Αρχική > επιστήμη > Νέα της Επιστήμης

Νέα της Επιστήμης

clip_image002

Sagittarius constellation

 

Περιεχόμενα:

  • ΧΝΑ: Το νέο DNA

  • Το τρίτο πρόσωπο του ηλεκτρονίου

  • Κβαντική σύνδεση εξ αποστάσεως

  • Μπορούν οι πίθηκοι να διαβάσουν;

  • Όλα τα μαθηματικά σε μια εφαρμογή

  • «Ζούμε μέσα σε μια μικροβιακή σούπα!»

  • Θαυματουργό μικροτσίπ ταξιδεύει στο ανθρώπινο σώμα για διάγνωση παθήσεων

  • Synthetic Genetic Evolution

  • RNA-DNA Virus Hybrid Found

Επιμέλεια: Ν.Τ.

Θεοδώρα Τσώλη, ΤΟ ΒΗΜΑ 19.4.12

ΧΝΑ: Το νέο DNA

Τεχνητό γενετικό υλικό μπορεί να μιμηθεί τις ιδιότητες του DNA και του RNA

ΧΝΑ: Το νέο DNA

Εξι διαφορετικά XNAs που διέθεταν τις ιδιότητες του DNA και του RNA δημιούργησαν στο εργαστήριο βρετανοί ερευνητές

Ουάσινγκτον

Επιστήμονες βρέθηκαν ένα βήμα πιο κοντά στη σύνθεση νέων μορφών ζωής στο εργαστήριο καθώς έδειξαν ότι τεχνητό γενετικό υλικό που ονομάζεται ΧΝΑ (xeno-nucleic acid) μπορεί να μιμηθεί τις ιδιότητες του DNA και του RNA.

Ανατρεπτικά ευρήματα

Ερευνητές από το Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας του Ιατρικού Ερευνητικού Συμβουλίου της Βρετανίας κατάφεραν για πρώτη φορά, όπως αναφέρουν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Science», να εξαγάγουν πληροφορίες από τα τεχνητά γενετικά μόρια και να παραγάγουν μαζικά αντίγραφά τους. Τα νέα ανατρεπτικά ευρήματα δείχνουν ότι το DNA καθώς και το «ξαδελφάκι» του το RNA ίσως δεν είναι οι μόνες χημικές δομές που έχουν την ικανότητα να κωδικοποιούν τη γενετική πληροφορία και να την περνούν στις επόμενες γενιές. Η καινούργια αυτή γνώση ανοίγει νέους δρόμους στην έρευνα της «συνθετικής βιολογίας» και της βιοτεχνολογίας.

«Η ζωή βασίζεται στην καταπληκτική ικανότητα του DNA και του RNA να αποθηκεύουν και να διαδίδουν τη γενετική πληροφορία» ανέφερε σε συνέντευξή του στον δικτυακό τόπο της επιθεώρησης «Science» ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Φίλιπ Χόλιγκερ, μοριακός βιολόγος από το βρετανικό Ιατρικό Ερευνητικό Συμβούλιο και προσέθεσε: «Δείξαμε με τη μελέτη μας ότι τις βασικές λειτουργίες του DNA και του RNA μπορούν να επιτελέσουν νέα τεχνητά μόρια».

H κλασική δομή της διπλής έλικας του DNA και του RNA μοιάζει με μια στριφογυριστή σκάλα της οποίας τα σκαλιά είναι φτιαγμένα από ζεύγη νουκλεοτιδικών βάσεων.

Εξι XNAs εργαστηρίου

Ο δρ Χόλιγκερ και οι συνεργάτες του δημιούργησαν στο εργαστήριο έξι διαφορετικά XNAs αντικαθιστώντας όχι τις νουκλεοτιδικές βάσεις αλλά τις ομάδες σακχάρων οι οποίες «χτίζουν» τις… κουπαστές αυτής της σκάλας. Με δεδομένο ότι οι ερευνητές δεν παρενέβησαν στις νουκλεοτιδικές βάσεις οι οποίες παρέμειναν ίδιες με αυτές του DNA και του RNA, τα μόρια που προέκυψαν διατηρούσαν την ικανότητα να επικοινωνούν με το φυσικό DNA.

Ωστόσο, προκειμένου να μπορούμε να κάνουμε λόγο για «συνθετική γενετική» θα πρέπει τα μόρια που δημιουργούνται όχι μόνο να μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία, αλλά να της επιτρέπουν επίσης να υφίσταται αλλαγές και να περνά στις επόμενες γενεές – μιλούμε ουσιαστικώς για την εξέλιξη και την κληρονομικότητα. Για να συμβεί αυτό απαιτούνται βοηθητικά μόρια που ονομάζονται πολυμεράσες. Όταν το DNA ή το RNA «φανερώνουν» τη γενετική πληροφορία που κρύβουν μέσα τους, οι πολυμεράσες βοηθούν στη δημιουργία νέων μορίων DNA με βάση αυτές τις οδηγίες.

Και πολυμεράσες… δοκιμαστικού σωλήνα

Η ερευνητική ομάδα από τη Βρετανία ανέπτυξε πολυμεράσες οι οποίες μεταγράφουν αποτελεσματικά τον κώδικα του συνθετικού DNA τους σε φυσικό DNA και ξανά σε ένα άλλο συνθετικό μόριο DNA. «Δείξαμε ότι τόσο η κληρονομικότητα – η αποθήκευση πληροφοριών και η μετάδοσή τους – όσο και η εξέλιξη, που είναι δύο ορόσημα της ζωής, μπορούν να καταστούν δυνατές και σε άλλα μόρια εκτός από το DNA και το RNA» σημείωσε στη συνέντευξή του ο δρ Χόλιγκερ.

Τα καινούργια ευρήματα μαρτυρούν επίσης ότι αν υπάρχει ζωή σε άλλους πλανήτες, τότε αυτή ίσως να μην έχει την ίδια… χημεία με τη ζωή στη Γη. Μάλιστα, ένας σημαντικός λόγος για να μιμηθούν οι ερευνητές τις λειτουργίες του DNA και του RNA στο εργαστήριο είναι το να καταφέρουν να προσδιορίσουν το πώς ακριβώς εμφανίστηκαν τα δύο μόρια στην «ανατολή» της ζωής στη Γη.

Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι το RNA «γεννήθηκε» πρώτο αλλά ότι προηγήθηκε ένα άλλο, απλούστερο μόριο που επιτελούσε την ίδια λειτουργία. Ωστόσο παρέμενε ασαφές εάν υπάρχει κάποιο άλλο μόριο το οποίο μπορεί να «κουβαλά» και να μεταδίδει τη γενετική πληροφορία στις αλληλουχίες των νουκλεοτιδικών βάσεων που διαθέτουν το DNA και το RNA. Η νέα μελέτη δείχνει λοιπόν ότι το DNA και το RNA δεν είναι τόσο μοναδικά όσο νομίζαμε…

 

Σχολείο

Λαλίνα Φαφούτη, ΤΟ ΒΗΜΑ 19.4.12

Το τρίτο πρόσωπο του ηλεκτρονίου

Ερευνητές εντοπίζουν για πρώτη φορά το ημισωματίδιο που έλειπε για να συμπληρωθεί μια βασική θεωρία

Το τρίτο πρόσωπο του ηλεκτρονίου

Τα ηλεκτρόνια επιδεικνύουν διχασμένη προσωπικότητα και χωρίζονται σε τρία είδη ημισωματιδίων όταν διεγερθούν μέσα σε ένα μονοδιάστατο υλικό

 

Λονδίνο

Αν και αποτελούν θεμελιώδη σωματίδια, τα ηλεκτρόνια υπό πολύ συγκεκριμένες συνθήκες φαίνονται να επιδεικνύουν διχασμένη προσωπικότητα – χωρίζονται σε τρία ξεχωριστά σωματίδια με διαφορετικές ιδιότητες. Οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει τα δυο «κρυφά» πρόσωπά τους, το τρίτο όμως τους διέφευγε πεισματικά. Τώρα μια ομάδα ερευνητών κατόρθωσε να το «δει» ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο όχι μόνο στα σχολικά βιβλία της Φυσικής αλλά και στην έρευνα της υπεραγωγιμότητας και των κβαντικών υπολογιστών.

Η διχασμένη προσωπικότητα

Επί δεκαετίες η θεωρία της Φυσικής υπαγόρευε ότι ένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να υποδιαιρεθεί σε μικρότερες οντότητες – αυτός ακριβώς είναι και ο λόγος για τον οποίο έχει κερδίσει τον τίτλο του «θεμελιώδους σωματιδίου».

Στη δεκαετία του 1980 ωστόσο διατυπώθηκε η άποψη ότι τα ηλεκτρόνια μιας μονοδιάστατης αλυσίδας ατόμων μπορούν να υποδιαιρεθούν σε τρία είδη ημισωματιδίων (ή αλλιώς οιωνεί σωματιδίων), το καθένα εκ των οποίων «αποκτά» μια ξεχωριστή ιδιότητά τους: τα ολόνια (holons) φέρουν το ηλεκτρικό φορτίο των ηλεκτρονίων, τα σπινόνια (spinons) φέρουν την ιδιοστροφορμή τους (σπιν), ενώ τα ορμπιτόνια (orbitons) φέρουν την τροχιακή στροφορμή τους – δηλαδή την ενέργεια της τροχιάς τους γύρω από τον πυρήνα του ατόμου.

Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια όταν περιορίζονται σε μια μόνο διάσταση μέσα σε ένα υλικό συμπεριφέρονται ως κύματα, υιοθετώντας «αλλόκοτες» συμπεριφορές. Οταν ένα ηλεκτρόνιο υπό τέτοιες συνθήκες διεγερθεί το κύμα του διαιρείται στα τρία, παράγοντας τρία διαφορετικά κύματα εκ των οποίων το καθένα παίρνει ένα διαφορετικό χαρακτηριστικό του αρχικού.

Το κάθε ημισωματίδιο έχει δηλαδή μια ιδιότητα του ηλεκτρονίου – την οποία και μπορεί να μεταφέρει στα γειτονικά σωματίδια – χωρίς όμως να διαθέτει τις άλλες. Αυτά τα τρία «πρόσωπα» του διχασμένου ηλεκτρονίου δεν μπορούν ωστόσο να υπάρξουν έξω από το υλικό στο οποίο δημιουργούνται και είναι πολύ δύσκολο να απομονωθούν.

Ο εντοπισμός του τρίτου «προσώπου»

Το 1996 οι επιστήμονες κατόρθωσαν να διαιρέσουν ένα ηλεκτρόνιο σε ένα ολόνιο και ένα σπινόνιο, επιβεβαιώνοντας ένα μέρος της θεωρίας. Τώρα μια ομάδα ερευνητών από τη Γερμανία και την Ελβετία κατόρθωσε να χωρίσει το θεμελιώδες σωματίδιο σε ένα σπινόνιο και ένα ορμπιτόνιο, αποκαλύπτοντας και το τρίτο πρόσωπο των ηλεκτρονίων.

Όπως περιγράφουν στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature», οι φυσικοί χρησιμοποίησαν τον ελβετικό επιταχυντή Swiss Light Source (SLS) για να «χτυπήσουν» με μια ισχυρή δέσμη φωτονίων ακτίνων Χ ένα μεμονωμένο ηλεκτρόνιο σε ένα δείγμα μονοδιάστατου οξειδίου (cuprate) του στροντίου – ενός υπεραγώγιμου υλικού. Η ανάλυση των μεταβολών που προέκυπταν στη δέσμη των φωτονίων τούς «έδειξε» το ορμπιτόνιο μέσω της επιρροής του στην τροχιά των γειτονικών του ηλεκτρονίων κατά μήκος ολόκληρης της αλυσίδας.

Η ανακάλυψη ήταν σχετικά τυχαία: στόχος των φυσικών ήταν, όπως είπαν, να μελετήσουν τις διεγέρσεις των σπινονίων και το γεγονός ότι, δίπλα στα σπινόνια, είδαν για πρώτη φορά και τα ορμπιτόνια αποτέλεσε ένα παραπάνω από ευχάριστο «μπόνους». «Το επόμενο βήμα θα είναι να παραγάγουμε το ολόνιο, το σπινόνιο και το ορμπιτόνιο ταυτοχρόνως» δήλωσε ο Γερόεν φαν ντεν Μπρινκ από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής της Στερεάς Κατάστασης της Δρέσδης, εκ των επικεφαλής της μελέτης, μιλώντας στην ηλκετρονική ειδησεογραφική έκδοση του «Nature».

Σχολείο

Βαγγέλης Πρατικάκης, ΤΟ ΒΗΜΑ 12.4.12

Κβαντική σύνδεση εξ αποστάσεως

Το πρώτο δίκτυο για τη μετάδοση qubits μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές

Κβαντική σύνδεση εξ αποστάσεως

Ερευνητές δημιούργησαν το πρώτο δίκτυο κβαντικών υπολογιστών μεταδίδοντας qubits ανάμεσα σε δυο εργαστήρια στη Γερμανία

Λονδίνο

Η υπόσχεση των κβαντικών υπολογιστών έρχεται ένα βήμα πιο κοντά στην υλοποίηση με την παρουσίαση του πρώτου πειραματικού κβαντικού δικτύου, μέσω του οποίου συνδέθηκαν δύο εργαστήρια στη Γερμανία.
Αρκετά ερευνητικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο έχουν παρουσιάσει υποτυπώδεις κβαντικούς υπολογιστές, ωστόσο ένα βασικό πρόβλημα που δεν έχει ακόμα λυθεί είναι η σύνδεση αυτών των συστημάτων σε δίκτυα.
Το πρώτο κβαντικό δίκτυο επιτρέπει τώρα τη μετάδοση πληροφοριών υπό τη μορφή μεμονωμένων φωτονίων που ταξιδεύουν μέσα σε μια οπτική ίνα. Η πληροφορία αποθηκεύεται στη συνέχεια υπό τη μορφή μεμονωμένων ατόμων.
Η εντυπωσιακή μελέτη δημοσιεύεται την Πέμπτη στο περιοδικό Nature.

Και μηδέν και ένα

Στους σημερινούς υπολογιστές, η ελάχιστη ποσότητα πληροφορίας είναι το λεγόμενο bit, το οποίο μπορεί να πάρει είτε την τιμή «0» είτε την τιμή «1».
Στον παράξενο κόσμο της κβαντομηχανικής, όμως, τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Και αυτό σημαίνει ότι ένα «κβαντικό bit», ή qubit, μπορεί να παίρνει τις τιμές «0», «1», ή «0 και 1» ταυτόχρονα.
Η ιδιότητα αυτή θα επέτρεπε στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν πολλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα και παράλληλα -θα μπορούσαν για παράδειγμα να «σπάνε» κρυπτογραφημένα δεδομένα σχεδόν ακαριαία, εξετάζοντας ταυτόχρονα όλες τις πιθανές λύσεις στο πρόβλημα.
Μια άλλη εφαρμογή των κβαντικών συστημάτων θα ήταν η μετάδοση κρυπτογραφημένων δεδομένων τα οποία θα ήταν αδύνατο να υποκλαπούν από χάκερ.

Κβαντική δικτύωση

Οι εφαρμογές των κβαντικών υπολογιστών θα ήταν όμως περιορισμένες χωρίς τη δυνατότητα διασύνδεσής τους.
Μια υποψήφια λύση προτείνουν τώρα ερευνητές του Ινστιτούτου Κβαντικής Οπτικής Max Planck στο Γκάρχινγκ της Γερμανίας. Το σύστημά τους αποτελείται από δύο κόμβους που μπορούν να μεταδίδουν, να λαμβάνουν και να αποθηκεύουν qubit.
Στο πρώτο στάδιο, η πληροφορία αποθηκεύεται στον κόμβο κωδικοποιημένη στην κβαντική κατάσταση ενός ατόμου ρουβιδίου. Το άτομο αυτό μπορεί στη συνέχεια να μεταδώσει την πληροφορία εκπέμποντας ένα φωτόνιο, το οποίο μεταδίδεται στον δεύτερο κόμβο του δικτύου μέσω μιας οπτικής ίνας μήκους 60 μέτρων. Συγκεκριμένα, η κβαντική κατάσταση του ατόμου κωδικοποιείται στην κατάσταση πόλωσης του φωτονίου (πόλωση είναι μια ιδιότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων του φωτός που περιγράφει το επίπεδο πάνω στο οποίο κινούνται).

Όταν αυτό το φωτόνιο φτάσει στην άλλη άκρη του δικτύου, απορροφάται από ένα ίδιο άτομο ρουβιδίου, του οποίου η κβαντική κατάσταση αλλάζει και γίνεται ίδια με την κβαντική κατάσταση του ατόμου στον πρώτο κόμβο.
Η διαδικασία ισοδυναμεί τελικά με τη μετάδοση ενός qubit πληροφορίας από τον ένα κόμβο στον άλλο.

Η ύλη συναντά το φως

Το πρωτότυπο του πρώτου κβαντικού δικτύου δείχνει να λύνει ένα βασικό πρόβλημα των κβαντικών συστημάτων.
Ορισμένα από αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν άτομα, τα οποία παραμένουν ακίνητα και είναι έτσι ιδανικά για την αποθήκευση της πληροφορίας, ενώ άλλα συστήματα χρησιμοποιούν φωτόνια, τα οποία κινούνται ασταμάτητα και είναι έτσι ιδανικά για τη μετάδοση της πληροφορίας.
Το πρόβλημα είναι ότι είναι δύσκολο να χρησιμοποιήσει κανείς άτομα και φωτόνια ταυτόχρονα, αφού αυτά τα δύο είδη σωματιδίων σπάνια αλληλεπιδρούν.

Για να ξεπεράσουν το εμπόδιο, οι Γερμανοί ερευνητές τοποθέτησαν τα άτομα ρουβιδίου μέσα σε κοιλότητες με ανακλαστικά τοιχώματα. Το φωτόνιο που εισέρχεται στην κοιλότητα αναπηδά στα τοιχώματα χιλιάδες φορές, μέχρι που τελικά τυχαίνει να αλληλεπιδράσει με το άτομο ρουβιδίου και να του μεταδώσει την πληροφορία που μεταφέρει.
Η λύση είναι ευφυής, αυτό όμως δεν σημαίνει ότι είναι έτοιμη για πρακτική εφαρμογή: τα περισσότερα από τα φωτόνια που μεταδίδονται στο δίκτυο τελικά χάνονται στην πορεία, και η μετάδοση της πληροφορίας πετυχαίνει μόνο στο 0,2% των περιπτώσεων.
Οι ερευνητές, πάντως, είναι αισιόδοξοι ότι θα αντιμετωπίσουν σταδιακά αυτούς τους περιορισμούς και θα βελτιώσουν το δίκτυο αρκετά ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στους κβαντικούς υπολογιστές του μέλλοντος.

Σχολείο

Λαλίνα Φαφούτη, ΤΟ ΒΗΜΑ 12.4.12

Μπορούν οι πίθηκοι να διαβάσουν;

Μπαμπουίνοι ξεχωρίζουν λέξεις από ασυνάρτητους συνδυασμούς γραμμάτων σε ένα πρώτο βήμα για την ικανότητα της ανάγνωσης

 

Μπορούν οι πίθηκοι να διαβάσουν;

Οι μπαμπουϊνοι μπορούν να ξεχωρίσουν υπαρκτές λέξεις από ανύπαρκτες. Αν και αποτελεί ένα πρώτο βήμα για την ανάγνωση, αυτό ωστόσο δεν σημαίνει ότι πραγματικά διαβάζουν.

Ουάσινγκτον

Διαβάζουν οι πίθηκοι; Σίγουρα όχι, όπως όμως φαίνεται μπορούν να ξεχωρίσουν λέξεις, ανατρέποντας μια βασική θεωρία μας για την ικανότητα της ανάγνωσης. Σε ένα πρωτότυπο πείραμα μπαμπουίνοι έμαθαν να διακρίνουν στην οθόνη του υπολογιστή τις υπαρκτές λέξεις τεσσάρων γραμμάτων στα αγγλικά από τις ανύπαρκτες.

Το επίτευγμα δεν σημαίνει ότι οι πίθηκοι πραγματικά διαβάζουν ή έχουν συναίσθηση του νοήματος των λέξεων που αναγνωρίζουν. Υποδηλώνει όμως ότι η ικανότητα της ανάγνωσης δεν βασίζεται αποκλειστικά στην ικανότητα της ομιλίας, όπως πίστευαν ως τώρα οι επιστήμονες.

Αντιθέτως, ορισμένες θεμελιώδεις πλευρές της φαίνονται να είναι περισσότερο ενστικτώδεις και να σχετίζονται με αρχέγονα γνωσιακά «κέντρα» τα οποία έχουν εξελιχθεί ξεχωριστά.

Μάθημα ανάγνωσης

Ο Τζόναθαν Γκρέιντζερ, γνωσιακός ψυχολόγος στο Πανεπιστήμιο της Εξ-Μαρσέιγ στη Γαλλία, και οι συνεργάτες του εκπαίδευσαν έξι μπαμπουίνους της Γουινέας ώστε να αναγνωρίζουν στον ηλεκτρονικό υπολογιστή αγγλικές λέξεις τεσσάρων γραμμάτων από «ασυνάρτητους» συνδυασμούς τεσσάρων γραμμάτων οι οποίοι δεν αντιστοιχούσαν σε κάποια λέξη.

Τα μαθήματα γίνονταν ως εξής: συνδυασμοί τεσσάρων γραμμάτων οι οποίοι άλλοτε αντιστοιχούσαν σε λεξεις και άλλοτε όχι εμφανίζονταν διαδοχικά στην οθόνη που βρισκόταν μπροστά σε κάθε πίθηκο. Ο πίθηκος έπρεπε να πατήσει ένα από δυο διαφορετικά κουμπιά ανάλογα με το αν η λέξη ήταν υπαρκτή ή όχι. Κάθε σωστή απάντηση έφερνε ως ανταμοιβή μια λιχουδιά.

Όπως περιγράφεται στη σχετική μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science», οι μαθητές αποδείχθηκαν όλοι – άλλος περισσότερο και άλλος λιγότερο – ικανοί για το συγκεκριμένο έργο. Μέσα σε ενάμιση μήνα ο «φωστήρας» της τάξης έμαθε να αναγνωρίζει 308 από τις 500 υπαρκτές λέξεις και 7.832 ανύπαρκτες λέξεις με ακρίβεια περίπου 75%. Ακόμη και ο «σκράπας» του πειράματος όμως μπόρεσε να ξεχωρίσει 81 υπαρκτές λέξεις, ποσοστό το οποίο δεν είναι καθόλου ευκαταφρόνητο.

Αριστα στις άγνωστες λέξεις

Η πρωτοτυπία του πειράματος δεν έγκειται  ωστόσο στον αριθμό των λέξεων που έμαθε να ξεχωρίζει ο κάθε πίθηκος, καθώς αυτό από μόνο του μπορεί να υποδηλώνει απλώς μια ικανότητα απομνημόνευσης που συναντάμε και σε άλλα ζώα. Το εντυπωσιακό ήταν ότι, ύστερα από λίγη εξάσκηση, οι μπαμπουίνοι μπορούσαν να ξεχωρίζουν αν μια λέξη ήταν υπαρκτή ακόμη και όταν δεν την είχαν ξαναδεί ποτέ – όταν δηλαδή τους ήταν εντελώς άγνωστη.

Αυτό σημαίνει ότι έμαθαν τους κανόνες που καθορίζουν τη σειρά των γραμμάτων στις υπαρκτές λέξεις και ότι ήταν σε θέση να τους εφαρμόζουν για να «αποκρυπτογραφήσουν» τους συνδυασμούς γραμμάτων που τους παρουσιάζονταν και να καθορίσουν σε ποια κατηγορία ανήκαν.

«Χρησιμοποιούν τις πληροφορίες που σχετίζονται με τα γράμματα και τους συνδυασμούς τους» εξήγησε ο κ. Γκρέιντζερ μιλώντας στην ειδησεογραφική ηλεκτρονική έκδοση του «Science». «Αυτό δείχνει ότι η συγκεκριμένη λειτουργία θα πρέπει να συνδέεται με κάποια αρχέγονη ικανότητα η οποία δεν είναι γλωσσική αλλά σχετίζεται με τη θεμελιώδη ικανότητα του να αναγνωρίζουμε αντικείμενα».

Σημαίνει αυτό ότι οι μπαμπουίνοι θα μπορούσαν, με περισσότερη εκπαίδευση, να μάθουν να διαβάζουν; Αυτό, δήλωσε ο ερευνητής, θα είναι το επόμενο στάδιο της μελέτης του, αν και, όπως τόνισε «θα είναι εξαιρετικά δύσκολο». Παρά τα εντυπωσιακά ευρήματα, κανένας απολύτως ειδικός δεν αμφισβητεί ότι η ικανότητα της ομιλίας αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ανάγνωση.

Σχολείο

Ειρήνη Βενιού, ΤΟ ΒΗΜΑ 12.4.12

Ολα τα μαθηματικά σε μια εφαρμογή

Χίλια χρόνια ιστορίας κλεισμένα σε ένα «παραθυράκι» του iPad

Ολα τα μαθηματικά σε μια εφαρμογή

Ενα μαθηματικό… «ψηφιδωτό» για την ταμπλέτα της Apple δημιούργησε η IBM. Δείτε το σχετικό βίντεο

Λονδίνο

Ονομάζεται Minds of Modern Mathematics και επιτρέπει στους χρήστες να παίξουν τα μαθηματικά κυριολεκτικά στα δάχτυλα. Η νέα εφαρμογή με… vintage αέρα του αμερικανικού κολοσσού IBM, προσφέρει στους λάτρεις των μαθηματικών τη δυνατότητα να ακολουθήσουν τα ίχνη των αριθμών επί μια ολόκληρη χιλιετία.

To παιχνίδι των αριθμών

Σχεδιασμένη σε μορφή infographic που θυμίζει «ψηφιδωτό» πολύτιμων πληροφοριών, η εφαρμογή για το iPad συνδυάζει το παλιό με το σύγχρονο προσφέροντας σε μαθητές και δασκάλους ένα ευχάριστο ταξίδι μέσα από μαθηματικές εφαρμογές που βοήθησαν στην εξέλιξη των τεχνών, των επιστημών, της μουσικής και της αρχιτεκτονικής.

Συγκεκριμένα, η διαδραστική εφαρμογή φιλοξενεί γεγονότα που σημάδεψαν την ιστορία των μαθηματικών από το 1000 μ.Χ. μέχρι το 1960 μ.Χ και είχαν παρουσιαστεί το 1964 στην παγκόσμια έκθεση μαθηματικών «Mathematica: A World of Numbers… and Beyond», την αρχική ιδέα για την οποία είχαν οι υπεύθυνοι της IBM.

Οι χρήστες του app μπορούν να διαβάσουν περισσότερες από 500 βιογραφίες σημαντικών στον χώρο των μαθηματικών προσώπων, να ενημερωθούν γύρω από στιγμές «ορόσημα», να δουν φωτογραφίες και πίνακες με στοιχεία της ιστορικής έκθεσης.

Η έκθεση Mathematica του 1964

Ιστορία με «χρυσόσκονη» τεχνολογίας

Το Minds of Modern Mathematics περιλαμβάνει ακόμα και το «ΙΒΜ Mathematics Peep Show»: μια σειρά από παιχνιδιάρικα, δίλεπτα βίντεο που φέρουν την υπογραφή των Τσαρλς και Ρέι Ιμς που σχεδίασαν την έκθεση Mathematica. Μέσα από αυτά, κάποιος μπορεί να κατανοήσει μαθηματικές έννοιες, που ξεκινούν από εκθέτες και καταλήγουν στον τρόπο με τον οποίο οι αρχαίοι Έλληνες μετρούσαν τη γη.

«Τα επαγγέλματα του μέλλοντος θα βασίζονται στη δημιουργικότητα, στην κριτική σκέψη, στην επίλυση προβλημάτων και στη συνεργασία – όλα αυτά αποτελούν τον πυρήνα του Minds of Modern Mathematics, ενώ είναι εξίσου σχετικά με την εποχή μας» εξηγεί ο διευθυντής του τμήματος Ερευνας Αναλύσεων και Μαθηματικών Επιστημών της IBM, Τσάιντ Απτε.

«Δεν υπάρχει καλύτερος τρόπος πιστεύω για να παρουσιάσει κανείς το κλασικό αυτό έργο στη νέα γενιά, από μια εφαρμογή για φορητές συσκευές» καταλήγει ο ίδιος.

Σχολείο

«Ζούμε μέσα σε μια μικροβιακή σούπα!»

Μέχρι και 37 εκατομμύρια βακτήρια μπορεί να απελευθερώσει ένας και μόνο άνθρωπος σε έναν κλειστό χώρο, σύμφωνα με έρευνα του Πανεπιστημίου Γέιλ. Τα περισσότερα από τα μικρόβια που αναπνέουμε, λέει η έρευνα, βρίσκονται στα πατώματα των κλειστών χώρων
 

ΤΑ ΝΕΑ 13 Απριλίου 2012

Η παρουσία και μόνο ενός ανθρώπου σε κλειστό χώρο μπορεί να τον επιβαρύνει με 37 εκατομμύρια βακτήρια! Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα από το Πανεπιστήμιο του Γέιλ, τα εκατομμύρια αυτά μικρόβια βρίσκονται συνήθως στο πάτωμα και προέρχονται από άλλους ανθρώπους. Κάθε φορά που κάποιος εισέρχεται σε κλειστό χώρο παίρνει και αφήνει ένα μεγάλο μικροβιακό φορτίο.

«Ζούμε μέσα σε μία μικροβιακή σούπα και το κύριο συστατικό της είναι οι δικοί μας μικροοργανισμοί», λέει ο Τζόρνταν Πετσία, επίκουρος καθηγητής Περιβαλλοντικής Μηχανικής στο Γέιλ και κύριος ερευνητής στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Ιndoor Air».

«Κατά κύριο λόγο οι άνθρωποι συσσωρεύουν πάνω τους ό,τι μικροοργανισμούς εναποτίθενται στα πατώματα. Η σκόνη στο δάπεδο αποτελεί τη βασική πηγή των βακτηρίων που αναπνέουμε».

Αρκετές προγενέστερες έρευνες είχαν επικεντρωθεί στην ποικιλία των μικροβίων που είναι παρόντα σε χώρους που γεμίζουν καθημερινά από την ανθρώπινη παρουσία. Η συγκεκριμένη έρευνα από το Γέιλ είναι η πρώτη που αποτιμά τον όγκο του μικροβιακού φόρτου που επισωρεύει σε κλειστό χώρο ένας και μόνο άνθρωπος.

Ο Πετσία και οι συνεργάτες του υπολόγισαν και ανέλυσαν τα βιολογικά σωματίδια σε μία ισόγεια αίθουσα του πανεπιστημίου για χρονικό διάστημα οκτώ ημερών. Τις μισές μέρες η αίθουσα γέμιζε εν μέρει από ανθρώπους ενώ τις υπόλοιπες μέρες ήταν συνεχώς κλειστή. Καθ’ όλη τη διάρκεια της έρευνας οι πόρτες και τα παράθυρα ήταν κλειστά.

Αυτό που διαπίστωσαν οι ερευνητές ήταν ότι οι άνθρωποι που εισέρχονταν στον χώρο για διάφορες δουλειές αύξαναν τις συγκεντρώσεις μικροοργανισμών στον αέρα, δηλαδή τον αριθμό των μυκήτων και των βακτηρίων κάθε διαμετρήματος.

Ειδικότερα, το 18% απ’ όλες τις εκπομπές βακτηρίων στην αίθουσα προερχόταν από ανθρώπους, είτε επρόκειτο για καινούργια βακτήρια ή για άλλα που προϋπήρχαν. Οι ανθρώπινες εκπομπές βακτηρίων ήταν μεγαλύτερες από εκείνες των φυτών ή άλλων πηγών.

Επιπλέον από τις 15 ποικιλίες βακτηρίων που εντοπίστηκαν σε μεγάλη αφθονία στον χώρο και εξετάστηκαν διαπιστώθηκε ότι οι τέσσερις εξ αυτών είχαν άμεση συσχέτιση με τους ανθρώπους και κυρίως με το δέρμα, όπως το Propionibacterium που αναπτύσσεται βαθιά μέσα στους πόρους του δέρματος και τρέφεται με το σμήγμα που παράγεται από τους σμηγματογόνους αδένες.

Ο καθηγητής Πετσία λέει ότι τα δωμάτια που έχουν χαλιά φαίνεται να διατηρούν ιδιαίτερα υψηλές ποσότητες μικροοργανισμών, χωρίς αυτό όμως να σημαίνει ότι τα χαλιά και οι μοκέτες πρέπει να αφαιρούνται από τους κλειστούς χώρους. Μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό από τα βακτήρια που κατοικοεδρεύουν σε κλειστούς χώρους, δηλαδή λιγότερο από το 0,1%, είναι μολυσματικό, ανέφερε.

Κατά τους ειδικούς, η κατανόηση της δυναμικής και του περιεχομένου των βιολογικών αερολυμάτων στους κλειστούς χώρους θα βοηθήσει στην ανάπτυξη συσκευών που θα τροφοδοτούν τα κτίρια με καλύτερη ποιότητα αέρα. «Τις περισσότερες μολυσματικές ασθένειες τις κολλάμε σε κλειστούς χώρους. Χαρακτηριστικό είναι ότι οι Αμερικανοί περνούν σχεδόν το 90% του χρόνου τους σε εσωτερικούς χώρους».

Σχολείο

Θαυματουργό μικροτσίπ ταξιδεύει στο ανθρώπινο σώμα για διάγνωση παθήσεων
 

ΤΑ ΝΕΑ 13 Απριλίου 2012

Το 1969, στην ταινία «Ενα φανταστικό ταξίδι», μία ομάδα χειρουργών σμικρύνθηκαν τόσο πολύ ώστε ταξίδεψαν με ένα ειδικό σκάφος μέσα στον οργανισμό ενός ασθενούς, διαμέσου των αιμοφόρων αγγείων, για να τον θεραπεύσουν. Σήμερα, μια ομάδα επιστημόνων από το Στάνφορντ έχει δημιουργήσει ένα θαυματουργό μικροτσίπ με μέγεθος όσο ένα σπυρί ρυζιού, το οποίο φιλοδοξεί να διαδραματίσει αντίστοιχο ρόλο: να ταξιδεύει μέσα στο σώμα κάποιου ασθενούς και να επιτελεί διαγνωστικές και όχι μόνον αποστολές, ώστε να αποφεύγεται κάποια εξωτερική επέμβαση που μπορεί να είναι και επώδυνη.

Το μικροτσίπ έχει πλάτος τρία χιλιοστά και μήκος τέσσερα χιλιοστά. Κατασκευάστηκε από την ομάδα της καθηγήτριας Αντα Πουν, η οποία ανέφερε ότι τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να επιφέρουν επανάσταση στην ιατρική τεχνολογία. «Οι εφαρμογές που μπορεί να έχει είναι πολλές. Από τη διάγνωση παθήσεων μέχρι την πραγματοποίηση μικρών χειρουργικών επεμβάσεων». Το μικροτσίπ, όπως λένε οι κατασκευαστές του, θα μπορεί να κινείται ασύρματα μέσα στο αίμα με τη βοήθεια ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και να εναποθέτει εκεί που απαιτείται φαρμακευτικές ουσίες. Θα μπορεί επίσης να πραγματοποιεί αναλύσεις, να εξουδετερώνει θρόμβους αλλά και πλάκες που συσσωρεύονται στα τοιχώματα αρτηριών.

Το θαυματουργό «σκάφος» που δημιούργησαν οι ειδικοί στο Στάνφορντ διαθέτει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να κινείται με ηλεκτρομαγνητισμό, καθώς διαθέτει ειδικό ενσωματωμένο δέκτη και πομπό και όχι μπαταρίες που είναι μεγάλες και βαριές. Ενας γιατρός κοντά στον ασθενή θα μπορεί να κατευθύνει το μικροτσίπ διαμέσου των αιμοφόρων αγγείων. Η κίνηση του μικροτσίπ μέσα στο αίμα θα θυμίζει την κίνηση ενός καγιάκ μέσα στο νερό.

Σχολείο

 

Synthetic Genetic Evolution

 

Scientists show that manmade nucleic acids can replicate and evolve, ushering in a new era in synthetic biology.

By Ruth Williams | April 19, 2012, http://the-scientist.com/

Wikimedia Commons, Christoph Bock (Max Planck Institute for Informatics)

Wikimedia Commons, Christoph Bock (Max Planck Institute for Informatics)

Synthetic genetic polymers, broadly referred to as XNAs, can replicate and evolve just like their naturally occurring counterparts, DNA and RNA, according to a new study published today (April 19) in Science. The results of the research have implications not only for the fields of biotechnology and drug design, but also for research into the origins of life—on this planet and beyond.

“It’s a breakthrough,” said Gerald Joyce of The Scripps Research Institute in La Jolla, California, who was not involved in the study—“a beautiful paper in the realm of synthetic biology.”

“It shows that you don’t have to stick with the ribose and deoxyribose backbones of RNA and DNA in order to have transmittable, heritable, and evolvable information,” added Eric Kool of Stanford University, California, who also did not participate in the research.

Over the years, scientists have created a range of XNAs, in which the ribose or deoxyribose portions of RNA and DNA are replaced with alternative molecules. For example, threose is used to make TNA, and anhydrohexitol is used to make HNA. These polymers, which do not exist naturally, are generally studied with various biotechnological and therapeutic aims in mind.  But some researchers, like Philipp Holliger of the MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, UK, think XNAs might also provide insights into the origins of life. They might help to answer questions such as, “why is life based on DNA and RNA, and, if we ever find life beyond earth, is it likely to be based on the same molecule or could there be other possibilities?” Holliger said.

To get at some of these questions, Holliger and his colleagues had to first create enzymes that could replicate XNAs, a necessary first step to evolution. They did this both by randomly mutating and screening existing DNA polymerases for their ability to read XNA, and by an iterative process of selecting polymerase variants with capacities for XNA synthesis. In the end, they had several polymerases that could synthesize six different types of XNA.

To see whether XNAs could evolve, they generated random HNA sequences, then selected for those that could bind to two target molecules. After selection, the HNAs were amplified by the newly designed polymerases and again selected for their ability to bind the targets. Eight rounds of selection later, the HNA sequences were no longer random, as those with a particular target-binding motif became more abundant. Through selection and replication, the HNAs had evolved.

The finding in itself is not surprising, said Kool. “Chemists have been working for 20 years to find new backbones for DNA and the feeling always was that it would be interesting and quite possible that some of them might be replicated one day.” It was, nevertheless, impressive, he added. “The hard part was finding the enzymes that could do it. So the big leap ahead for this paper was finding those enzymes.”

The new polymerases synthesized XNA through rounds of DNA-to-XNA and XNA-to-DNA synthesis. Generating polymerases that can make XNA direct from XNA will be the next step, Holliger said, but it will be a lot harder “because both strands would be foreign to the polymerase.”

Holliger also explained that there was actually a benefit to having a DNA intermediate. “It allowed us to access the whole gamut of technologies that are available for analyzing DNA sequences.” Working with XNAs uniquely, he said, “is like being thrown back to the way molecular biology was in the early 1970s, in that we have to develop all our tools afresh.”

Holliger’s polymerases maybe the first addition to the XNA toolbox but, as more tools are created the potential for XNA biology will grow, said Jack Szostak of Harvard Medical School, who was not involved in the study. “In the longer run, it may be possible to design and build new forms of life that are based on one or more of these non-natural genetic polymers,” he said. That said, “I think it’s too early to say whether such novel life-forms would have any practical applications,” he added.

Regardless of what the future holds, the new polymerases could have applications right away. “We hope to be able to evolve XNA aptamers”—molecules that bind specific targets—“against medically interesting targets,” Holliger said. Scientists are already creating DNA and RNA aptamers, but their use in the body is severely hampered by their susceptibility to naturally occurring nucleases that degrade DNA and RNA. “XNAs are not natural and so are not susceptible to nucleases,” explained Joyce. “These things are bullet-proof.”

Beyond the medical applications of the work, Holliger is finally getting some answers about the basis of life. “The exciting finding of our work is that there really seems to be many possibilities,” he said. “There isn’t anything Goldilocks about DNA or RNA.” Does this mean that life elsewhere in the cosmos is more likely than previously thought? “I would say a cautious yes,” said Holliger.

V.B. Pinheiro et al., “Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution,” Science, 336: 341-44, 2012.

Σχολείο

RNA-DNA Virus Hybrid Found

Researchers discovered a virus produced from recombination between RNA and DNA viruses, suggesting a possible new mechanism of virus evolution.

By Sabrina Richards | April 20, 2012, http://the-scientist.com/

Hot springs at Lassen Volcanic National Park. Wikimedia Commons, Walter Siegmund

Hot springs at Lassen Volcanic National Park. Wikimedia Commons, Walter Siegmund

“It’s a mythological beast of a virus, but it actually exists,” virologist Ken Stedman told Nature of the virus hybrid his team discovered in a volcanic hot spring. Stedman’s team from Portland State University sequenced the DNA genome of the virus, and found that contained sequences encoding proteins from an RNA virus, according to their report published yesterday (April 19) in Biology Direct.

Boiling Springs Lake RNA–DNA hybrid virus (BSL RDHV, for short) is a single-stranded DNA virus with a circular genome, identified in acidic lake samples in Boiling Springs Lake in Lassen Volcanic National Park in California. The scientists realized they had something unusual when their characterization of viral sequences turned up the sequence for a protein from an RNA virus—encoded in its DNA. It’s not clear how two unrelated viruses that carry different forms of genetic material combined to form the resulting single-stranded DNA hybrid, as the original RNA virus does not have the reverse transcriptase necessary to translate RNA to DNA.

Stedman proposed two possible scenarios. He hypothesized that if three different viruses—the RNA virus, the DNA virus, and a retrovirus—co-infected  a cell, the retrovirus’s reverse transcriptase could have converted the RNA virus’s genes to DNA and allowed recombination with the DNA virus. Or, a viral ligase could have attached the RNA and DNA genomes into one, which was then replicated as a single DNA genome.

Regardless of how it happened, the discovery of a hybrid virus opens the possibility of a much broader pool of recombination partners for the world’s viruses, with even distantly related viruses having the capability to combine their genetic material. How wide-spread such chimerism is among viruses remains to be determined, although database surveys by Stedman’s team suggest other possible RNA-derived proteins lurking in DNA genomes. Eugene Koonin, an evolutionary geneticist at the National Institutes of Health in Bethesda, Maryland, told Nature, “Stedman’s findings show that such recombination between diverse viruses indeed takes place and could be an important route of virus evolution.”

  1. Δεν υπάρχουν σχόλια.
  1. No trackbacks yet.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: