Naukowcy otrzymają ponad 1,5 min zł na badania od Naukowej Fundacji Polpharmy IX edycja konkursu na finansowanie projektów badawczych została rozstrzygnięta. W tej edycji konkursu oceniane były prace oryginalne wnoszące istotne wartości do medycyny i farmacji. Ogółem złożono 57 wniosków. Na podstawie oceny recenzentów i rekomendacji Rady Naukowej Zarząd Fundacji wyłonił czterech laureatów. Granty na badania naukowe otrzymują:
Nauhoiua Fundacja Polpharmy docjo Polpharmy ez Polpharmę i jest wspieranie rozwoju nauk farmaceutycznych i medycznych. Fundacja corocznie oglaszo konkurs na najlepsze projekty badawcze w tych dziedzinach. Od 2006 r. realizuje program stypendialny adresowany do uczestników studiów doktoranckich uczelni medycznych. W 2 0 0 7 r. zainicjowała program „Compliance", mający na celu utrwalenie w środowisku medycznym znaczenia przestrzegania przez pacjentów zaleceń terapeutycznych. Działalność statutowa Fundacji jest finansowana z budżetu Polpharmy. Firma przeznaczyła już na ten cel 15 min zl.
^m
• Dr hab. Anna Jurewicz, Uniwersytet Medyczny w todzi Tytuł pracy: Nowy receptor dla amino-Noga i jego patogenno rola w stwardnieniu rozsianym. Wartość grantu - 439 800 zł
• Prof. dr hab. Katarzyna Koziak, Warszawski Uniwersytet Medyczny Tytuł pracy: Identyfikacja związku chemicznego hamującego biologiczne efekty intetieukiny 15 (IL-15) poprzez selektywne blokowanie receptora IL-15R. Wartość grantu - 4 1 5 040 zł
• Prof. dr hab. Wojciech Młynarski, Uniwersytet Medyczny w Łodzi Tytuł pracy: Przełamywanie lekoopornośd komórek dziecięcej ostrej białaczki limfoblastycznej (ALŁ) wysokiego ryzyka definiowanej obecnością mutacji genu IKZF1. Wartość grantu - 280 000 zł
• Dr hab. Piotr Rieske, Uniwersytet Medyczny w Łodzi Tytuł pracy: Poszukiwanie przyczyn eliminacji komórek glejaków wielopostaciowych i gwiaździaków w standardowych warunkach hodowli in vitro jako innowacyjne podejście przy projektowaniu terapii przeciwnowotworowej. Wartość grantu - 448 800 zł Zapraszamy do udziału w kolejnej edycji konkursu na finansowanie projektów badawczych ze środków Naukowej Fundacji Polpharmy. Szczegóły na stronie www.polpharmo.pl/fundacja
Kwiecień 2011 nr 4 (236)
52
A RT Y KU ŁY PSYC H O LO G I A
26 Neurobiologia odporności psychicznej Ludzie nadspodziewanie łatwo odzyskują równowagę po wielkiej tragedii osobistej. Skąd bierze się ta wewnętrzna siła? Gary Stix P L A N E TO LO G I A
32 Merkury z bliska Żaden jeszcze statek kosmiczny nie krążył wokół najbliższej Słońca planety naszego układu – Merkurego. Teraz ma się to zmienić. Scott L. Murchie, Ronald J. Vervack junior i Brian J. Anderson M E DYC Y N A
38 Choroba na szalce Przeprogramowanie komórek pacjentów pozwala tworzyć modele wielu groźnych chorób i przyśpieszyć poszukiwanie leków. Stephen S. Hall O B R A ZOWA N I E
44 Sygnały pośród burzy Nowa komputerowa technika obrazowania ukazuje naukowcom sposób komunikowania się neuronów – cząsteczka za cząsteczką. Carl Schoonover A RC H EO LO G I A
46 Stonehenge odkrywane na nowo Czyżby wielki kamienny krąg był istotnie tylko częścią znacznie większego kompleksu budowli? William Underhill
Zdjęcie Adam Voorhes
F I ZY K A
52 Demony, entropia i pogoń za zerem absolutnym Dziewiętnastowieczny eksperyment myślowy, który przyczynił się do opracowania techniki chłodzenia do ultraniskiej temperatury, prowadzi do nowych odkryć oraz cennych zastosowań. Mark G. Raizen Z M I A N Y K L I M AT U
58 Deszcz ucieka od równika Naukowcy odtworzyli wędrówki pasa deszczy równikowych począwszy od 800 roku. Na podstawie swoich badań prognozują, co będzie się dziać z klimatem w tropikach w XXI wieku. Julian P. Sachs i Conor L. Myhrvold Z D ROW I E PU B L I CZ N E
64 Nowotwory plagą nie tylko bogatych Ogólnoświatowe kampanie zdrowotne koncentrują się głównie na HIV, gruźlicy i malarii. Większy efekt przyniosłoby skierowanie ich przeciw rosnącemu zagrożeniu nowotworami – uważa antropolog Paul Farmer. Rozmawia Mary Carmichael PA L EO N TO LO G I A
68 Dinozaury w śmiertelnej pułapce Ogkrycia z pustyni Gobi ujawniają sekrety życia i zagłady dinozaurów. Paul C. Sereno
kwiecień 2011, Świat Nauki 1
STAŁE RU B RY K I 6
Skaner Dym nad Chinami. Podboje bizonów. Gigapikselowe fotografie. Kto pomoże lekarzom. Tycie w tłoku. Słoneczny termoobieg. Centryfuga w kuchni. Kosmiczny księgowy. Fizjologiczne mikroukłady. Mózg sterowany światłem. Kaprysy oceanu.
22 Wokół nauki Redakcja Scientific American Internet musi być fair
23 TechnoFakty 14
David Pogue Gadżetowe wojny
24 Zdrowie Deborah Franklin Pacjent prawie poinformowany
74 Głos sceptyka Michael Shermer Banialuki finansistów WA ROGO TA D OPŁA
75 Anty(po)waga Steve Mirsky Nastała przyszłość
76 Recenzje W okowach lęku
77 Faktograf 22
Mark Fischetti Zabójcze planetoidy
78 Jak i dlaczego Pachnieć – nie pachnieć?
79 Warto wiedzieć Ewolucja percepcji a sztuka Droga na Harvard 2011 Spotkania z kreatywnymi osobowościami STATISTICA w badaniach naukowych i nauczaniu statystyki Wsparcie dla młodych informatyków
80 Sto lat temu
OKŁADKA Psychiczna odporność – niegdyś uważana za rzadkość – jest, jak się okazuje, normą. Badania neurobiologów i psychologów powoli ujawniają mechanizmy będące podłożem tej bezcennej cechy, która pozwoliła przetrwać najcięższe chwile całemu naszemu gatunkowi.
77
Zdjęcie: Corbis/FotoChannels Projekt okładki: Irina Pozniak
2 Świat Nauki, kwiecień 2011
Nowe możliwości badawcze na UWM w Olsztynie Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, wykorzystując fundusze strukturalne, modernizuje, buduje od podstaw i wyposaża bazę naukowo-badawczą przeznaczoną dla nauk przyrodniczych. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski otrzymał 129 min złotych rta realizację
o kluczowym znaczeniu biologicznym oraz takich, które mogłyby stać się
projektu „Rozbudowa, modernizacja i wyposażenie zespołu laboratoriów
celem .dla technik inżynierii genetycznej.
edukacyjno-badawczych
zdro
W pracowni analizy kwasów nukleinowych znajduje się aparatura
wotnego żywności", umownie nazywanego Projektem BiO. Dzięki środ
umożliwiająca kompleksową analizę materiału genetycznego: komory PCR.
technologii, jakości
i bezpieczeństwa
kom, pochodzącym z Programu Operacyjnego Rozwój Polski Wschodniej
iermocyklery. aparaty do przeprowadzania reakcji Real-time PCR, wielofunk
2007-2013, uczelnia wybuduje Centrum Akwakultury i Inżynierii Ekolo
cyjny czytnik płytek, czterokapilarny sekwenator DNA czy platforma do ana
gicznej przeznaczone dla Wydziału .Ochrony Środowiska i Rybactwa, zmo
lizy mikromacierzy.
dernizuje i wyposaży obiekty i laboratoria dla Wydziałów: Nauki o Żywności,
Do pracowni mikroskopowej trafił m.in. mikroskop stereoskopowy, mikro
Medycyny Weterynaryjnej, Bioinżynierii Zwierząt.
skop odwrócony, mikroskopy fluorescencyjne, zintegrowany z mikroskopem fluorescencyjnym system CeilCut przeznaczony do mikrodysekcji lasero
W ramach Projektu już zmodernizowano i wyposażono Laborato
wej. Pracownia wzbogaciła się także o transmisyjny mikroskop elektrono
rium Diagnostyki Molekularnej przeznaczone dla piątego benefi
wy o. zdolności rozdzielczej 0,2 nm, umożliwiający uzyskanie powiększeń
cjenta projektu - Wydziału Biologii.
w zakresie od 200 do 1 200 000 razy. W ostatnich miesiącach mikroskop
Specjalistyczne wyposażenie placówki - warte ponad 13 min zl - pozwala
został rozbudowany o przystawki do mikroskopii skaningowej (STEM) oraz
na prowadzenie zajęć dydaktycznych z przedmiotów: ewolucja molekular
mikroanalizy rentgenowskiej (EDS),
na, diagnostyka molekularna, metody detekcji molekularnej, identyfikacja ge
W pracowni eytometrii
nów, mutageneza, mapowanie genomów, inżynieria genetyczna, inżynieria
cytometr przepływowy służący do pomiaru właściwości fizycznych i flu-
przepływowej znajduje się specjalistyczny
embrionalna, hodowle in vitro komórek i tkanek, transmisja sygnałów w ko
orescencji komórek/cząstek przepływających w strumieniu cieczy, któ
mórkach, protecmika, preparatyka biomolekuł, meta bo łom ika, modelowanie
ry dodatkowo umożliwia precyzyjne sortowanie komórek z prędkością
molekularne, diagnostyka GMO, genomika I proteomika fluorescencyjna, no
do 70 tys./s.
woczesne techniki mikroskopowe.
Pracownie kultur in vitro wyposażone są w komory laminarne i inkuba tory z regulacją koncentracji tlenu i dwutlenku węgla oraz regały do hodowli
- Wyposażenie Laboratorium stawia nas w jednym szeregu
roślin w warunkach in viwo. Wyposażenie pracowni mikrobiologicznej
z najlepszymi laboratoriami, nie tylko w Polsce - mówi dr hab. Renata Ge-
umożliwia kompleksowe, różno kierunkowe badanie materiału pochodzenia
reszko, prof. UWM. kierownik Laboratorium. - Między innymi, nowoczesna
bakteryjnego lub wirusowego bez konieczności opuszczania tej części La
aparatura do analizy DMA daje możliwość badania ekspresji wielu tysięcy
boratorium. W pracowni immunohistochemicznej naukowcy mogą kom
genów jednocześnie w wybranej tkance lub pojedynczych komórkach. Moż
pleksowo przygotowywać preparaty mikroskopowe ?. tkanek i narządów
liwe staje się błyskawiczne i efektywne oznaczanie sekwencji interesujących
utrwalonych techniką mrożeń i ową lub parafinową. Laboratorium jest także
nas genów i odnajdywanie mutacji genetycznych. Aparatura ta pozwala tak
wyposażone w pracownię izotopową, w której można pracować ze źró
że na szybka i precyzyjną analizę jakości materiału genetycznego i podnie
dłami promieniotwórczymi.
sienie stopnia zaawansowania badan dotyczących GMO.
Posiadanie tak wyposażonej jednostki umożliwi wykonywanie eksperymen tów, zarówno w obszarze nauk podstawowych, jak i stosowanych, do tej
W strukturach Laboratorium znajduje się dziewięć pracowni:
pory niemożliwych do realizacji na terenie UWM. W dalszej perspektywie
Do pracowni analizy białek zakupiono wysokiej klasy spektrometr maso
sprzęt, którym dysponuje Laboratorium, może stanowić doskonalą bazę
wy, frakcjonator białek, system do elektroforezy dwukierunkowej oraz towa
także do wykonywania najnowocześniejszych badań diagnostycznych z za
rzyszący mu zautomatyzowany system do proteomiki w żelach, a także ska
kresu medycyny, ochrony środowiska, badań żywności czy kryminalistyki.
nery i specjalistyczne oprogramowanie. Bazująca na spektrometrii masowej
Ponadto dzięki doskonale wyposażonym pracowniom dydaktycznym stu
pracownia pozwala na analizowanie ekspresji tysięcy białek, zmieniających
denci Wydziału Biologii będą mogli nauczyć się najnowocześniejszych me
się pod wpływem czynników środowiskowych, chorobotwórczych lub
tod badawczych i w pełni przygotować się do wykonywania w przyszłości
w wyniku procesów technologicznych. Umożliwi to identyfikację białek
zawodu biotechnologa.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Programu Operacyjnego Rozwój Polski Wschodniej 2007-2013. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, ul. Oczapowskiego 2, 10-719 Olsztyn, telefon: + 4 8 89 5 2 3 - 4 9 - 1 3 ; fax: + 4 8 8 9 5 2 3 - 4 4 - 5 6 , www.uwm.edu.pl
UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO
ROZWÓJ POLSKI WSCHODNIEJ NARODOWASIKATEGIA SPOlNOSCI
«UMMMU«UDklM
SWI/HMUKI SCIKNTIKIC AMHMCAN
Redaktor naczelny Elżbieta Wieteska
[email protected] Redakcja Tatiana Ktajowska-Kukiel (sekretarz redakcji)
[email protected] Olga Orzylowska-Sliwińska
[email protected] Lech Trzeciak
[email protected] Adres redakcji ul. Garażowa 7 02-651 Warszawa tel. 22 607 77 71,607 77 90 faks 22 848 22 66 e-mail:
[email protected] sj 2¾%} E
Agnieszka Krzemińska Polityka
mgr Rafał Bożek Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski
dr Małgorzata Łuczyńska-Holdys Instytut Anglistyki Uniwersytet Warszawski
mgr Beata Dąbrowa-Kość dr Mikołaj Golachowski
Prezes Zarządu Maciej Makowski Kolportaż firma 2 M Magdalena i Marek Szwed ul. Garażowa 7,02-651 Warszawa tel. 22 607 7910
[email protected] A
Adrian Markowski mgr Aleksandra Nałęcz-Tolak Bartosz Nowacki dr n. med. Dominika Nowis Zakład Immunologii Centrum Biostruktury Warszawski Uniwersytet Medyczny
dr Michał Czerny
^
mgr Marek Krośniak Biblioteka Jagiellońska
dr hab. Andrzej Bielecki Instytut Informatyki Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet Jagielloński
dr Jarosław Cieśla Instytut Biochemii i Biofizyki PAN
Redakcja techniczna, skład i łamanie Jolanta Kotas
Wydawca Prószyński Media Sp. z o.o. ul. Garażowa 7 02-651 Warszawa tel. 22 607 77 71,607 77 90 faks 22 848 22 66
TŁUMACZE, AUTORZY 1 KONSULTANCI BIEŻĄCEGO NUMERU
mgr Agata Przybysz
Andrzej Hołdys
mgr Leszek Ścioch
dr Paweł Jałoszyński Muzeum Przyrodnicze Uniwersytetu Wrocławskiego
dr Weronika Śliwa Niebo Kopernika
dr Ewa Kozłowska Zakład Immunologii Wydział Biologii Uniwersytet Warszawski
Maciej Tekielski Magda Zawadzka NKJO Radom
Marta Kozłowska
mgr Marta Żylicz
dr Berenika Targos dr Aleksandra Maria Woźnicka
Druk Quad/Winkowski Sp. z o.o. ul. Okrzei 5,64-920 Pila Nakład 35 000 egz.
min mmmm
INDEKS 378194 ISSN 0867-6380 Copyright © Prószyński Media 2011 Wszystkie prawa zastrzeżone (łącznie z tłumaczeniem na języki obce). Żaden fragment niniejszego wydania nie może być wykorzystany w jakiejkolwiek formie - fotokopii, mikrofilmu czy innych reprodukcji ani przekładany na język mechaniczny bez pisemnej zgody wydawcy. SCIENTIFIC AMERICAN jest zastrzeżoną nazwą handlową należącą do Scientific American, Inc. w Nowym Jorku i używaną przez firmę Prószyński Media na podstawie umowy licencyjnej.
SCIENTIFIC AMERICAN
Promocja: Marta Rendecka, tel. 22 607 77 83, e-mail:
[email protected] Biuro Reklamy: Joanna Piasecka, tel. 22 607 77 86, e-mail:
[email protected] Prenumerata indywidualna- reklamacje: Biuro Obsługi Klienta Prószyński Media Sp. z o.o. - telefonicznie (w godzinach 8.00-17.00): 22 607 78 27 - faksem, z dopiskiem „Prenumerata": 22 849 40 60 - listownie, pod adresem: Prószyński Media Sp. z o.o., ul. Garażowa 7, 02-651 Warszawa - elektronicznie:
[email protected] A to je kont!e.
BELGIA/HOLANDIA
Editor in Chief: Mariette DiChristina Board of Edftors: Fred Guterl, Ricki L. Rusting, Philip M. Yam, Gary Stix Editors: Davide Castelvecchi, Mark Fischetti, Christine Gorman, Anna Kuchment, Michael Moyer,
SCIENTIFIC AMERICAN na świecie
George Musser, Kate Wong Contributing Editors: Mark Alpert, Steven Ashley, Graham P. Collins, John Rennie, Sarah Simpson Design Director: Michael Mrak President: Steven Inchcoombe Vice Presidents: Bnjce Brandfon, Michael Florek SCIENTIFIC AMERICAN 75 Varick Street, 9th Floor New York, NY10013-1917
4 Świat Nauki, kwiecień 2011
NIEMCY
Redakcja nie odpowiada za treść zamieszczanych reklam.
L^lfciS-SSlfrBł^S-frf^-i-iSiOiSiiSłBłE
iJ0 + ' . J ' * ^ . * r 7 ! * i J * ^ * ; _ i * ^ * _ ' * L j * l l i ! * ^ * : ! ^ * 0 ! * ' . ! ^
KONKURS NA NAJLEPSZĄ PRACĘ DOKTORSKĄ I MAGISTERSKĄ 1 |
PRZYGOTOWANĄ Z ZASTOSOWANIEM NARZĘDZI STATYSTYKI I ANALIZY DANYCH ZAWARTYCH W STATISTICA ISTATISTICA DATA MINER, POD PATRONATEM POLSKIEGO TOWARZYSTWA STATYSTYCZNEGO Konkurs jest organizowany corocznie przez StatSoft Inc. i StatSoft Polska. Jego celem jest promocja autorów najlepszych prac doktorskich i magisterskich wykorzystujących zaawansowane metody analizy danych oraz popularyzacja nowoczesnych narzędzi analitycznych zawartych w programach STATISTICA i STATISTICA Data Miner. WYNIKI TRZYNASTEJ EDYCJI KONKURSU (2010) Na konkurs nadesłano kilkadziesiąt prac z różnych dziedzin badań naukowych. W pracach komisji konkursowej uczestniczyli: prof. zw. dr hab. Jerzy Dąbkowski, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie i Politechnka Krakowska, prof. zw. dr hab. Czesław Domański, Polskie Towarzystwo Statystyczne i Uniwersytet Łódzki, prof. zw. dr hab. inż. Zbigniew Polański, Politechnika Krakowska (przewodniczący), prof. dr hab. Andrzej Sokołowski, Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie i Centrum Onkologii w Krakowie, dr Janusz Wątroba, StatSoft Polska (sekretarz), prof. dr hab. Wojciech Zieliński, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie.
|
i
W kategorii prac doktorskich komisja konkursowa przyznała dwie równorzędne nagrody: Temat:
i
Wykorzystanie modeli czarnej skrzynki do analizy danych pochodzących z monitoringu ilości ścieków dopływających do oczyszczalni dr inż. Monika Paluch-Puk, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, Autor: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Promotor: prof. zw. dr hab. inż. Janusz Łomotowski, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Temat: Rozpad małżeństw i społeczna percepcja rozwodów w Polsce Autor: dr Dorota Kopczyńska, Wydział Ekonomii, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Promotor: prof. dr hab. Walentyna Ignatczyk, Wydział Ekonomii, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Nagrody: 4000 zł + 15-stanowiskowa roczna wersja STATISTICA PL dla każdej z nagrodzonych prac doktorskich W kategorii prac magisterskich komisja konkursowa najwyżej oceniła pracę: Temat:
Proces walidacji metody pomiarowej jako przykład zastosowania statystycznej kontroli jakości z wykorzystaniem pakietu STATISTICA Autor: mgr Angelina Raj da, Wydział Zarządzania, Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach Promotor: prof. dr hab. Grzegorz Kończak, Wydział Zarządzania, Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach Nagroda: 4000 zł + 15-stanowiskowa roczna wersja STATISTICA PL ZAPRASZAMY D O UDZIAŁU w czternastej edycji konkursu (2011). Termin nadsyłania prac upływa 15 grudnia 2011 r. Regulamin konkursu i infor macje o rodzinie programów STATISTICA można znaleźć na stronach internetowych www.statsoft.pl lub uzyskać w siedzibie StatSoft Polska, ul. Kraszewskiego 36, 30-110 Kraków, telefon 12 428 43 00, faks 12 428 43 01, e-mail
[email protected]. im$a^qM^j^$^ćtf*k;33EX:3mic ąsieaigEJaKC aa-t JHET; f f i jmm^MicasBKnrfr J T I T 3 *& ijaMiart J^c 3»E asEEŁEDaaci ianc anł M I U ¢^¢31^3^=1^^^^3^18¾¾¾^^¾¾¾^¾¾^
SKANER Czym żyje nauka OCHRONA ŚRODOWISKA
Węgiel wciąż plonie jasno Jeśli Chiny istotnie chcą ograniczyć emisję C 0 2 do 2020 roku, wytaczanie prądu nie wystarczy Przedstawiona przez Chiny zielona strategia wywołała po wszechny aplauz. Nąjludniejszy kraj naszego globu zadeklaro wał, że do 2020 roku o +0% zredukuje wielkość emisji ditlenku węgla towarzyszącej wytworzeniu jednostki PKB. Tempo inwe stycji w alternatywne źródła energii, na przykład farmy wiatro we oraz w elektrownię jądrowe, jest tu najszybsze na świecie. Jednak w Chinach trwa bezprecedensowy wzrost gospodarczy - to oznacza także bezprecedensowe zapotrzebowanie na energię otrzymywaną głównie z węgla. Państwo Środka spala go więcej niż USA, Europa i Japonia łącznie. To dlatego jest obecnie naj większym globalnym producentem gazów cieplarnianych. „Czy chiński ditlcnek węgla może zatrać catą planetę? - zastanawia się Mark D. Levine, ekspert z ośrodka badawczego Lawrence Berke ley National Laboratory, który prowadzi badania nad metodami zwiększenia wydajności energetycznej. - Oto jest pytanie". W Chinach wzrost ekonomiczny wygrywa z każdą próbą zmiany gospodarki na bardziej zieloną. Niedawno przepro wadzona wizja lokalna, pokazała, że powszechną przeszkodą w osiągnięciu tego cel u są zarówno sprzeczne dyrektywy rzą du centralnego, jak i brak większego zainteresowania tematem ze strony władz lokalnych. Jakie są słabe strony chińskiej zielo nej strategii? CZYSTY WĘGIEL Podobnie jak Biały Dom ora/ amerykańskie fir my sektora energetycznego, również chińskie władze uważają, że technologia wychwytywania i magazynowania pod ziemią di tlenku węgla, który emitują tradycyjne elektrownie, jest na razie za droga. Nie testuje się też na większą skalę rozmaitych metod i technik, których stosowanie mogłoby zwiększyć szansę szyb kiego wdrożenia czystych technologii węglowych. Jedna z takich propozycji to zgazowanie węgla. „Takie inwestycje są równie kosztowne, jak elektrownia jądrowa" - zauważa Zhang Guobao,
s-ł-ł-ł
wiceprzewodniczący chińskiej Narodowej Komisji ds. Rozwoju i Reform, która zarządza polityką energetyczną i przemysłową. W przeciwieństwie do CSA w Chinach wciąż powstają wielkie elektrownie węglowe, które jeszcze przez wiele dekad będą emi towały do atmosfery gazy cieplarniane. NOWE ŹRÓDŁA ENERGII Aby ograniczyć uzależnienie od węgla. Narodowa Komisja ds. Rozwoju i Reform postanowiła, że firmy energetyczne będą dostarczały 8% energii elektrycznej z no wych źródeł, czyli na przykład z elektrowni jądrowych i farm wiatrowych. Problem w tym, że na wietrze nie można polegać: w wielu chińskich prowincjach wieje on najsilniej jesienią i zimą, gdy elektrownie węglowe i tak pracują na pełnych ob rotach, poniew-aż poza prądem dostarczają też eieplo. Chiny, owszem, włączają do sieci kolejne reaktory atomowe, ale jak dotąd żaden z nich nie zastąpi] tradycyjnej elektrowni. WYDAJNOŚĆ ENERGETYCZNA W listopadzie ubiegłego roku, gdy okazało się, że Chiny mogą nie osiągnąć założonego na 2010 rok poziomu efektywności energetycznej, urzędnicy po prostu nakazali przerwanie dostaw prądu do niektórych regionów. W związku z tym fabryki przeszły na rezerwowe zasilanie z ge neratorów dieslowskich, inaczej groziłyby im kary za niedotrzy manie umów handlowych. Dowodzi to, że „kraj ten gotów jest podejmować rozmaite nieracjonalne decyzje", gdy plan oszczę dzania energii musi być dotrzymany - komentuje Levine. Jed nak Chiny uważają, że Amerykanie traktują je inaczej niż siebie. „Rozwijamy się od zaledwie 30 lat, a już jesteśmy mocno na ciskani, aby przejść na droższe, czyste technologie. To nie jest w porządku" - mówi Zhang. Potwierdza on, że jego kraj będzie jak dotąd inwestował coraz więcej w alternatywne źródła ener gii, ale dodaje, że „w najbliższej przyszłości kluczowe znaczenie DcmidBiello będzie nadal miał węgiel". Przerwa na „dymek" w pobliżu duńskiej elektrowni węglowej w Dandong.
f
m
CZŁOWIEK - NAJLEPSZA INWESTYCJA
WYDZIAŁ FIZYKI UNIWERSYTETU V; =UU = i=lijl = WARSZAWSKIEGO PALEONTOLOGIA
Bizony kontra mamuty Dlaczego wymarły północnoamerykańskie mamuty, bobry olbrzymie i inne wielkie ssaki? Bobry wielkości niedźwiedzi, mamuty, konie, wielbłądy i smilodony przemierzały niegdyś Amerykę Północną. Większość z tych wielkich ssaków zniknęła 11 tys. lat temu. Specjaliści do dzisiaj debatują, co spowodowało wymie ranie w późnym plejstocenie - zmiany klimatu, polowania, choroby, a może powód był jeszcze inny? Erie Scott, kierujący działem paleontologii w San Bernardino County Museum w Redlands w stanie Kalifornia, sugeruje, że przyczyną tego zjawiska była migracja bizonów z Eurazji. Na podstawie danych pochodzących zarów no z własnych wykopalisk, jak i tych starszych, prowadzonych od XIX wieku, Scott wywniosko wał, że bizony pojawiły się w Ameryce Północnej już 220 tys. lat temu, po czym rozprzestrzeniły się po całym kontynencie pod koniec plejstoce nu, kiedy zmiany klimatyczne ograniczyły do stępność pożywienia i wody. Naukowiec po raz pierwszy oficjalnie przedstawił swoją koncepcję wiosną ubiegłego roku w czasopiśmie Ouaternary International - według niego bizony mogły wówczas zwyciężyć w rywalizacji o żywność i wodę, co wraz ze zmianami klimatu stało się główną przyczyną wymierania wielkich ssaków. Pierwsza refleksja dotycząca bizonów nasu nęła się Scottowi w czasie wykopalisk prowa dzonych na początku lat dziewięćdziesiątych w pobliżu kalifornijskiego miasta Mumeta. Lata wcześniej, gdy badał on pobliskie warstwy li czące od 760 tys. do 2,5 min lat, trafił wyłącznie
na szczątki koni i nie znalazł żadnego śladu po bi zonach. „Co pomyślały konie, kiedy pojawiły się bizony i zjadły ich pożywienie?" - zastanawiał się. Kiedy więc jego zespół odkrył liczne skamie niałości bizonów oraz innych ssaków podczas wykopalisk prowadzonych w warstwach póź nego plejstocenu przy zbiorniku Diamond Valley Lakę w pobliżu Murriety (zaledwie kilkanaście kilometrów od miejsca, w którym poprzednio nie odnaleziono dowodów obecności bizonów), badacz doszedł do wniosku, że jest bliski rozwią zania problemu. „To odkrycie podsunęło mi myśl, że kiedy bizony migrowały na ten teren i ich licz ba wzrosła, mogły mieć znaczący wpływ na po pulacje innych wielkich ssaków" - mówi paleon tolog. Obecnie zbiera on dane z innych rejonów USA, żeby sprawdzić, czy podobne zjawisko nie wystąpiło gdzie indziej. Scott podejrzewa, że bizony mogły zyskać przewagę nad innymi dużymi roślinożercami dzięki wielu cechom. Mając wielokomorowe żołądki, pobierały zapewne więcej składników odżywczych ze swego pożywienia. I nie musiały wygrywać każdej walki, w której uczestniczyły. Zamiast tego wystarczyło na przykład, że po zbawiły pożywienia karmiące matki innych ga tunków, co spowodowało załamanie się popula cji rywali. Gdy zabrakło wielkich roślinożerców, wilki straszne (Canis dirus), Iwy amerykańskie i inne drapieżniki również wyginęły z głodu. Rebecca Coffey
Pogranicze fizyki oraz nauk biologicznych i medycyny to jeden z najdynamiczniej rozwijających się obszarów badań naukowych, a także zastosowań najnowszych technologii. Mając to na uwadze Wydział Fizyki UW zaprasza na interdyscyplinarny kierunek
zastosowania
fizyki w biologii i medycynie z pięcioma specjalnościami do wyboru: Biofizyka molekularna http://biofizyka.fuw.edu.pl Projektowanie molekularne i bioinformatyka http://bioinformatyka.fuw.edu.pl Fizyka medyczna http://fizykamedyczna.fuw.edu.pi Neuroinformatyka http://neuroinformatyka.pl Optyka okularowa http://optometria.fuw.edu.pl
yjl*tf< %f^ ZA*** jCfc Y«£*u**** S^
e
••/•J ^ ^ . ^ s £ r ? - X . "
Alle** 5 * Chcesz wiedzieć więcej, zajrzyj na: iHny
ii.i] i ptfi on [11 .imama
• r.1 mu lanyi* osobowych
SKANER MEDYCYNA
W sukurs lekarzom Coraz częściej pacjenci będą przyjmowani nie przez lekarzy, lecz przez ich asystentów lub pielęgniarki. To dobra decyzja Przeprowadzenie reformy amerykańskiej pacjentów cierpiących na przewlekłe schorze nia. Roderick Hooker, współautor cytowanej służby zdrowia w ciągu najbliższych pięciu lat pracy i badacz opieki zdrowotnej z Lewin Group oraz związany z tym napływ milionów nowo ubezpieczonych pacjentów potrzebujących po w Falls Church, podkreśla jednak, że obecnie to, kto nas przyjmie, zanadto zależy nie od rodzaju mocy jeszcze utrudni dostęp do lekarzy inter przypadku, lecz odrozkładudyżurów. nistów. Wielu ekspertów spodziewa się, że ich Próby rozwiązania problemu niedoboru le niedobór uzupełnią asystenci lekarza (physician assistants)1 i pielęgniarki wykwalifikowane karzy podejmowane w publicznych klinikach (nurse practicioners)2. Już teraz przyjmują oni mogą służyć za wzór prywatnym placówkom coraz więcej pacjentów podczas rutynowych opieki medycznej, które będą przyjmować co raz więcej pielęgniarek i pomocników lekarza. wizyt, a liczba ta w ciągu najbliższych kilku lat Napływ nowych pacjentów sprawi, że lekarze zapewne wzrośnie. Ich obecność w gabinetach będą potrzebowali każdej pomocy. lekarskich, zdaniem specjalistów, poprawia ja T/a Gnose kość i dostępność opieki medycznej. 1 Obecnie asystenci i wykwalifikowane pielę Mają oni lekarskie wykształcenie wyższe I stopnia, odpowiednik licencjatu - w odróżnieniu od „normal gniarki są dwa razy częściej zatrudniani w pu nych" lekarzy, legitymujących się dyplomem ukończe blicznej klinice niż w prywatnej poradni opieki nia studiów II stopnia, czyli magisterskich. Asystenci zdrowotnej. I to częściowo dzięki temu ośrodki nie są więc dokładnym odpowiednikiem polskich publiczne były w stanie przyjąć więcej pacjen „felczerów" którzy mają tylko wykształcenie średnie tów i wydłużyć godziny pracy - stwierdzono zawodowe uzupełnione o dodatkowe kursy. Asystenci w badaniach niedawno opisanych na łamach Jo pełnią swoje obowiązki pod nadzorem lekarza i w po rozumieniu z nim. W polskiej służbie zdrowia podobną urnal of Community Health. A ponadto to w nich rolę odgrywają często rezydenci. więcej czasu poświęcano zdrowotnej edukacji 2 Pielęgniarki wykwalifikowane legitymują się nie tyl pacjentów (tym właśnie zajmowali się głów ko uprawnieniami do wykonywania zawodu (zwykle nie asystenci lekarza i pielęgniarki) i częściej dyplomami studiów pielęgniarskich I stopnia typu wprowadzano efektywny podział obowiązków. licencjackiego lub ukończenia szkoły pielęgniarskiej oraz certyfikatem zaliczenia egzaminu licencyjnego), Podczas gdy pielęgniarki oraz asystenci zajmo ale także kierunkowym, wyższym wykształceniem wali się nagłymi, lecz nieskomplikowanymi przy II stopnia lub III stopnia, uzupełnianym później o róż padkami, takimi jak przeziębienia czy niegroźne ne kursy i praktyki doszkalające. Zakres ich samodziel urazy, lekarze przyjmowali przede wszystkim ności jest w różnych stanachrozmaity- od całkowitej
ASYSTENCI LEKARZA Liczba w 2008 roku: 74 800 Wzrost zatrudnienia w latach 2004-2009:29% Przeciętny czas nauki: 18 lat PIELĘGNIARKI WYKWALIFIKOWANE Liczba w 2008 roku: 158 348 Wzrost zatrudnienia w latach 2004-2009:39% Przeciętny czas nauki: 18 lat PIELĘGNIARKI LICENCJONOWANE3 Liczba w 2008 roku: 2 618 700 Wzrost zatrudnienia w latach 2004-2009:12% Przeciętny czas nauki: 15 lat niezależności i pełnych uprawnień do wystawiania recept do obowiązku stałej współpracy z lekarzem i ograniczenia uprawnień receptowych. 3 Pielęgniarki, które zdobyły minimalne wymagane prawem wykształcenie (mniej więcej odpowiadające współczesnemu polskiemu obowiązkowi uzyskania licencjatu z pielęgniarstwa lub położnictwa) i zdały egzamin uprawniający do wykonywania zawodu.
FIZJOLOGIA ZWIERZĄT
Czy ta obroża mnie pogrubia? Epidemia otyłości dotyka również zwierząt Przyczyn przybierania na wadze upatruje się zazwyczaj w złych nawykach żywie niowych i braku aktywności fizycznej. Jed nak marmozery i makaki z laboratoriów w Madison w stanie Wisconsin są tak samo karmione i trenowane od 1982 raku. Mimo to z każdą dekadą stawaiy się cięższe. David B. Allison, biostatystyk z Unlversity of Alabama w Birmingham, zaczął więc podej rzewać wpływ czynników środowiskowych. Wraz ze współpracownikami zbada! zmianę masy ciała u 20 tys. zwierząt, w tym u na czelnych i gryzoni laboratoryjnych, a także domowych kotów, psów oraz miejskich
10 Świat Nauki, kwiecień 2011
szczurów. Prześledzi! \ przyrost ich masy na dzie\ sięciotecie i wyliczy) ryzyko \ rozwoju otyłości. W przypad ku obu parametrów zauważył silną tendencję wzrostową - szym pansy stawały się cięższe aż o 33,6¾ z deka dy na dekadę, myszy - o 12,46%, Allison podejrzewa, że winne temu są toksyny zakłócające gospodarkę hormo nalną (które mogą przenikać do zbiorni ków wodnych) albo patogeny zaburzające metabolizm. Niektórzy sugerują jednak, że wyniki te równie dobrze daje się uzasad-
ć zmianami w diecie i aktywności fizycznej, w przypadku zwierząt laboratoryjnych spowo dowanych, rta przykład, Ich większym stłoczeniem w klat kach. Allison zgadza się, że warunki hodowli mogą modyfikować metabolizm i zauważa, że my również żyjemy w warunkach wzra stającego zatłoczenia. „Jeśli ograniczenie przestrzeni życiowej wpływa na masę ciała u zwierząt, niewykluczone, że gęstość za ludnienia ma również wpływ na masę ciała u ludzi". A/te Katsnelson, Naturę
ASTROFIZYKA
Poczuć ciepło Krótkotrwałe gejzery plazmy sprawiają, że korona Słońca jest gorętsza od jego powierzchni
Pytanie, które dręczy heliofizyków od lat czterdziestych, brzmi: dlaczego zewnętrzne warstwy atmosfery Słońca, położo ne najdalej od produkującego energię jądra, są gorętsze od niż szej atmosfery i słonecznej powierzchni? Specjaliści zaproponowali wiele wyjaśnień tego zjawiska, od fal dźwiękowych lub magnetycznych rozpraszających energię w gór nej atmosferze (zwanej koroną), po krótkie rozbłyski powstające w miejscach, gdzie łączą się splątane linie pola magnetycznego. Ostatnie obserwacje, przeprowadzone za pomocą statków ko smicznych najnowszej generacji służących do badania Słońca, wskazują istnienie innego mechanizmu. Wpływa on na przekazy wanie koronie znacznej ilości ciepła poprzez ciągłe dostarczanie do górnej atmosfery gorącego zjonizowanego gazu, czyli plazmy. Badacze stwierdzili, że krótkotrwałe gejzery plazmy strzela jące z chromosfery (niższej warstwy atmosfery Słońca), zwane niekiedy spikulami lub bryzgami chromosferycznymi, wydają się odgrywać ważną rolę w procesie podgrzewania korony do po rażającej temperatury milionów kelwinów. Spikule, których po chodzenie nie jest jeszcze całkowicie wyjaśnione, istnieją przez zaledwie 100 s, unosząc się z chromosfery z prędkością od 50 do 100 km/s. Jak zauważył Bart De Pontieu z Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory w Pało Alto z taką prędkością odległość z San Francisco do Londynu pokona się w ciągu kilku minut. Odkrycia badacza i jego współpracowników opublikowa no w tygodniku Science. Wyniki pracy naukowcy oparli na obserwacjach prowadzo nych przez wystrzelone przez NASA w 2010 roku Solar Dyna mics Observatory (Obserwatorium Dynamiki Słonecznej) oraz przez japoński statek kosmiczny Hinode (Wschód Słońca), który funkcjonuje od 2006 roku. Oba obserwatoria mogą robić szcze gółowe fotografie Słońca w odstępach kilkusekundowych, czego wymagają badania szybkozmiennych zjawisk.
1 1
Badacze zauważyli, że gdy spikule, których temperatura wy nosi kilkadziesiąt tysięcy kelwinów, wystrzeliwują z chromo sfery, znajdujące się nad nimi obszary korony rozgrzewają się do 1 lub 2 min stopni. Naukowcy nie wiedzą jeszcze, co rozpędza plazmę do tak wielkich prędkości ani też, jaki mechanizm pod grzewają do tak wysokiej temperatury w koronie. Niemniej, jak twierdzi Kenneth Phillips z University College London, związek istniejący między spikulami a grzaniem korony daje nadzieję na rozwiązanie 70-letniej zagadki James Klimchuk z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland uważa, że chociaż spikule od grywają ważną rolę w pewnych obszarach Słońca, dopiero z cza sem stwierdzimy, czy dostarczane przez nie ilości gorącej plazmy są wystarczająco duże, aby podgrzać koronę do tak wysokiej tem peratury. Klimchuk zgadza się z poglądem, że nowe obserwacje są „frapujące", ale wspomina jednocześnie o swoich wstępnych obliczeniach, z których wynika, że spikule to zaledwie niewielka część koronalnej plazmy. Zasadnicze znaczenie mogą mieć inne, bardziej konwencjonalne mechanizmy grzania korony. De Pontieu również zachowuje ostrożność i uważa, że na py tanie o źródło wysokiej temperatury korony nadal nie znamy od powiedzi. „Należy wyraźnie podkreślić, że nie rozwiązaliśmy pro blemu grzania korony, a jedynie dostarczyliśmy nowy kawałek układanki" - mówi. - W przyszłości dowiemy się, czy odkryliśmy najważniejszy z procesów, czy tylko jeden z wielu". John Matson
#^¾
•miii"" .
ninsyniEna i
C2tO\VlV
•
u
r
n
KKA [ nanDsbrukbur
,**#**&**
wiiraiiiujrarij-
i« dzictó atrakcyjnemu pm ....„„fiu™*bioto:
n
..^.
nw,m%
: /Ai a nn.fuw.edu. pi
s
KAPITAŁ LUDZKI NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ SPOŁECZNY
Projekt Nowe wyzwania - nowe kierunki. Rozwój kierunków interdyscyplinarnych dla potrzeb gospodarki opartej na wiedzy jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
SKANER ŻYWNOŚĆ
Zakręcone gotowanie Aby uzyskać idealnie klarowny bulion, szefowie kuchni sięgają po aparaturę laboratoryjną Na zapleczu luksusowych restauracji coraz częściej można natknąć się na ultrawirówkę - urządzenie, z którego dotychczas korzy stano głównie w laboratoriach medycznych i uniwersyteckich pracowniach chemicznych. W swej największej wersji przypo mina ona nieco pralkę. Jednak na tym podobieństwo się kończy, bo gdy ta wiruje z szybkością około 1000 obrotów na minutę, to ultracentryfuga osiąga prędkość dziesiątek tysięcy obrotów, generując siłę odśrodkową 30 000 razy większą od przyciągania ziemskiego. Można by sądzić, że w wyniku działania tej miażdżącej si ły zawartość ultrawirówki zostanie unicestwiona. Tymczasem dzięki gigantycznej pseudograwitacji półpłynne produkty - miesza nina substancji ciekłych i stałych, takie jak przeciery - ulegają sepa racji. W procesie wirowania miąższ pomidorów wraz ze skórką osa dza się w postaci zwartego krążka na dnie zbiornika, przejrzysta woda tworzy środkową warstwę, a na jej powierzchni unosi się niezwykle aromatyczny olej. Mistrzowie kuchni cenią ultracentryfugę z kilku powodów. Przede wszystkim pozwala oszczędzić czas. W warunkach naturalnej grawitacji proces separacji, w wyniku którego można na przykład pozyskać olej z warzywnego przecie ru, trwa kilka dni. Gdy użyjemy w tym celu superwirówki, przy sile odśrodkowej wielkości 20 000 g otrzymamy go w kilka mi nut, a rezultat będzie o wiele bardziej przewidywalny. Za wyko rzystaniem tego urządzenia w kuchni przemawia również fakt, że rozdziela ono poszczególne komponenty z zadziwiającą pre cyzją, z jednorodnej całości wyodrębniając kilka homogenicz
nych warstw, które kucharz z łatwością może zebrać, przelać i wykorzystać w miarę potrzeby. W wyniku wirowania z niebotycznie dużą prędkością z wielu produktów żywnościowych wytrącają się aromatyczne cząstki, tworząc ciekłą warstwę o niezwykle intensywnym smaku i zapa chu, idealną do celów kulinarnych. Wykorzystując jedynie wodę i olej z odwirowanego puree pomidorowego, można na przykład przyrządzić esencjonalne consomme o intensywnym smaku pomidorów i doskonałej klarowności. Kucharze z eksperymen talnego Cooking Lab w Bellevue w stanie Waszyngton uży li ultracentryfugi, by zrobić słodkie i bogate w karoten masło z marchwi. Ultrawirówki świetnie sprawdzają się w otrzymywaniu tłuszczu z wszelkiego rodzaju wa rzyw i orzechów; można je wykorzy stać do przygotowywania kremów, które mają konsystencję podob ną do śmietany, lecz zaskakujący i znacznie bogatszy smak. W dodat ku nie zawierają ani kropli mleka, nadają się więc też dla wegan. Aby przyrządzić zupę bądź sos, które byłyby klarowne i aksamitnie gładkie, trzeba jakimś sposobem usunąć wszystkie cząstki mające po wyżej 7 (im, bo takie wyczuwa nasz język. Sitka, filtry i inne ku chenne utensylia poradzą sobie z tym problemem, ale wymaga to sporo czasu i wysiłku. Gdy ma się do dyspozycji ultrawirówkę, wystarczy wlać miksturę do butelki, umieścić ją w urządzeniu i wcisnąć „start". W. Wayt Gibbs i Nathan Myhrvold Myhrvold jest autorem, a Gibbs redaktorem książki Modernist Cuisine: The Art and Science of Cooking.
ARCHEOLOGIA
Ma 11 lat, wkrótce skończy... 2 500 Odwiedzający muzeum w Salonikach wreszcie mogą zobaczyć, jak wyglądał przeciętny mieszkaniec Hellady DNA z jej zębów pozwoliło ekspertom ustalić, że to tyfus był przyczyną tajemniczej epidemii, która w V wieku p.n.e. uśmierciła jedną czwartą mieszkańców Aten. Manolis Papagrigorakis, ortodonta z Uniwersytetu w Atenach, opublikował informacje o epide mii w 2006 roku. Teraz pomógł zrekonstru ować czaszkę 11-letniej dziewczynki znanej jako Myrtis, której szczątki znaleziono w po lowie lat dziewięćdziesiątych w zbiorowej mogile w Atenach. Pierwszą rekonstrukcję
12 Świat Nauki, kwiecień 2011
twarzy zwykłego człowieka żyjącego w sta rożytnej Grecji opisano w styczniowym nu merze dwumiesięcznika Angle Orthodontist. W Muzeum Archeologicznym w Salonikach zorganizowano też wystawę zatytułowaną „Myrtis: twarzą w twarz z przeszłością" Papagrigorakis współpracował z Osca rem Nilssortem, ekspertem od rekonstrukcji twarzy, który odtworzył po kolei wszystkie mięśnie. Do przeprowadzenia tego zabie gu wykorzystano czaszkę Myrtis, a linię ust
ddtworzoi na podstav jej zacno nego pel uzębienia, Ricl Neave, który dokonał re konstrukcji twarzy Filipa II, ojca Aleksandra Wielkiego, często jest pytany o to, jak wy glądali nasi przodkowie, Jego zdaniem Myr tis pokazuje światu, że „ludzie wcale się nie zmienili". Alison McGaok
SKANER PALEOANTROPOLOGIA
Znalezisko z Alaski Podczas wykopalisk nad rzeką Tanana natrafiono na najstarsze jak dotąd odkryte w północnej części Ameryki Północnej szczątki ludzkie Zespół archeologów pod kierownictwem Be na Pottera z University of Alaska w Fairbanks odnalazł kości dziecka spalonego i pocho wanego w palenisku domowym. Datowanie radiowęglowe pobranych stąd próbek pozwo liło ustalić wiek znaleziska na około 11,5 tys. lat. W tym okresie połączenie lądowe między północno-wschodnią Azją a Alaską, którym ludzie dotarli do Ameryki, jeszcze istniało albo dopiero co zostało zalane przez wody Morza Beringa. Alaskie stanowisko wskazuje na pokrewieństwo ówczesnych mieszkań ców tego rejonu z ludami Syberii. Domo stwo przypomina półziemiankę odnalezioną na półwyspie Kamczatka, datowaną na 12 tys. lat - w obu przypadkach podłoga znajduje się około 30-50 cm poniżej poziomu otaczające go gruntu. Także pochówek dziecka z Alaski bardziej przypomina pochówki z północno-wschodniej Azji niż te z centralnej Ameryki Północnej. Znamy ich jednak niewiele. Odkryte palenisko domowe było za głębione w ziemię na około 45 cm i miało na powierzchni wymiary około 100 x 130 cm. Archeolodzy przypuszczają, że służyło nie tylko do przygotowywania pożywienia, lecz także do spalania odpadków. Poddano w nim również kremacji i pochowano zwłoki około trzyletniego dziecka. Badacze nie podejrze wają praktyk kanibalistycznych, ponieważ ciało po ułożeniu w palenisku nie zostało po ruszone. Zachowało się niecałe 20% szkieletu, kości są przepalone i mocno rozdrobnione, co nie pozwala ustalić płci malucha. Badacze mają jednak nadzieję, że uda im się pozyskać i poddać analizie DNA pochodzące z zębów. Wodzowie miejscowych plemion indiańskich entuzjastycznie poparli pomysł porównania DNA dziecka z epoki lodowcowej z DNA członków ich społeczności. Archeolodzy nie wiedzą, czy pochówkowi ciałopalnemu towa rzyszyła jakaś ceremonia. Odkryli jednak mię dzy kośćmi dziecka dwie bryłki ochry - niewy kluczone, że był to dar grobowy. Ślady ochry znajdowano też w innych grobach z epoki lodowcowej. Po pochówku dziecka ziemian
ka została zasypana i opuszczona - wskazuje to na intencjonalny pogrzeb. Zdaniem Bena Pottera odkrycie znad rzeki Tanana jest wyjątkowe i ukazuje zupełnie nowe fakty z życia Paleo-Indian pod koniec ostatniej epoki lodowcowej. Badacze jak dotąd natrafili na niewiele pochówków z wczesnej fazy zasie dlania kontynentu; jeszcze rzadsze są pochówki dzieci. Umiejscowienie go w domu rzuca cał kiem nowe światło na tamte czasy. Dotychczas byty znane głównie stanowiska związane z po
lowaniem, tzw. killing sites i butchering sites miejsca zabijania lub ćwiartowania zwierzyny. Świadczą one o tym, że żyjący w małych gru pach łowców Paleo-lndianie polowali na wiel kie zwierzęta, takie jak mamuty, mastodonty i bizony. Odnalezienie na Alasce domu ze schył ku epoki lodowcowej ukazuje natomiast inny obraz - mieszkańcy okolicznych terenów latem zaspokajali swoje potrzeby, polując na ptaki, wiewiórki i króliki oraz łowiąc łososie w pobli Bartosz Nowacki skiej rzece Tanana.
Zapraszamy na międzynarodową konferencję
BIOCONfsECT 2011 „Współpraca biznes - nauka w ramach europejskich bioregionów"
9 - 1 0 maja 2011, Hotel IBB Andersia Poznań
o Po raz pierwszy w Poznaniu! Najważniejsze wydarzenie naukowe i biznesowe w sektorze biotechnologii i Life Science o Ponad 200 uczestników z polskich i zagranicznych środowisk biosektora oraz z uczelni wyższych o Zapraszamy na wykłady światowej sławy prelegentów: wykład inauguracyjny wygłosi prof. Piotr Chomczyński o W programie sesja posterowa nagroda główna o wartości 5000 zl
Więcej informacji i zapisy na www.nickelbioconnect.pl
Oraamzatonw urgamzatorzy.
:
Partnerzy:
BiOREGION e ^ .
W|ELKOPOŁSKA
< f | BIO-TECH ! j j ? : „:t»
zaczyna
wód powierzchniowych w e wschodniej części
1
Andrzej Hołdys
Po raz ostatni wywołano na świecie (w laboratorium w Kansas) kfae, Kod a chrome uwielbianą za jej bogatą kolorystykę. Złożony system obróbki i pojawienie się aparatów cyfrowych przesądziły o jej losie.
Głupie
George Hackett
SKANER MIKROBIOLOGIA
Wróg czyha w lodówce Niektóre szczepy bakterii rozwijających się na produktach spożywczych szczególnie łatwo atakują komórki mięśnia sercowego Listeria monocytogenes występuje w miękkich serach, mięsie, surowym mleku i warzywach, a także gotowych do spożycia po trawach, które przechowywane są w lodówce. Te Gram-dodatnie pałeczki wywołują zatrucia pokarmowe. Dawki infekcyjne to 100 do 1000 żywych komórek w skonsumowanej żywności. U zdrowych ludzi infekcje mają łagodny przebieg, ale w przy padku osób starszych albo tych z upośledzoną odpornością mogą wywołać groźne skutki - atakują centralny układ nerwowy, łoży sko i rozwijający się płód (następuje poronienie). „U około 10% pacjentów z ciężkim przebiegiem infekcji dochodzi do zajęcia mię śnia sercowego" - twierdzi mikrobiolog i immunolog Nancy Freitag z University of Illinois College ofMedicine w Chicago, główna autorka badań nad listeria, przedstawionych w internetowym wydaniu Journal ofMedical Microbiology. Infekcje te są trudne do wyleczenia, a ponad jedna trzecia kończy się zgonem. Freitag i jej współpracownicy wyizolowali szczep od pacjen tów z zapaleniem wsierdzia oraz z zapaleniem mięśnia serco wego. Zazwyczaj przy zapaleniu wsierdzia bakterie rozwijają się na zastawkach serca. Niestety, u badanych osób groźne bakterie zaatakowały mięsień sercowy. Zadaniem badaczy było ustalenie, czy infekcje wynikały z predyspozycji pacjentów, czy ze specyficz
nych cech wyizolowanego szczepu. W tym celu zainfekowano myszy bak teriami pobranymi z chorych tkanek I lub szczepami z laboratorium (do kładnie opisanymi, które pochodziły I z ludzkich zmian skórnych). Szczepy pozyskane od osób chorych na serce były groźniejsze - w sercach chorych myszy znaleziono ich 10-krotnie więcej. W śledzionie i wątrobie - narządach, które również są atakowane przez listerię - liczebność bakterii była podobna. Zaobserwowano ponadto, że szczepy z laboratorium rzadko inicjowały proces chorobowy w mięśniu sercowym, a te pobrane od osób chorych na serce wywołały u 90% zakażonych zwierząt kłopoty z tym narządem. Prawdopodobnie na powierzchni niebezpiecznych szczepów znaj dowało się zmodyfikowane białko, które umożliwiało im łatwiej sze przenikanie do komórek mięśnia sercowego. Listeria jest zatem groźnym wrogiem, którego należałoby do kładniej poznać. Nie dość, że powszechnie występuje w żywno ści i rozwija się w temperaturze panującej w lodówce, to jeszcze zagraża osobom starszym, których odsetek w społeczeństwie Olga Orzyłowska-Śliwińska jest coraz większy.
Polecamy najnowszą książkę Douglas Fields
DRUGI MÓZG
J a k n o w e o d k r y c i a z m i e n i ą ni na p r a c ę u m y s ł u ? Czy zapuszczając się w nowy wymian mózgu, rozwiążemy t a jemnice zaburzeń jego p r a c y w c h o r o b a c h psychicznych i n e u r o l o g i c z n y c h ? Czy po szukiwania przyniosą n a m odpowiedź na p y t a n i e : jak n a p r a w i ć m ó z g p o urazie c z y uszkodzeniu w wyniku c h o r o b y ?
Książka opisuje m.in. historię badań nad komór kami glejowymi o d ich zarania, aż po najnow sze odkrycia, przekazując czytelnikowi znacznie pełniejszą wiedzę na t e m a t pracy m ó z g u oraz ukazując kierunki, którymi najprawdopodobniej pójdzie neurobiologia i medycyna.
UKI wiedza i życie
www.proszynski.pl
Wokół nauki Opinie i analizy redakcji Sc/entific American
Internet musi być fair Rządowy kompromis neutralności Sieci upadł. Jak to naprawić?
Wyspa Key Biscayne leży na Oceanie Atlantyckim około 16 km na południowy wschód od Miami. Jej 10 tys. mieszkańców jest uzależnionych w zakresie wszelkich dostaw od płatnego mostu Rickenbacker Causeway - ma on niespełna 7 km długości i łączy wyspę z lądem stałym. Obowiązkowe opłaty za przejazd dotyczą wszystkich pojazdów: 1,5 dolara płaci się za samochód osobowy, 9 dolarów za trzyosiową ciężarówkę itd. Co by się jednak stało, gdyby właściciel mostu uzależnił kwotę nie od rodzaju pojazdu, ale od jego ładunku? Mógłby wówczas przepuszczać za darmo samochody firmy swojego brata, a jego największemu konkuren towi kazać płacić jak za zboże. Mógłby zmusić sklep spożywczy Winn-Dixie do dwukrotnego podniesienia cen i przez to skłonić mieszkańców do korzystania z miejscowych restauracji. Krótko mówiąc, właściciel mostu miałby władzę nad wszystkim, do cze go mają dostęp mieszkańcy Key Biscayne. Na tym polega istota szeroko dyskutowanej, lecz nie najle piej rozumianej koncepcji „neutralności Sieci", a most można porównać do linii dostarczającej Internet do komputera lub smartfona. Dotychczas dostawcy usług internetowych jednako wo traktowali wszystkie rodzaje dostarczanych treści. Istnieje jednak obawa, że, węsząc interes, będą zawierać porozumienia z niektórymi dostawcami treści internetowych, zapewniające im szybszy dostęp za opłatą, lub niektóre informacje blokować. Nie jest to wyłącznie teoretyczna możliwość. Niedawno Comcast oświadczył firmie dostarczającej strumieniowe wideo Netflix, że będzie musiała więcej płacić, jeśli chce mieć dostęp do jego klientów. (Trudno nie zauważyć, że Netflix bezpośrednio konku ruje z własną usługą Comcastu dostarczania wideo na żądanie.)
22 Świat Nauki, kwiecień 2011
Sprawę pogarsza fakt, że większość Amerykanów ma do wyboru tylko jednego dostawcę szybkiego, szerokopasmowe go Internetu, a gros pozostałych - dwóch. Niezadowoleni abo nenci nie mogą po prostu rozwiązać umowy i zamówić dostę pu do Internetu gdzie indziej. Ten praktyczny monopol czyni konsumenta bezbronnym wobec dostawcy, który ma możli wość filtrowania wszystkiego, co ten kupuje, ogląda czy czyta. Dostawcy usług internetowych argumentują, że muszą zachować pewną elastyczność, umożliwiającą zarządzanie sieciami - przez spowalnianie lub blokowanie niektórych aplikacji szerokopasmowych - tak by zapewnić każdemu od powiednią jakość usług. Zarządzanie Siecią jest bez wątpienia ważne, nie może jednak stać się przykrywką dla polityki cen zurowania treści, które nie podobają się strażnikowi na fir mowej bramce. Federalna Komisja Łączności (FCC - Federal Communi cations Commission) zatwierdziła w grudniu ub.r. przepisy zmierzające do zapewnienia równego traktowania wszystkich dostawców treści internetowych. Chociaż jednak zakazała „nieuzasadnionej" dyskryminacji przepływów sieciowych, I nie zdefiniowała, co to znaczy. Przepis jest tak enigmatyczny, że ucieszyć może tylko waszyngtońskich prawników. Jedyne, co zapewnia, to że spędzą oni dziesiątki tysięcy sowicie opłaca nych godzin, sprzeczając się w sądzie federalnym, co oznacza termin „nieuzasadnione". Istnieje jednak prosty sposób naprawy tej sytuacji. Wprowadza jąc w życie zakaz tzw. nieuzasadnionej polityki, FCC powinna wyja śnić, że jest to dyskryminacja konkretnych aplikacji. Jak by to wyglądało w praktyce? Zamiast obecnych umów opartych na zasadzie „ile tylko zdołasz skonsumować", dostaw cy usług internetowych mogliby sprzedawać klientom dostęp do Sieci w gigabajtach. Ograniczaliby przepustowość w go dzinach szczytu, żeby zmniejszyć obciążenie, lub oferowaliby superszybki dostęp po wyższych cenach. Nie mogliby jednak określać, które aplikacje mają być szybkie, a które wolne. Nie można by im było porozumieć się z Facebookiem, że przyśpieszą jego strony, a zwolnią Linkedln. Nie przepuszczaliby rozmów Skype'a przez wąskie gardło ani dławili stron strumieniowego wideo, ponieważ byłyby to decyzje zależne od aplikacji. Taka in terpretacja pozostawia dostawcom usług internetowych swobo dę potrzebną do utrzymania Sieci w dobrej kondycji i stwarza mnóstwo bodźców do inwestowania w zaawansowaną infra strukturę z myślą o klientach, którzy są gotowi płacić za super szybkie usługi. Pozbawia jednak dostawców usług interneto wych prawa do wyboru „zwycięzców" i „pokonanych". Możemy zaakceptować, że właściciel mostu pobiera opłaty od pojazdów zależnie od ich wielkości - półtora dolara za samo chód osobowy i dziewięć za trzyosiową ciężarówkę - ale opłata zależna od rodzaju przewożonych ładunków jest w społeczeń stwie demokratycznym niedopuszczalna. •
Ilustracja Harry Campbell
TechnoFakty 1
David Poque
David Pogue pisze felietony na temat najnowszych technologii dla New York Timesa, -
a także prowadzi nowy cykl programów naukowych Malting Stuff dla PBS.
Gadżetowe wojny Co tak naprawdę kręci fanów techniki Zajmuję się oceną nowości z zakresu elektroniki użytkowej od ponad 10 lat i e-maile z inwektywami stały się dla mnie chle bem powszednim. Początkowo wydawało mi się, że rozumiem, skąd to się bierze. Niegdyś wszystko obracało się wokół rywali zacji Apple z Microsoftem. W sytuacji, gdy mniejsza firma rzu ciła wyzwanie dominującemu na rynku gigantowi, nie dziwiło, że ludzie skłonni są opowiadać się zdecydowanie po jednej lub po drugiej stronie. Obecnie jednak mamy do czynienia z fanatycznymi sympa tykami i przeciwnikami gotowymi w każdej chwili napadać na każdy możliwy obiekt występujący na technicznym rynku przez „obiekt" rozumiem tu oczywiście „firmę lub produkt". Wy starczy wspomnieć którąkolwiek ze znanych marek, by z miej sca sprowokować gwałtowną reakcję. Ponadto nie mówimy tutaj bynajmniej o cywilizowanej kry tyce. W grę wchodzą zarówno wyzwiska, targanie za włosy, wy buchy niepohamowanej złości, jak i czerpanie z całego arsenału znanych współcześnie sposobów poniżania. To jest gadżetowa mowa nienawiści. Gdy w ubiegłym roku Apple wypuściła na rynek iPada, zde cydowałem się na wariacki eksperyment - zamieściłem w New York Timesie obok siebie dwie recenzje pisane z diametralnie odmiennych punktów widzenia. Jedną dla fanów - same pozy tywy - i drugą dla przeciwników - jednoznacznie negatywną. W ten sposób, pomyślałem sobie, zadowolę i tych, i tych. A tymczasem, wprost nie do wiary, wszyscy jak jeden mąż by li oburzeni. Blogerzy nastawieni antyapplowsko zarzucali mi, że oto napisałem „list miłosny" do iPada, a ci sympatyzujący z Ap ple zapluwali się, jak śmiałem „schlastać" ten cud techniki. Żadna ze stron najwyraźniej drugiej recenzji w ogóle nie zauważyła! Później dowiedziałem się, że jest to dobrze udokumentowa ne nastawienie poznawcze, zwane „efektem wrogich mediów", polegające na tym, że ludzie zajmujący zdecydowane stanowi sko w jakiejś sprawie uważają przekazy medialne jej dotyczące za niedopuszczalnie stronnicze, nawet jeżeli są one w pełni rze telne. Ale to zjawisko zazwyczaj odnosi się do świata polityki, a nie elektroniki. Może to oznaczać tylko jedno - gadżety i ich marki stały się w gruncie rzeczy upolitycznione. Cóż to się porobiło? Dlaczego ludzie wpadają w taką histerię, skoro chodzi tylko o wybór telefonu? Po pierwsze, producenci elektroniki użytkowej usilnie stara ją się powiązać swoje produkty ze stylem bycia i wizerunkiem. W reklamach iPoda z barwnymi tańczącymi sylwetkami nie pada ani jeden detal techniczny - mowa jedynie o tym, jaki to szpan go mieć. Wymowa jest jednoznaczna: „Kto tego nie kupi, jest mało wart" - wychodzi zatem na to, że jeśli zdeprecjonujemy czyjś gadżet, to poniżamy jego właściciela. Drugim czynnikiem jest to, że gadżety są kosztowne, a szybko się starzeją. Zainwe-
Ilustracja John Hersey
stowaliśmy mnóstwo kasy, by mieć coś nadzwyczajnego. Inni ludzie widzą, jak używamy tego cudu techniki, i komentują, czy dobrze wybraliśmy. Zatem bronimy naszego wyboru do upadłe go. Gardzisz moim gadżetem? To znaczy, że pogardzasz mną. Dawny fenomen postrzegania Apple jako słabszej firmy wciąż jest aktualny, z tym, że role się odwróciły. Ma ona teraz domi nującą pozycję na rynku odtwarzaczy muzycznych, tabletów i smartfonów. Trzeba zapomnieć o jej reklamach z 1997 roku, które zachęcały, by „pomyśleć inaczej". Kupując dzisiaj produkty Apple, nie idzie się pod prąd - idzie się ze stadem. Ci, którzy niegdyś popieraliby ją z racji tego, że była stroną słabszą, teraz są jej zagorzałymi przeciwnikami. Ale dlaczego dotyczy to tylko gadżetów? Jakoś nie spotyka się podobnego chorobliwego zacietrzewienia pośród klientów kon kurencyjnych sieci sklepów odzieżowych, towarzystw ubezpie czeniowych czy banków, a przecież to też są duże firmy. I dlacze go dzieje się to właśnie teraz? Chodzi mi o to, że nie słyszałem, by w latach pięćdziesiątych ludzie skakali sobie do oczu z racji zakupu różnej marki tosterów ani też o gangach wszczynających 30 lat temu rozróby o wyższość tego czy innego żelu do włosów. Ale tu odpowiedź jest prosta - mamy Internet. Ta kategoria lu dzi, u których samoocena opiera się na posiadanych gadżetach, to są te same osoby, które spędzają większość swojego czasu w Sie ci, gdzie standardy tego, co uchodzi, różnią się znacznie na nieko rzyść od obowiązujących w realnym świecie. Będąc w Sieci, jest się anonimowym, a zatem łatwiej folguje się impulsywnym za chowaniom aniżeli podczas bezpośredniej konfrontacji. Czy jest jakakolwiek nadzieja na odprężenie w tych wojnach gadżetowych? Niestety, nie zanosi się na to, dopóki w Internecie można ukrywać swoją tożsamość, firmy będą wypluwać nowe modele gadżetów dwa razy do roku, a spece od marketingu nie przestaną nam wmawiać, że nasza wartość zależy od tego, jakiej marki produktu używamy. W każdym razie takie jest moje zdanie. • kwiecień 2011, Świat Nauki 23
Zdrowie
Deborah Franklin Deborah Franklin mieszka w San Fancisco. Zajmuje się nauką i medycyną na antenie NPR oraz
f"=%
na lamach New Yoik Timesa, fonune i Hea/t/i Magaz/ne.
Pacjent prawie poinformowany Technika może pomóc w przedstawieniu korzyści i ryzyka interwencji medycznych, ale najważniejsza i tak pozostanie bezpośrednia rozmowa lekarza z chorym Niestety, w większości amerykańskich ośrodków (i nie tylko tam) daleko do tego ideału. Formularz zgody dociera do pacjen ta tuż przed zabiegiem albo nawet w jego trakcie, podsuwany w pośpiechu przez pielęgniarkę lub technika. Najczęściej składa się z ogólnikowej deklaracji zgody oraz równie nieprecyzyjnego zapewnienia, że pacjent został „poinformowany" o planowanej procedurze medycznej. Czasem zaś wręcz przeciwnie: zawiera drobiazgowe wyliczenie wszystkich możliwych działań nie pożądanych oraz powikłań i wygląda na próbę odżegnania się od wszelkiej odpowiedzialności. Te fatalnie napisane, naprędce podpisywane świstki są zupełnie bezwartościowe - mówią spe cjaliści od edukacji medycznej. Badania konsekwentnie potwier dzają, że tak opracowane formularze zgody w żadnym stopniu nie zwiększają ani bezpieczeństwa, ani świadomości pacjentów. Nie chronią też szpitali ani lekarzy przed procesami o rzeczywi ste bądź wyimaginowane błędy w sztuce lekarskiej. W nadziei na poprawę tej sytuacji kolejne ośrodki medycz ne zwracają się ku technice. Próbują wykorzystać najnowsze jej zdobycze, zwłaszcza interaktywne programy komputerowe, do przezwyciężenia impasu wynikającego ze stosowania „uni wersalnego" formularza zgody pasującego do wszystkiego, czyli tak naprawdę do niczego. Programy te różnią się w zależności od przeznaczenia i odbiorcy. Jedne z nich kierowane są do le karzy, inne do pacjentów. Z niektórych należy skorzystać w asy ście lekarza podczas wizyty w gabinecie, z pozostałych - z ro Większość zabiegów, jakim poddajemy się w szpitalu z na dziną w domu. Badacze wciąż dyskutują nad ich skutecznością dzieją na rozpoznanie i wyleczenie choroby, to procedury inwa i dopiero zaczęli je wnikliwie testować. Jednak już dziś każdy zyjne. Potrzebne może być poszerzenie tętnicy, aby dostarczyć z użytkowników wychwala cele ich wprowadzenia. Pierwszym sercu więcej krwi, nasączenie ustroju trucizną, która zniszczy jest polepszenie zrozumiałości wywodu na temat wad i zalet komórki nowotworowe, lub też przepiłowanie kości w celu wy każdej inwazyjnej procedury medycznej - od usunięcia migdałmiany uszkodzonego stawu biodrowego lub kolanowego. Gdyby ków po angioplastykę. Drugim zaś - zmuszenie lekarzy do dużo w ciemnej uliczce podszedł do nas obcy człowiek ze skalpelem wcześniejszego niż dotąd podjęcia dyskusji z pacjentem na te lub strzykawką w ręku, uznalibyśmy to za napad. Jednak w szpi mat korzyści i ryzyka danej metody leczenia, co pozwala chore talu chętnie umawiamy się na wizytę, a nawet sporo płacimy, mu naprawdę zdać sobie sprawę z wyboru, przed którym stoi. Od 10 lat stale przybywa mocnych dowodów na to, że trady byle tylko ktoś nas precyzyjnie obadał, opukał i pokroił. Wynika to z zaufania do umiejętności i wiedzy lekarza, a także z obawy, cyjne formularze zgody nie zwiększają świadomości pacjentów że w przeciwnym wypadku grozi nam coś o wiele gorszego: cho ani nie poprawiają jakości ich opieki medycznej - stwierdza Harlan M. Rrumholz z Yale University zajmujący się mecha roba, niepełnosprawność, a nawet przedwczesna śmierć. Jednak ilu pacjentów rzeczywiście rozumie, na czym polegają nizmami błędnego działania systemu. Jednym z najbardziej rozmaite opcje leczenia, czego należy oczekiwać i jakie bywa pouczających doświadczeń była analiza 540 formularzy świa ją powikłania? A przecież w nowoczesnej medycynie, pomija domej zgody zebranych w 157 losowo wybranych szpitalach, jąc niektóre stany nagłe, wymaga się uzyskania zgody pacjenta opublikowana w 2000 roku przez zespól ekspertów do spraw na przeprowadzenie każdej procedury jeszcze przed jej rozpo zdrowia publicznego kierowany przez Melissę M. Bottrell z New częciem. Zgoda ta ma być wyrażone świadomie, na podstawie York University (obecnie pracującą w US Department of Vetewcześniejszej rozmowy z lekarzem, który musi zadbać o to, rans Affairs). Ujawniła ona istny chaos: jedne formularze były by pacjent dobrze poznał cel, spodziewane korzyści i ogranicze zbyt krótkie i niejasne, inne zaś - za długie i zagmatwane. Wiele nia związane z planowanym zabiegiem, a także jego wady i zale napisano prawniczym językiem zacierającym decyzyjny charak ter zgody. Tylko co czwarty wybiegał poza prosty opis procedury ty w porównaniu z innymi wariantami postępowania.
24 Świat Nauki, kwiecień 2011
Ilustracja Thomas Fuchs
Zdrowie
Si
as
la
Lepsze efekty pozyskiwania świadomej zgody pacjenta na postępowanie i zawierał informacje o ryzyku, korzyściach i innych do medyczne można uzyskać różnymi sposobami, jak wskazuje podsumowanie stępnych rozwiązaniach. 44 niedawno przeprowadzonych badań. Z analizy 18 najlepszych spośród Celem istnienia prawie 60% formularzy była „ochrona nich (poniżej) wynika, j a k ważną rolę w zrozumieniu korzyści i ryzyka [szpitala i lekarzy] przed odpowiedzialnością". Zdaniem związanego z przeprowadzeniem inwazyjnych procedur medycznych Krumholza „proces informowania pacjentów zbyt czę odgrywa komunikacja między lekarzem a pacjentem. sto stawał się jedynie narzędziem zarządzania ryzykiem i ochrony własnych interesów przed oskarżeniami o błę Podjęte działanie Zrozumienie: # Bez zmian 0 Większe dy w sztuce, zamiast służyć podejmowaniu korzystnych decyzji. To ogromny wstyd". Dodatkowe informacje pisemne • • • • Niejednokrotnie jednak nawet i ten cel nie był osiągany (łącznie cztery badania) - stwierdza prawnik Jeffrey F. Driver, który opiniuje spra Multimedia i pomoce audiowizualne wy o błędy lekarskie w Stanford University Medical Cen (10 badań) ter. Z badań wynika, że prawniczy język formularza irytuje pacjenta i budzi podejrzliwość wobec lekarzy i szpitala, Rozbudowana dyskusja • • • co zwiększa prawdopodobieństwo późniejszego pozwu. (trzy badania) Zaś długa lista możliwych powikłań czy działań niepożą Techniki typu test/feedback danych wcale nie pomaga cierpiącemu czy wystraszonemu • (jedno badanie) pacjentowi w zrozumieniu, że nawet idealnie przeprowa dzony zabieg niesie ze sobą pewne ryzyko - dodaje Driver. Jego własne badania dowodzą, że pacjenci często domagają się ne przez pacjenta pytania i prośby o dodatkowe informacje. Ich odszkodowań, mylnie wnioskując, że znana komplikacja zasto lista pozwala lekarzowi podczas najbliższego spotkania omówić sowanego u nich leczenia to zawsze wynik błędu. Rozwlekłe for problematyczne kwestie i rozproszyć wątpliwości pacjenta. Ten mularze tylko podsycają takie wątpliwości. „Dziś już zrozumieli przed wykonaniem zabiegu i tak musi podpisać krótkie oświad śmy, że podstawą sukcesu jest właściwa edukacja pacjenta, tak czenie o zapoznaniu się z interaktywną prezentacją i przedys kutowaniu procedury z lekarzem. „Wyrażenie świadomej zgody by jego oczekiwania wobec leczenia były zbieżne z naszymi". Dobry kontakt z pacjentem to podstawa, niezależnie od pla to proces, nie podpis na formularzu - mówi Driver. - Druczek nowanego postępowania. Dean Schillinger, internista i specja powinien tylko przypominać pacjentowi, czego dotyczyła roz lista do spraw edukacji zdrowotnej z University of California mowa z lekarzem". Rejestr liczby kliknięć i obejrzanych plansz to także sposób w San Francisco, wraz ze współpracownikami opublikował ostatnio podsumowanie 44 niewielkich badań oceniających na obniżenie kosztów odszkodowań. Na przykład jedna z pa próby udoskonalenia procesu pozyskiwania świadomej zgody cjentek zrezygnowała z pozwu, gdy wykazano jej, że czterokrot od pacjentów. Kluczem do zrozumienia ryzyka zabiegu, jego nie wyświetlała informację na temat feralnego powikłania wad i zalet jest dobrze przeprowadzona, merytoryczna dysku i przedyskutowała tę kwestię ze swoim lekarzem. W tym samym czasie Veterans Health Administration przyjęła sja - nieważne, czy zainspirowana programem komputerowym, czy też ulotką z czytelnym wykazem „za" i „przeciw" oraz zro rozwiązanie skierowane do lekarzy. Program iMedConsent firmy zumiałym opisem planowanej procedury i innych możliwości Dialog Medical z Atlanty pozwala im szybko przygotować formu postępowania. Wszystko, co zmusza pacjenta do powtórzenia larz zgody i pakiet materiałów edukacyjnych dopasowanych do po „własnymi słowami" tego, czego się dowiedział, znacząco ulep trzeb konkretnego chorego. Wystarczy wpisać nazwę jednej z 2200 chorób, metod leczenia czy procedur diagnostycznych, a na ekranie sza proces wyrażania świadomej zgody. pokaże się odpowiedni formularz zgody. Poszczególne jego części przedstawiają korzyści zastosowania planowanej procedury, jej ry DWIE NOWE MOŻLIWOŚCI Jedna z pierwszych decyzji, jakie musi podjąć szpital, kupując zyko oraz inne możliwości postępowania opisane językiem absol system informatyczny usprawniający podejmowanie świadomej wenta podstawówki, po angielsku i hiszpańsku. Program zachęca zgody na zabieg, dotyczy tego, czy ma on skupiać się bardziej również lekarzy do przedyskutowania z pacjentem konsekwencji na pacjencie czy też na lekarzu. W 2006 roku Stanford Medical rezygnacji z danej procedury lub metody leczenia. Jeśli potrzeba więcej informacji, lekarz może sięgnąć po bro Center wybrało zorientowany na pacjenta produkt firmy Emmi szury edukacyjne lub ilustracje do wielkiej biblioteki online Solutions z Chicago. Do portalu Emmi można logować się z komputerów domo firmy Dialog Medical i przejrzeć je wspólnie z pacjentem lub wych bądź tych w gabinecie lekarskim. Wszystkie zebrane przekazać mu do przestudiowania w domu, w gronie rodzin w nim programy są interaktywne i nie narzucają tempa pracy nym. Ponieważ pliki przygotowane dla danego chorego stają się - na przeciętny trzeba przeznaczyć pół godziny, ale można też częścią jego elektronicznego rejestru usług medycznych, każdy zrobić sobie przerwę lub powtórzyć wybraną część. Prezentacje jego lekarz poprzez system komputerowy VA może łatwo spraw obejmują prawie 200 najczęściej przeprowadzanych procedur dzić, jakie dyskusje już się odbyły, a także odpowiedzieć na jego - od kolonoskopii do wymiany stawu biodrowego. Można ak kolejne pytania. Schillinger z UCSF entuzjastycznie popiera każdą próbę prze tywować opcję wysyłania pytań do wybranego członka zespołu kształcenia pozyskiwania zgody pacjenta w świadomy proces, medycznego za pomocą poczty elektronicznej lub na czacie. W porównaniu z tradycyjnymi ulotkami taki system ma kil wybiegający poza suche informowanie o podstawowych prawach. ka zalet. Przede wszystkim automatycznie sprawdza stopień Martwi go jednak niedostatek niezależnych badań oceniających zrozumienia treści przez pacjenta. Zaznacza też zagadnienia skuteczność tych metod. Nie ulegajednak wątpliwości, że nic nie • do doglębniejszego przedyskutowania, m.in. rejestruje zadawa- zastąpi bezpośredniego kontaktu pacjenta z lekarzem.
Grafika Jen Christiansen
kwiecień 2011, Świat Nauki 25
PSYCHOLOGIA
ROBIOLOGIA ORNOSCI PSYCHICZNEJ Ludzie nadspodziewanie łatwo odzyskują równowagę po wielkiej tragedii osobistej. Skąd bierze się ta wewnętrzna siła? (kiry S/ii-
J
ESIENIĄ 2009 ROKU Jeannine Brown Miller, odwiedziw szy matkę w Niagara Falls, wracała z mężem do domu. Mijając wjazd na teren Niagara University, spostrzegła policyjną blokadę. Nieco dalej migały światła karetki. Nie widziała dokładnie, co się stało, ale przeczucie ka zało się jej zatrzymać. Pamiętała, że jej 17-letni syn Jo nathan zamierzał pojechać gdzieś swoim samochodem. Poprosiła jednego z ratowników, aby sprawdził, czy rozbite auto nie ma czasem rejestracji „J Mili". Kilka minut później podeszli do niej policjant z kapelanem i jeszcze zanim się odezwali, Jean nine już wiedziała, co usłyszy. Śmierć Jonathana nastąpiła wskutek nagłego, nierozpozna nego wcześniej problemu zdrowotnego - jeszcze zanim jego sa
mochód uderzył w drzewo. Jeannine była zdruzgotana. Czas sta nął w miejscu. „Pierwszy tydzień trwał bez końca - wspomina. - Żyłam z minuty na minutę, nawet nie z godziny na godzinę. Budziłam się i nie wybiegałam myślą poza tu i teraz". Wsparcie docierało do niej z różnych stron, także wskutek jej własnych decyzji. Pięciuset kolegów z liceum Jonathana wzięło udział w pogrzebie i ta manifestacja solidarności złagodziła nie co ból. Pocieszenie przyniosła jej też wiara katolicka. Po dwóch tygodniach wróciła do swojej pracy w kadrach. Kilka miesięcy po wypadku była w stanie odwiedzić restaurację, w której jedli śniadanie w dniu jego śmierci. Wsparcie środowiska nie ustawa ło. Podczas rozdania matur wspominano Jonathana, jego profil Jonathan „J Mili" Miller na Facebooku jest stale odświeżany,
W SKRÓCIE j£| ga | £ I g g|
j Dotąd uważano, że odporność na stres wywołany utratą bliskich czy ' innym nieszczęściem zdarza się rzadko i jest zasługą lepszych genów czy spe! cjalnego wychowania.
Zdjęcie Adam Voorh.es
Badania prowadzone nad żałobą, a także skutkami katastrof naturalnych oraz epidemii wykazały, że odporność psychiczna jest zaskakująco powszech nym fenomenem.
Reakcje na stratę i stres są różne, czasem na pozór narcystyczne lub patologiczne. Nawet te mało eleganc kie pomagają osiągnąć cel - przezwy ciężyć kryzys.
Nie wiadomo, czy próby trenowa nia odporności - wdrażane niekiedy w szkołach i w wojsku - rzeczywiście pomagają, skoro ludzie na ogół radzą sobie sami.
kwiecień 2011, Świat Nauki 27
W1917 roku Zygmunt Freud pisał o niezbędności pro cesu żałoby i pracy, jaką ma on wykonać1 - odzyskaniu emocjonalnej energii (libido), ulokowanej w już „nieist niejącym obiekcie", czyli zmarłym2. To XIX-wieczne poj mowanie psychiki jako systemu kanalizującego podświa dome siły życiowe długo dominowało w nauce. Wreszcie jednak psycholodzy i neurobiolodzy zaczęli testować al ternatywne możliwości. Najpierw przyjrzano się naturze odporności psychicz nej. W angielskojęzycznej literaturze określa się ją mia nem „resilience" (sprężystość, prężność3), zapożyczonym bezpośrednio z nauk ścisłych. W psychologii „oznacza ono, że szybko dochodzi się do siebie, powraca do zwy kłego funkcjonowania" - jak stalowy pręt, który ugina się pod naciskiem, ale potem odskakuje do pierwotne go kształtu4 - wyjaśnia Christopher M. Layne, badający to zjawisko w University of California w Los Angeles. Oczywiście nie mamy w głowie bimetalicznego paska, który działałby jak termostat wyginający się w żarze emo cji, aby zapoczątkować neurochemiczną kaskadę powrotu do normy. Badacze przekonali się, że nasza biologia jest bardziej skomplikowana od tej metalurgicznej analogii. MECHANIZMY RÓWNOWAGI PSYCHICZNA PRĘŻNOŚĆ ma konkretne
podłoże fizjologicz ne. Gdy ktoś zamierzy się na nas, podwzgórze - stacja przekaźnikowa między mózgiem a układem dokrewnym - wyrzuca hormon uwalniający kortykotropinę, który jest Jeannine Brown Miller, którą w ubiegłym roku wstrząsnęła sygnałem alarmu. Każe on stawać do walki albo wiać, śmierć syna, odwiedza miejsce tragedii. gdzie pieprz rośnie. Potem ten biochemiczny tajfun słab nie. Ale jeśli trzeba nieustannie walczyć o swoje, hormony a w lokalnej kawiarni podaje się kawę „76" na pamiątkę jego stresu będą stale oddziaływać na organizm. Jeden z nich, kor numeru w drużynie futbolowej, zastrzeżonego po jego śmierci. tyzol, produkowany przez nadnercza, jest w stanie uszkadzać Minął rok. Jeannine codziennie płacze, ale nauczyła się radzić komórki mózgu w obszarach hipokampa i ciała migdałowatego, kluczowych dla pamięci i emocji. Można wtedy skończyć jako sobie na wiele sposobów. Gdy zdarzy się najgorsze - śmierć kogoś bliskiego, atak ter emocjonalny wrak. Na szczęście, większość z nas ratuje nasza rorystów, straszliwa epidemia, paraliżujący strach podczas bi wewnętrzna prężność. Poziom hormonów stresu, wspomaga twy - odczuwamy potężny wstrząs i dezorientację. Mimo to, jak nych przez pewne ochronne substancje biochemiczne, najwyraź z zaskoczeniem odkryli neurobiolodzy i psycholodzy analizujący niej szybciej powraca do normy u osób odpornych psychicznie. skutki takich potwornych wydarzeń, ofiary na ogól szybko za W ostatnich latach zidentyfikowano wiele innych parametrów czynają dochodzić do siebie i ostatecznie nie doznają większego mogących wiązać się z taką reakcją. Lista jest długa i zawiera uszczerbku na zdrowiu. Większość z nas jest zdumiewająco od m.in. DHEA (dehydroepiandrosteron), osłabiający działanie kortyzolu, oraz neuropeptyd Y, który zmniejsza niepokój po porna na ciężkie próby, jakie zsyła nam los. Mechanizmy takiej odporności rozumiemy coraz lepiej dzięki przez działanie przeciwstawne do hormonu uwalniającego kor wykorzystaniu obrazowania mózgu i genetycznych baz danych tykotropinę. W 2000 roku Dennis S. Charney i inni naukowcy w połączeniu z tradycyjnymi metodami badań psychologicz z afiliowanego przy Yale University szpitala VA w West Haven nych. Po katastrofie czynniki biochemiczne, genetyczne i be ustalili, że ze stresem powodowanym przez symulowane prze hawioralne usiłują przywrócić nam emocjonalną równowagę. słuchania lepiej radzili sobie ci żołnierze, którzy mieli we krwi Naukowcy chcą je poznać - może dzięki temu dowiemy się też, więcej neuropeptydu Y. W 2006 roku badacze z Bronx Veterans Affairs Medical Center stwierdzili zaś, że wyższy poziom tej sub co robić, jeśli te naturalne mechanizmy zawiodą. A tymczasem szkoły, wojsko oraz wielkie korporacje, nie cze stancji u weteranów wojennych oznacza mniejsze ryzyko zespo kając na wykrystalizowanie się pełnego obrazu genów, neuro- łu stresu pourazowego. Na tak złożone zjawisko, jak resilience, składa się wiele szla przekażników i innych czynników, już dziś wdrażają programy mające uodpornić na najgorsze. W związku z niekompletnością ków biologicznych - ciągów oddziaływań między białkami. Jak wiedzy trwają dyskusje, czy próby manipulowania tym, co być dotąd jednak badaczom udało się zebrać jedynie zestaw fra może jest wrodzone, przypadkiem nie pogorszą sytuacji. Sprawa pujących obserwacji dotyczących jego biologicznego podłoża. staje się pilna, bowiem armia amerykańska wprowadza właśnie Na przykład w maju 2010 roku Erie J. Nestler z Mount Sinai program zaszczepienia takiej odporności milionom żołnierzy Medical Center i jego współpracownicy poinformowali, że biał i członkom ich rodzin, co prawdopodobnie będzie największą ko 8-FosB chroni myszy, a prawdopodobnie również ludzi, przed stresem wywołanym izolacją w odosobnieniu albo nękaniem tego typu masową interwencją. 28 Świat Nauki, kwiecień 2011
Zdjęcie John Hryniuk
przez bardziej agresywne osobniki. Białko to działa jak moleku larny przełącznik uruchamiający cały zestaw genów (inicjując wytwarzanie kodowanych przez nie białek). U gryzoni „pręż nych" występowało obficie. Jego niedobory w tkankach mózgu stwierdzono zaś podczas autopsji osób cierpiących na depre sję. Lek wzmagający produkcję 8-FosB mógłby chronić przed tą przypadłością i wzmagać prężność. Minie jednak jeszcze sporo czasu, zanim napoje energetyczne będą wzbogacane środkiem zwiększającym odporność na stres - choć kiedyś pewnie powstanie tabletka, która nasili produk cję 5-FosB w mózgu. Na razie prace ograniczają się do gryzoni. Naukowcy analizują subtelności działania związku, który po zwala myszom znieść najwymyślniejsze próby wystraszenia ich na śmierć. Substancja ta może także odgrywać rolę w powstawa niu błogiego uczucia rodzącego uzależnienie narkotyczne. Podobny wpływ może mieć jednak wiele innych cząsteczek. Nie warto więc spieszyć się z wnioskami. Genetyczne analizy takich zjawisk kryją wiele pułapek, co ilustruje historia genu
5HTT, uważanego kiedyś za najważniejszy z „genów prężności". Przed 10 laty w kilku badaniach wykazano, że osoby mające dłuższą wersję tego genu zdają się mniej podatne na depresję niż te z krótszą - a więc są „prężniejsze". Rozgłos nadał spra wie w 2006 roku artykuł z New York Times Magazine, w któ rym zapowiedziano rychłe pojawienie się komercyjnych „testów odporności psychicznej" opracowanych na tej podstawie. Ten przedwczesny optymizm szybko ustąpił miejsca zakłopotaniu. Dwie nowe, zbiorcze analizy wyników dotychczasowych badań (metaanalizy) wykazały, że zgromadzone dane nie potwierdzają związku między genem 5HTT a depresją spowodowaną stresu jącymi wydarzeniami. Jeśli taki związek rzeczywiście istnieje, to jest bardzo nikły. Oczywiście poznanie psychobiologii pręż ności może w końcu pozwolić na opracowanie nowych leków i lepszych metod oceny naszej zdolności adaptacji. Na razie jed nak w zgłębieniu tego problemu przydatne będą raczej tradycyj ne metody wywiadów i ankiet, przeprowadzanych bezpośrednio z pogrążonymi w psychicznym kryzysie, niż badanie pojedyn czych genów czy receptorów.
WZMACNIACZE ODPORNOŚCI
BRZYDKO, ALE SKUTECZNIE
Uciszanie wewnętrznego systemu alarmowego
BEHAWIORYŚCI PRZEZ DZIESIĘCIOLECIA gromadzili dane do tyczące dzieci i dorosłych dotkniętych traumą. George A. Bonanno z Teachers College w Columbia University całą swą psy chologiczną karierę poświęcił dokumentowaniu różnorodnych przejawów prężności, skupiając się na reakcjach w przypadku śmierci bliskiej osoby oraz wojny, terroru i chorób. Stwierdził, że w każdej z sytuacji większość ludzi zaskakująco dobrze ada ptuje się do tego, co przynosi los - ich życie wraca do normy w ciągu kilku miesięcy. Uniwersytecki gabinet Bonanno pełen jest materiałów na ten temat. Naukowiec rozpoczął swoje badania na początku lat dzie więćdziesiątych na University of California w San Francisco. Wtedy uważano, że strata bliskiego przyjaciela lub krewnego pozostawia nieuleczalne emocjonalne blizny - i freudowska „praca żałoby" czy inny środek zaradczy są niezbędne w przy wróceniu równowagi. Bonanno i jego współpracownicy podeszli do problemu bez uprzedzeń. A jednak w kolejnych badaniach nie mogli dostrzec śladu tych psychicznych ran, co wskazywało, że prężność umysłu zwycięża raz po raz, nie tylko w rzadkich przypadkach szczęśliwych posiadaczy nietypowych genów czy niezwykle skutecznych rodziców. Ta obserwacja zrodziła z kolei niemiłe podejrzenie, że nadmierna „praca żałoby" może przy nieść więcej szkody niż pożytku. W jednej z prac Bonanno i jego współpracownik Dacher Keltner analizowali mimikę osób, które niedawno straciły ukochaną osobę. Rejestracje wideo nie wykazały śladu jakiegoś trwałego zgnębienia, którego należałoby się pozbyć. Zgodnie z oczekiwa niem twarze wyrażały smutek, ale też gniew czy szczęście. Wie lokrotnie obserwowano przejścia od przygnębienia do radości i odwrotnie. Ale czy śmiech byl szczery? - zastanawiali się ba dacze. Oglądali więc filmy w zwolnionym tempie, śledząc skur cze mięśni wokół oczu, związane z tzw. uśmiechem Duchenne'a, oznaczającym autentyczną radość, a nie grymas wymuszony przez towarzyski konwenans. Jak się okazało, osoby w żałobie śmiały się szczerze, a oscylacje od smutku do radości powtarza ły się w każdym badaniu. Co to oznacza? Bonanno sądzi, że melancholia pomaga nam dojść do siebie po stracie, ale nieutulony żal, tak jak kliniczna depresja, może stać się ciężarem ponad siły. Wobec tego obwody
W obliczu zagrożenia mózg uruchamia biochemiczną kaskadę naka zującą nam walczyć lub uciekać. Pierwszym jej stopniem jest wydzie lenie z podwzgórza hormonu uwalniającego kortykotropinę (CRH), który z kolei pobudza przysadkę do wydzielania adrenokortykotropiny (ACTH) do krwi, co stymuluje wyrzut kortyzolu z nadnerczy. Podwyż sza on naszą zdolność reagowania w trudnych sytuacjach, ale jego nadmiar z czasem powoduje trwałe szkody. Organizm dysponuje też substancjami {dwie z nich pokazano poniżej) mogącymi tonować tę reak cję, zwiększając odporność na sytuacje stresowe. Teoretycznie ich pro dukcję można zwiększyć za pomocą leków lub psychoterapii.
Podwzgórze NeuropeptydY osłabia działanie CRH w różnych obszarach mózgu
,}—Miejsce sinawe Hipokamp
DHEA (dehydroepiandrosteron) neutralizuje działanie hormonu stresu - kortyzolu
Ilustracja Jen Christiansen
kwiecień 2011, Świat Nauki 29
Podobnie do wcześniejszych ba dań uśmiechu, wnikliwe spojrzenie na proces żałoby ujawniło szerokie spektrum zachowań, nie zawsze pasu jących do wyobrażenia o zdrowej ada ptacji. To pomieszanie skłoniło Bonan no do użycia na te rzadziej spotykane sposoby określenia „brzydkie radzenie sobie". Niektórzy badani uciekali się do „tendencyjnego samowzmocnienia" - wyolbrzymiali obraz tego, kim są i ile znaczą. W innych okoliczno ściach graniczyłoby to z narcyzmem, ale pogrążonemu w żałobie pozwala uniknąć ciągłego roztrząsania, czy ist niały możliwości zapobieżenia przez niego temu, co się stało. Wyolbrzymianie ego to nie jedyna strategia. W innych tłumi się nega tywne myśli i emocje; niektórzy wręcz przekonywali samych siebie, że są w stanie znieść absolutnie wszystko, Huragan Katrina był ciężką próbą dla mieszkańców Nowego Orleanu. co ich spotka. Część śmiała się cały czas, choć wielu psychologów mo naszego mózgu przeciwdziałają pogrążeniu się w bezgranicznej głoby to nazwać niezdrowym wyparciem. Bonanno odkrył, że te rozpaczy. Jeśli emocje stają się zbyt wyważone lub za płomien nieeleganckie chwyty dobrze służą nie tylko tym, którzy stracili ne, swego rodzaju wewnętrzny czujnik, coś jakby „prężnostat", bliskich, lecz także cywilom z Sarajewa po bałkańskim konflikcie i świadkom ataku na World Trade Center. W podobnym stylu ra przywraca nas do równowagi. Bonanno rozszerzył swoje badania poza żałobę. W Catholic dził sobie Fred Johnson, który przeżył huragan Katrina. Ten 57-latek mieszkający cale życie w Nowym Orleanie po University, a później w Columbia University, rozmawiał z ofiara mi przemocy seksualnej, mieszkańcami Nowego Jorku po zama przejściu huraganu zaangażował się w pomoc ofiarom na sta chu z 11 września oraz rezydentami Hongkongu, którzy przeżyli dionie Superdome. Kolejki ciągnące się stąd do autobusów ewa epidemię SARS. I zawsze rezultat byl ten sam: „Większość osób kuacyjnych osiągały przerażającą długość. Niektórzy ludzie do tego stopnia poddawali się rozpaczy, że próbowali oddawać zdawała się nieźle sobie radzić". Dal się też zaobserwować znany wzorzec. Natychmiast swoje dzieci ratownikom. Inni byli ubrudzeni własnymi ekskre po utracie bliskich, chorobie lub katastrofie aż u 30-60% ba mentami. Pierwszy rzut oka na tę scenę załamał Johnsona. Za danych nie pojawiały się wcale (bądź tylko sporadycznie wy wrócił sprzed wejścia na stadion i wybuchnął płaczem. Za wiele stępowały) objawy upoważniające do stwierdzenia urazu psy było tego wszystkiego. Po kilku minutach jednak uspokoił się chicznego, takie jak zaburzenia snu, nadmierna czujność czy - jak to później określił, włączył się jego wewnętrzny szef. „Gdy natrętne wspomnienia. Po sześciu miesiącach odsetek ten wzra czuję się przytłoczony, tak to działa. Najpierw płaczę, ale potem ocieram Izy i biorę się do roboty, a nie rozpaczam godzinami. stał do ponad 90%. Skoro ci ludzie nie doznali trwałego uszczerbku na zdrowiu, Tak każe mi ten wewnętrzny »szef«. Dzięki temu pozostaję przy co właściwie czuli? Czy wyszli z tego bez szwanku? Trudno było zdrowych zmysłach" - tłumaczy. Prace Bonanno zyskały wielkie uznanie, ale nie każdego stwierdzić. Wprowadzenie zespołu stresu pourazowego do Diagnostic and Statistical Manuał ofMental Disorders w 1980 ro przekonały, że prężność psychiczna jest tak wrodzona, jak on ku zawęziło perspektywę psychologiczną. Zawarte tam kryteria to przypuszcza. Niektórzy psycholodzy twierdzą, że zbyt szeroko skłaniały do badania tylko osób ściśle im odpowiadających. No definiuje on to pojęcie. Bonanno zgadza się, że problemy w dzie we podejście pozwala zająć się także tymi, którzy zdradzają ob ciństwie mogą spowodować znacznie poważniejsze i trwalsze konsekwencje niż przejściowe emocje wywołane śmiercią kogoś jawy stresu, nawet jeśli ostatecznie się im nie poddadzą. Bonanno zaczął więc analizować uczucia osób, które nie szu bliskiego lub katastrofą. Reakcje większości dorosłych na utratę kały pomocy psychologów. Badani metodami socjologicznymi pracy czy uderzenie tsunami wskazują jednak, że w dojrzałym mają zwykle tendencję do wypaczania swoich wspomnień w an życiu z reguły potrafimy się podnieść po katastrofie. kietach: przesadzają w dramatycznych opisach albo kreślą ob COKOLWIEK ZDOŁASZ raz kompletnej katastrofy. Chcąc tego uniknąć, Bonanno wybrał badania prospektywne5. Zaczął systematycznie obserwować SKORO ODPORNOŚĆ JEST TAK POWSZECHNA, CO Z tymi 10% OSÓb, grupę starszych osób (które wkrótce mogły umrzeć), co pozwala które po traumatycznych przeżyciach nie dają rady się podźwiuniknąć błędu zniekształconych wspomnień. Wykorzystał też gnąć, pogrążając się w lęku i depresji? Czy można wytrenować wyszukaną metodę statystyczną (latent growth mixture mode- ich prężność, by łatwiej znosili problemy? Na razie trudno to roz ling), która pozwala bardziej precyzyjnie rozgraniczyć możliwe strzygnąć, ale dane nakazują ostrożność w tym względzie. Psy cholodzy i wyspecjalizowany personel ratowniczy posługują się typy reakcji na dramatyczne wydarzenia.
30 Świat Nauki, kwiecień 2011
często techniką nazywaną debriefingiem. Wymaga ona od ofiary lub grupy ofiar zwerbalizowania traumatycznych doświadczeń, aby mogły doznać swoistego katharsis i pozbyć się pierwszych objawów urazu. Ofiary strzelaniny w Columbine High School i zamachu w Oklahoma City przeszły przez ten proces. Jednak badania wykonane w ciągu ostatnich 15 lat wykazują, że technika ta jest mało skuteczna, a może być szkodliwa. Cza sem jedna zdezorientowana osoba podczas sesji grupowej mo że wywołać panikę u pozostałych, co jeszcze pogarsza sytuację. Po tsunami na Oceanie Indyjskim w 2004 roku WHO ostrzegła przed korzystaniem z debriefingu, ponieważ może on jeszcze bardziej zachwiać psychiką niektórych ofiar. Rodzi to pytanie, czy nie ma lepszych sposobów na wzmocnienie prężności, na przykład metodami z arsenału psychologii pozytywnej? Ruch psychologii pozytywnej rozpoczął się oficjalnie w 1998 roku, kiedy Martin E.P. Seligman, profesor z University of Pennsylvania, ogłosił na dorocznym spotkaniu American Psychological Association, że ta dyscyplina naukowa nie powinna ogra niczać się do chorób psychicznych. Seligman doszedł do tego wniosku po odkryciu, że psy popadają w stan skrajnej bierności - co nazwał „wyuczoną bezradnością" - wskutek chaotycznego traktowania wstrząsami elektrycznymi. Zajął się więc opra cowaniem metod uzyskiwania skrajnie przeciwnego efektu: wzniecania optymizmu, dobrego samopoczucia oraz, oczywi ście, wzmacniania prężności pacjentów. Seligman przyczynił się do powołania 20 lat temu Penn Resiliency Program, który okazał się skuteczny zwłaszcza wśród dzieci w wieku szkolnym. Oparty na rozmaitych teoriach depre sji trening uwzględnia różne techniki, na przykład reframing, wykorzystywany przez psychologów kognitywno-behawioralnych w celu nakłonienia pacjenta do ujrzenia sytuacji w lepszym świetle. Program oceniono w co najmniej 21 kontrolowanych badaniach obejmujących łącznie 2400 dzieci w wieku 8-15 lat, wykazując jego skuteczność w zapobieganiu depresji i lękom. Obecnie amerykańska armia planuje podobnymi działa niami objąć ponad milion żołnierzy i ich rodzin, co określono jako „największą celową interwencję psychologiczną" w histo rii. W pięcioletnim programie o budżecie 125 min dolarów już uczestniczy 800 tys. żołnierzy pracujących online z „narzędziem globalnej oceny". Użyto tu testu sprawdzającego m.in. samopo czucie emocjonalne i duchowe, a oprócz tego poddano uczestni ków ćwiczeniom mającym poprawić wydajność w wielu aspek tach prężności emocjonalnej. Co miesiąc 150 żołnierzy uczy się na University of Pennsylvania, j ak wzmacniać prężność u innych członków armii. Seligman ma nadzieję, że dane zebrane dzięki tym programom trafią do potężnej bazy, która pozwoli bada czom przeprowadzić pogłębione studia odporności psychicznej. „To wznosi psychologię na niespotykany dotąd poziom" - twier dzi Seligman. Program wystartował z przyśpieszeniem: szef sztabu US Army William Casey niepokoił się o oddziały wysyłane ponownie na misję. Nie zdążono przeprowadzić żadnych studiów pilotażo wych, które mogłyby sprawdzić, czy to, co pomaga nastolatkom, przyda się żołnierzom po raz trzeci wysyłanym do Iraku. Ba dacze będą to weryfikować na bieżąco. „Chociaż tworzymy coś z niczego, ocena będzie rygorystyczna" - podkreśla Seligman. Bonanno jednak wskazuje na brak dowodów skuteczności programu i pomny na doświadczenia z wcześniejszymi metodami interwencji zastanawia się, czy nie wywoła on więcej szkody niż pożytku. Badacz brał udział w trwających ponad 11 lat obserwa
cjach 160 tys. żołnierzy, z których połowa była na przynajmniej jednej misji w Afganistanie lub Iraku. Niemal 85% z tej grapy oceniono jako „prężnych" na podstawie braku oznak traumy, a tylko u 4 do 6% rozpoznano zespół wstrząsu pourazowego. „Je śli większość ludzi cechuje prężność, a na to wskazują wszystkie nasze badania, co się z nimi stanie, kiedy zafundujemy im szko lenie antystresowe? - pyta Bonanno. - Czy może ono osłabić ich odporność? Myślę, że trzeba koniecznie poznać odpowiedź". Nie wszędzie w armii wdrożono programy trenowania pręż ności. William P. Nash, wcześniej zajmujący się nadzorem pro gramów antystresowych w Marynarce USA, twierdzi, że nie ma dobrych dowodów ich skuteczności. Porównuje tę sytuację do zawodowego futbolu: bez względu na natężenie treningów w tygodniu gracz i tak zostanie poobijany i posiniaczony w week end. „Nie da się zapobiec nieszczęściom - podkreśla - tak samo nie można uniknąć urazów spowodowanych przez stres". Czy istnieje sposób na skuteczniejsze radzenie sobie w trud nych sytuacjach? Wcześniejsze przygotowanie może pomóc - al bo i nie. Wyszukane leki to pieśń przyszłości. Najbardziej do świadczeni specjaliści - psycholodzy i inni fachowcy z National Center for PTSD - kładą nacisk na wykorzystanie indywidual nych zdolności adaptacyjnych zamiast introspekcyjnego zagłę biania się w patologiczne reakcje. „Jeśli ktoś sobie dobrze radzi, przyznajmy to" - apeluje Patricia Watson, jedna z promotorek tej techniki. Opracowana z jej udziałem koncepcja Psychological First Aid skupia się więc przede wszystkim na kwestiach praktycznych: zdobyciu żywności, zapewnieniu schronienia. Potem informuje się ofiary o różnych formach dostępnej pomo cy i metodach monitorowania własnego stanu psychicznego. Po 11 września niektórzy sądzili, że depresja i lęk mają prawo utrzymywać się przez trzy miesiące, więc rezygnowali z pomocy dostępnej dla każdego z poważniejszymi problemami. „Ludzie cierpieli dłużej niż to konieczne, bo myśleli, że tak musi być" mówi Watson. W przypadkach pełnoobjawowego zespołu stresu pourazowego częściowo skuteczne są leki psychiatryczne oraz terapia kognitywno-behawioralna polegająca na oswajaniu pa cjenta ze źródłem stresu. Nowe badania nad odpornością psychiczną potwierdzają sta rą prawdę: nie wszyscy jesteśmy jednakowi. Czasem przydarza się nam najgorsze, ale dzięki wrodzonej prężności na ogół wra • camy do równowagi, każdy na swój sposób. 1 Dosłownie „Worin besteht mm die Arbeit, welche die Trauer leistet?" (S. Freud, „Trauer und Melancholi", 1917). W 1944 roku Erich Lindemann, wychodząc od przemyśleń Freuda i własnych badań rodzin ofiar słynnego pożaru w klubie „Cocoanut Grove" (który spowodował 492 zgony) ukuł termin „grief work", czyli praca, wysiłek żałoby. 2 Rozerwanie tej więzi określił mianem „decathesis". 3 Z łacińskiego „salire" - skakać - i „re", oznaczającego powrotną naturę czynności. * Dlatego też polskie określenie „odporność psychiczna" nieprecyzyjnie oddaje isto tę sprawy, sugeruje bowiem stabilność, nieugiętość, twardość - podczas gdy termin resilience (sprężystość) podkreśla dynamiczną naturę zjawiska. Wielu psychologów uważa zresztą, że „resilience" to bardziej proces niż właściwość umysłu! 5 Czyli koncentrujące się na tym, co się zdarzy od momentu ich rozpoczęcia, a nie na tym, co dokonało się przedtem.
JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ Koncepcja resilience. Kluczowe pojęcia i wybrane zagadnienia. Anna Borucka i Krzysztof Osta szewski; Medycyna Wieku Rozwojowego, tom 12, nr 2, cz. 1, s. 587-597; IV-VI/2008. Dostępne na stro nie: www.ncbi.nlm.nih.gowbmc^rticles/PMC2777715/ Flourish: A Visionary New Understanding of Happiness and Well-being. Martin E.P. Seligman; Free Press, 2011. The Other Side of Sadness: What the New Science of Bereavement Tells Us about Life after Loss. George A Bonanno; Basic Books, 2009.
kwiecień 2011, Świat Nauki 31
Scott L. Munchie zainteresował 5iq skalami, ponieważ w pobliżu jego rodzinnego domu w Nowej Anglii było ich banko dużo. Obecnie pracuje tako geolog w Johns Hopkins Univer5ily Applied Priysits Laboratory (APL) i analiiuje widmo odbitego światła słonecznego w celu zbadania struktury i historii skorup planeiamycri. Ronald J. Wrvack junior, takie z APL, zwrócił •jic ku planelologii dzięki KJ-centyrnetrowomu teleskopowi, który dostał od dziadków na gwiazdkę. Nigdy tak naprawdę nie wydoroślał r niezwykle fascynuje go wiedza planetarna, gdy bada atmosfery, komety i planetoidy w rożnych zakresach tal eiektromagnetycznych.
1 Brian J, Anderson, również pracuje w APL, specjalizuje sic w planetarnych polach magnetycznych i plazmie kosmicznej, W wolnych chwilach śpiewa w chórach amatorskich. „Moją pierwszą miłością, było śpiewanie- mówi -ale miałem zdolności do nauki. Tak wiec obecnie uzupełniam swoje życie muzyune fascynująca, karierą badacza".
PLANETOLOGIA
Merkury z bliska Żaden jeszcze statek kosmiczny nie krążył wokół najbliższej Słońca planety naszego układu - Merkurego. Teraz ma się to zmienić Scott L. Murchie, Ronald J. Vervackjunior i Brian X Anderson
S
TAKY DOWCIP MÓWI, że od znalezienia robaka w jabł ku gorsze może być tylko znalezienie polowy roba ka. Tak właśnie czuli się planeLolodzy, gdy 29 marca 1974 roku próbnik kosmiczny Mariner 10 przeleciał kolo Merkurego i przekazał pierwsze dobrej jako ści obrazy tego maluLkiego piekielnego globu. Odkrył on ruin. jeden z, największych basenów uderzeniowych w Układzie Sło necznym, który później na.zwano Caloris. Jednak sondzie udało sie sfotografować1 zaledwie polowe tego basenu: pozostała, cześć kryły ciemności. W istocie w trakcie tego zbliżenia, a także pod czas dwócli kolejnych - w 1974 i 1975 roku. Mariner 10 sfotogra fował mniej niż połowę powierzchni planety. Dopiero 34 lata później zobaczyliśmy cały oświetlony basen. Okazało się, że jest jeszcze bardziej imponujący, niż wskazywały pierwsze fotografie. 14 stycznia 2008 roku statek kosmiczny MES SENGER przemkną} kojo Merkurego, a prawie w samym środku pierwszego obrazu przesianego przez niego na Ziemię znajdował się Caloris. Kiedy nasza koleżanka Nancy Chabot pokazała ten obraz całemu zespołowi, wszyscy wiwatowali - ale niezbyL dłu go. gdyż zartt/ potem wywiązała się dyskusja, co właściwie widać. Wyglądało to jak negatywowe zdjęcie Księżyca. Co prawda, po kryta kraterami powierzchnia Merkurego jest podobna do księ
życowej, ale wnętrza basenów na Srebrnym Globie są wypełnione ciemną lawą, podczas gdy wewnątrz. Caloris znajdują sic jasne równiny. Wciąż nie rozumiemy przyczyny tej różnicy. W marcu MESSENGER ma dokonać lego, czego Ma riner 10 nie zdołał: wejdzie na orbitę wokół Merku rego, aby dokładnie go zbadać, a nie tylko reje strować jego ulotne obrazy podczas przelotu Merkury jest najmniej poznaną planetą wewnętrzną. Uk szlakowa.nie terenu i zmiany jasności l.o tylko dwie spo śród jego wielu tajemnic. Wystrzelo ny w 2004 roku MUSSENGER (akronim od MEteury Surfaee, Space ENvironi«ent, GEoehemistry, and Rauging - Powierzch nia Merkurego - Otoczenie Kosmiczne, Geochemia i Pomiar Od ległości) ma odpowiedzieć na sześć podstawowych pytań: Jaki jest skład chemiczny powierzchni Merkurego? Jaka jest jego hi storia geologiczna? Jak lo możliwe, że tak mała planeta ma glo balne pole magnetyczne? Czy jej metaliczne jądro znajduje się w stanie ciekłym? Czym są widoczne na obrazach radarowych jasne- plamy w pobliżu biegunów? Jakie procesy rządzą rzadką atmosferą Merkurego? MESSENGER powinien zakończyć pra cę, którą Mariner 10 wykonał jedyn ie połowicznie.
W SKBOtlE Merkury zadziwia hadaczy. Choć jest tylko półtora
W łatach 2 0 0 8 - 2 0 0 9 sonda MESSENGER dokonała
raza większy od Księżyca, ma wiele ziemskich cech,
pierwszych od polowy lat siedemdziesiątych przelotów
Merkurego i rozpocząć swoją trwającą rok misję. Już
takich jak globalne pole magnetyczne. Jego powierzch
koło Merkurego. Przesłała obrazy półkuli, której dotych
samo dotarcie do tej planety było skomplikowane
nia jest gęsio pokryta kraterami, ale wykazuje też sto
czas nigdy szczegółowo nie widziano, i zaobserwowała
ze względu na jej dużą prędkość orbitalną i błiskość
sunkowo niedawną aktywność geologiczną.
niespodziewaną turbulentną aktywność plazmy,
Słońca.
3 1 Swial. Nauki, kwiecień 2011
18 marca MESSĘ MG ER ma wejść na orbitę wokół
Ituątr&tfe Don Fatey (MESSENGER) i Jen Chri.itiamen (trajektorio.)
LOT l>0 M E U K I B E O O
l-
Zstąpić do piekieł Jednym z powodów, dla których kolejną misję do Merkurego pod jęto dopiero 30 lat po locie Marinera 10, są trudności techniczne związane z samą podróżą do planety i przebywaniem w jej pobliżu. Statek kosmiczny, który poruszałby się po najprastk $zej trajektorii z Ziemi, spadłby w polu grawitacyjnym ^ ^ Słońca i osiągnął prędkość prawie 13 km/s większą , od prędkości orbitalnej Merkurego. Konwencjonal ny silnik rakietowy nie jest w stanie wyhamować statku na tyle, by grawitacja planety mogła umieścić go na jej orbicie. Gdy wziąć pod uwagę wymaganą ener gię, trudniej dotrzeć do Merkurego niż do Jowisza, mimo że druga z tych planet znajduje się znacznie dafej. W celu wyhamowania MESSENGER dokonał jednego bliskiego przelotu koło Ziemi, dwóch obok Wenus i trzech w pobliżu samego Merkurego. Za każdym razem oddawał cześć swego pędu planetom. Proces ten działał tak samo jak praca grawitacyjna wykorzystywana dorozpędzaniastatków kosmicznych w kierunku planet zewnętrznych, z tą różnicą, że orbitę wybrano tak, by spowalniała, a nie przyśpiesza ła sondę. Przeloty koło planet w ciągu sześciu i pól roku zmniejszyły prędkość statku o 11 km/s. Zadanie dokończył główny silnik rakieto wy MESSENGER-a. Cały statek przypomina latający zbiornik z gazem, Minimalistyezna, lekka konstrukcja otacza zbiorniki paliwa (O), W momencie startu jego całkowita masa wynosiła 1100 kg, z czego ponad połowę - 600 kg - stanowi paliwo. Dotarcie do planety to zaledwie część zadania. Na Merkurym Słoń ce bywa nawet 11 razy jaśniejsze niż na Ziemi, a temperatura plane ty jest tak wysoka, że topi cynk. Sonda chowa się za parasolem ( © ) nych. Baterie słoneczne (O) muszą oczy tać. Chociaż są przystosowane do wyso:eba ustawiać je pod ostrym kątem, aby pochtaniaezęść padającego promieniowania słonecznego i się
ISPMWlffl^Sii
ppswp
ira naukowa musi być skierowana ku powierzchni ptanety. ' kamera (O) wytrzymała skwar, umieszczono ją na 400-gramowej porcji parafiny. Gdy sonda znajduje się na niskim punkcie orbity, parafina się topi i pochłania ciepło; jeśli statek kosmiczny jest na wyso kim punkcie orbity lub po nocnej stronie planety, parafina się zestala. Jeszcze inny problem stanowi bardzo powolny obrót Merkurego wokół własnej osi. Doba słoneczna na tej planecie - okres między kolejnymi wschodami Słońca - to 176 ziemskich dni. W ciągu trwają cej ziemski rok misji wiele miejsc będzie dobrze widać zaledwie przez kilka krótkich chwil,
Trajektoria MESSENGER-' Orbita Wenus,
jfożepie Merkurego w chwili . wejścia .na-crbiię k_ ; Porożehja Merkurego « dhwiłach przelotów
Orbita Ziemi fi
% Położenie Ziemi ' w chwili startu ' Orbita Merkurego
Ziemia (start) 3 VIII 2004
Przeloty koło Ziemi Przeloty kolo Merkurego Wejście na orbitę i Wenus 2005-2007 2008-2009 Merkurego 18 III 2011
SKORUPA
1
Nie taki martwy Przed lotem Marinera 10 niektórzy naukow cy myśleli, że Merkury jest geologicznie nie aktywny, tak jak nasz Księżyc. Aktywność geologiczna się kończy, gdy planeta albo księżyc pozbędą się wewnętrznego ciepła. Szybkość tego procesu zależy od rozmia rów obiektu; stosunek powierzchni do obję tości jest większy w przypadku mniejszych ciał i dłatego stygną one szybciej. Ponieważ Merkury jest tylko półtora raza większy od Księżyca, powinien mieć podobną histo rię geologiczną. Mariner jednak przesta) obrazy rozległych równin, których pocho dzenie wydawało się wulkaniczna Trudno było to jednak stwierdzić z całą pewnością, Z dużej odległości równina Cayiey na Księ życu też wygląda na twór wulkaniczny, ate gdy astronauci z misji Apollo 16 na niej wylądowali, znaleźli tylko gruzy wyrzucone z basenu uderzeniowego. Nie spodziewaliśmy się, że MESSENGER rozstrzygnie ten dylemat aż tak szybko. Wypatrzył on wyraźne dowody istnienia lawy o różnych kolorach i składzie chemicz nym, a także ślady wcześniejszych wybu chów pinoklastycznych, takich jak z wulkanu St. Helens. Związki te widać na wzmoc nionym komputerowo obrazie zmienności barw (ilustracja powyżej). Wyraziście zabar
34'Świat Nauki, kwiecień 2011
wiony gładki materiał wypełnia nisko poło żone obszary wewnątrz kraterów. Mniejsze, młodsze kratery odsłaniają wielobarwny materiał, który wydostał się z różnych głębokości skorupy. Obrazy te wskazują, że zewnętrzna część skorupy Merkurego grubości kilku kilometrów jest zbudowana z warstw osadów wulkanicznych. Śledząc granice terenów o podobnych barwach i ukształtowaniu terenu, naukow cy opracowali pierwszą mapę geologiczną Merkurego ery MESSENGER-a (z prawej}. Około 40% powierzchni - w tym wnę trze basenu uderzeniowego Caloris (O) " pokrywają gładkie równiny, z których wie le ma zapewne pochodzenie wulkaniczne (brązowy kolor na mapie). Leżące pomiędzy gładkimi równinami obszary szare zawie rają więcej kraterów i mogą być starsze (©}. Rozkład równin odróżnia Merkurego od Księżyca l Marsa. Równiny księżycowe znajdują się głównie na stronie skierowa nej ku Ziemi, marsjańskie zaś - najczęściej na półkuli pótnocnej oraz na płaskowy żu wulkanicznym. Równiny Merkurego są rozrzucone po całej planecie. Najmłod sza z nich może mieć zaledwie miliard lat, jest więc względnie młoda w porównaniu z księżycowymi i marsjańskimi.
Naukowcy wciąż zastanawiają się nad niebieskawymi obszarami pokrywający mi 15% powierzchni, takimi jak basen Toł stoj ( 0 ) . Mogą one zawierać tlenki żelaza i tytanu, które wskutek uderzeń zostały wyrzucone z większych głębokości. Niewy kluczone też, że jest to najstarszy materiał wulkaniczny, który przykrywa młodsze, jaśniejsze lawy. Fotografie, jakie MESSENGER zrobi z orbity, będą miały co najmniej trzykrotnie większą rozdzielczość od zdjęć zrobionych w trakcie przelotów, instrumenty zaś, któ re działały krótko w czasie przelotów, będą wreszcie mogły przesyłać dane o najwyż szej jakości. Dla przykładu, Spektrometr Promieniowania Gamma l Neutronów zbada konsekwencje odkrycia dokona nego w latach dziewięćdziesiątych przez naziemne obserwacje radarowe: obszary biegunowe zawierają materiał silnie odbi jający fale radarowe, być może lód wodny (O)- Lód to ostatnia rzecz, jaką spodziewa libyśmy się znaleźć na rozpalonej planecie, ale wiecznie zacienione obszary w pobliżu biegunów mogą być wystarczająco zimne, aby pochwycić każdą smugę pary wodnej ze spadających komet lub zawierających wodę meteoroldów.
" I .!# 5 ,*-if
:«5
/•».-
^H3
* *• 3 ^ '
f*~
W N Ę T R Z E I MAliNKTOSFKBA
I
Magnetyczna zagadka Śledząc trajektorię Marinera 10, naukow cy zmierzyli pole grawitacyjne Merkurego 1 poprawili ocenę jego gęstości. Jej wartość 5,3 g/cm 3 - jest zadziwiająco duża w porów naniu z gęstością Ziemi (4,4 g/cm 3 ), Księży ca (3,3 g/cm 3 ) czy typowej skary (3 g/cm 3 ). (Są to wartości z uwzględnieniem zjawiska samokompresji wywołanej przez grawitację, tak więc możemy porównywać właściwości materiałów z różnych globów.) Pod cien ką warstwą skał w Merkurym musi istnieć gęste jądro z przewagą żelaza. Ziemia także ma bogate w żelazo jądro, ale - w stosun ku do masy planety - w Merkurym jest ono dwa razy większe. Być może kiedyś skalista skorupa Merkurego była grubsza, lecz zosta ła częściowo zerwana przez uderzenia, albo materia), z którego powstała planeta, by) bogatszy w żelazo z powodu mniejszej odle głości od Słońca. Duże jądra ma na pewno związek z jednym z najbardziej zadziwiających odkryć Mari nera 10: pola magnetycznego planety. Pole t o jest głównie dipolowe, tak jak w magne sie siiauMjwyiH. \JJ pmwufl M0lc£Clim pum na powierzchni wynosi tylko procent natę żenia poia ziemskiego, dziwne jest jednak to, że Merkury w ogóle ma pole d i p o l o w a Poza Ziemią 1 księżycem Jowisza Ganimedesem żaden inny obiekt Układu Słonecznego o sta łej powierzchni takiego pola nie ma. Pole ziemskie powstaje w procesie zwa nym planetarnym dynamo polegającym na cyrkulacji płynnego żelaza w zewnętrz nych warstwach jądra. Pole Merkurego, a także pewne efekty związane ze zmia nami jego okresu obrotu w trakcie każde go obiegu wokół Słońca, wskazują, że jego zewnętrzne jądro nie jest w pełni zestalone (choć z powodu małych rozmiarów planety tak właśnie powinno być). Merkury w jakiś sposób uniknął losów Marsa, który po swym powstaniu miał globalne pole magnetyczne,
0
Międzyplanetarne pole magnetyczne Pole magnetyczne • Merkurego
Przelot 1 (1412008)
Q
ale je utracił. Odpowiedź na pytanie, dla czego tak się stało, jest jednym z głównych zadań MESSENGER-a. Poza dostarczaniem wskazówek na temat wnętrza planety pole magnetyczne w y w o łuje dziwne procesy w plazmie otaczającej Merkurego. Poie odchyla wiatr słoneczny - strumień naładowanych cząstek wylatują cych ze Słońca - i tworzy obszar wokół pla nety, w którym pole magnetyczne Merkure go przeważa nad polem międzyplanetarnym niesionym przez ten wiatr. Mariner 10 zareje strował strugi cząstek o dużej energii podob ne do tych, które wywołują na Ziemi jasne zjawisko zorzy polarnej. Dzięki MESSENGER-owi wiemy, że magnetosfera Merkurego podlega zmianom. W cza sie pierwszego pizelotu magnetyczne pole międzyplanetarne było skierowane ku pół nocy, a więc zgodnie z równikowym polem planety [ 0 ) . Magnetosfera była spokojna. W trakcie drugiej wizyty MESSENGER-a pole międzyplanetarne było skierowane na połu dnie, czyli w przeciwną stronę niż poie MerKUleyu na
l y w i imu. r< ŁCA*IV
pola magnetyczne mogą się hilować w procesie zwanym rekoi który wyzwala znaczne Ilości energ si plazmę z jednego obszaru w d r u przypadku kierując cząstki wiatru go do magnetosfery Merkurego. MESSENGER zmierzył, że tempo rekoneksji magnetycznej jest 10-krbtnie większe niż w pobliżu Ziemi. Z obserwacji wynika, że linie pola planetarne go ulegały silnemu zniekształceniu - na prze mian były powiązane wyłącznie z wiatrem słonecznym ( 0 ) , a 5 min później normal nie łączyły półkule północną i południową. Z powodu tak dużej dynamiki kompas był by całkowicie bezużyteczny na powierzchni planety, gdyż jego tgla zmieniałaby kierunek CO 5 min. Co jeszcze magnetosfera Merkure go jest w stanie zrobić?
Przelot 2 (6 X 2008)
©
Przelot 3 (29IX 2009)
<m
Wiatr słoneczny
—
Północny płat
' JESII CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ
Mercury's Complex Exosphere: Results from MESSENGER's Third Flyhy. Ronald J, Vervack jun. i in.:5efence, tom 329, s. 672-675; 6VIII2010. The Magnetic Field of Merairy. Bri3n J. Anderson i in.: Space Samce JMews, tom 152, nr 1-4,5,307-339; W2010. The Evolution of Meteoryt Crust: A Global Perspectiye from MESSENGER. Eftefl W. Derievi i in.; Science, tom 324, s. 613-618;
Ihtstńwjr /Jiwmw(Mei-k*ity)..letiĆtirfoimiHłiiu*fcmiwułytwi-HIUnuhll
M>rłwA\te&r(Mm/Mi
Warstwa plazmy
EGZOSFKKA
Spowolnione światła stroboskopowe Merkury nie ma tradycyjnej atmosfe ry, rozumianej jako gruby płaszcz gazo wy, ma TB to egzosferę; „atmosferę" tak rzadką, że jej atomy mogą odbijać się od powierzchni jak kule bilardowe, nie zderzając się ze sobą. Atomy uciekają z powierzchni na różne sposoby. Światło słoneczne wyrywa je z minerałów i wyzwa la łatwo parujące pierwiastki, takie jak sód; cząstki wiatru słonecznego bombardują minerały i odrywają od nich atomy; ciągły grad mikrometeoroidów zamienia w parę materiały na powierzchni. Procesy związa ne ze światłem sionecznym są niskoenergeryczne i wyrwane przez nie atomy zwy kle opadają z powrotem na powierzchnię ( 0 ) . Wiatr słoneczny i bom bardowanie przez
mikrometeoroidy są bardziej gwałtowne, a oderwane przez nie atomy unoszą się dłużej (O)- Niektóre z nich (zwłaszcza ato my sodu) mogą utworzyć rodzaj kometarnego warkocza, gdyż promieniowanie sło neczne kieruje je ad Słońca i planety ( 0 ) . Dzięki fascynującej" kombinacji różnych efektów egzosfera wykonuje dwa powol ne pulsy w ciągu jednego obiegu Słońca. Wynika to z faktu, że pierwiastki tworzą ce egzosferę pochłaniają światło o pew nych długościach feli, a następnie część z niego emitują w tych samych długo ściach fali. Te same pierwiastki występują jednak w zewnętrznych warstwach SJońca i absorbują fale stymulujące emisję egzosfery. Mtmo to czasami potrzebne światło dociera do Merkurego, gdyż orbita planety jest wydłużoną elipsą; kiedy ptaneta odda la się od Słońca lub zbliża do niego, widmo słoneczne ulega przesunięciu przez efekt Dopplera i więcej fal o wyma
ganych długościach wpada do egzosfery, co powoduje, że świeci ona jaśniej. Z tego powodu, gdy Merkury znajduje się w pozy cji najbliższej lub najdalszej względem Słońca, egzosfery prawie nie widać ( 0 ) . natomiast w punktach pośrednich jest ona dość jasna (O)' W ciągu najbliższego roku MESSEN GER będzie obserwować orbitalny cykl zmian egzosfery. Jeśli można wnioskować na podstawie dotychczasowych doświad czeń, Merkury objawi nowe zjawiska, któ rych na razie nawet nie jesteśmy w stanie sobie wyobrazić,
Płaszcz magnetyczny • Magnetopauza
Czołowa fafa uderzeniowa
Wiatr słoneczny
kwitTieii 3011. Świm-Nauki 37
I
:
mmmm
\v specjalnej pożywce wy. by ko morki macierzyste c w moUmeurony lub inne ii* konnirki.
SSSwititNaitkU kWcitSrt 3J)tł
Przeprogramowanie komórek
Zdjęcia Grant Delin
kwiecień 2011, Świat Nauki 39
Stephen S. Hall opisał początki badań nad komórkami macierzystymi
*£/•
w wydanej w 2003 roku i nagrodzonej książce Merc/iants oUmmortśity (Handlarze nieśmiertelnością). Jego najnowsze dzieło - Wisdom: from
1
Phihsophy to Neumscience (Mądrość od filozofii po neurobiologię) - -" jest dostępne w amerykańskich księgarniach od marca.
S"
\
ENDY CHUNG, szefowa Wydziału Genetyki Kli nicznej w Columbia University, 26 czerwca 2007 roku zjawiła się w nowojorskiej dzielnicy Oueens z niezwykle delikatną mi sją. Miała się spotkać z dwiema seniorkami pewnej pechowej chorwackiej rodziny, siostrami w wieku 82 i 89 lat, by uzyskać od nich zgodę na pobranie maleńkich wycinków skóry. Byłyby one wykorzystane w ambitnym projekcie, którego powodzenie przyśpieszyłoby poszukiwania terapii nieuleczalnej choroby nę kającej tę rodzinę, a także utorowałoby drogę do nowych, cen nych zastosowań komórek macierzystych, zdolnych przeobrażać się w najróżniejsze komórki ciała. „W bardzo miłej atmosferze zjadłyśmy lunch i zaraz wróciłyśmy do domu, by pobrać prób ki" - wspomina badaczka. Córka młodszej z sióstr pamięta zaś, że wszyscy usiedli przy stole w salonie, a wiekowe panie „z sa tysfakcją nadstawiły ręce". 82-latka powiedziała do Chung: „Ro zumiem, o co chodzi. Bierzmy się do dzieła". Seniorki cierpiały na degeneracyjną chorobę rdzenia krę gowego - stwardnienie zanikowe boczne (ALS1), które objawia się postępującym porażeniem mięśni. U starszej oznak choroby było niewiele, natomiast młodsza miała już problemy z chodze niem i przełykaniem. ALS na ogół nie ma dziedzicznego tła, ale są liczne wyjąt ki. W tej akurat rodzinie występuje mutacja predysponująca do rozwoju choroby2. Chung prześledziła zapadalność na nią w kilku pokoleniach europejskich i amerykańskich gałęzi rodu. „Choroba Lou Gehriga to niepiękna śmierć - mówi. - Podczas każdego kolejnego pogrzebu młodsi krewni spoglądają po sobie i zastanawiają się: »Czy teraz kolej na mnie?«". Wykonanie sztancowej biopsji zajęło badaczce zaledwie kil ka minut. Z dwóch miejsc na wewnętrznej powierzchni ramie nia wycięła fragmenty skóry w kształcie walca o średnicy 3 mm. W laboratorium ze skrawków tych, podobnie jak z bioptatów po branych od dziesiątek innych chorych na ALS oraz od zdrowych ochotników, wyizolowano komórki i za pomocą kilku manipu lacji genetycznych3 przeprogramowano w indukowane pluripotentne komórki macierzyste. Część ich potomstwa następnie przekształcono w komórki nerwowe, a konkretnie w motoneurony lub inaczej neurony ruchowe - to te, które w sposób bez pośredni lub pośredni sprawują kontrolę nad mięśniami ciała. To właśnie ich funkcjonowanie zostaje upośledzone w prze biegu ALS. W wyhodowanych komórkach obserwowano takie same molekularne zaburzenia, jak u dawców - innymi słowy, naukowcom udało się w zaskakująco dużym zakresie odtworzyć chorobę na szalce Petriego.
Dysponując modelowymi komórkami, naukowcy mogliby za cząć badać zaburzenia zachodzące w neuronach chorych osób i szukać sposobów na powstrzymanie zmian. Takie zastosowanie komórek macierzystych jest zupełnie nowe i zasadniczo różni się od mało jak dotąd skutecznych prób wykorzystania ich bezpo średnio w terapii. Jeśli przyniesie sukces, ogromnie przyśpieszy poznawanie mechanizmów rozmaitych chorób i poszukiwanie odpowiednich terapii, ponieważ w takiej „hodowli na zamówie nie" można jednocześnie sprawdzać skuteczność potencjalnego leku i jego toksyczność. Dlatego obecnie indukowane komórki macierzyste wykorzystywane są już nie tylko do doświadczalnego modelowania ALS, ale i dziesiątek innych chorób, w tym anemii sierpowatej i wielu pozostałych schorzeń krwi, a także choroby Parkinsona. Badacze niemieccy wyhodowali na przykład niere gularnie bijące komórki serca, przydatne do badań rozmaitych zaburzeń rytmu. Firmy farmaceutyczne, długo dystansujące się od komercjalizacji komórek macierzystych, zaczynają intere sować się nowym podejściem, ponieważ łatwo je zintegrować ze sprawdzonymi przemysłowymi metodami odkrywania leków. Pierwsze wyniki doświadczeń na komórkach pochodzących od chorych na ALS opublikowano w 2008 roku. Jak to zwykle by wa z innowacjami, o sukcesie decydował nie tylko sam pomysł, lecz także odpowiedni dobór ludzi. Oprócz Chung w przedsię wzięciu wzięli udział m.in. Lee L. Rubin, który po wzięciu roz bratu z przemysłem biotechnologicznym został kierownikiem Działu Medycyny Translacyjnej w Harvard Stern Celi Institute, oraz Kevin C. Eggan - miody, niestrudzony badacz komórek ma cierzystych z Harvard University, współpracujący z Christopherem E. Hendersonem i innymi specjalistami od motoneuronów z Columbia University. W NOWEJ ROLI KOMÓREK MACIERZYSTYCH z omawianych badań nie należy my lić z zarodkowymi komórkami macierzystymi, pozyskiwanymi z zarodków we wczesnej fazie rozwoju. Już ponad 10 lat temu Ja mes A. Thomson i jego współpracownicy z University of Wisconsin-Madison zelektryzowali społeczność międzynarodową wia domością o opanowaniu metod laboratoryjnej izolacji i hodowli takich komórek. Były one niezróżnicowane, zdolne do beztermi nowego odnawiania się oraz niezwykle wszechstronne - potrafi-
Dtugie czekanie: Mimo wielkich nadziei
Nowy pomysł: Niektórzy badacze uwa
Twórcze podejście: Do niedawna ko
Komórki do wynajęcia: Przeprogra
naukowcom nie udało się jak dotąd
żają, że - przynajmniej na razie - lepiej
mórki macierzyste uzyskiwano z zarod
mowane komórki służą do odtwarzania
wykorzystać zarodkowych komórek ma
posłużyć się komórkami macierzystymi
ków, ale w 2007 roku naukowcom udało
różnych chorób na szalce Petriego. Na
cierzystych bezpośrednio w terapii nie
do poszukiwania leków oraz badania
się przeprogramować dorosłe komórki
takich hodowlach mogą testować rozma
uleczalnych chorób ludzi.
mechanizmów choroby.
ciała człowieka w komórki macierzyste.
ite terapie farmakologiczne.
40 Świat Nauki, kwiecień 2011
ly zmienić się w dowolną komórkę ciała. Wizja ich zastosowania mieć z tym pomysłem nic wspólnego. Rubin jednak pielęgnował w celu przeprowadzania skrojonych na miarę przeszczepów dla swoją ideę, pracując w Curis nad rdzeniowym zanikiem mięśni cierpiących na najróżniejsze schorzenia, od choroby Parkinsona - chorobą o patologii podobnej do ALS, dotykającą motoneu po cukrzycę, była nader kusząca dla lekarzy badaczy, opinii pu rony dzieci. Kiedy w 2006 roku firma postanowiła zaprzestać tych badań, Rubin porzucił przemysł biotechnologiczny i zasilił blicznej, a przede wszystkim - samych pacjentów. Rzeczywistość rozwiała te nadzieje. Głośna debata publiczna szeregi Harvard Stern Celi Institute. Wkrótce potem japoński biolog z Uniwersytetu w Kioto Shinad etyczną stroną doświadczeń z komórkami macierzystymi doprowadziła do upolitycznienia nauki i spowolniła jej rozwój. nya Yamanaka ujawnił szczegóły techniki, która odmieniła na Wątpliwości budził zwłaszcza sam proces pozyskiwania komó ukę o komórkach macierzystych i jej polityczne tło: w marcu rek, wiązał się bowiem z niszczeniem zarodków. W USA debata 2006 roku na spotkaniu naukowców w kanadyjskim miasteczku osiągnęła punkt kulminacyjny w sierpniu 2001 roku, gdy pre Whistler opisał procedurę pozwalającą reprogramować zwy zydent George W. Bush ogłosił, że National Institutes of Health czajne, dorosłe komórki ssaków. Za pomocą narzędzi moleku ograniczą finansowanie prac nad komórkami macierzystymi tyl larnych „zresetowal" dorosłe komórki, przywracając je do stanu ko do tych projektów, w których wykorzystywana będzie garstka przypominającego zarodkowy - bez konieczności wykorzysty istniejących już linii tych komórek. Tworzenie nowych (w tym wania ani niszczenia zarodków. Otrzymane komórki nazwał in modelujących choroby) w praktyce stało się niemożliwe. W odpo dukowanymi pluripotentnymi komórkami macierzystymi (iPS wiedzi szanowane zespoły badawcze z Harvard, Columbia i Stan - induced pluripotent stem cells). Rok później Yamanaka oraz ford University, a także grupy wsparcia pacjentów, takie jak Pro Thomson donieśli niezależnie od siebie o uzyskaniu komórek ject ALS i New York Stern Celi Foundation, stworzyły odrębne, iPS z ludzkiej tkanki [patrz: Konrad Hochedlinger „Lekarstwo „nieprezydenckie" laboratoria do prowadzenia badań finansowa z wnętrza ciała"; Świat Nauki, czerwiec 2010]. Wśród słuchaczy przybyłych do Whistler byl Eggan - spe nych z prywatnych źródeł. W 2009 roku rząd Obamy złagodził wprawdzie przepisy dotyczące badań nad komórkami macierzy cjalista od reprogramowania komórek, który zdążył już rozpo stymi, jednak w ubiegłym roku decyzją sądu federalnego ponow cząć prace nad kilkoma projektami według własnego pomysłu nie zakazano NIH finansowania tej dziedziny, wyprowadzając na chorobę na szalce. Pobierał dojrzałe komórki i przekształcał do stanu przypominającego zarodkowy za pomocą techniki klo ją na manowce i doprowadzając do materialnego chaosu. Pojawił się też i problem czysto naukowy. Jak wspomina Va- nowania - takiej samej, jak ta, która posłużyła do otrzymania lerie Estess, kierownik naukowy Project ALS, badacze prześci owieczki Dolly: izolował jądro komórkowe z dorosłej komórki gali się, by wypróbować pomysł terapeutycznego wszczepiania (np. skóry) i wszczepiał je do niezaplodnionej komórki jajowej, ludziom (lub zwierzętom) komórek wywodzących się z komórek z której wcześniej usunięto jej własne jądro. Metoda ta była wymacierzystych. „Marzono, że gdy z komórek macierzystych uzyska się motoneurony i umieści je w mózgu czy rdzeniu kręgowym, chorzy jak za dotknięciem czarodziejskiej różdż ki wstaną i zatańczą". Jednak liczne próby z udziałem zwie rząt - zdaniem Estess - „były od początku do końca jedną wielką porażką". W 2002 roku Thomas M. Jessell, Hynek Wichterle i ich współpracownicy z Columbia University opublikowali w Celi przełomową pracę zawierającą opis metody i skład ników potrzebnych do zmuszenia zarodkowych komórek macierzystych, by przekształcały się w neurony ruchowe. Niektórzy badacze dostrzegli w niej zapowiedź nowego sposobu wykorzystania komórek macierzystych. Wśród nich byl Rubin - doświadczony neurobiolog, wówczas dy rektor do spraw badań i nauki w firmie biotechnologicznej Curis ze stanu Massachusetts. Ten drobnej postury, entu zjastycznie nastawiony naukowiec zrozumiał, że metoda odtwarzania chorób na szalce mogłaby zrewolucjonizować proces odkrywania leków. A o tym - w przeciwieństwie do większości badaczy akademickich - wiedział niemało: w przeszłości w innej firmie uczestniczył w badaniach czą steczki immunoglobuliny, która stała się lekiem o nazwie natalizumab (Tysabri), stosowanym w terapii stwardnie nia rozsianego i przynoszącym miliardowe zyski. Poznawszy wyniki badań zespołu Jessella i Wichterlego, Rubin opracował wstępny biznesplan nowego rodzaju in stytutu, który zajmowałby się komórkami macierzystymi, ale - jak mówi - „skupiałby się na wykorzystaniu ich nie w terapii, co przyciągało uwagę wszystkich zajmujących Zimny wychów: Pobrane biopsje i komórki macierzyste magazynuje się nimi biologów, lecz w poszukiwaniu leków". Zarządza się w ciekłym azocie. jący inwestycjami wysokiego ryzyka nie chcieli wówczas kwiecień 2011, Świat Nauki 41
RECEPTA NA MIARĘ
Nowe zastosowania starej skóry Naukowcy z uniwersytetów Columbia i Harvard stosują techniki opracowane w Japonii: pobierają próbkę skóry dorosłych {poniżej), izolują z niej wyspecjalizowane komórki zwane fibroblastami, a następnie w wyrafinowany sposób - za pomocą genów i związków chemicznych - skłaniają je do przemiany w komórki nerwowe.
1 Od chorych na ALS pobiera się komórki skóry.
2 Naukowcy wstawiają geny regulatorowe do fibroblastów z tkanki łącznej skóry.
rtgiilati>i'
•
3 Wprowadzone geny przeprogramowują fibroblasty w indukowane pluripotentne komórki macierzyste.
Fibroblasty
Indukowane pluripotentne komórki macierzyste (iPS)
bitnie niewydajna, a gdyby przyszło do reprogramowania ludz kich komórek; wzbudziłaby olbrzymie kontrowersje - choćby dlatego, że wymagałoby to znalezienia kobiet gotowych przeka zać na ten cel swoje komórki jajowe. Zespól Eggana spróbował więc procedury Yamanaki i latem 2007 roku udało mu się uzyskać ludzkie komórki iPS. Pozostałe elementy niezbędne do testowania koncepcji choroby na szalce były gotowe już wcześniej. Kiedy Chung i jej współpracownicy z Columbia University pobierali próbki skóry od chorwackich seniorek i innych chorych na ALS, planowali ich wykorzystanie przez Eggana w doświadczeniach z klonowaniem. Z inicjatywy finansowanego ze źródeł prywatnych Projectu ALS niedaleko Columbia University powstało specjalne laboratorium, w któ rym naukowcy od miesięcy gromadzili linie komórkowe od pa cjentów (w tym od chorwackich sióstr). Koncepcja iPS spadła im jak z nieba, zwiększając szanse powodzenia. Spośród pierwszych uzyskanych linii komórkowych najważ niejsza była ta wyprowadzona od młodszej, ciężej chorej Chor watki, nazwanej pacjentką A29. Przeprogramowanie komórek skóry w neurony udało się w przypadku obu sióstr, ale nasilenie choroby u pacjentki A29 i jej wiek świadczyły, że technika iPS pozwala na uzyskiwanie komórek reprezentujących poważne, nieuleczalne i długotrwałe schorzenia. Doświadczenia te opisano w Science z 29 sierpnia 2008 ro ku. Prasa uznała je za przełomowe. Stworzenie modelu choroby na szalce na bazie iPS oznaczało szansę na eksperymentowanie z komórkami, których uzyskanie w inny sposób było trudne lub niemożliwe, takimi jak motoneurony charakterystyczne dla przebiegu ALS i rdzeniowego zaniku mięśni, komórki mózgu zmienione w wyniku rozmaitych chorób neurodegeneracyjnych czy też komórki wysp trzustki, typowe dla cukrzycy typu 1.
42 Świat Nauki, kwiecień 2011
Współpraca między uniwersytetami Columbia i Harvard w ciągu ostatnich dwóch lat przyniosła ponad 30 ludzkich linii komórkowych od chorych na ALS, a kolejne są tworzone. Wiele z nich zawiera unikatowe mutacje związane z niezwykle cięż kim przebiegiem choroby. Ich badania już zaczynają przynosić oczekiwane efekty, wyjaśniając wiele aspektów zaburzeń do tyczących motoneuronów. Linie wywodzące się od Chorwatek posłużyły na przykład do identyfikacji molekularnych ścieżek związanych ze śmiercią neuronów ruchowych pod wpływem toksycznego oddziaływania astrocytów, jednego z podtypów ko mórek towarzyszących neuronom. Badacze umieścili więc teraz te dwa rodzaje komórek na jednej szalce i rozpoczęli poszukiwa nia związków, które hamowałyby toksyczną działalność astrocy tów lub zwiększyłyby żywotność motoneuronów. 7SA ZAMÓWIENIE W STYCZNIU 2010 ROKU naukowcy z laboratorium Project ALS rozpoczęli wstępne testy przesiewowe wpływu około 2 tys. związ ków na ludzkie motoneurony ALS. Sprawdzają, czy któraś z sub stancji wydłuży ich przeżycie. Badacze rozpoczęli od związków dopuszczonych już przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Le ków (FDA) do terapii innych chorób. Liczą na lut szczęścia: gdy by któryś z nich okazał się pomocny, to, ponieważ wcześniej już pomyślnie przeszedł testy bezpieczeństwa i skuteczności, można by go szybko zaadaptować do stosowania w schorzeniach moto neuronów. Rubin, wprowadzając podobne podejście w Harvard University, zidentyfikował już ponad 20 niewielkich cząsteczek, które wpływają na jakiś ze zidentyfikowanych niedawno szlaków molekularnych w sposób zmniejszający śmiertelność neuronów ruchowych. Spinał Muscular Atrophy Foundation rozpoczęła już testy jednej z tych cząsteczek na zwierzęcym modelu ALS.
Ilustracja Bryan Christie
4 Komórki iPS grupują się w ciała embrioidalne. Czas dodać dwie małe cząsteczki sygnalizacyjne: kwas retinowy i substancję wspomagającą podziały.
V
Cząsteczki sygnalizacyjne 5 Cząsteczki sygnalizacyjne kierują rozwojem ciała embrioidalnego tak, że powstaje neuron ruchowy.
7 Płytki z komórkami trafiają do zroboryzowanego testera leków. W każdym dołku testowany jest jeden środek, co pozwala szybko sprawdzić działanie rozmaitych związków.
6 Ponieważ nowo powstałe komórki nerwowe pochodzą od pacjenta cierpiącego na ALS, wykazują cechy charakterystyczne dla choroby.
Obiecujący Potencjalny lek •
wynik
w
- ^
Ciało embrioidalne
Wiele mówiącym przejawem wzrostu znaczenia iPS w poszuki waniach leków jest to, że Rubin nie musi się już dobijać do drzwi koncernów farmaceutycznych. Odkąd latem 2008 roku naukow cy z Columbia i Harvard urzeczywistnili, wykorzystując komór ki pacjentki A29, pomysł „choroby na szalce" i uzyskali neurony o takim samym, jak u chorego, zapisie genetycznym, to w pocze kalni Rubina jest tłok. Badacz ze względu na klauzulę poufności nie chce podawać szczegółów, ale - jak mówi - „zainteresowane są wszystkie największe firmy farmaceutyczne". Ekscytacja ogar nęła całą branżę biotechnologiczną: wielu naukowców wycho dzących od badania chorych motoneuronów na szalce, w tym Eggan i Rubin, włączyło się do prac kalifornijskiej firmy biotech nologicznej iPierian. Wraz z Cellular Dynamics International i Fate Therapeutics zalicza się ona do kilku nowych przedsiębiorstw, które adaptują technikę iPS do odkrywania leków. Także coraz więcej biologów zajmujących się komórkami macierzystymi przystępuje do tworzenia na ich bazie modeli chorób. Wkrótce po dotyczącej ALS publikacji z 2008 roku in na grupa badaczy z Harvard Stern Celi Institute poinformowała, że uzyskała tym sposobem komórkowe modele cukrzycy typu 1, choroby Parkinsona i innych schorzeń. Pod koniec tego samego roku naukowcy z University of Wisconsin-Madison pod kierow nictwem Clive'a N. Svendsena (który przeniósł się już do Cedars-Sinai Medical Center w Los Angeles) wytworzyli na szalce motoneurony od pacjenta z rdzeniowym zanikiem mięśni. Kiedy spytałem naukowców z uniwersytetów Columbia i Harvard, czy Chorwatki są świadome znaczenia dla nauki ofiarowanych przez nie komórek, początkowo nikt nie potrafił mi odpowiedzieć. Ostatecznie jednak dowiedziałem się, że żyją, jak poinformowała córka pacjentki A29 po uzyskaniu gwaran cji anonimowości. Starsza siostra ma 93 lata i bardzo łagodne
objawy ALS; jak ujęła to jej siostrzenica, „mieszka i wszędzie chodzi sama, robi zakupy, gotuje, zamiata, sprząta". Pacjentka A29 natomiast w czerwcu ub.r. skończyła 85 lat; pomimo cho roby i osłabienia może się poruszać - jakkolwiek powoli - i jest „wdzięczna" że mogła być pomocna. Świadomość choroby to dla rodziny stale obciążenie i nie po zwala zapomnieć, jak pilną kwestią jest znalezienie skutecznego leku. Córka pacjentki A29, u której ALS rozpoznano w 2002 ro ku, mówi: „Jestem stosunkowo młoda. Obawiamy się, że z po kolenia na pokolenie choroba atakuje wcześniej. Mamy wraże nie... - przerywa, zbiera się w sobie, starając się zapanować nad ponurymi myślami - ... jakby trwał wyścig z czasem. Sama mam nastoletnią córkę i nie daje mi to spokoju". • 1 Skrót ALS pochodzi od angielskojęzycznej nazwy amyotrophic łateral sclerosis. W USA stosowana jest często nazwa „choroba Lou Gehriga" od nazwiska słynnego bejsbolisty, który zmarł na nią w 1941 roku, a w Europie skrót SLA od łacińskiej nazwy sclerosis lateralis amyotrophica. 2 Chodzi konkretnie o mutację L144F w genie SOD1 (kodującym enzym dysmutazę ponadtlenkową, unieszkodliwiający wiele wolnych rodników w komórce). Mutacja powoduje podmianę 144 aminokwasu w łańcuchu białka z leucyny na fenyloalaninę. Wrodzone mutacje (nie tylko w SOD1) odpowiadają za prawie co piąty przypadek ALS; ten akurat wariant SODlLmF prowadzi do rozwoju powolnej postaci choroby 3 Wykorzystano klasyczną procedurę reprogramowania opisaną przez odkrywcę tego zjawiska, Shinyę Yamanakiego - czyli wprowadzenie genów kodujących biał ka KLF4, SOX2, 0CT4 i c-MYC za pomocą retrowirusa wprost do komórek skóry.
JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ Diseases in a Dish Take Off. Gretchen Vogel; Science, tom 330, s. 1172-1173; 26 XI2010. iPS Cells: A Promising New Platform for Drug Discovery. George Daley, Children's Hospital Boston's science and clinical innovation blog, 231X2010. Dostępne na stronie: http:^ectorblog.org/ ips-cells-a-promising-new-platform-for-drug-discovery Study Says Brain Trauma Can Mimie A.LS. Alan Schwarz; New York Times; 17 VIII 2010. Induced Pluripotent Stern Cells Generated from Patients with ALS Can Be Dilferentiated into Motor Neurons. John T. Dimos i in.; Science, tom 321, s. 1218-1221; 29 VIII 2008.
kwiecień 2011, Świat Nauki 43
pośród burz
I
Mowa. komputerowa technika obrazowania ukazuje naukowcom sposób komunikowania się neuronów - cząsteczka za cząsteczką Carl Schoonover GDY8YŚMY MOGU NA CHWILĘ ZATRZYMAĆ CZAS
i zmniejszyć się do takich rozmiarów, by do strzegać pojedyncze cząsteczki, mielibyśmy szansę na własne oczy dojrzeć to, co przedsta wia prawy skraj niniejszej ilustracji - przesyłanie sygnału z jednej komórki nerwowej do drugiej poprzez specjalne złącze - synapsę. Od takiej komunikacji pomiędzy najrozmaitszymi neuro nami ludzkiego mózgu zależą wszystkie nasze odczucia, myśli, emocje i wspomnienia. Dlate go wiele zespołów z pasją zgłębia mechanizmy funkcjonowania synapsy - a także leków działa jących w jej obrębie, by zrozumieć, jak i dlacze go pomagają chorym. Przedsięwzięcie nie jest łatwe. Synapsy są niezmiernie małe, zaskakująco złożone, a w dodatku piekielnie szybkie. Trzeba skoor dynowanego działania 1400 rodzajów «=**a_ czek, by jeden neuron mógł porózur z drugim, wypluwając chemiczne neurwpjpr kaźniki przenoszące wiadomość od nadawcy przez wąską przestrzeń szczeliny synaptycznej do odbiorczej powierzchni partnera. Jedynym sposobem pełnego odzwierciedlenia tego, co się wtedy dzieje, jest stworzenie mode lu komputerowego - tak realistycznego, jak to tylko możliwe. Badacze mają nadzieję, że, uruchamiając taką symulację klatka po klatce i cząsteczka po cząsteczce, uzyskają dane po-
44 ihvi:ll Nmiki, twieeuni 20tl
zwalające postawić nowe hipotezy i następnie weryfikować je doświadczalnie. Pokazany tu obraz, uzyskany za pomocą tech niki komputerowej przez Toma Bartola z Salk Institute for Biołogical Studies i jego współpra cowników, to zaledwie początek. Obejmuje tylko drobny wycinek trójwymiarowej rekonstrukcji maleńkiego sześciennego fragmentu mózgu szczura. Praca trwała cztery lata. Poza trwałymi strukturami uchwycono tu, widoczny z prawej strony, pojedynczy wyrzut przekaźników z jedne1- j go neuronu do drogiego. Poszczególne cząstecz- I ki neuroprzekaźnika (żófty) wyrzucane są z prze- | strzeni synaptycznej uformowanej w miejscu styku aksonu (szary), wyrastającego z komórki nadającej, i dendrytu {niebieski) komórki odbie rającej. (Szarozielona struktura to ciałko komórki nienerwowej, wspomagającej neurony w ich co dziennym funkcjonowaniu.) Ważnym wnioskiem 2 obserwacji modelu Bartola jest to, że aż jedną piątą objętości tego rejonu mózgu stanowi wolna przestrzeń między sąsiednimi komórkami, dzięki czemu neuroprzekażniki mogą się dość szeroko rozprzestrzeniać. Taka swoboda dyfuzji jest sprzeczna z tradycyj nym modelem synapsy - ścisłego komunikacyj nego połączenia tylko dwóch komórek. Może to poważnie odmienić naszerozumienieproce • sów przekazywania informacji w mózgu.
ARCH£QLOGłA
STONEHENGE ODKRYWANE NA NOWO Czyżby wielki kamienny krąg był istotnie tylko częścią znacznie większego kompleksu budowli? William Underhill
i
PH^
