

Jedno zdjęcie wykonane za pomocą teleskopu VISTA ma 67 megapikseli, a zdjęcia z kamery OmegaCAM zainstalowanej na VST mają rozdzielczość 268 megapikseli. Obydwa teleskopy do przeglądów będą generować co noc znacznie więcej danych niż łącznie wszystkie pozostałe instrumenty zamontowane na VLT. Razem teleskopy VST i VISTA dostarczą rocznie ponad 100 terabajtów danych.

"Połączenie szerokiego pola widzenia, doskonałej jakości zdjęć i niezwykle sprawnego planu działania VST przełoży się na olbrzymie bogactwo informacji, które wniesie wkład w rozwój wielu dziedzin astrofizyki" - zauważa Konrad Kuijken, kierownik konsorcjum OmegaCAM. W ciągu kolejnych pięciu lat VST posłuży do trzech przeglądów nieba południowego, przynosząc zdjęcia posuwające naprzód badania nad ciemną materią - niewidzialną substancją przylegającą do galaktyk, nad ciemną energią - będącą prawdopodobnie motorem rozszerzania się wszechświata oraz nad ewolucją galaktyk.

"Projekt VST przezwyciężył wiele trudności, a teraz spełnia, dzięki doskonałej jakości zdjęciom, oczekiwania społeczności astronomów i odpłaca za starania wielu osób z INAF (Włoski Państwowy Instytut Astrofizyki) zaangażowanych w jego budowę" - czytamy w komunikacie prasowym ESO wypowiedź Tommaso Maccacaro, kierownika INAF. "Cieszę się z funkcjonowania VST" - mówi.

Projekt VST to wspólne przedsięwzięcie ESO i INAF z Neapolu, Włochy. Konkretnie INAF zaprojektował i zbudował teleskop, a ESO było odpowiedzialne za ogrodzenie terenu i roboty budowlane.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS, ESO