вторник, декември 22, 2009

Разработени са синтетични червени кръвни клетки


Биосъвместими синтетични червени кръвни клетки (sRBCs) синтезирани от групата от UCSB, при които обвивката се състои от алтернативни пластове хемоглобин и BSA. (Скала, 5 микрона).
ScienceDaily (Dec. 18, 2009) — Учени от Университета Santa Barbara, в сътрудничество с учени от Университета от Мичиган, са разработили синтетични частици, които наподобяват характеристиките и ключовите функции на естествените червени кръвни клетки, включително мекота, пластичност и способността им да пренасят кислород.
Главната функция на естествените червени кръвни клетки е да пренасят кислород, и синтетичните такива (sRBCs) правят същото доста добре, запазвайки 90% от техния кислородо-свързващ капацитет след седмица. sRBC-тата също така пренасят терапевтични лекарства и добре дистрибутирани контрастни агенти за увеличаване на резолюцията при диагностичното изобразяване.

"Способността за създаване на биометрични приносители за терапевтични и диагностични агенти наистина отваря нова врата във възможностите на пренасянето на лекарства и подобни приложения,” отбеляза химичния инженер Самир Митраготри. „Знаем, че можем да отидем по-напред инженирайки sRBC-тата да пренасят терапевтични агенти, едновременно капсулирани във и на повърхността на sRBC-тата."
Митрагорти, изследователската му група, и техните сътрудници от университета в Мичиган са успели да синтезират частиците чрез създаването на полимерен модел с формата на поничка, покривайки го с до девет пласта хемоглобин и други протеини, и след това премахвайки вътрешния модел.
Произтичащите от това частици имат същия размер и гъвкавост, и могат да пренасят също толкова кислород, колкото естествените червени кръвни клетки. Гъвкавостта, липсваща при „конвенционалните” полимерно базираните биоматериали разработени като приносители за терапевтични и диагностични агенти, дава способността на sRBC-тата да минават през малки канали, по-малки от размера им, като те се разтягат в отговор на потока и след това отново придобиват дисковидната си форма, също както правят естествените им събратя.
В добавка на синтезирането на частици, които имитират формата и свойствата на здравите червени кръвни клетки, описаната техника може също да бъде използвана за развитието на частици, които имитират формата и свойствата на разболели се клетки, също като тези открити в сърповидната анемия и наследствената eliptocytosis. Наличността на такива синтетични разболели се клетки се очаква да доведе до по-голямо разбиране на това как тези и други болести влияят на червените кръвни клетки.
Откритието е описано в текущото издание на Proceedings of the National Academy of Science, и ще бъде публикувано в хартиения вариант на списанието в близко бъдеще. Завършилия студент от UCSB Nishti Doshi е бил водещият автор на доклада; бивия пост-докторален изследовател Alisar Zahr (сега в Медицинското училище на Харвард, Schepens Eye Research Institute), Митраготри и техните сътрудници от Мичиган Srijanani Bhaskar и проф. Joerg Lahann са били съ-автори.

понеделник, декември 21, 2009

Пандора може би е реална, споделят ловците на планети

ScienceDaily (Dec. 18, 2009) — В новия блокбастър Аватар, хората посещават обитаемата извънземна луна наречена Пандора. Луни, които могат да приютяват живот като Пандора или горската луна Ендор от Star Wars са главна тема от научната фантастика. С мисията Кеплер на НАСА, която цели да разкрие обекти с големината на Земята, обитаемите луни могат скоро да станат научен факт.

Ако ги открием наблизо, нова научна статия от Смитсонианския астроном Лиса Калтенгър показва, че телескопа James Webb (JWST) ще може да изучава техните атмосфери и да засича атмосферни елементи като въглероден диоксид, кислород и водни пари.
"Ако Пандора съществува, ние можем да я засечем и да изучаваме атмосферата й през следващото десетилетие, " каза Лиса Калтенгър от Харвард-Смитсонианския Център за Астрофизика (CfA).
Досега, търсачите на планети са забелязали стотици обекти с размерите на Юпитер с различни орбити. Газовите гиганти, са лесни за засичане, но не могат да служат като места за живот, поне на такъв какъвто го познаваме. Учените обаче, спекулират върху възможността дали скалисти луни орбитиращи около газовия гигант могат да приютят живот, ако планетата обикаля в обитаемата зона на звездата (региона, който е достатъчно топъл за да поддържа течна вода).

"Всички газови гиганти в нашата система имат скалисти и ледени луни,” каза Калтенгър. "Това повдига възможността, извънземните Юпитери също да имат луни. Някои от тези луни могат да са с размерите на Земята и да могат да поддържат атмосфера."
Кеплер търси планети, които пресичат звездата пред нашия ъгъл на виждане, което създава мини затъмнение и замъглява звездата с малко но достатъчно количество, за да бъде засечено от нашите уреди. Кеплер ще изследва хиляди звезди за да намери няколко такива светове.
Веднъж намерили извънземен Юпитер, астрономите могат да търсят орбитиращи луни или екзолуни. Гравитацията на луната може да дърпа планетата и или да ускори или да забави преминаването й, в зависимост от това дали луната води или следва планетата. Произтичащите вариации в транзитния период ще индикитар съществуването на луна.
Веднъж намерена, следващия очевиден въпрос би бил: Дали има атмосфера? Ако има, тези газове ще абсорбират частица от светлината на звездата, по време на транзитния период, оставяйки малък отпечатък, който ще ни разкрие състава на атмосферата.
Сигнала е най-силен за по-големите светове с горещи, пухкави атмосфери, но луна с размерите на Земята може да бъде изучена, ако условията са добри. Например, луната трябва да бъде достатъчно голяма за да бъде отделена от планетата и за може да се засече при транзита.

Калтенгър изчисли кои условия са най-добри за изследване на атмосферите на извънземните луни. Тя откри, че Алфа Кентавър А, системата описана в Аватар, би бил отлична цел.
"Алфа Кентавър А е ярка, близка звезда, която е много подобна на нашето Слънце, така че това ни дава доста силен сигнал " обясни Калтенгър. "Трябват ви само няколко преминавания за да намерите вода, кислород, въглероден диоксид и метан на луна подобна на Земята, като Пандора например."


"Ако филма Аватар е прав във визията си, ние бихме могли да характеризираме тази луна с JWST в близкото бъдеще," добави тя.

Докато Алфа Кентавър А предлага умопомрачителни възможности, малките, мъждукащи червени джуджета са по-добри цели за лов на обитаеми планети или луни. Обитаемата зона за червено джудже е по-близо до звездата, което увеличава възможностите за транзит.

Астрономите са дискутирали възможността, дали приливното заключване би могло да е проблем за червените джуджета. Планета достатъчно близка до обитаемата зона може да бъде прекалено близо до звездата, така че гравитацията й да забави въртенето на планетата, до момента в който планетата ще е обърната само с едната си страна към звездата. (Същия процес се наблюдава с нашата луна). Едната страна на планетата би била под непрекъсната слънчева светлина, докато другата ще замръзва в постоянна тъмнина.

Екзолуна в обитаемата зона не би трябвало да се изправя през тази дилема. Луната би била приливно заключена към своята планета, не към звездата, и следователно би имала регулярни цикли от ден и нощ също като земята. Атмосферата й би поддържала нормални температури, и флората би имала източник на енергия.


"Извънземните луни орбитиращи гигантски газови планети може би са по-обитаеми отколкото приливно заключени земни планети или супер-земи, " каза Калтенгър. "Със сигурност ще имаме това предвид докато работим към крайната цел – откриване на извънземен живот."

сряда, ноември 18, 2009

Дали земните океани са направени от извънземен материал?


Тихия океан. Дали водата идва от покрити с лед астероиди, които може би са достигнали Земята около 100 000 милиона години след раждането на планетите? (Credit: Copyright Michele Hogan)
ScienceDaily (Nov. 11, 2009) — Противно на предишните схващания, атмосферата и океаните може би не са били формирани от парите изпускани от вулканичната дейност в зората на нашата планета. Francis Albarède от Laboratoire des Sciences de la Terre (CNRS / ENS Lyon / Université Claude Bernard) предполага, че водата не е била част от първоначалния инвентар на Земята, а по-скоро произтича от турбуленцията причинена във външната част на Слънчевата система от гигантските планети. Благодарение на това покрити с лед астероиди са достигнали Земята около 100 000 милиона години след ражаднето на планетите. Водата на Земята следователно може да е извънземна, и да е дошла по-късно в акретационната й история, и присъствието й може би е улеснило тектониката на плочите дори преди да се е появил живота. Заключенията върху изследването проведено от Albarède е публикувано на 29 Октомври 2009 в сп. Нейчър.

Космическите агенции получиха съобщението: където има живот, там трябва да има и вода. Преди около 4,5 милиарда години, на Земята е била завещана достатъчно вода за океани, които да формират живот, който да открие благоприятни ниши в моретата и на континентите произтичащи от тектониката на плочите. В сравнение, Луната и Меркурий са сухи, убийствено студени пустини, Марс е изсъхнал много бързо, а повърхността на Венера е изгарящ ад.

Според книгите, океанът и атмосферата били формирани от вулканични газове и Земният интериор е източник на волатилните елементи. Скалите в земната мантия обаче съдържат малко вода (геохимиците изчисляват концентрацията й на 0.002%).

Същото е и при Марс и Венера. Главната причина според Albarède е, че по време на формирането на Слънчевата Система, температурата между Слънцето и Юпитер никога не е паднала достатъчно за да позволи на волатилните елементи да се кондензират с планетарния материал. Пристигането на вода на Земята следователно кореспондира с по-късен етап от планетарната акреция.

Общоприето е, че земния тип планети са се формирали за няколко милона години чрез агломерацията на астероиди (с километрични размери) и след това протопланети (с размера на Марс). Пристигането на последния от тези големи обекти кореспондира с лунния сблъсък, 30 милиона години след формирането на Слънчевата Система. Първоначално, тази бъркотия се е случила между планетарни обекти разположени в снежната линия, с други думи между Слънцето и астероидния пояс. Това пространство, помитано от електромагнитните ветрове на младото Слънце, тогава е било твърде горещо за кондензирането на вода и други волатилни елементи в него.

Главната доставка на волатилни елементи на нашата планета би могло да кореспондира с феномен, който се е случил десетки милиони години след лунния сблъсък: това е било голямото почистване на външната Слънчева система подето от гигантските планети. Поради силната им гравитация, те изпратили финалните богати на лед планетарни отломъци във всички посоки, включително и в нашата. Прониквайки в мантията през повърхността, водата би могла да омекоти Земята и да намали напрежението с което материалите се разбиват. След това е започнала тектониката на плочите и с появата на континентите – вероятно и условията за възникването на живота. Марс се е изсушил преди водата да успее да проникне надълбоко, а при Венера условията, които са съществували преди промятаната на повърхността й - преди 800 милиона години – породени от силната вулканична дейност, все още не са известни.

Във времена, когато обитаемостта на извънземните планети започна да се изучава сериозно, разбирането на това какво е направило Земята единственото място, което приютява живота е ключов въпрос.

Референции:

Волатилната акреционна история на земните планети и динамичните импликации. Francis Albarède. Nature. 29 October 2009.

сряда, ноември 04, 2009

Армада от роботи може да покорява нови светове

Рисунка на спътник, цепелини, ровъри и роботи, работещи заедно (Credit: Image courtesy of NASA/Jet Propulsion Laboratory)

ScienceDaily (Oct. 28, 2009) — Армада от роботи един ден може да лети над върховете на планините на луната на Сатурн – Титан, да прекосява обширните й дюни и да плава в езерата му.

Wolfgang Fink, сътрудник физик в Калифорнийския Технологичен Институт в Пасадена, казва че сме на ръба на огромна промяна в планетарното изследване, и следващата генерация от роботи изследователи няма да има нищо общо с това, което виждаме днес. "Начина по който ще изследваме в бъдеще няма да прилича на нито един правен досега,” каза Fink, който наскоро бе назначен като Edward и Maria Keonjian отличЕн Професор по Микроелектроника в Университета в Аризона, Тускон. "Ние оставяме назад традиционните подходи състоящи се от един робот, който се контролира от Земята, и се насочваме към такива подходи, които залагат на разнообразни, ниско-бюджетни роботи, които могат да командват себе си или други роботи на различни точки по едно и също време."

Fink и групата му от Калтех, Американското Геоложко Общество и Университета в Аризона развиват авотономен софтуер и са построили робот, който може да имитира полеви геолог или астронавт, способен да работи независимо и като част от по-голяма група. Този софтуер ще позволи на робота да мисли самостоятелно, да идентифицира проблемите и вероятните опасности, да определя сам зоните на интерес и да приоритизира целите за да ги изследва отблизо.

Начина по който работят сега нещата е като инженерите компандват ровър или космически апарат, който извършва определени задачи и след това чакат те да бъдат извършени. Те имат малко или никаква гъвкавост за промяна на плана си при развитието на събитията; например, да снимат земно свличане или криовулканично изригване при случването му, или да изследват изпускане на метан от повърхността.

"В бъдеще, многобройни роботи ще стоят на мястото на шофьора,” каза Fink said. Тези роботи ще споделят информация почти в реално време. Този тип изследвания може някой ден да бъде използвани в мисия до Титан, Марс или други планетарни тела. Текущите предложения за Титан са да бъдат използвани орбитален спътник, въздушен балон и ровъри или лейк лендъри.

При този сценарий, орбиталния апарат ще обикаля Титан с глобален поглед върху луната, с въздушен балон реещ се във въздуха, способен да предостави ‘птичи-поглед’ върху планините, езерата и каньоните. На земята, ровъри или лейк ландъри ще изследват повърхността. Орбиталния апарат ще ‘говори’ директно на въздушния балон и ще го командва за да лети над определени региони за по-близко изследване. Този въздушен балон ще бъде в контакт с няколко малки ровъра на земята и ще ги командва към целите идентифицирани от въздуха.

"Този тип изследване се нарича tier-scalable reconnaissance," каза Fink. "Това е нещо като командване на малка армия от роботи опериращи в космоса, въздуха и на земята едновременно. "

Ровъра може да съобщи, че вижда гладки скали наблизо, докато въздушния балон или орбиталния апарат може да потвърди, че наистина ровъра е в сухо речно корито – раз разлика от текущите мисии, където фокуса е само върху глобалния изглед отгоре без да може да се предостави информация на локално ниво и да се каже дали наистина ровъра стои в сухо речно корито.

Пример за този тип изследване може да бъде видян на Марс, където комуникациите са между ровърите и орбитален апарат като Mars Reconnaissance Orbiter. Информацията обаче, само се предава и не се използва от други орбитални апарати или да се контролират директно ровърите. "В основни линии се насочваме към правене на роботи, които да командват други роботи,” каза Fink,който е директор в Caltech's Visual and Autonomous Exploration Systems Research Laboratory, където се осъществява и работата му.

"Един ден цяла армада от роботи ще бъде автономно командвана наведнъж. Тази армия ще бъде нашите очи и уши, ръце и крака в космоса, въздуха и на земята, способна да реагира на условията без нас, да изследва и да обхване неизвестното,” добави той.

Документите описващи това ново изследване са публикувани в списанието Computer Methods and Programs in Biomedicine и в Proceedings of the SPIE.

За повече информация по тези разработки, посетете http://www.autonomy.caltech.edu/
Повече информация за мисиите на JPL в http://www.jpl.nasa.gov/

петък, октомври 30, 2009

Соларна криза

Източник: http://borsi.blog.bg/biznes/2009/10/05/solarna-kriza.410146

Представете си, че сте модерен човек ползващ всички, или повечето блага на 21 век и изведнъж света ви се обръща и се връщате в 1970 година, но без да сте подготвен за това. Или пък още по-назад, в 50-те години, 20-те, или направо в 19 век. Как ще реагирате? Как ще реагират хората около вас, близките ви, политиците, банкерите и пазарите?
Смятате, че не е възможно ли? Въпроса е не дали, а кога това ще се случи.

Представете си следната ситуация:

Излизате от работа и искате да се обадите на жена си, а вашият мобилен телефон или не иска да работи, или се чува само отчайващо пукане и пращене, или пък ви свързва с други абонати, но не и със съпругата ви!

Зарязвате опитите си и отивате до близкия банкомат, за да изтеглите пари за вечеря. Банкоматът обаче не работи! Отивате до друг, той работи, но вместо исканата от вас сума от 50 лева, изплюва 400, след което на порции започва да бълва пари, докато те не свършат в търбуха му. Ще сте изумен, нали? Изумлението ви обаче няма да свърши до тук. Изведнъж усещате, че светът около вас не е същият! Светофарът на познатото старо кръстовище не работи, няколко нови автомобила са запречили улицата, а собствениците им се суетят безпомощно около тях. Пристигналият полицай се опитва да се свърже с колегите си по радиостанцията си, но отново безполезно. Гледате известно време суматохата, а после бавно тръгвате към къщи, а светът около вас е все по-странен. Спрели по платното автомобили, изнервени или учудени лица на хора, опитващи се да се свържат с пътна помощ или близките си. Уплашени погледи. Влизате в близкия супер, решил да пазарите вечерята, пълните количката си и решавате да платите на касата с карта. Невъзможно! Картата показва, че нямате наличност или апаратът въобще не работи. Докато плащате в брой токът изведнъж спира. Вътре свети само все още дневното слънце. Десетките хладилни витрини и осветление не работят. "Какво става?" - питате вие, а всеки около вас вдига рамене.

Влизате в близката банка, за да съобщите за проблемите с дебитната или кредитната ви карта. Вътре обаче е тъмно и само изплашените погледи на служителките ви показват, че и тук нещата не са наред.

Отивате си в къщи и когато след няколко дни пускат тока се оказва, че електрониката у вас - телевизори, компютри, плеъри, дори домофона ви и електронната ви ключалка не работи.
Какво всъщност се случва?

Отдавна съм се интересувал от влиянието на слънцето върху живота ни, търсейки зависимости, които биха ни засегнали като борсови спекуланти.

Тези дни в разговор с мой приятел и ученик, служител в IBM обсъждахме хипотетични ситуации за влиянието на слънчевите бури върху хората и икономиката. Сам запален анализатор, познатият ми сподели следния факт - При висока слънчева активност имат много работа и проблеми (той е компютърен специалист по професия), при слаба, нямат работа или е слаба.

С интерес ще следя неговите наблюдения, още повече той се закани да напише една дълга и подробна статия върху влиянието на слънцето върху електрониката, която сигурно ще прочетем с интерес.

Нищо ново под слънцето.

Както се знае от древни легенди и исторически записи, човешките дейности, институции и технологии винаги са били жертва на неблагоприятните природни условия.
Около средата на 19-ти век, обаче, обществото в развитите части на света, става уязвима към различен вид на екстремно явление.

От 28 август до 2 септември, множество петна и слънчева факли са били наблюдавани на слънцето. В 11:18 часа, в безоблачно хубаво утро, четвъртък, 1-ви септември 1859 година, 33-годишният Ричард Карингтън, астроном от Англия е в частната си обсерватория. Както обикновено, във всеки слънчев ден, телескопът проектира на 11-инча широк-образ на слънцето върху екран. Нея сутрин Карингтън, наблюдава огромна група от слънчевите петна. Изведнъж пред очите му, две блестящи мъниста на ослепително бяла светлина се появяват през слънчевите петна, много бързо, и след миг стават бъбрековидни. Осъзнавайки, че е бил свидетел на нещо безпрецедентно, объркан и изненадан Карингтън по-късно пише - "Аз се завтекох да намеря някой, който да види това заедно с мен. На връщане, в рамките на само 60 секунди, бях изумен да открия, че явлението вече е много променено и отслабва."

Точно преди зазоряване на следващия ден, небето над планетата Земя, избухва в червено, зелено и лилаво така брилянтно, че вестниците могат да се четат толкова лесно, колкото и през деня.

Зашеметяващи северни сияния се наблюдават дори и в тропическите ширини над Куба, Бахамските острови, Ямайка, Ел Салвадор, и Хавай. Сиянието над Скалистите планини в САЩ е толкова силно, че миньорите златотърсачи се събуждат и започват да си правят закуска защото мислят, че утрото настъпва. Светлината била така силна, че можело нощем да се чете вестник без проблем по улиците на Лондон, все едно е обед.

Още по-объркващо!

Телеграфни системи по цял свят са побъркват. На места, в офисите на телеграфистите в Европа и САЩ прехвърчат искри и пламва хартиената лента, стават пожари и дори когато телеграфистите откачат батериите по кабелите, се индуцира електрически ток в проводника, до степен още да се изпращат съобщения.

Това е най-силното слънчево изригване през последните 500 години. За щастие на хората от 1859 година, електрическо оборудване е грубо и електромагнитни импулси (ЕМИ) причиняват малко щети.

Днес мили от кабели опасват земята и ние сме много по- зависими от техниката и електрониката от всеки друг път. По-зависими и по-уязвими.

Телефони

В 7:04 ч. на 15 май 1921 година САЩ. Цялата система изляла от строя, последвана от пожар в контролната кула на ул. "57-ми и Парк Авеню. Пламък обхваща таблото и запалване на цяла сграда, със загуба от $ 6,000. Зад океана, в Швеция, телефонна станция изгаря, като освен това прекъсва телефона и телеграфа с по-голямата част на Европа, оставяйки Швеция изолирана.

През 1942 година слънчева буря нарушава работата на съюзническите радари в Англия. Mоже би само подобни проблеми и липсата на информация са спрели Луфтвафе да атакува.
В 1960 г., слънчевата буря е отразена в големи радио смущения и аномалии, забелязвани и в България.

На 4 август, 1972, много по- слабо изригване нокаутира телекомуникациите в Илинойс. Подобни пристъпи на 13 март, 1989, провокирани от геомагнитни бури, прекъсват електрическа мощност Квебек, оставяйки 6 милиона души в тъмнина, в продължение на 9 часа.

Геомагнитна буря, през месец май 1921, която е десет пъти по-силна от бурята поразила в 1989 Квебек, подпалва старите, вече забравени от нас телефонни централи, прекъсвайки връзките, предизвиквайки пожари и хвърляйки в паника телефонистките.
Друга слънчева буря удря до разтопяване и пожар трансформатори в Ню Джърси. През декември 2005 г., друга слънчева буря прекъсва спътник и изкарва от строя Глобалната система за позициониране (GPS), като навигационните сигнали спират за около 10 минути.
Вече, предполагам, ви е ясно, че повторение на събитието от 1859, може да причини катастрофа в размери, които светът никога не е виждал и това ще е криза точно обратното на това, което ще сме свикнали да виждаме. Обикновено по-слабо развитите региони на света са най-уязвими на природни бедствия, но този път жертва ще бъдат технологиите, дори от много по-слабо изригване в сравнение с това от преди 150 години.

Според проучване, едно изригване би нокаутирало 300 ключови трансформатора в рамките на около 90 секунди, прекъсвайки електроенергията на повече от 130 милиона души в САЩ. От този момент, часовникът ще тиктака за Америка, Европа и за цивилизования свят въобще.

Слънчевите бури са изблици на енергия и материя, която е избягала от слънцето и може да се насочи към Земята, където дори и слаби бури могат да повредят сателитите и електрическите мрежи, смущения комуникации, ел. захранване и GPS. Един силен взрив на "слънчевия вятър" може да застраши националната сигурност, транспортни, финансови услуги и други основни функции.

Необичайно дългото, дълбоко затишие на слънцето последните години, можем лесно да обясним с дъното на слънчевия цикъл, като пика по прогнози ще е в края на 2011 или средата на 2012. По прогнози следващия цикъл ще бъде "умерено слаб" и с не много изригвания. По прогнози пак, през май 2013 година ще имаме 90 изригвания средно на ден.
Най-честите мерки за интензивност на един слънчев цикъл е броят на слънчевите петна. Повече петна и до Земята достига повишена магнитна дейност. Колкото повече петна има, толкова по-вероятно е, че слънчеви бури ще се случват, но и може да се случи голям ураган по всяко време.

Ами ако магнитна буря подобна на тази от май 1921 възникне днес? Проблемът започва с електрическата мрежа. "Електрическата енергия, е крайъгълен камък на цивилизацията ни, от която зависят почти всички други инфраструктури и услуги. За съжаление, тя е особено уязвима към геомагнитни бури. Те могат да предизвикат топене на медните намотки в трансформатори и да са в основата на много енергийни системи и за дистрибуцията на електроенергия.

Електрическите мрежи днес са по-уязвими от всякога. Проблемът е, взаимосвързаност. Взаимосвързаността прави системата, податлива на големи каскадни прекъсвания.

Проблеми

Проблем 1, веднага и за някои хора, е питейна вода. Всеки, който живее в апартамент на високо и където водата трябва да се изпомпва, за да го достигне, ще бъде отрязан веднага.
За останалите, питейна вода все ще идва може би за половин ден. При липсата на електричество за изпомпване на вода от язовири или от кладенци водния проблем е сигурен.

Транспорт и храни. Ще спрат влаковете, а много възли управляващи транспорта ще са извън строя. В наше време, когато се стремим да сме максимално ефективни, това ще означава, че рафтовете в супермаркетите ще се опразнят много бързо. Камионите, може би, ще вървят, но в мига, когато горивото им свърши няма да могат да зареждат, защото помпите в бензиностанциите няма да работят.

За болниците, това би означавало смърт за някой пациенти, спиране на жизненоважни уреди, а лекари и технически персонал ще са безпомощни.

Истински шокиращо заключение е, че цялата тази ситуация не би се подобрила в продължение на месеци, може би и години. Разтопените и изгорели трансформатори не могат да се поправят, а само могат да се заменят. Дори да има няколко резервни трансформатора наоколо, инсталирането на нов отнема, на добре обучен екип, седмица или повече. А ако няма екип наблизо или той е претрупан с работа (както и би било)?
В рамките на един месец, максимум, резервните трансформатори (ако въобще ги има) ще бъдат изчерпани. Останалите ще трябва да бъдат построени по поръчка, нещо, което може да отнеме до 12 месеца!

Дори, когато някои системи са способни да получават власт отново, няма гаранция, ще има кой да дава. Почти всички тръбопроводи за природен газ и гориво изискват електричество, за да работят. Въглищните електроцентрали, обикновено държат резерви въглища за 30 дни, но без транспортните системи (работещи с гориво), ще бъдат без ток във втория месец.
При липсата на енергия за отопление, охлаждане или хладилни системи за запазване на храните, хората биха могли да започнат да умират в рамките на дни. Има непосредствена опасност за тези, които разчитат на медикаменти. Бързоразвалящите се лекарства, като инсулин например, скоро ще бъдат с дефицит. В Европа има, може би, около един милион хора с диабет. Без производство, разпространение и съхранение на инсулин, животът им е изложен на огромен риск.

Електропреносните мрежи в Европа, тези в САЩ и Канада са силно свързани помежду си и изключително уязвими към каскадни спирания. Спиранията на тока в средата на десетилетията го показаха, когато едно спиране на електричеството в Италия засегна и Франция и Швейцария.

Шансовете за повторение на събитието от 1859 година са 1 на 500, но и много по-слаби, като това в 1921 година, могат значително да засегнат нас, света от който сме се обградили, както и финансовата ни система, много и силно зависима от електрониката.

Загуби

Общият икономически ефект загуби, в първата година след бурята може да достигне 2 трилиона долара. А може и много повече. Някои от проблемите ще се коригират сами, с избледняване на бурята (зависи колко би била силна).

Радиото, телевизията и GPS системите може да се възстановят сравнително бързо, но пак зависи от размера на бурята и пораженията, които е нанесла и върху електрониката.
Силна буря би могла да извади електрониката въобще от играта.

В днешния свят, така силно обвързан с високите технологии, това ще е удар с ужасна сила.
Мисля много от вас са запознати с въздействието на силен електромагнитен импулс върху електронните компоненти.

Това ще означава, че много от днешните автомобили няма да могат да запалят. Мобилните телефони ще са безполезни. Вън от строя ще телевизори, радио, системи за сигурност, противопожарни системи, болнично оборудване, електронните ключалки на входните врати на жилището ви. Буквално може да изпържи спътниците в орбита и да прекъсне комуникациите ни за години напред. Компютърните сървъри, настолния ви домашен компютър и лаптопа който носите. Такъв удар ще остави хората в асансьорите, в хотелските стаи с електронно заключване. Ще удари модерните компютъризирани и технологични ферми, от което последствията за селското стопанство ще са значителни. Ръчния часовник на ръката ви също може да спре, а по липса на съобщения пожарните и без това претоварени с работа няма да могат да получат информация за хилядите пожари избухнали едновременно.

Ако самите противопожарни служби могат да работят въобще! Как би реагирала електрониката в стотиците хиляди самолети пълни с пасажери и намиращи се във въздуха?
Горната сума със загубите е само приблизителна и чисто теоретична. Как ще се отрази на пазарите подобно природно явления трудно може да предвидим. И докато в 1921 година, или в 1859 сделките на борсата се извършват по телефона, лично, или по телеграфа, а банковите преводи, в брой или с чекове, то в днешно време, с компютърните терминали, банкови преводи, за търговия, електронни платформи прехвърлящи милиони за секунди положението може да се окаже фатално за милиони хора. Самите борси ще замрат, банковите преводи също, но ако това би било по-малката беда, то кой би се заел да разплете стотиците хиляди сделки, изпарили се за секунда, или грешките които биха се допуснали, заради бурята?

Как би се възстановила информацията при брокери и банкери?

Къде биха били личните ви спестявания, банкови сметки, акциите ви, облигациите ви, парите ви, ако подобен удар се стовари? Какво би станало с информацията за тях? Да приемем обаче, че една такава буря би била по-слаба и подобна на тази от 1960 година.
Тогава е имало на моменти сериозни смущения в радиопредаванията и телевизията, както и са наблюдавани странни аномалии.

И ако в 1960 година електрониката не е така навлязла в бита на хората, то днес положението е съвсем друго. Мобилни оператори, комуникационни и информационни компании - всички те ще са с нарушена работа, а какво отражение може да даде това на бизнеса им, на техните акционери и на техните клиенти тепърва може да се мисли.
Надеждното прогнозиране е от ключово значение.

Ако спътниците ни предупредят, то може да се вземат мерки за намаляване на щетите - например, прекъсват се кабели, екранира се уязвимата електроника или се прекъсва захранването към важен хардуер. По-добре няколко часа без електричество, отколкото няколко седмици или месеца.

В момента НАСА има флотилия от космически кораб за изследване на слънцето и неговите изригвания, който могат да ни предупредят. Проблемът е готови ли сме да посрещнем тази опасност и готови ли сме да се справим с нея? Ще имаме броени мунути за реакция. В момента никой не знае кога следващата супер слънчева буря ще избухне. Тя може да бъде след 100 години, или само след 100 часа.

Идващия слънчев цикъл ще бъде от 30 до 50% по-силна от последния. Какво точно ще се случи не знаем.

вторник, октомври 27, 2009

Невидима сила действа върху тъмната материя?


ScienceDaily (Oct. 23, 2009) — Международна група от астрономи са открили неочаквана връзка между мистериозната ‘тъмна материя’ и видими звезди и газ в галактиките, която може да революционизира текущото ни разбиране за гравитацията.

Един от астрономите, Др. Hongsheng Zhao от Центъра за Гравитация SUPA, Университета Св. Андрюс, предполага, че невидима сила действа върху тъмната материя. Откритията са публикувани тази седмица в научното списание Нейчър.

Само 4% от Вселената е направена от познат материал. Звездите и газът в галактиките се движат толкова бързо, че астрономите предполагат, че е нужна гравитацията на хипотетично невидимо хало от тъмна материя, която да държи галактиките заедно. Въпреки това, все още няма ясно обяснение, както и директно доказателство за съществуването на тази тъмна материя.

Сега, групата вярва, че взаимодействието между тъмната и обикновената материя може да бъде много по-важно и по-сложно отколкото се мислеше преди, и дори предполагат, че тъмната материя може би не съществува и че анормалното движение на звездите в галактиките се дължи на модификация на гравитацията на между-галактични мащаби.
Др. Benoit Famaey (Университети Бон и Страсбург) обяснява: "Тъмната материя изглежда ‘знае’ как е разпределена видимата материя. Изглежда, заедно те се ‘договарят’, така че гравитацията на видимата материя в характерния радиус на тъмното хало е винаги една и съща. Това е крайно изненадващо, защото очаквахме баланса между видимата и тъмната материя да зависи до голяма степен от индивидуалната исторя на всяка галактика.”Др. Zhao от Центъра за Гравитация SUPA отбелязва, „Моделът на информацията, която разкрихме е много странен. Това е все едно да имате зоологическа градина с всякакви животни, на всякаква възраст и всички те като по чудо да имат идентични... нека да кажем гръбначни стълбове или нещо от сорта. Възможно е, някаква не-гравитационна сила да въздейства на тъмната материя, като оставя отпечатъци върху всички галактики, независимо от тяхната възраст и размер.”

Подобна сила може да разреши дори и по-голяма мистерия, позната като ‘тъмна енергия’, която управлява ускореното разширение на Вселената. По радикална ревизия на законите на гравитацията за пръв път е разработена от Исак Нютон през 1687 и подобрена от Албърт Айнщайн чрез теорията за Общата Относителност през 1916. Айнщайн никога не е решил със сигурност, дали неговите уравнения трябва да имат един вездесъщ константен източник, сега наречен тъмна енергия.

Др. Famaey добави, "Ако разчитаме на нашите наблюдения като модифицираме закона за гравитацията, нещата пасват идеално като заместим ефективното действие на хипотетичната тъмна материя със сила близко свързана с разпределението на видимата материя.”

Последствията от новото изследване биха променили някои от най-широко поддържаните научни теории за историята и разширението на Вселената.

Водещият изследовател Др. Gianfranco Gentile в Университета Гент споделя, „Разбирането на тази заплетена конспирация е вероятно ключа за отключване разбирането на формирането на галактиките и техните структури.”


Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091022154644.htm

четвъртък, септември 24, 2009

Компютърен код предоставя симулация на последните часове от живота на една звезда

Използвайки Маестро, изследователите симулират радиалната скорост на повърхността на Тип Ia супернова с приближаването й към точката на възпламеняване.Само вътрешността (1000 км) да показани на тази рисунка. (Credit: Image courtesy of DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory)

ScienceDaily (Sep. 23, 2009) — Точните условия в недрата на бяло джудже – в часовете преди избухването й като Тип Ia супернова – са една от мистериите, с които се сблъскват астрофизиците изучаващи тези масивни звездни експлозии. Но сега, група от изследователи, трима от които са приложни математици от от националните лаборатории Лорънс Бъркли на Американското Енергийно Министерство и двама астрофизици, са създали първата пълна симулация на звезда, показващи часовете преди най-голямата термоядрена експлозия във Вселената.

В статия, която ще се публикува в октомврийския брой на Астрофизичния Журнал, Ан Алмгрин, Джон Бел и Анди Нонака от лабораториите Бъркли, заедно с Майк Зингейл от университета Stony Brook и Стан Уусли от Калифорнийския университет, Санта Круз, описват първата три-измерна, симулация на цяла звезда, показваща конвекцията на бяло джудже, водеща до възпламеняването на Тип Ia супернова. Проекта е финансиран от научния офис на Енергийното Министерство.

Тип Ia суперновите са особено интересни за астрофизиците, защото се вярва, че те са изненадващо подобни една на друга, което води до използването им като „стандартни свещи”, с които учените измерват разширението на Вселената. Базирано на наблюденията на тези масивни звездни експлозии – една супернова може да бъде ярка колкото цяла галактика – учените вярват, че нашата Вселена се разширява с ускоряващ се темп. Но какво става ако Тип Ia супернова не избухват по един и същ начин? Какво става ако те не са стандартизирани?

"Опитваме се да разберем нещо много фундаментално – как се взривяват тези звезди – като това има последствия за съдбата на Вселената,” казва Алмгрин.

Проблема е, че астрофизиците все още не знаят как точно експлодира такава звезда. През годините, няколко симулации са се опитали да отговорят на този проблем, но традиционните методи и достъпната суперкомпютърна изчислителна мощ все още не е била достатъчно добра за тази задача."Малко хора са се занимавали с този проблем преди, защото е бил считан за невъзможен за обработване предвид количеството информация,” казва Алмгрин. „Трябва да симулираме състоянието за часове, не само за няколко секунди. Сега правим изчисления, които не бяха възможни преди.”

През последните три години, Алмгрин, Бел и Нонака, заедно със сътрудниците си, са разработили симулация кодирано наречена МАЕСТРО (MAESTRO). Кода симулира потока от маса и топлина през звездата за период от време, и изисква суперкомпютри, които да моделират цялата звезда. Уникалното в случая е, че е направен за процеси, които се случват със скорости много по-ниски от скоростта на звука, което позволява на симулацията да произведе много по-детайлни резултати, използвайки много по-малко суперкомпютърно време отколкото традиционните кодове. Това, което прави подхода на МАЕСТРО различен от традиционните методи, е че звуковите вълни са премахнати, което позволява на кода да бъде по ефективен.

Групата е провела симулациите със суперкомпютъра Jaguar, a Cray XT4 в Oak Ridge Leadership Computing Facility в Тенеси, използвайки сума отпусната по програмата Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment (INCITE).
"Алокирането на INCITE към Jaguar е било критично, позволявайки осъществяването на успешни опити, които довеждат до тези разтърсващи резултати,” каза Уусли, лидер на проекта SciDAC supernova, който насърчава успешни сътрудничества като това между математиците и астрофизиците. „И непрестанната подкрепа на Научния отдел на Енергийното Министерство е критична за напредването в нашите изследвания.”
Симулацията предостави важен поглед към края на един процес започнал преди няколко милиарда години.
Тип Ia супернова започва като бяло джудже, компактна останка от звезда с ниска маса, която никога не е станала достатъчно голяма за да синтезира въглерод и кислород. Но ако наблизо има друга звезда, бялото джудже може да започне да получава маса (акретира) от съседа си, докато достигне критичен лимит, познат като маса на Чандрасекар. Евентуално, при достатъчна топлина и налягане, звездата започва да ври/къкри, процес който трае няколко века. По време на тази фаза, флуида близо до центъра на звездата става все по горещ и по-гъвкав и благодарение на конвекцията топлината се измества извън центъра на звездата. По време на финалните часове, конвекцията вече не може да премества топлината надалеч от центъра достатъчно бързо, и звездата става все по гореща. Флуидния поток става все по мощен и турбулентен и в дадена точка или точки от звездата, температурата достига до около 1 милиард градуса по Келвин (около 1.8 милиона по Фаренхайт) и се възпламенява. Горещия фронт тогава прекосява звездата, отначало бавно, но ускорявайки с времето. Периода от време от възпламеняването до експлозията трае секунди.

Симулациите на групата показват, че в ранните етапи, движението на флуида изглежда като случайни завихряния. Но с увеличаването на нагорещяването в центъра на звездата, конвективния поток ясно се движи в ядрото на звездата от едната страна към другата, модел познат като дипол. Но потокът също става и много турболентен, като ориентацията на дипола изхвърча в звездата. Други също са виждали този диполен модел, но симулациите с МАЕСТРО за пръв път го показват в рамките на цялата звезда и в три измерения.

Това, според статията написана от групата, може да бъде критично парче от нашето разбиране за това как се случва финалната експлозия. „С напредването на изчислителната техника, става все по-ясно, че резултатът от експлозията е много чувствителен към това как точно се инициират горящите фронтове.”

"Както се вижда от широкия спектър от резултати от експлозии в литературата, реалистичните първоначални условия са критична част от моделирането на Типа Ia. Само симулациите на тази конвективна фаза могат да дадат броя, размера и разпределението а първоначалните горещи точки, които възпламеняват звездата,” пише групата в статията. „Допълнително, първоначалните турболентни скорости в звездата сапоне толкова големи, колкото е голяма скоростта на пламъка, така че те акуратно показват, че този първоначален поток може би е важен компонент на еплозивните модели.”

Алмгрин и Нонака предупреждават читателите да не се задълбочават много в резултатите от едно единствено изследване. Въпреки, че работата описана в тази статия – четвъртата в Астрофизичния журнал за МАЕСТРО – е важна стъпка към разбирането на този проблем, трябва повече работа за да бъдем сигурни в резултатите. „Трябва да изследваме ефектите от ротацията, от резолюцията и различните съставки на звездата,” казва Зингейл. „Но с МАЕСТРО и днешните суперкомпютри, мислим, че това е постижимо.”

неделя, септември 06, 2009

Човешкият мозък може да бъде репликиран до 10 години, предрича изследовател

Активността в мозъчния неокортекс е плътно контролирана от инхибиторни неврони показани на снимката, които предотвратяват епилепсията. (Credit: Blue Brain Project; Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)

ScienceDaily (Sep. 4, 2009) — Модел, който репликира човешкия мозък е постижим в рамките на 10 години, според невролога проф. Хенри Маркрам (Henry Markram) от Института Brain Mind в Швейцария. „Абсолютно вярвам, че това е възможно технологично и биологично. Единствената несигурност е финансовата. Това е крайно скъп проект и все още нищо не е осигурено.”

Очевидната сложност на човешкия мозък не е бариера за построяването на ‘копие’ на мозъка твърди проф. Маркрам. „Мозъкът, разбира се е крайно сложен, защото има трилиони синапси, милиарди неврони, милиони протеини и хиляди гени. Но все пак те са крайни като бройка. Днешната технология е доста сложна и ни позволява бързо да направим обратно инжениране (reverse engineering) на мозъка.” Пример за способностите й са днешните роботи, които могат да сканират и картографират десетки пъти по-бързо отколкото учените и техниците.

Друга преграда по пътя за моделиране на човешкия мозък е, че 100 години от невронаучни открития са довели до милиони фрагменти от информация и знания, които никога не са били събрани на едно място и разработени напълно. "Всъщност, никой дори не знае какво вече разбираме по отношение на мозъка,” казва Маркрам. „Един модел би помогнал да съберем всичко това накуп и след това да тестваме каквато и да е теория за мозъка. Най-голямото предизвикателство е да разберем как електрическите-магнитни-химични модели в мозъка се конвертират в нашето възприемане на реалността. Ние си мислим, че виждаме с нашите очи, но в действителност голяма част от това, което ‘виждаме’ е генерирано като проекция в мозъка. Така че какво всъщност гледаме, когато гледаме нещо ‘извън’ нас?”

За проф. Маркрам, най-вълнуващата част от изследването му е събирането на стотиците хиляди малки парченца информация, която неговата лаборатория е събирала през последните 15 години, и виждането на това, как точно изглежда микро-веригата на мозъка. "Когато за пръв път го включихме, тя вече започна да показва някои интересни неочаквани свойства. Но това е само началото, защото сега знаем, че е възможно да се построи. С напредването ни, ние научаваме за тайните на нашите мозъци, тайни които бяха немислими преди. В действителност мозъкът използва някои прости правила за да реши много сложни проблеми и извличането на всяко от тези правила едно по едно е много вълнуващо. Например, ние бяхме изненадани да открием прости принципи, които позволяват на милиарди неврони да се свържат помежду си. Мисля, че ще разберем как мозъкът е конструиран и как работи още преди да свършим с построяването му.”

Възможностите на това неврологично изследване са огромни обяснява Маркрам: „Мозъчният модел ще бъде построен възоснова на масивен супер-компютър и ще служи като образователно и диагностично средство на обществото. С напредването на индустриалната революция в науката ще генерираме повече и повече информация, която всеки ще може да проследи или всеки компютър ще може да съхрани. Също така е важно да се построят модели относно лекуването на мозъчни болести, за които наистина разбираме какво е сгрешено в обработката, във веригите, невроните или синапсите. Важна е и възможността за премахване на нуждата от милиони експерименти с животни, които се провеждат всяка година в областта на мозъчните изследвания.”

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090904071908.htm

сряда, август 19, 2009

Обяснен е принципът на ‘скрития портал’: Първият настройващ се електро-магнитен портал


Входът към платформа 9 ¾ на гарата King's Cross Station, използван от Хари Потър за пътя му към училище. Ново изследване обяснява идеята на портал, който може да блокира електро-магнитните вълни, но да позволи преминаването на други обекти (Credit: iStockphoto/Guy Erwood)
ScienceDaily (Aug. 14, 2009) — Докато изследователите не могат да обещаят доставка в паралелна вселена или училище за магьосници, книги като тази на Пулман – Тъмни Материали и Хари Потър на Дж.К.Роулинг са със няколко стъпки по-близо до реалността, която изследователите в Китай са създали – първият електромагнитен портал, който може да се настройва.

Работата е една стъпка напред в изучаването на метаматериалите, публикувана в Новото списание за Физика (съ-притежавано от Института за Физика и Немското Физично Общество).

В доклад, изследователите от университета в Хонг Конг и университета Фудан в Шанхай обясняват разработката като „портал, който може да блокира електромагнитните вълни, но позволяващ преминаването на други същества обекти” като „скрит портал както се знае във фантастичните творби.”

Порталът, който сега е много по-близо до реалността, използва трансформираща оптика и усилен разпръскващ ефект от подредбата на метални материали, наречен единичен-кристал итриево-железен-гранат, който принуждава светлината и другите форми на електромагнитна радиация - следвайки сложни посоки – да създадат скрит портал.
Предишните опити за електромагнитен портал бяха спъвани от техния тесен bandwidth, улавяйки само малък диапазон от видимата светлина или другите форми на електромагнитна радиация. Тази нова конфигурация на метаматериали обаче може да бъде манипулирана за да има диелектрична проницаемост и магнитна проницаемост – способни да изолират електромагнитното поле, която среща с подходящата магнитна реакция.

Поради отговора на специфично подредените материали към магнитното поле, се получава допълнителен ефект/предимство изразяващо се в това, че формацията може да се настройва и следователно да се включва или изключва дистанционно.

Д-р Huanyang Chen от Физичния отдел на университета в Хонг Конг коментира: „В честотния обхват, в който метаматериала притежава негативен индекс на пречупване, хора стоящи извън портала, ще видят нещо като огледало. Дали той може да блокира всичката видима светлина зависи от това дали може да се направи метаматериал, който има негативен индекс на пречупване от 300 до 800 нанометра."

Метаматериалите, областта на изследване на физиката стояща зад възможното създаване на реален Хари-Потър стайл невидимо наметало, са екзотични съставни материали създадени на атомно (вместо на обикновеното химично) ниво за продуцирането на материали със свойства отвъд тези, които са присъщи естествено на тях.

неделя, август 09, 2009

Дебатът за причината на изчезването на ледниковите епохи е приключил?


ScienceDaily (Aug. 7, 2009) — Изследователите до голяма степен са приключили с добата за механизма, който причинява периодични ледникови епохи на Земята през последните 2.5 милиона години – в крайна сметка, те са свързани с леки промени на слънчевото лъчение, причинени от предсказуеми промени в ротацията и оста на Земята.

В публикация в сп. Наука, изследователите от Орегонския Университет и други институции заключиха, че познатите ни ‘клатушкания’ във въртенето на Земята са причината глобалните нива на леда да достигнат своя връх преди 26 хиляди години, да се стабилизират за 7 хиляди години и след това да започнат да се топят преди 19 хиляди години, и евентуално да доведат до края на последния ледников период.
Топенето първоначално е било причинено от слънчевото лъчение, не от промени в нивата на въглеродния диоксид, както някои учени предположиха през последните години.

"Слънчевата радиация е бил спусъкът за стартирането на топенето на леда, това е съвсем сигурно”, казва Питър Кларк, професор по геонауки в Орегонския Университет. „Също така е имало и промени в нивата на атмосферния въглероден диоксид и океанската циркулация, но те се случили по-късно и са усилили процеса, който вече е бил започнал.”
Откритията са важни, казват учените, защото те ще дадат на изследователите по-прецизно разбиране за това как ледените шапки се топят в отговор на механизмите на слънчево лъчение. И въпреки, че промените, които са се случили преди 19 хиляди години са били поради усиленото слънчево лъчение, това количество на нагряване може да бъде трансферирано, в това което се очаква от текущите увеличения на нивата на парниковите газове, и да помогне на учените по-точно да предвидят как ще реагират текущите ледени шапки на Земята в бъдещето.

"С доста по-голяма сигурност знаем, как древните ледени шапки са реагирали на слънчевото лъчение, и това ще бъде много полезно в по-доброто разбиране на бъдещето,” казва Кларк. „Хубаво е да се наблегне на това.”

За да направят анализа си, учените са използвали 6000 дати и локации от ледени полета, за да определят с висока точност, кога са започнали да се топят. Правейки това, те потвърдили теорията, която се развила преди повече от 50 години и установили, че малки но определими промени във въртенето на Земята са били причината за ледената епоха.

"Ние изчисляваме промените в оста на Земята и въртенето й, 50 милиона години назад,” казва Кларк. „Те са породени главно от гравитационните влияния на по-големите планети, също като Юпитер и Сатурн, които дърпат и бутат Земята по различен начин през периоди от хиляди години.”

Това в замяна, може да промени оста на Земята – начина по който е наклонена към слънцето – с около 2 градуса за големи периоди от време, което пък променя начина по който слънчева светлина пада върху Земята. И тези малки промени в слънчевото лъчение са причината за няколкото ледени епохи през последните 2.5 милиона години, които достигнали своя връх преди около 100 хиляди години.

В текущия период, учените казват, че Земята би трябвало да се променя от дълъг между ледников период, който е продължил през последните 10 хиляди години и да се връща обратно към условията, който в крайна сметка ще я доведат до нова ледникова епоха – освен ако някакви други сили не го спрат или забавят. Но това са процеси, които буквално се променят с ледниковите периоди, и поради парниковите емисии Земята вече се е затоплила доста през последните 200 години, отколкото би трябвало, ако ги нямаше, казва Кларк.

"Един от големите проблеми сега са Гренландия и Антарктическите ледени полета, които ще отговорят на глобалното затопляне и ще покачат нивата на моретата,” казва Кларк. „Това изследване ще ни помогне да разберем по-добре този процес, и да подобрим валидността на нашите модели.”

Изследването е проведено със сътрудничеството на учени от Геологическото Дружество на Канада, Университета от Уисконсин, Стокхолмския Университет, Харвард и Американското Геологическо Дружество и Университета Улстър. То е подкрепено от Националната Научна Фондация и други агенции.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/090806141512.htm

неделя, август 02, 2009

Кометите – създатели или разрушители на живот?

Кометата Хейл-Боп. Водната среда на ранните комети, заедно с голямото количество на органичен материал открит в тях, биха могли да бъдат идеалните условия за растеж и размножаване на примитивни бактерии, твърдят учени. (Credit: iStockphoto/Kenneth C. Zirkel)

ScienceDaily (July 31, 2009) — Учените са разисквали, колко масови измирания в историята на Земята са били причинени от космическо тяло разбило се на повърхността на планетата. Повечето са съгласни, че сблъсък с астероид преди 65 милиона години е довел до края на епохата на динозаврите, но има несигурност за това, колко други измирания са били породени от сблъсък с астероид или комета.

В действителност, астрономите знаят, че вътрешната част на слънчевата система е защитена до известна степен от Сатурн и Юпитер, чиито гравитационни полета могат да изхвърлят кометите в междузвездното пространство или понякога да ги привлекат за да се разбият в тях. Това беше потвърдено отново на 20 Юли, когато огромно петно се появи на повърхността на Юпитер, очевидно доказателство за удар на комета.

Изследване на Новия Университет във Вашингтон индикира, че е малко вероятно кометите да са причинили масови измирания или да са отговорни за повече от едно малко (като влияние) събитие. Изследването също показва, че много комети с дълъг период, които приключват пътя си в земната атмосфера, най-вероятно произлизат от район, който дълго време астрономите са мислили, че не би могъл да произведе наблюдаеми комети. Кометите с дълъг период имат орбити вариращи от 200 години до десетки милиони години.

"Смяташе се, че кометите с дълъг период, които наблюдаваме, ни дават информация за облака на Оорт, но те всъщност ни дават тъмна картина на целия Облак на Оорт,” казва Натан Каиб, докторант по астрономия в Университета Вашингтон и водещ автор на изследването, което се публикува на 30 Юли в Сайънс Експрес, он-лайн изданието на списанието Сайънс.

Облакът Оорт е останка от мъглявината, от която се е формирала слънчевата система преди около 4.5 милиарда години. Той се разпростира от 93 милиарда мили от слънцето (1000 пъти разстоянието Земя-Слънце) и стига до 3 светлинни години разстояние (светлинната година е 5.9 трилиона мили). Облакът Оорт би могъл да съдържа милиарди комети, повечето от тях толкова малки и отдалечени, че никога не са били наблюдавани.
Има около 3200 познати комети с дълъг период. Сред най-запомнените е Хейл-Боп, която беше видима с просто око през 1996 и 1997 и беше една от най-ярките комети на 20-ти век.

За сравнение, Халеевата комета, която се появява на всеки 75 години, е може би най-познатата комета, но тя е с къс период, като за тези комети се смята че произлизат от различна част на слънчевата система наречена Куиперов пояс.

Вярва се, че почти всички комети с дълъг период, които се движат по траектории пресичащи разстоянието Юпитер-Земя, произлизат от външния Облак на Оорт. Техните орбити могат да се променят, когато се избутат от гравитацията на близка звезда преминаваща близо до слънчевата ни система, и се е мислело, че такива срещи влияят само на далечните външни тела в Облака Оорт.

Вярвало се е също, че телата от вътрешната част на Облака Оорт могат да имат орбити пресичащи земната само, когато има рядко преминаване на звезда. Но се оказа, че дори без да има среща със звезда, кометите с дълъг период могат да се изплъзнат от защитната бариера на Юпитер и Сатурн и да изминат път, който пресича земната орбита.

В новото изследване, Каиб и съ-автора Томас Куин, професор от Университета във Вашингтон и докторантски съветник на Каиб, са използвали компютърни модели за симулиране на еволюцията на кометните облаци в слънчевата система за период от 1.2 милиарда години. Те дори открили, че дори и при липсата на метеоритни дъждове, вътрешната част на Облака на Оорт е главен източник на комети с дълъг период, които евентуално пресичат орбитата на Земята.

Ако приемем Облака Оорт за единствен източник на комети с дълъг период, учените биха могли да изчислят най-високия брой на кометите във вътрешната част на Облака. Действителният брой не се знае. Но използвайки най-голямата възможна цифра, те определили, че не повече от 2 или 3 комети биха ударили Земята, по време на това, което се счита за мощен кометен дъжд през последните 500 милиона години.

"За последните 25 години, вътрешната част на Облака Оорт беше считан за мистериозен, ненаблюдаван обект, способен да изхвърли тела, които биха заличили живота на Земята,” каза Куин. „Ние показахме, че вече открити комети могат да се използват за изчисляване на горната граница на бройката на телата в този резервоар.”

С три големи удара случващи се почти едновременно, беше предложено, че малкото събитие на измиране преди около 40 милиона години е резултирало от кометен дъжд. Изследването на Каиб и Куин показва, че ако сравнително малко измиране се е причинило от кометен дъжд, то това е било вероятно най-интензивния кометен дъжд откакто имаме фосилни изкопаеми.

"Това ни говори, че най-мощните кометни дъждове причиняват минимални измирания, така че най-вероятно те не са причините за събитията на масови измирания,” казва Каиб.
Той отбеляза, че работата предполага областта около слънчевата система да е останала сравнително непроменена за последните 500 милиона години, но не е ясно дали всъщност е така. Ясно е, че въпреки всичко, Земята е извлякла полза от съществуването на Юпитер и Сатурн, стоящи като гигатски бейзболни ръкавици, отклоняващи или абсорбиращи комети, които иначе биха ударили Земята.

"Ние показахме, че Юпитер и Сатурн не са перфектни и че някои комети от вътрешния Облак на Оорт могат да се промъкнат. Но повечето не успяват,” казва Каиб.

ScienceDaily (July 31, 2009) —Друго изследване пък твърди, че кометите са съдържали големи количества течна вода във вътрешностите си по време на първите милиони години от тяхното формиране.

Водната среда на ранните комети, заедно с големите органични съставки вече открити в кометите, биха предоставили идеални условия за растежа и размножаването на примитивни бактерии. Така твърди проф. Чандра Уикрамасингх и колегите му в Центъра за Астробиология Кардиф в изследване публикувано в Международния Журнал за Астробиология.

Екипът от Кардиф е изчислил термалната история на кометите след като те се формирали от междузвездния и междупланетарния прах преди около 4.5 милиарда години. Формацията на самата слънчева система, се смята че е предизвикана от шокови вълни, които били излъчени от експлозия на близка супернова. Суперновата инжектирала радиоактивен материал, като например Алуминий-26 в примитивната слънчева система и част от него се натрупал в кометите. Проф. Чандра Уикрамасингх заедно с д-р Джанаки Уикрамасингх и д-р Макс Уолис твърдят, че топлината излъчена от радиоактивността затопля първоначално замръзналия материал на кометите за да произведе под-повърхностни океани, които са останали в течно състояние в продължение на милиони години.

Проф. Чандра Уикрамасингх казва: „Тези изчисления, които са много по-пълни откогато и да е било, оставят малко място за съмнение, че голяма част от 100-те милиарда комети в нашата слънчева система наистина са имали течни вътрешни части в миналото си.
Кометите напоследък също биха могли да втечняват вътрешните си части като наближават вътрешната част на слънчевата система. Доказателство за скорошно топене е открито в снимки на кометата Темпъл 1, направени от сондата "Deep Impact" през 2005."

Съществуването на течна вода в кометите дава подкрепа на възможната връзка между живота на Земята и кометите. Теорията, позната като кометна панспермия, водена от Чандра Уикрамасингх и късния Сър Фред Хойл твърди, че живота е бил донесен на Земята от кометите.

Източник:

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141552.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141658.htm

понеделник, юни 22, 2009

Слънчевите петна разкрити в детайли от суперкомпютри


Интерференцията между тъмната част на слънчевото петно и светлия кръг около него, показва сложна структура с тесни, почти хоризонтални (светло до бяло) нишки вмъкнати във фона, имащи по-вертикално (тъмно до черно) магнитно поле. (Credit: Copyright UCAR, image courtesy Matthias Rempel, NCAR)

ScienceDaily (June 21, 2009) — В пробив, който ще помогне на учените да разкрият мистериите на Слънцето и влиянието му върху Земята, международен екип от учени водени от Националния Център за Атмосферно Изследване (National Center for Atmospheric Research - NCAR) създадоха за пръв път пълен компютърен модел на слънчевите петна. Резултатите се показват едновременно в научи детайли и забележителна красота.

Слънчевите петна се асоциират с масивни изригвания на заредена плазма, която може да причини геомагнитни бури и да повлияе върху комуникациите и навигационните системи. Те също допринасят за вариациите в цялостната енергия излъчвана от Слънцето, което може да повлияе върху климата на Земята и да упражни неуловимо влияние върху климатичните модели.

Мистерията с изчезналите слънчеви петна – разрешена?

Хелиосеизмична карта на вътрешността на слънцето. Червеникаво-жълтите ленти показват слънчеви джет потоци. Черните контури отбелязват активността на слънчевите петна. Когато джет потоците достигнат критична географска ширина около 22 градуса, активността на слънчевите петна се повишава. (Credit: Image courtesy of National Solar Observatory)

ScienceDaily (June 19, 2009) — Слънцето е в пика на вековен соларен минимум, и слънчевите петна са изчезнали по странен начин от повече от две години. Сега за пръв път соларните физици може да разберат защо.

В прес-конференция на Американското Астрономическо Общество в Боулдър, Колорадо, изследователите обявиха, че поток от енергия (джет) дълбоко в Слънцето мигрира по-бавно отколкото трябва през вътрешността на Слънцето, усилвайки липсата на слънчеви петна.Рачел Хоуи и Франк Хил от Националната Слънчева Обсерватория (NSO) в Тускон, Аризона, са използвали техника наречена хелиосеизмология за да засекат и проследят джет потоци в дълбините на Слънцето на 7000 км под повърхността. Слънцето генерира нови джет потоци близо до полюсите на всеки 11 години, те обясняват. Потоците мигрират бавно от полюсите към екватора и когато джет поток достигне критичната географска ширина от 22 градуса, започва да се появява нов цикъл на слънчеви петна.Хоуи и Хил са открили, че потока асоцииран със следващия соларен цикъл се движи мудно, като са му нужни три години за да покрие разстоянието от 10 градуша ширина сравнено със само две години за предния слънчев цикъл.

Сега джет потока, най-накрая достига критичната ширина, отбелязвайки завръщането на соларната активност в месеците и годините, които предстоят.

Тъй като потока тече под повърхността на слънцето, джета не е директно видим. Хил и Хоуи са проследили скритите му движения чрез хелиосеизмология. Местещите се маси под повърхността на Слънцето изпращат вълни на налягане, които се разпростират из звездния интериор. Така наречените “p форми” (p за pressure) отскачат в интериора и карат Слънцето да звъни като огромна камбана. Чрез изучаването на вибрациите по повърхността на Слънцето, е възможно да се разбере какво се случва вътре. Подобни техники се използват от геолозите за да картографират интериора на нашата планета.

"Все още не разбираме как точно джетовете активират слънчевите петна," казва Песнел от Космическия център на НАСА. „Нито пък разбираме напълно как самите джетове се генерират.”

За да разреши тези мистерии, наред с други, НАСА планира да изстреля Соларната Динамична Обсерватория (Solar Dynamics Observatory - SDO) по-късно тази година. SDO е оборудвано със сложни хелиосеизмологични сензори, които ще позволят изучаването на вътрешността на Слънцето по-добре от когато и да е било.

"Хелиосеизмичния и Магнитен апарат на SDO ще подобри разбирането за тези джетове и други вътрешни потоци като ни предостави дълбочинни снимки на Слънцето,” казва Песнел.

Постоянното следене и изучаване на соларните джетове може да помогне на изследователите да направят нещо безпрецедентно – да предричат бъдещите соларни цикли.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090618131402.htm

неделя, юни 21, 2009

За пръв път е направена снимка на процеса на създаването на спомени

Повишаването на зеленото флуоросцениране показва местно предаване по синапси, по време на дългосрочната синаптична пластичност. (Credit: Science)

ScienceDaily (June 19, 2009) — Способността за научаване и установяване на нови спомени е жизненоважна за нашето всекидневно съществуване и идентичност; позволяващо ни да навигираме по света. Ново изследване на учени от Неврологичния институт в Монреал и Неврологичната болница на университета МакГил и Калифорнийския университет, Лос Анджелис са направили снимка за пръв път на механизма, и по-специфично протеиновото предаване/транслиране, което е основата на формирането на дългосрочната памет.

Откритието ни предоставя първото визуално доказателство, че когато нов спомен се формира, новите протеини се формират локално на синапса – връзката между две нервни клетки – увеличавайки силата на синаптичната връзка и подсилвайки паметта. Изследването е публикувано в сп. Сайънс, и е важно за разбирането ни как се създават следите от спомени в реално време и ни позволява детайлно разбиране на това как се създава паметта и спомените.

Когато анализираме какво става в мозъка на молекулярно ниво, трябва да бъдат взети под внимание две важни свойства на паметта. Първо, тъй като много информация трябва да бъде поддържана за дълъг период от време, трябва да съществува някаква степен на стабилност. Второ, за да позволява научаване и адаптиране, системата трябва да бъде много гъвкава.

Поради тази причина, изследването е фокусирано върху синапсите, които са главното място за обмен и съхранение в мозъка. Те формират обширна, но постоянно флуктуираща мрежа от връзки чието свойство за промяна и адаптиране, наречено синаптична пластичност, може да бъде фундаментална основа на научаването и паметта.

"Но, ако тази мрежа е постоянно променяща се, въпроса е как спомените остават постоянни и как се формират? От известно време насам се знае, че важна стъпка във функцията на паметта е „транслирането/предаването”, или продукцията, на нови протеини локално в синапса, подсилвайки синаптичната връзка в подсилването на паметта, което досега не е наблюдавано, " казва д-р Уейн Сосин, невролог и сътрудник в изследването.

"Използвайки транслиращ предавател, флуоросциращ протеин, който може лесно да се засече, ние директо визуализирахме увеличената локална транслация/предаване, или синтеза на протеин, по време на формирането на паметта/спомена. Важно е да се отбележи, че това предаване е било синапсно-специфично и е било нужно активирането на пост-синаптична клетка, показвайки, че тази стъпка изисква кооперация между пре и пост-синаптични части, частите на два неврона, които се срещат в синапса. По този начин се осъществява високо регулирана синаптична локална транслация/предаване по време на дълготрайна гъвкавост/пластичност и този процес изисква транс-синаптични сигнали. "

Дълготрайната памет и синаптична пластичност изисква промени в изявата на гените и въпреки това може да се осъществи в синапсно специфичен начин. Изследването предоставя доказателство, че механизма, който способства тази генетична изява по време на невронната пластичност включва регулирано транслиране/предаване на локализирана mRNA в стимулираните синапси. Тези открития са инструментариум в установяването на молекулярния процес участващ във формирането на дълготрайната памет и предоставя възможност за лекуване на болести, при които има разрушаване на паметта.

Това изследване е финансирано от Националния Институт за Здраве, фондацията WM Keck и Канадските Институти за Изследване на Здравеопазването.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090618151331.htm

събота, юни 13, 2009

Денят в който Вселената замръзна: Нов модел за тъмната енергия

Крайната съдба на Вселената зависи от природата на тъмната енергия. В зависимост от свойствата й, Вселената може да се разкъса във всички посоки (голямото разкъсване) или текущата експанзия може да се обърне в свиване (големия срив) или нещо между тези два варианта.(Credit: NASA/CXC/M. Weiss)

ScienceDaily (May 11, 2009) — Представете си време, когато цялата Вселена е замръзва. Според новия модел за тъмната енергия, това всъщност се е случило преди около 11.5 милиарда години, когато Вселената е била около ¼ от днешния си размер.
Моделът публикуван онлайн на 6 Май в списанието Physical Review D, е бил разработен от изследователя сътрудник Sourish Dutta и професора по физика Robert Scherrer в университета Вандербилт, работейки с професора по физика Stephen Hsu и магистъра David Reeb в университета в Орегон.

Космологичната фаза на преход – подобна на замръзването – е един от отличителните белези на това последно усилие за отчитане влиянието на тъмната енергия – мистериозната негативна сила, която космолозите сега мислят, че съставя над 70% от всичката енергия и материя във Вселената и раздалечава Вселената с увеличаваща се скорост.
Друга черта, която отличава новата формулировка е, че тя прави предвиждане, което може да се тества, засягащо степента на увеличение на Вселената. Освен това, микро експлозиите създадени от най-големите колайдъри би трябвало да възбудят тъмно енергийното поле и тези възбуждания могат да се проявят като екзотични, не виждани преди суб-атомни частици.

"Едно от нещата, което е много незадоволително е съществуването на обяснения за тъмната енергия, които са трудни за тестване,” казва Scherrer, "Ние създадохме модел, който може да взаимодейства с нормалната материя и също има видими последици.”
Модела асоциира тъмната енергия с нещо наречено енергия на вакуума. Както няколко съществуващи теории, тя предлага схващането, че самото пространство е източника на отблъскващата енергия, която разширява Вселената. От много години насам, учените мислеха, че енергията на празното пространство се движи средно около нула. Но откритието на квантовата механика промени този възглед. Според квантовата теория, празното пространство е пълно с двойки „виртуални” частици, които изскачат и потъват (появяват се и изчезват) твърде бързо за да бъдат засечени.

Тази суб-атомна активност е логичния източник на тъмната енергия, защото и двете са разпределени еднообразно из пространството. Това разпределение е в съответствие с доказателството, че средната плътност на тъмната енергия е останала константна докато Вселената се е разширявала. Тази характеристика е в директен контраст на обикновената материя и енергия, която става разредена с нарастващи темпове докато Вселената се разширява.

Теорията е една от тези, която приписва на тъмната енергия едно напълно ново поле наречено квинтесенция (същина). Квинтесенцията е сравнима с другите основни полета като гравитацията и електромагнетизма, но има някои уникални свойства. Първото е, че тя има еднаква сила навсякъде във Вселената. Друга важна черта е, че тя действа като антигравитационен агент, карайки обектите да се раздалечават вместо да ги събира като гравитацията.

В най-простата си форма, силата на полето на квинтесенцията остава константно през времето. В този случай то играе ролята на космологична константа, термин който Айнщайн е добавил към общата теория на относителността за да предпази Вселената от свиване под действието на гравитацията. Когато се появило доказателството, че Вселената се разширява, Айнщайн махнал термина, тъй като разширяващата се Вселена е решение на уравненията на общата относителност. Тогава в края на 90-те, изучаването на суперновите индикирало, че Вселената не само се разширява, но и се ускорява, вместо да се забавя както очаквали преди учените.

Това хвърлило космолозите в недоумение, тъй като те мислели, че гравитацията е единствената сила действаща на големи разстояния между астрономическите обекти. Така, че те нямали идея какво може да раздалечава всичко във Вселената. Най-простия начин да се отчете този феномен е било да върнем назад космологичната константа на Айнщайн с нейните антигравитационни свойства. За съжаление, това обяснение страда от доста големи недостатъци, така че физиците започнали усилено да търсят други антигравитационни агенти.

Тези антигравитационни агенти (наречени „тъмно енергийни модели” в техническата литература) обикновено реферират към квинтесенцията или по-екзотични полета. Тъй като нито едно от тези полета не е засичано в природата, техните поддържници обикновено приемат, че те не взаимодействат значително с обикновената материя и лъчение.
Едно от последствията от позволяването на квинтесенцията да взаимодейства с обикновената материя е вероятността, полето да премине във фаза на промяна – да замръзне – когато Вселената се е охладила около 2.2 милиарда години след Големия Взрив. В резултат на това, плътността на енергията на квинтесенцията би останала на сравнително високо ниво до новата фаза на преход, когато рязко паднала на значително по-ниско ниво, където е останала и до сега.

Този преход би освободил фракция от тъмната енергия задържана в полето под формата на тъмна радиация (тъмно лъчение). Според този модел, тъмното лъчение е много по-различно от светлината, радио вълните, микровълните и другите типове обикновено лъчение: То не може да се засече от нито един инструмент познат на човека. Природата обаче предоставя метод за засичане. Според Теорията на общата относителност на Айнщайн, гравитацията е продуцирана от разпределението на енергията и импулса. Така, че промените в нетната енергия и импулса причинени от внезапното вкарване на тъмното лъчение би трябвало да са повлияли на гравитационното поле на Вселената по такъв начин, че тя е забавила разширението си по характерен начин.

В следващото десетилетие, големите астрономически наблюдения, които току що започват, целият да измерят яркостта на най-отдалечените супернови и биха били способни да засекат забавянето на разширението, който се предсказва от модела. По същото време, новите ускорители на частици, като Големия Адронен Колайдър в Швейцария, може да произведе енергии теоретично достатъчно големи за да възбудят полето на квинтесенцията и това да причини появата на нови екзотични частици, споделят изследователите.
Изследването е финансирано от Енергийното министерство на САЩ.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090508190416.htm


понеделник, юни 08, 2009

Нов нуклеотид в ДНК може да революционизира Епигенетиката

Химичната структура на цитозина, един от четирите нуклеотидни бази, които съставят ДНК. Нови изследвания показват, че два допълнителни нуклеотида -- 5-метилцитозин и 5-хидрометилцитозин – понякога могат да заместят цитозина в двойната спирала на ДНК за да регулират изявата на гените. (Credit: Wikimedia Commons)

ScienceDaily (Apr. 17, 2009) — Всеки, който малко е изучавал генетика в училище е чувал за аденин, тимин, гуанин и цитозин – A, T, G и C, които съставят ДНК кода. То това не е цялата история. Възходът на епигенетиката през последното десетилетие привлече вниманието към пети нуклеотид, 5-метилцитозин (5-mC), който понякога замества цитозина в известната двойна спирала на ДНК, за да регулира изявата на гените. Оказа се обаче, че има и шести: 5-хидрометилцитозин.

В експерименти, които се публикуваха на 16 Април от сп. Сайънс (Наука), изследователите разкриват допълнително свойство в ДНК кода на бозайниците, отварящ съвсъм ново поле за изследвания в епигенетиката.

Работата, проведена от лабораторията Натаниел Хайнц по молекулярна биология в Университета Рокфелер, предполага, че нов пласт на сложност съществува между нашите основни генетични отпечатъци и съществата, които израстват от тях. „Това е друг механизъм за регулация на изявата на гените и ядрената структура, който никой не знае как става,” казва Хайнц, който също е разследващ в Медицинския институт Хауърд Хюз. "Резултатите са ясни; няма несигурност. Мисля, че това откритие ще породи голямо вълнение в областта на епигенетиката.”

Гените, сами по себе си не могат да обяснят обширните различия в сложността при червеите, мишиките, маймуните и хората, като всички от тях имат грубо казано един и същ генетичен материал. Учените са открили, че тези различия произлизат в частност от динамичното регулиране на изявата на гените отколкото от самите гени.
Епигенетиката, сравнително млало и много горещо поле в биологията, е учението за не-генетичните фактори, които управляват това регулиране.

Един ключов епигенетичен играч е ДНК метилирането (methylation), който посочва местата където цитозина предхожда гуанина в ДНК кода. Ензим наречен ДНК methyltransferase прикрепя метилова група към цитозина, създавайки различен, но стабилен нуклеотид наречен 5-метилцитозин. Тази модификация в промотиращия регион на гена резултира в безмълвие (заглушаване, замлъкване) на гена.

Някои регионални ДНК метилирането (methylation) се случват в най-ранните етапи на живота, повлиявайки върху разграничаването на ембрионните стволови клетки в различни типове клетки, които образуват различни органи, тъкани и системи в тялото. Скорошно изследване показа, обаче, че факторите на околната среда и опитностите, също като типа грижа, който малките мишки получават от майка си, също могат да резултират в метилиращи (methylation) шаблони и кореспондиращи поведения, които са наследствени за няколко генерации. Хиляди научни разработки са се фокусирали върху ролята на 5-метилцитозина в развитието.

Откритието на нов нуклеотид може да накара биолозите да преосмислят техните подходи към изследването на ДНК methylation. Иронично, най-последната добавка в речника на ДНК е била открита случайно по време на изследвания на нивото на 5-метилцитозина в много голямото ядро на клетките Purkinje cells, казва Скирмантас Криауционис (Skirmantas Kriaucionis), асистент в лабораторията Хайнц, който е провел изследването. "Ние не търсихме тази модификация,” казва той. „Просто я открихме.”

Криауционис е работил с група за да сравни нивата на 5-метилцитозин в две много различни, но свързани неврона в мозъка на мишка - клетките Purkinje, най-големите мозъчни клетки, и гранулирани клетки, най-многобройните и най-малките. Заедно, тези два типа клетки координират двигателната функция в малкия мозък. След разработването на нов метод за разделяне на ядрата на индивидуалните типове клетки една от друга, Криауционие е анализирал епигенетичния състав на клетките и се е натъкнал на значителни количества на неочакван и аномален нуклеотид, който той нарекъл ‘х’.
Той отговаря за 40 процента от метилирания (methylated) цитозин и 10 процента в гранулираните неутрони.

След това той е направил серии от тестове върху ‘х’, включително и масова спектрометрия, която определя елементарните компоненти на молекулите чрез разделянето им на съставните им части, зареждайки ги и измервайки показателя им маса-към-заряд. Той е повторил експериментите повече от 10 пъти и е получавал един и същ резултат: х е бил 5-хидрометилцитозин, стабилен нуклеотид преди това наблюдаван в най-простите форми на живот, бактериалните вируси. Група от други тестове са показали, че ‘х’ не може да бъде остатъчен продукт на възрастта, ДНК разрушаване по време на процедура по клетъчна изолация или РНК замърсяване. "Той е стабилен и е в голямо количество в мозъка на мишките и хората,” казва Криауционис.

„Това е наистина вълнуващо.” Какво прави този нуклеотид все още не е ясно. Първоначалните тестове предполагат, че той може да играе роля в деметилирането (demethylating) на ДНК, но Криауционис и Хайнц вярва, че може да има позитивна роля в регулирането на изявата на гените. Причината, че този нуклеотид не е виждан преди, казват изследователите, е в методологиите използвани в повечето епигенетични експерименти. Обикновено, учените използват процедура наречена бисулфитна (bisulfite) последователност за идентифициране на местата на ДНК метилиране (methylation).

Но този тест не може да прави разлика междъ 5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина, слабост, която е пазела скрит открития нуклеотид от години насам, споделят изследователите. Откритието му може да накара изследователите да ревизират цялата си предишна работа. Човешкият Епигеномен Проект например, е в процес на картографиране на всички места на метилиране използвайки бисулфитната последователност. „Ако се окаже завбъдеще, че (5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина) имат различни стабилни биологически значения, което ние вярваме, че е така, тогава експериментите по епигенетичното картографиране ще трябва да се повторят с помощта на нови средства, които да различават новите две единици,” казва Криауционис.

Второ изследване ще бъде публикувано в Сайънс от независима група от Харвард, предоставящо повече доказателства за това че 5-хидрометилцитозина и 5-метилцитозина са сериозни епигенетични играчи. Това изследване ще разкрие гените, които произвеждат тези ензини, които специално конвертират 5-метилцитозина в 5-хидрометилцитозин. Тези ензими може би работят аналогично на ДНК метилтрансферирането (methyltransferase), предполагайки динамична система за регулиране на изявата на гените чрез 5-хидрометилцитозина.

Криауционис и Хайнц не знаеха за работата на другата група, водена от Аняна Рао, до началото на месеца. "Ако видите нашия резултат, и красивите изследвания на ензимологията от групата на Д-р Рао, осъзнавате, че сте на върха на айсберга на интересната биология и експериментиране,” казва Хайнц, невролог, чийто изследвания преди не са били фокусирани върху епигенетиката. "Това откритие на ензим, който може да конвертира 5-метилцитозина на 5-хидрометилцитозин слага ново начало на изследванията е епигенетиката.”

Криауционис сега картографира местата където 5-хидрометилцитозина присъства в генома, и изследователите планират генетично да модифицират мишки за да изявят новооткрития нуклеотид в специфичните типове клетки и да изучат ефектите му. „Това е голямо откритие в областта, и със сигурност ще бъде свързано в невралната функция по начин, който можем да дешифрираме,” казва Хайнц.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090416144639.htm

Причината за масовото измиране: ‘Болна Земя’


Пермско-Триаското измиране е най-голямото записано, по-бедствено за формите на живот от измирането, което е убило динозаврите. (Image courtesy of NASA Astrobiology Institute)

ScienceDaily (Oct. 21, 2006) — Какво всъщност е причинило най-голямото масово измиране в историята на Земята?

Учените от USC ще разкрият нови улики на годишното събрание на Геологичното Общество във Филаделфия на 22-25 Октомври.

Пермско-Триаското измиране, както е наречено, не е това, което е унищожило динозаврите. Нито пък е било метеоритен удар, както е известно онова събитие.

Най-вероятното обяснение за изчезването на близо 90% от видовете преди 250 милиона години, казва Дейвид Ботйер, е че Земята „се е разболяла”.

Ботйер, професор по земни науки в USC College of Letters, Arts and Sciences, води изследователска група представляваща няколко нови части от пъзела наречен P-T измиране.

Матю Клапам, скорошен дипломирал се Ph.D. от лабораторията на Ботйер, е открил, че разнообразието във видовете и промените в околната среда са "decoupled" дълго преди измирането. Условията на планетата са се влошавали дълго преди да започнат да измират видовете, казва Ботйер, което хвърля сянка на съмнение върху теорията за метеоритния удар.

"Хората в миналото са мислили, че масовото измиране е като кола да се блъсне в стена," каза той. Всъщност интерпретацията на Клапам на геологичните записи показва „милиони години стрес на околната среда”.

Педро Маренко, докторален студент в лабораторията на Ботйер, е тествал водещата теория за Р-Т измирането: че затоплянето на Земята и забавяне на циркулацията на океаните е направило по-трудно подмяната на кислорода поет от водата от водните микроорганизми. Според теорията, микробите биха сатурирали водата с водороден сулфид, високо токсичен химикал.

За масовото измиране „имате нужда от наистина добър убиец, и това (водородния сулфид - сероводород) е наистина гадна работа,” казва Ботйер.

Маренко е измерил големите промени в концентрацията на серни изотопи, които подкрепят теорията за сероводорода.

Ботйер е водещ на симпозиума по Р-Т измирането и в презентация показва геологичната формация Moenkopi в Американския Югозапад като обещаващ кандидат за изучаване на измирането чрез различни стресови ситуации на земята и моретата в този период.

Още материал по темата:

Учените наблюдават най-голямото избухване досега на супернова

ScienceDaily (Mar. 25, 2009) — В първото по характера си наблюдение, учените от Научния институт Вайцман и Университета Сан Диего успяха да наблюдават какво става когато звезда с размера на 50 слънца експлоадира. При наблюденията на впечатляващото събитие, те открили, че голяма част от звездата колапсира в себе си, което дава живот на голяма черна дупка.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090323092717.htm

Изкуствена генетика: Нов вид ДНК има 12 химични ‘букви’ вместо обикновените 4


Учените са създали нов тип ДНК с 12 химични букви вместо познатите четири (A, T, C и G). (Credit: iStockphoto)

ScienceDaily (Mar. 23, 2009) — В драматично пренаписване на рецептата на живота, учени от Флорида обясняват дизайна на новия вид на ДНК с 12 химични букви вместо нормалните четири.

Показана в Солт Лейк Сити, Юта, на 237мата Национална Среща на Американското Химическо Общество (ACS), тази изкуствена генетична система вече ни помага да навлезем в ерата на персонализираната медицина за милиони пациенти с HIV, хепатит и други болести. Изследването също може да хвърли светлина върху това как е възникнал живота на Земята, чрез произвеждането на само-поддържаща се молекула способна на Дарвинова еволюция и репродукция, също както такава молекула е възникнала в зората на живота на Земята преди близо 4 милиарда години.

Водени от Стивън Бенър, Ph.D., тази група пренаписва законите, които Нобеловите Лауреати Джеймс Уотсън и Франсис Крик положиха, когато обясниха структурата на ДНК през 1953. Бидейки едно от най-важните открития през 20.век, откритието на Уотсън и Крик установи как четирите химични „букви” на ДНК-то - A, T, C и G — се групират.
"Това е все едно да стъпим на Луната," казва Стивън Бенър, Ph.D. "Това откритие направо ни завлече крещящи и ритащи в нова територия. Но научихме всички причини за това защо правилата на Уотсън и Крик не позволяват на технологията да вършат полезни неща като високо паралелно усилване на ДНК и високо паралелна диагноза на човешките болести. Тези неща струват доста пари."

Тези правила за чифтосване доста усложняват развитието на мултиплексни диагностични тестове за вирусните заболявания – тестове, които изискват идентификация и маркиране на вирусната ДНК. Старите методи използваха обикновена ДНК за свързване и маркиране на чужд генетичен материал. Но естествената ДНК често би се свързала с не-болестна ДНК и генерирала объркващи позитивни и грешни негативни резултати. Изкуствената ‘азбука’ на Бенър вече е приложена в практиката. Тя е основата на вирусния детектор, който спомага за персонализирането на здравната грижа на онези 400 000 пациенти годишно инфектирани с хепатит Б, хепатит Ц, и ХИВ, причината за СПИН.

"Това е продукт за стотици милиони долари," отбеляза Бенър. Също така се използва и за управление на цистичните нишки (cystic fibrosis). Можем да използваме тази технология за да проникнем в биологичните проби и да извлечем познатите гени с мутациите причиняващи рак. Можем да направим всичко това защото имаме изкуствена ДНК система.
За пациенти с ХИВ и хепатит, вирусния детектор може да даде възможност за живот.
Модерните лекарствени коктейли за тези болести са високо ефективни, намалявайки вирусната концентрация в кръвта до близо нула. Но в дадена точка, вируса мутира, позволявайки му да избегне лекарствата и да се размножи отново. С нарастването на вирусната популация, пациента не показва външни симптоми, така че мутиралия вирус се открива след като се е разпрострял отново. Вирусния детектор, в основата на който лежи 12 буквената система за маркиране на ДНК може да промени това.

"Това, което искаме да направим с персонализираната грижа е да ви дадем коктейл, и след това да наблюдаваме и открием кога вируса става резистентен към него," обяснява Бенър. "В момента не искаме да направим това нещо твърде скоро – това би пропиляло цял живот на добри вирусни инхибитори – но не и твърде късно разбира се. Пациентът би ходил веднъж месечно за измерване на количеството вируси в него. В дадена точка вируса мутира и количеството му нараства. След това знате, че е по-добре да смените коктейла."
Бенър казва, че изкуствената ДНК система е станала важно средство в изследването на генома. 12 буквената азбука вече е основа на нова разработка на Института за изследване на човешкия геном за свързване на големи количества геномна информация с човешката медицина.

12 буквената система може да хвърли светлина върху някои от най-мистериозните моменти в историята на Земята – раждането на живота прези близо 4 милиарда години. Много учени вярват, че това може да се е случило след като древният братовчед на ДНК, РНК, е започнал да оперира като жив организъм.

"Идеята е, че живота е произлязъл на земята като РНК молекулите са се свързали на случаен принцип в пребиотичната супа," казва Бенър. "Тогава, една форма от тях е открила свойството да копира себе си. Правейки това, тя правела копията с малки недостатъци, така че някои от ‘децата’ били малко по-добри. Повечето били по-лоши, така че по-добрите взели повече ресурси. Така започнал Дарвиновият процес. Останалото е история."
Крайната цел на Бенър е да синтезира подобна форма на живот в лабораторията си към Фондацията за Приложна Молекулярна Еволюция. Неговата 12 буквена генетична система е способна на почти всички действия, които дефинират живо същество – репродукция, растеж и реакции към средата – всичко без предимството на гени оформени през милиарди години еволюция. "Но тя все още не е самоподдържаща се," обяснява Бенър. "Имате нужда от някой да идва сутринта и да я храни. Тя не търси сама храната си. Ако започнете да изчислявате колко молекули трябва да прегледаде за да намерите тези, които правят това, тогава ще говорим за цифра от порядъка на 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 молекули."Докато Бенър продължава да търси химична система напълно способна на Дарвинова еволюция, той набляга на уроците, които вече са научени от развитието на 12 буквената система.

"Ние не просто взехме нещата от природата, но ние всъщност разбрахме нещо за това как химичната структура е свързана с генетичното поведение. С това ние можем да направим нови нейни версии," казва Бенър.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090323122437.htm