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: 1 l i . -• .>.
nin^ly wy^ciir K innymi wielkimi ssukymi w konkumicji (i/Jisoljy.
»
1
www.fizykaxxi.fuw.edu.pl
W
lub zadzwoń
1JH
|
22 55 32 156 KAPITAŁ LUDZKI NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
""""E5S3 FUNDUSZ SPOŁECZNY
Projekt Fizyka wobec wyzwań X X I wiBku współfinansowany z e Środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
SKANER
;*£SM INFORMATYKA
Panorama z powiększeniem: Zdjęcie wykonane jednym ze skonstruowanych przez Nayara prototypów aparatu o rozdzielczości gigapiksela. Widoczne zbliżenia na mapę nowojorskiego metra (f), banknot dolarowy (2) oraz splot tkaniny (3).
Widzicie mnie? Dzięki aparatom o kulistych soczewkach niedługo będziemy robić zdjęcia w gigapikselowej rozdzielczości Wyobraźmy sobie, że robimy panoramiczne zdjęcie ze szczytu Empire State Building. W oddali na chód niku dostrzegamy ledwie widoczną kropkę. Po większamy obraz i wyraźnie widzimy, że to ćwierćdolarówka. Fantazja? Takie możliwości będą miały aparaty z matrycą o gigapikselowej rozdzielczo ści*. Interesują się nimi nie tylko zawodowi foto graficy, lecz także organa ścigania i armia. Tak wy soka rozdzielczość pozwalałaby m.in. bezzałogowym samolotom szpiegowskim odczytywać numery rejestra cyjne samochodów. W Internecie jest mnóstwo portali w rodzaju Google Earth, 360world.eu czy GigaPan, udostępniających zdjęcia o gigapik selowej rozdzielczości. Jednak naprawdę są to zgrabne kom puterowe połączenia wielu obrazów o rozmiarach kilkunastu megapikseli każdy, które zwykłe wykonywane są za pomocą cyfrowej lustrzanki wyposażonej w obiektyw o bardzo długiej ogniskowej. Specjalna aplikacja steruje ruchem sprzętu i wyko nuje setki, a nawet tysiące zdjęć. Jest to bardzo czasochłonne. Operacja może potrwać kilka godzin. W tym czasie zmienia się oświetlenie, nie wspominając już o przemieszczaniu się niektó rych obiektów w kadrze. Dlatego też naukowcy opracowują model aparatu, który bę dzie mógł wykonywać pojedyncze zdjęcia o rozdzielczości giga piksela. DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) postanowiła zainwestować w ten projekt 25 min dolarów. Jego realizacja ma potrwać trzy i pół roku. „Naszym celem przesta ły być potężne wojskowe instalacje, czołgi i silosy rakietowe wyjaśnia Ravi Athale, konsultant DARPA w ramach tego pro gramu. - [Wałka z terroryzmem wymaga] rozpoznania obszaru wielkości średniego miasta". Obrazy uzyskane dzięki satelitom i samolotom bezzałogo wym mają bardzo wysoką rozdzielność, lecz, niestety, wąskie pole widzenia. „To tak, jakbyśmy patrzyli przez słomkę" - mówi Athale.
8 Świat Nauki, kwiecień 2011
Jednak procesory i pamięci dzisiejszych aparatów są nieprzystosowane do obsługi gigapikselowych obra zów, ponadtysiąckrotnie większych od ich megapikselowych odpowiedników (10 gigapikseli zajmuje co najmniej 30 GB przestrzeni na dysku). 01iver Cossairt i Shree K. Nayar z Columbia University, przy wsparciu DARPA, próbują rozwiązać ten pro blem poprzez zastosowanie algorytmów upraszcza jących. „Nie tyle robimy zdjęcie, ile pobieramy infor macje niezbędne do jego wyliczenia"" - wyjaśnia Nayar, dziekan Wydziału Informatyki Columbia University. Podczas kwietniowej międzynarodowej konferencji pod au spicjami IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) w Pittsburghu Cossairt i Nayar zaprezentują projekty trzech apa ratów kompaktowych z matrycami o rozdzielczości gigapiksela oraz prototypy dwóch z nich. Wszystkie urządzenia wykorzystują unikatowe soczewki kuliste (w prototypie użyto zresztą krysz tałowej kuli, kupionej na nowojorskim pchlim targu). W prze ciwieństwie do soczewek o mniejszej krzywiźnie, których roz dzielczość zmniejsza się w miarę zbliżania się do ich krawędzi, idealna symetria sfery zachowuje pełną jednorodność. Jeden z projektów przywodzi na myśl oko muchy, gdyż polowa sfery jest pokryta małymi sześciokątnymi soczewkami, przekazujący mi obraz na szereg umieszczonych nad nimi czujników. Takie techniki rodzą pytania dotyczące poszanowania pry watności. Christopher HiUs, konsultant ds. bezpieczeństwa w Securitas Security Services i właściciel portalu gigapixel360. com przyznaje, że panoramiczne zdjęcia miasta o rozdzielczo ści gigapiksela umożliwiają zaglądanie ludziom do okien. „Ale równie dobrze może cię podglądać ktoś z ulicy lub z pobliskiego budynku. Dlatego właśnie wynaleziono rolety" - kwituje. Larry Greenemeier * Rozdzielczość jest właściwie miarą liczby szczegółów rozróżnianych na jednost kę długości, ale często terminu tego używa się w odniesieniu do powiązanej z nią wielkości przetwornika lub objętości pliku w pikselach.
PŁACISZ ZA 9 NUMERÓW, DOSTAJESZ 1 2 . . . f /
[ ALE TO NIE WSZYSTKO! T KAŻDY, KTO DO 16 KWIETNIA 2011 ROKU wykupi roczną prenumeratę „Świata Nauki", otrzyma rabat 40% na zakup książek z serii „Orbity Nauki'* "Regulamin promocji na www.swiafnauKJ.pl/IBjQffiocjQ
lodatkowo: PIERWSZY 1000 OSÓB, fóre do 18 kwietnia 2011 roku wykupią .oczną prenumeratę „Świata Nauki*, otrzyma program multimedialny z serii Akademia Umystu 2(1 z 3 do wyboru). Nowoczesny zestaw programów edukacyjnych wspomagających pomięć, zwiększających zdolność koncentrocjl, poDudzającycfi wyobraźnię Zowiera aż 46 ciekawych ćwiczeń i setki opcji1 Rekomendowany przez psychologów Więcej na ww w.a K ad em la- u mysi u, pi
jiSiyJ Jfi ' " ; ^ M J U ł s j $ ^ n<|r&wi!R'-" i - prenumeratę można żdmówić riia'6 Jub 1 2 miesięcy, z co nąjmmej miesjęcznyfln wyprzedzeniem; - prenumeratę można opłacać na poczcie, w banku lub przelewem internetowym na konto: 92 1140 1977 0000 2542 6100 1009, - reklamacje można zgłaszać w ciągu 2 miesięcy - looszty manipulacyjne związane z dokonaniem wpłaty w banku lub na p o a d e ponosi zamawiający, koszty przesyłki czasopism na terenie kraju ponosi wydawca, - prezent zostanie wysiany z pierwszym numerem zamówionej prenumeraty >:l'i'lł'fyAW'
IL'l»il'l'ii'llf:^l,'l^t
-telefonicznie (wgodzinach 8.00-17,00): 22 60? 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: prenumei-ata@praszynskimediapl
Msdi= Sp i o.n., wyda w y .Swata Nauk Bano ;i chrani • [ii] do smiicfi dditycl) osiito»"fr:l> 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 ? : „:
POZnarf
PTM
Patroni medialni: [ M l i ł l i ! E3EM
PROGRAM REGIONALNY
^
nmm
"#" •
•
© HICKELTECHNOLCKSY
'©MSKE0"** ®
(*/
UNIA EUROPEJSKA I EUROPEJSKI FUNDUSZ I ROZWOJU REGIONALNEGO I
Projekl \ spółfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Hozwoju Regionalnego w ramach Wielkopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego na lata 2007-2013
SKANER NAUKOWIEC W TERENIE
Rachmistrz planet Paryski astronom wyjawia, dlaczego powstał internetowy katalog egzoplanet i kiedy wyczerpią się nasze możliwości dokonywania nowych odkryć W1995 roku założyłeś Eatrasołar Pla nadto, obliczenia masy zawsze zawierają neta Encyclopedia (Encyklopedię Pla błędy. Moim zdaniem lepiej dysponować net Pozaslonecznych), portal groma nieco za długą listą potencjalnych pla dzący dane o planetach spoza Układu net, niż ograniczać się tylko do dobrze Słonecznego? Właśnie wtedy pierwszy potwierdzonych przypadków. Nie chce raz zetknąłem się z siecią WWW i odkry my przecież, by astronomowie pominęli łem jej potencjał. Ponieważ uważałem, jakiegoś ciekawego i wdzięcznego kandy że poszukiwanie życia w kosmosie jest data. Zresztą, o ile wiem, jak dotąd sta naprawdę ważnym zadaniem, chciałem tus planety odebrano pięciu obiektom, dostarczyć narzędzie, ułatwiające wymia a to zaledwie 1%. nę informacji społeczności naukowej zaj Jednak lista wszystkich niepotwier mującej się tym zagadnieniem. dzonych i spornych planet obejmuje W1995 roku nie bardzo było co kata mnóstwo pozycji. Czy kiedykolwiek logować. Obecnie wiemy o istnieniu dostałeś emaila od astronoma obu setek egzoplanet i wciąż poznajemy rzonego faktem, że odkryty przez nowe. Jak dużo czasu poświęcasz pro niego obiekt nie zasłużył STATUS jektowi? Każdego ranka zajmuję się na status planety? W ciągu Gdy odkryjemy planety IMIĘ I NAZWISKO nim przez jakąś godzinę. Regularna pra 15 lat dotarło do mnie może Jean nadające się do zamieszka Schneider ca ma kluczowe znaczenie. Muszę być pięć czy 10 takich komentarzy STANOWISKO nia, w jaki sposób zdołamy na bieżąco z literaturą, a i ludzie wciąż a listów zachęcających mnie Astronom ustalić, czy mają już miesz w Observatoire de Paris podsyłają nowe informacje. Teraz znam do dalszej pracy - kilkaset. kańców? Najważniejsze bę MIEJSCE już wszystkich w astronomicznym świat dą badania spektrograficzne. Francja ku, więc mogę trzymać rękę na pulsie. Jak Twoim zdaniem będą Obserwując „kolory" poszcze wyglądać dalsze badania gólnych planet, będziemy Pod koniec ubiegłego roku astrono egzoplanet? Sądzę, że liczba odkrywa mogli poznać skład chemiczny ich atmo mowie odkryli 500. planetę pozasło- nych przez astronomów planet będzie ro sfer, ewolucję klimatu, zmiany pór roku. neczną. Dlaczego z rezerwą odnosisz sła mniej więcej do 2030 roku, po czym W tym celu niezbędne stanie się bezpo się do celebrowania takich wydarzeń? zacznie się szybko zmniejszać. Potem średnie obrazowanie danych obiektów. Mam kilka powodów. Po pierwsze, wciąż przyjdzie czas na bardziej szczegółowe To sprawa najważniejsza. Szkoda, że nie nie wypracowaliśmy konsensusu w kwe badania ich składu chemicznego, klimatu uwzględnia jej obecny 10-letni program stii rozróżniania planet i brązowych kar itp. Jeszcze później czeka nas kartografia [raport opracowany przez National Re łów [ciał masywniej szych od planet, lecz - obrazowanie w wysokiej rozdzielczości, search Council, wytyczający kierunki ba lżejszych od gwiazd]. Nie wiemy, gdzie w tym rejestracja kontynentów. Ale to już dań astronomicznych - przyp. red. Scienkończy się jedno, a zaczyna drugie. Po raczej plan na lata, do 2050 roku. tiftc Americari]. John Matson ZAGADKA Oglądanie kości: Czy to sztuka, czy nauka? Profesor Nor man Barker z Johns Hopkins University jest ekspertem w obu dziedzinach. Ten patolog i zarazem artysta sfotografował przekrój kości dinozaura, stosując 15-krotne powiększenie. Kość (niebieski) nieznanego gatunku ma szerokość kilku cen tymetrów. Została znaleziona w formacji Monrison na Wyży nie Kolorado, gdzie natrafiono na wiele skamieniahści. Tlenek żelaza (czerwony) w wypełnionej kwarcem (biały) próbce mógł być pozostałością po szpiku kostnym lub kości gąbczastej. „Albo podczas trwającej miliony lat fosylizacji w szczątki dinozaura wrósł korzeń drzewa, który następnie się rozłożył" - mówi Barker. Ann Chin
14 Świat Nauki, kwiecień 201]
BIOTECHNOLOGIA
Narządy na chipach
&
1K
. /..
Nowe urządzenia mogą przyśpieszyć wprowadzanie leków na rynek Jednym z największych wyzwań przy opracowywaniu farmaceuty ków jest ich testowanie. Naukowcy muszą albo prowadzić doświadczenia na zwierzętach - co wiąże się z kosztami, budzi wątpliwości etyczne i nie zawsze pozwala przewidzieć działanie leków na człowieka - albo wyko rzystywać do badań pozyskiwane z tkanek ludzkich komórki, które zosta ły unieśmiertelnione i niewiele mają wspólnego z żywymi organizmami. Pracują już jednak nad nową techniką: mikroukładami symulującymi dzia łanie oraz mechanikę całych narządów i różnych układów naszego orga nizmu. Te tzw. narządy na chipach to zazwyczaj szklane płytki z ludzkimi komodami, rozmieszczonymi tak, by naśladowały konkret ne tkanki lub połączenia pomiędzy nimi. Ich twórcy mają nadzieję, że dzięki temu leki będą szybciej trafiay na rynek, a w niektórych przypadkach nie będą w ogóle potrzebne testy na zwierzętach. Prace są dopiero we wstępnej fazie, lecz badacze odwzorowują coraz więcej części ludzkiego ciała. Ostatniego lata bioinżynierowie z Harvard University opublikowali w czaso piśmie Science informację, że stworzyli urządzenie naśladujące ludzkie płuca: otoczoną komórkami tego organu porowatą błonę, która oddycha, odżywia komórki i inicjuje odpo wiedź immunologiczną. W listopadzie 2010 roku, w internetowym wy daniu Analytical Chem/stry, Japończycy ogłosili, że zbudowali mikroukład pozwalający na sprawdzenie w jednym czasie, jak komórki wątroby, jelita i raka piersi reagują na leki przeciwnowotworowe. W lutym 2010 roku in ny zespół opublikował w Pmceedings of the National Academy of Sciences USA wyniki badań nad minirepliką ludzkiej wątroby pozwalającą na ob serwowanie całego cyklu życiowego wirusa zapalenia wątroby typu C, co jest bardzo trudne w przypadku hodowli komórkowych. Firmy farmaceutyczne są zainteresowane mikroukładami, zachowu ją jednak dużą ostrożność. Według niektórych podstawową wadą tych urządzeń jest ryzyko, że nie wychwycą one reakcji fizjologicznych ży wego organizmu, co obserwuje się w testach na zwierzętach. William Haseltine, założyciel i były prezes Humań Genome Sciences w Rockville w stanie Maryland, powiedział: „Jeżeli nie zastosujemy systemu jak naj bliższego całemu organizmowi, zapewne wynikną z tego kłopoty, m.in. pojawienie się niespodziewanych działań niepożądanych w późniejszych testach klinicznych". Naukowcy z Harvardu twierdzą, że mikroukłady mogą dostarczyć wskazówek co do toksyczności: na przykład „płuco na płytce" zareagowało odpowiedzią immunologiczną na krzemowe nanocząsteczki, które są badane jako potencjalne nośniki leków. Donald Ingber, dyrektor Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering przy Harvard University i współtwórca „płuca na płytce" twierdzi, że „ostatecznym celem jest sporządzenie chipów, które będą naśladowa ły bardziej złożone układy - może nawet cały organizm człowieka". Na ukowcy mogliby skonstruować mikroukład zawierający komórki pobrane od chorych z określonymi mutacjami, który pozwoliłby przewidzieć re akcje specyficznych populacji na leki, jak również spersonalizowany chip, który umożliwiłby sprawdzenie osobniczej reakcji na medykamenty. We dług Ingbera „przypominałoby to przebieg badań klinicznych na pacjen tach, tylko przy użyciu taniego mikroukładu. W tym tkwi sedno inżynierii inspirowanej biologią. Nie trzeba odtwarzać wszystkiego - wystarczą Melinda Wenner Moyer najistotniejsze cechy"
p»
OZNAKI ^
^
5
ŻYCIA |'RZYPAPKI Z 1
NTENSYWNCj TERACH
KONTROWERSYJNE PRZYPADKI Z ODDZIAŁU INTENSYWNEJ TERAPII. o życiu i śmierci pacjenta? Czy życie profesora jest cenniejsze od życia narkomanki? Dlaczego OlOM-y to współczesne cmentarzyska?
Dlaczego lekarze czasem odnosz sukces, ale często ponoszą klęskę?
Nowa książka autora bestsellerowych
Komplikacji.
LEPIEJ PATRZEĆ LEKARZOM NA RĘCE. ZAWSZE MOGĄ LECZYĆ LEPIEJ!
SKANER TECHNIKA
Od iPhone'a do SciPhone'a Tworzone przez naukowców aplikacje na iPhone'a służą zarówno profesjonalistom, jak i amatorom 1 BIRDSEYE Opracowana w Cornell Lab of Ornithology zawiera katalog setek ptaków najczęściej spotykanych w Ameryce Północnej wraz z ich obrazami oraz nagraniami głosu. BirdsEye ułatwia miłośnikom ptaków obejrzenie gatunków występujących w okolicy, ponieważ umożliwia zgłaszanie zaobserwowanych pojawień się ptaków do serwisu eBird.org - wspólnego dzieła Cornell University oraz National Audubon Society. Naukowcy wykorzystują pozyskane w ten sposób informacje do oceny zasięgu występowania gatunków, ich wędrówek oraz liczebności.
4 TIMETREE Kiedy żył ostatni wspólny przodek ludzi i szympansów? Odpowiedź można znaleźć, badając drzewo życia za pomocą aplikacji TimeTree. Program opracowany przez naukowców z uniwersytetów stanowych Pensylwanii oraz Arizony przeszukuje przepastne bazy danych w National Center for Biotechnology Information, zawierające informacje o przeszło 160 tys. organizmów, i w ciągu kilku sekund udziela odpowiedzi na temat czasu rozdzielenia się gatunków, cytując odpowiednie prace naukowe.
2 MOLECULES Trójwymiarowe modele różnych cząsteczek, którymi można manipulować za pomocą ekranu dotykowego. To dużo więcej niż tylko piękne obrazki - budowa przestrzenna cząsteczki często decyduje o jej funkcjonowaniu i modele 3D pozwalają to zobaczyć. „Można pokazać kolegom budowę białka nawet podczas lunchu" - wyjaśnia Vincent Racaniello, wirusolog z Columbia Univershy.
5 IVEGOT1 Czy chcesz wyśledzić obcych przybyszów? Egzotyczne zwierzęta, na przykład pytony birmańskie czy warany nilowe rozprzestrzeniają się na Florydzie, niszcząc ekosystem. W rozpoznawaniu gadów profesjonalistom i ochotnikom ma pomóc aplikacja, w której zebrano zdjęcia i informacje o charakterystycznych cechach zwierząt, miejscach ich występowania oraz o statusie: rodzimy czy obcy?
3 GEOLOGY — Zbiór aplikacji przygotowanych przez Integrity Logic - mapy 26 stanów zawierające do 50 warstw różnorodnych informacji, takich jak typy i wiek skał, położenie aktywnych sejsmicznie uskoków oraz dane o trzęsieniach ziemi w przeszłości. Informacje tego typu bywają interesujące nie tylko dla naukowców. Na przykład zbieracze grzybów wykorzystują dane o pożarach lasów, ponieważ niektóre gatunki rosną lepiej na pogorzeliskach tłumaczy MaxTardiveau, założyciel firmy Integrity Logic
6 CHEMJUICE Chcielibyście tworzyć na bieżąco własną bazę danych o cząsteczkach? Dzięki aplikacji ChemJuice wystarczy przesunąć palcem po dotykowym ekranie, aby narysować wiązanie chemiczne, a puknąć, by je usunąć albo zmienić. Aplikacja potrafi wyznaczać masę cząsteczkową związków chemicznych, ich wzory, procentowy skład pierwiastkowy, a otrzymaną strukturę wysłać pocztą elektroniczną - bardzo wygodne narzędzie dla uczniów i profesjonalistów. Char/es 0. Choi
ANESTEZJOLOGIA
Czekając na cierpienie Kiedy spodziewamy się bólu, leki na nic się nie zdadzą Efekt placebo oraz przeciwny do niego efekt nocebo mają ogromny
do 100 (0 - brak bólu, 100 - ból nie do wytrzymania). Po tej wstęp nej rundzie, służącej do zestandaryzowania doznań, następowały trzy kolejne, podczas których dożylnie podawano tę samą dawkę silnego, błyskawicznie działającego opioidowego środka przeciw bólowego (remifentanylu). Ponadto podczas pierwszej badani nie
w p ł y w na intensywność doznań bólowych. Są one oczywiście su
wiedzieli, że lek jest już podany, w drugiej byłi o t y m uprzedzani,
biektywne i dlatego trudno je wiarygodnie ocenić, toteż badania te
a w trzeciej - ostrzegani (fałszywie), że podawania leku zaprzestano
go zagadnienia zawsze pozostawiały niedosyt. W doświadczeniach
ł ból może sfę nasilić. Średnie oceny subiektywnych doznań w ko
opisanych w lutym na tamach Science Translational Medianę po raz
lejnych rundach wynosiły 55 (rzeczywisty w p ł y w łęku}, 39 (skutek
pierwszy rejestrowano nie tylko subiektywne odczucia badanych,
zsumowany z efektem placebo) i 70 (co dowodziło, że nocebo cał
lecz także obiektywne obrazy aktywności ich mózgów.
kowicie znosi działanie środka). Oceny te potwierdziły rejestracje
Zdrowych ochotników umieszczano w skanerze NMR I infor
obrazów aktywności neuronów w obszarach mózgu odpowie
mowano, że uczestniczą w badaniu reakcji mózgu na opioidy Na
dzialnych za przetwarzanie sygnału bólu. Widać więc, jak ogromne
stępnie za pomocą specjalnego aparatu podgrzewano miejscowo
znaczenie ma nastawienie pacjenta do leczenia i ile może zmienić
skórę łydki do takiej temperatury, by spowodować ból o natężeniu
informacja przekazywana przez osobę mającą autorytet, zwłaszcza
subiektywnie określanym przez badanego na około 70 w skali od 0
lekarza.
16 Świat Nauki, kwiecień 2011
Marta Żyficz
SKANER EDUKACJA
Czwórka na szóstkę Niektóre programy telewizyjne w USA mogą zainteresować małe dzieci nauką Telewizja PBS (Public Broadcasting Service) ostatnio wzboga ciła swoją ofertę dla przedszkolaków o serię filmów popularno naukowych The Cat in the Hat Knows a Lot About That! Pro gramy edukacyjne dla dzieci mogą wiele nauczyć najmłodszych, ale czy naprawdę wprowadzą ich w zagadnienia fizyki, chemii lub biologii? Pewnych wskazówek, czy warto takie audycje po lecać, dostarczają wyniki badań nad mechanizmami uczenia się kilkulatków. Ponieważ przedszkolaki mają ograniczone możliwości prze twarzania informacji, łatwiej im zrozumieć edukacyjny przekaz, jeśli jest on bezpośrednio związany z akcją - mówi Shalom Fisch z MediaKidz Research & Consulting. Dzięki temu opowiadana historyjka i „lekcja" nie konkurują ze sobą o uwagę dziecka. Ta ką metodę zastosowano we wspomnianym „Kocie" stacji PBS informacje o roślinach, glebie itp. wpleciono w opowieść o rato waniu pisklęcia. Inne programy edukacyjne dla dzieci uwzględniają czas, w ja kim dziecko potrafi skoncentrować uwagę, i pokazują ekspery menty, które przedszkolaki mogą same wykonać. W programie Peep and the Big Wide World (WGBH) po wyjaśnieniu, jak po wstaje cień, pokazuje się dzieciom, w jaki sposób można tę wie dzę wykorzystać, choćby wyczarowując dłońmi sylwetki zwierząt
na ścianie. Pokaz pobudza dziecięcą ciekawość, a towarzyszący mu dowcipny komentarz narratorki Joan Cusack przyciąga do rosłych. Ta próba zainteresowania rodziców jest dobrym pomy słem, ponieważ, jak wynika z badań, gdy towarzyszą oni swoim pociechom w oglądaniu telewizji, te lepiej rozumieją, co widzą. Dinosaur Train (PBS) uczy dzieci prawidłowego wyciągania wniosków. Każdy odcinek zaczyna się od wstępu w rodzaju: „Dziś odwiedzimy triceratopsy i zobaczymy, czym się żywią". To pomaga maluchom skupić się na istocie problemu. Następnie bohaterowie programu zastanawiają się, na przykład, co jadły różne dinozau ry, analizując budowę ich pysków i zębów. To dostarcza wzorców, na których dzieci mogą opierać własne krytyczne rozumowanie. Go, Diego, Go! (Nickelodeon), kreskówka, w której młody narrator pomaga zwierzętom w niebezpieczeństwie, wymusza większą interakcję. Małym widzom zadaje się pytania i pozosta wia czas na zastanowienie się i wykrzyczenie odpowiedzi. Za chęta do współuczestnictwa w programie motywuje do nauki, a także wzmacnia poczucie własnej wartości, tak ważne dla ma łych dzieci. Lawen Rubenzahl Rubenzahl jest koordynatorem programom w Center on Media and Child Health w Children's Hospital Boston.
at theJagiellonian University, Kraków, Poland The leading Polish institute in: Behavioural ecology, Evolutionary genetics, Life history evolution, Physiological ecology and bioenergetics, Ecotoxicology and rndustrial pollutants, Ecosystem ecology, Environmental education and management
4-year interdisciplinary doctoral studies prograrnme in ecology in English, with net-scholarships 2200 PLN per month, offering re search in Poland and half-yearplacementsin academic centres outside Poland and a chotce of 4 out of 8 courses from different scientific disdplines conducted by eminent Polish and foreign specialists
20-month fellowship prograrnme for stron gly motivated scientists with a PhD degree in Biology, Ecology or related field, with netfellowship 3200 PLN per month plus social benefits, realised in one of the research groups at the Institute of Environment3l Sciences and a monthly internship at universities in Europę and the U.S.
Application deadline: 10 June 2011
Application deadline: 29 April 2011
DetaiHed information, containing the list and descriptions of research topics proposed for PhD students, profile of the applicant and application instructions is available at: W W W . e k o . U J . e d u . p l / e c o l o g y
s
HUMAŃ CAPITAL NATIONAL COHESION STRATEGY
JAGIELLONIAN UNIVERSITY IN KRAKÓW
EUROPEAN UNION EUROPEAN SOCIAL FUND
Project co-financedbytheEuropean Union under the European Śocial Fund. Humań - bestinvestment!
o
Akademia Umysłu
SKANER TERAPIA GENOWA
Bakterią w wirusa
4 •
*
*
•
Nowoczesne zestawy programów edukacyjnych wspomagających pamięć, zwiększających zdolność koncentracji, pobudzających wyobraźnię. Zawierają aż 46 ciekawych ćwiczeń i setki opcji!
www.akademia-umyslu.pl
p,«5.im
t
s' GazetaSduKacjełpi
Komputer
merlin.pl
Zmodyfikowane szczepy salmonelli pomagają w leczeniu cytomegalii Pod koniec XX wieku naukowcy z zaskoczeniem odkryli, że istnieją RNA, które nie są składnikami rybosomów ani prekursorami białek. Jed ne z nich - rybozymy - pełnią funkcje enzymatyczne, inne - siRNA - se lektywnie wyciszają konkretne geny, a jeszcze inne - miRNA - regulują syntezę białek. Szybko zauważono, że nowe klasy RNA można wykorzy stywać jako precyzyjnie działające leki, co wkrótce potwierdzono w ho dowlach komórkowych. W ich zastosowaniu klinicznym przeszkodził jed nak znany problem - brak skutecznego i bezpiecznego nośnika genów. Tymczasem do tego celu można wykorzystać bakterie. Niektóre z nich łatwo przenikają do wnętrza komórek ssaków, a od ćwierćwiecza wiado mo, że także przekazują im DNA. Próby wykorzystania tego efektu w te rapii przynoszą coraz lepsze wyniki. W lutym br. na łamach PNAS USA ze spół z University of Califomia w Berkeley poinformował, że wykorzystał zmodyfikowane bakterie Sa/mone//a do leczenia zakażeń mysim wirusem cytomegalii - jego ludzki odpowiednik, CMV, jest śmiertelnie niebezpiecz ny dla osób z upośledzeniem odporności oraz powoduje uszkodzenia płodów. Chorym myszom podawano bakterie przenoszące rybozymy tak skonstruowane, by przecinały wspólną część dwóch genów wirusa nie zbędnych do jego namnażania. Zwierzęta po tym zabiegu żyły dwukrotnie dłużej niż nieleczone, a replikacja wirusa w ich organizmach niemal ustala. Być może komórki zmodyfikowanej salmonelli okażą się skutecznymi no śnikami także innych terapeutycznych cząsteczek RNA. t. 6.
NEUROBIOLOG1A
Posłuszny robak Naukowcy sterują nicieniami za pomocą światła Badacze poczynili kolejny krok w kierunku przejęcia całkowitej kontroli nad mózgiem, z tym że na razie mniejszym od ziarnka pia sku. Zespół z Harvard Uniyersity opracował system komputerowy umożliwiający ma nipulowanie robakami dzięki pobudzaniu pojedynczych neuronów za pomocą światła lasera: zwierzęta poruszały się lub nieru chomiały, miały wrażenie, że się ich dotyka, a nawet były stymulowane do składania jaj. Wszystko to dotyczyło okazów swobodnie pływających na szalce Petriego. Wspomnia na technika może pomóc neurobialogom w pełnym zrozumieniu, jad działa układ nerwowy zwierząt Robak, o którym mowa, to nicień z ga tunku Caenomabdit/s ełegans, jeden z naj intensywniej badanych organizmów. Na ukowcy zmapowali i sklasyfikowali jego komórki, w tym 302 neurony i około 5 tys, połączeń między nimi. Jednak - mówi Andrew Leifer, doktorant biofizyki na Harvard Univers(ty - nie wiadomo dokładnie, jak neurony współpracują ze sobą w obrębie
18 Świat Nauki, kwiecień 2011
sieci, na przykład jak w trak cie pływania nicień steruje prawie setką mięśni, aby fała mi kurczyły się i rozkurczały". Chcąc się tego dowiedzieć, Leifer i jego współpracow nicy przebudowali jednomiIImetrowego ni cienia metodami inżynierii genetycznej tak, by część jego komórek stała się wrażliwa na światło (ta technika, zwana optogenetyką, rozwinęła się w ostatnich latach). Ponieważ ciało C. elegans jest przezro czyste, silnie zogniskowane lasery ustawio ne z dokładnością do 30 urn mogły aktywo wać lub dezaktywować pojedyncze neurony bez konieczności stosowania elektrod lub innych metod inwazyjnych. Aby śledzić tor ruchu robaka pływającego w szalce, Leifer wykorzysta! mikroskop ze specjal nym, zmotoryzowanym stolikiem. Napisał również program komputerowy, który ana lizuje obrazy mikroskopowe pod kątem lo kalizacji wybranych neuronów, a następnie odpowiednio naprowadza i włącza lasery.
Wy nikt tych badań opublikowano w internetowym wydaniu Naturę Methods. Inne zespoły badawcze wyko rzystują optogenetykę do monito rowania pojedynczych neuronów u unieruchomionych nicieni. „Żeby jednak zrozumieć fizjologięrobaka,należy manipu lować nim w trakcie jego swobodnego pły wania" - twierdzi Leifer. Badaczowi i jego współpracownikom udało się na przykład wykazać, że gdy nicień pływa, sygnały ru chowe przemieszczają się wzdłuż ciała nie tylko przez połączenia neuronalne, lecz tak że komórki mięśniowe. Leifer uważa, że pewnego dnia opisana metoda pomoże naukowcom w stworzeniu pełnej symulacji zachowania organizmów. I mówi; „Mamy nadzieję, że uda się nam skonstruować model obliczeniowy całego układu nerwowego". W pewnym sensie by łoby to jak „załadowanie" mózgu - w tym przypadku bardzo prostego - do komputera, DaWde Castetecchi
FIZJOLOGIA
Hibernacja pod lupą Czego astronauci nauczą się od niedźwiedzi Fascynujący stan odrętwienia i ochłodzenia, pozwalający wie lu zwierzętom przetrwać bez jedzenia i picia niekorzystną po rę roku, został dotąd zbadany jedynie częściowo, i to głównie u drobnych gatunków. Obniżają one temperaturę ciała do okolic 0°C oraz tempo metabolizmu do 2-5% normy; ponadto co kilka dni podnoszą temperaturę ciała na kilka godzin. O hibernacji dużych ssaków nie wiedziano prawie nic, niełatwo bowiem ba da się 200-kilogramowego niedźwiedzia. W Science z 18 lutego o przełomie w tej kwestii informuje zespól kierowany przez Briana M. Barnesa z University of Alaska. Naukowcy wykorzystali w badaniach osobniki północno amerykańskiego baribala {Ursus americanus), które trzeba by ło przesiedlać ze względu na konflikty z ludźmi. Wszczepiali im urządzenia rejestrujące temperaturę ciała oraz aktywność serca i mięśni, po czym przewozili do wydzielonego obszaru na Ala sce, gdzie przygotowane dla nich schronienia wyposażono m.in. w kamery noktowizyjne i czujniki rejestrujące zużycie tlenu. Jak się okazało, tempo metabolizmu hibernujących zwierząt spa dało do około jednej czwartej normalnego poziomu, ale ciało ochładzało się nieznacznie - średnio z 38 do 33°C. Co ciekawe, podczas ciąży (która przypada na okres snu zimowego) tempera tura ciała pozostawała normalna, by obniżyć się dopiero po po
rodzie. Serce baribali biło dziewięć razy na minutę (zamiast, jak zwykle, 55 razy). Co najmniej raz na dwa dni zwierzęta budziły się i wstawały, by zmienić pozycję i poprawić legowisko - nigdy jednak nie jadły, nie piły ani nie wydalały moczu czy kału. Metabolizm powracał do normy po dwóch, trzech tygodniach od wybudzenia. Mimo półrocznego bezruchu i głodzenia nie zmieniała się masa mięśni ani kości zwierząt. Poznanie mecha nizmów pozwalających tak drastycznie obniżyć zużycie energii przy niemal niezmienionej temperaturze ciała i zachowaniu sprawności może pomóc w opracowaniu na przykład progra mów kosmicznych. Marta Żylicz
temat XE edycji
^ftw** #
*
ekologia u obiektywie KONKURS FOTOGRAFICZNY FIRMY BAYER
- po raz pierwszy kategoria 3D i makro - na zdjęcia czekamy do 8 maja br. -wyślij zdjęcie już dziś - atrakcyjne nagrody czekają!
Janiec'. Piotr Chara. Grand-PriłiaOlO
Patronat merytoryczny:
Partner konkursu
Siwi IM..
Patroni medialni:
.UKONKURSy KREATYWNE
SKANER KLIMATOLOGIA
W KALEJDOSKOPIE
Dokąd sięgają wpływy Pacyfiku?
Genialna
Najsilniejsza od dziesięcioleci La Nina rzutuje na pogodę w ziemskich tropikach. Zagadka w tym, jak do tego doszło?
4! I I I : |
Nazwę La Nina, czyli po hiszpańsku „dziew
globie. Jaki mechanizm o tym decyduje - nie
czynka", wymyślili ćwierć wieku temu na
wiadomo.
ukowcy na opisanie zjawiska, które było od
W połowie br. australijskie Biuro Meteoro
wrotnością innego, lepiej znanego - El Nino
logiczne ogłosiło, że temperatura we wschod
(„chłopiec"). Oba pojawiają się rytmicznie,
niej
choć nie jest to rytm regularny, na równiko
powoli rosnąć. La Nina zaczęła odwrót. Czy
części
równikowego
Pacyfiku
w y m Pacyfiku. Podczas El Nino temperatura
zniknie za dwa, trzy miesiące? A kto to wie?! Nie sposób z kilkumiesięcznym wyprzedzeniem
tego olbrzymiego akwenu podnosi się powy
przewidzieć, jaki trend zwycięży na Pacyfiku.
żej średniej. Ponad nimi powstaje niż baryczny,
Do wyboru są oczywiście trzy podstawowe sce
który sprowadza intensywne deszcze do Peru
nariusze. Pierwszy: ENSO uspokoi się i tempe
i Ekwadoru. W tym samym czasie po drugiej
ratura powróci do normy. Drugi: La Nina znów
stronie oceanu nastaje susza, a monsun azjatyc
pojawi się jesienią jak to zdarzało się w latach
ki słabnie. Gdy przychodzi La Nina, występuje
1983-1985 i 1998-2000. Trzeci: po roku przerwy
sytuacja odwrotna: w pobliżu Ameryki Połu
znów na oceanie zamelduje się El Nino.
dniowej jest jeszcze bardziej sucho niż zwykle,
Ten ostatni wariant potwierdzałby obawy
a na wschodzie niemiłosiernie pada. Bardzo ak
badaczy, zdaniem których z powodu zmian kli
tywny niż atmosferyczny nęka pobliskie lądy -
matycznych równikowy Pacyfik stanie się bar
Australię, Azję Południowo-Wschodnią, wyspy
dziej kapryśny - oscylacje ENSO będą częstsze,
Melanezji - cyklonami i nawałnicami.
Rośnie liczba dowodów na to, o że robak komputerowy, który zaatakował irański program nuklearny, powstał w laboratoriach amerykańskich i izraelskich. Efekt placebo występuje nawet wtedy, - o gdy pacjenci wiedzą, co przyjmują. Uwaga dla ubezpieczycieli zdrowotnych: pokrywajcie koszty cukrowych tabletek.
z jednej skrajności w drugą mogłoby nieźle roz
nimem ENSO (El Nino/Southern Oscillation).
huśtać pogodę w całej strefie międzyzwrotniko-
El Nino i La Nina pojawiają się, gdy przyjmuje
wej Ziemi. Ale są i inne projekcje. Według jednej
ona jedną ze skrajnych pozycji. Oba zjawiska
z nich warunki podobne do tych, które teraz La
doprowadzają do poważnych zaburzeń pogody,
Nina sprowadza od czasu do czasu, utrwalą się.
W ostatnich dekadach zaczęto badać inne - już
Rzecz w tym, że w ciągu ostatniego pół
nie tak łatwe do prześledzenia - związki pomię
wiecza tropikalne wody zachodniego Pacyfiku
dzy cyrkulacją atmosferyczną ponad tropikalnym
i wschodniej części Oceanu Indyjskiego ogrza
Pacyfikiem a pogodą w odległych regionach
ły się o 0,5°C. W tej gigantycznej wannie sta
planety. Badania te dotyczyły jednak głównie El
le przybywa energii cieplnej, którą karmią się
Nino. Jego „chłodniejszą" siostrzyczką zaczęto
wielkie niże z armiami cyklonów i chmur desz
się bardziej interesować dopiero ostatnio.
Łzy ronione precz kobiety pod wpływem emocji mogą zawierać związki chemiczne, które obniżają u mężczyzn pobudzenie seksualne. „Dziś nie, kochanie, oglądam »Po prostu rniłość«".
czowych. Są one tym potężniejsze, im więcej od
ciepła kumuluje się w oceanie. Niże te niczym
połowy ub.r. jest długa: gigantyczne powodzie
gigantyczne odkurzacze zasysałyby powietrze
ostatniego lata w Pakistanie i wschodnich Chi
ze wschodu i zachodu, pompowały je do góry
nach, susze w Chile, Argentynie i Urugwaju,
wraz z olbrzymimi ilościami pary wodnej, a na
ulewne deszcze w południowej Afryce, brak
stępnie wydmuchiwały w kierunku najbliższych
opadów w Kenii, Somalii i Tanzanii, cyklony
lądów. Taka La Nina - już nie sezonowa, ale
i ulewy w Australii, Melanezji, Indonezji i Ma
obecna na stałe - odbierałaby deszcze wschod
lezji, susze zimowe w Chinach. Nie jest jednak
niej Afryce i pacyficznym regionom Ameryki
jasne, czy do wszystkich tych nieszczęść La
Południowej, a darowałaby je monsunowym
Nina przyczyniła się w równym stopniu. Taka już jest: nasila monsuny, pogłębia su
V
Tysiące martwych ptaków spadły w różnym czasie z nieba w USA, Szwecji i we Włoszech. Znak apokalipsy... czy sezon ogórkowy?
regionom Azji, zsyłając tam tajfuny i cyklo ny, ale też odganiając widmo suszy i głodu. El
sze, zwiększa częstość huraganów atlantyckich.
Nino nadal pojawiałby się czasami, ale jego
Wszystko to dotyczy jednak strefy między-
wpływy byłyby mniejsze. Jak będzie? Być może
zwrotnikowej kuli ziemskiej. Czy i jak może
jedyny sposób, by się tego dowiedzieć, to zba
wpływać na pogodę w wyższych szerokościach
dać, jak było dawniej. A jeśli chodzi o najbliższą
geograficznych? Meteorolodzy próbują śledzić
przyszłość, czyli ten rok, trzeba poczekać przy
takie odległe zależności zwane telekoneksja-
najmniej do początków maja. Wtedy rozmiesz
mi, ale niełatwo ustalić, co tu od czego zależy.
czone na oceanie boje meteorologiczne powin
Generalnie jednak uważa się, że chłodniejszy
ny nas już poinformować o zamiarach Pacyfiku
wschodni Pacyfik obniża temperaturę na całym
na drugie półrocze.
20 Świat Nauki, kwiecień 2011
Naukowcy są coraz bliżej opracowania nowych testów pozwalających wyizolować pojedyncze komórki nowotworowe z próbki krwi, co prawdopodobnie ułatwi wykrywanie tych chorób i ich leczenie.
a ich amplituda wzrośnie. Takie przechodzenie
Tę pacyficzną huśtawkę określa się akro
Lista przypisywanych jej występków
lllfeBBB>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^<
46 SwiiU -Nauki
*v
:--1^
¥L I _i.łJL
ZNALEZISKA
William Underhill jest brytyjskim dziennikarzem. Jego artykuły ukazują się m.in. w Newsweeku,
Historia wpisana w krajobraz
The Economist, The Guardian i The Daily Telegraph. Szczególnie interesuje się tematyką historyczną.
W ciągu kilku ostatnich lat archeolodzy odkryli w okolicach Stonehen ge pozostałości kilku innych neolitycznych konstrukcji. Dało to początek nowym teoriom dotyczącym kamiennego kręgu i jego budowniczych. Naj ważniejsza z nich głosi, że w czasie wznoszenia Stonehenge, jego twórcy zamieszkiwali osadę Durrington Walls. Uroczystości z okazji świąt odby wały się na terenie tej osady w tzw. Kręgu Południowym - odpowied niku Stonehenge wzniesionym z drewnianych pali. Obok tego Królestwa Żywych istniało Królestwo Zmarłych reprezentowane przez Stonehenge, Bluehenge i być może jeszcze inne budowle. Niewykluczone, że ciała zmarłych przewożono rzeką Avon z Durrington Walls do Bluehenge, gdzie poddawano je kremacji przed ostatnim etapem wędrówki, która prowa dziła wzdłuż alei do miejsca ostatniego spoczynku w Stonehenge.
Pod powierzchnią W 2010 roku naukowcy
A
RCHEOLOG VINCE GAFFNEY klika myszką i z dumą prezentuje wirtualną wizję staro żytnego krajobrazu. W zagraconym gabine cie na University of Birmingham 52-letni profesor przedstawia pierwsze rezultaty wykopalisk w najsłynniejszej prehistorycz nej budowli Wielkiej Brytanii. Na ekranie widać ogromny krąg pali - drewniany odpowiednik Stonehen ge, który prawdopodobnie znajdował się w odległości 900 m od bardziej okazałego, kamiennego sąsiada. W 2010 roku Gaffney stanął na czele międzynarodowego zespołu, którego zadaniem jest gruntowne przebadanie okolicy Stonehenge, tym razem za pomocą najnowszych technik. Pierwszy sukces przyszedł szybko. W ciągu zaledwie dwóch tygodni zespół, wy posażony w dużej mocy magnetometry i georadar, odkrył śla dy drewnianego kręgu. To najważniejsze znalezisko od 50 lat. Odkrycie Gaffneya jest jednym z wielu argumentów, które zmuszają naukowców do weryfikacji poglądów dotyczących Stonehenge. Nowe dowody i postęp techniczny, umożliwiający dokładniejszą analizę wcześniejszych znalezisk, dostarczają archeologom kolejnych informacji. Postęp w datowaniu radiowęgłowym oznacza, że można znacznie dokładniej odtwo rzyć chronologię zdarzeń, a zaawansowana analiza chemiczna ludzkich szczątków pozwala określić pochodzenie pierwszych mieszkańców tych okolic. Tempo rośnie. Radary przekazu ją dane z prędkością niewyobrażalną nawet jeszcze kilka lat temu. (Dzięki takiemu sprzętowi Gaffney w ciągu zaledwie dwóch dni spędzonych w Stonehenge zdobył tyle informacji, ile zdołał zgromadzić przez trzy lata na poprzednim stano wisku archeologicznym.) Pojawiają się kolejne interpretacje,
W SKRÓCIE bardziej rozległego kompleksu o zna- j
jest zagadką.
czeniu rytualnym.
Najnowsze prace pokazują, że budow
Odkrycie to dało początek nowym ; hipotezom
że kamienny krąg był centrum o wiele
Stonehenge.
48 Świat Nauki, kwiecień 2011
magnetometru. W odległości 900 m od kamiennego kręgu odkryli ślady konstrukcji, która wygląda na drewniany odpowiednik Stonehenge. Widoczne na zdjęciu wgłębienia są prawdopodobnie pozostałością po drewnianych palach.
-
•
Prawdopodobnie tu stal drewniany krąg odkryty w 2010 roku
Stonehenge KRAINA
ZMARtYCH
Północ
Przeznaczenie Stonehenge od dawna
la to część większej całości. Wydaje się,
przebadali teren wokół Stonehenge za pomocą
na temat przeznaczenia j
Ilustracja Richard Schlecht
Stonehenge (około 1600 rok p.n.e.) Przed 5 tys. lat Stonehenge składa) się z okrągłego nasypu utworzonego wokół kręgu z drewnianych słupów. W ciągu następnego tysiąclecia budowniczowie sprowadzali i ustawiali tu ogromne kamienne bloki. Rysunek przedstawia wygląd budowli sprzed około 3600 lat. Stonehenge znajduje się w samym centrum Równiny Salisbury, a oś kręgu (wyznaczona przez aleję, która od niego odchodzi) wskazuje kierunek wschodu słońca w czasie przesilenia letniego.
WoofihonpfR
\. '•
Waodhentje
Fotografie lotnicze ujawniły ślady konstrukcji, którą od 1925 roku nazywa się Woodhenge. Mogła być zadaszona (/tostrac/a powyżej) albo nie mieć pokrycia. Chociaż Woodhenge powstał całe wieki po Stonehenge i Pumngton Walls pozwala wyobrazić sobie, jak mogły wyglądać wcześniejsze, odkryte ostatnio, drewniane budowie. Na przykład takie, jak Krąg Południowy, znajdujący się w Durrington Walls i mający wielkość zbliżoną do Woodhenge. Został usytuowany w taki sposób, by wskazywać zachód słońca w czasie przesilenia letniego, Krąg Południowy jest lustrzanym odbiciem Stonehenge.
mk Rzeka
Bluehengc
MPr
•
Amesbury
kwiecień 2011, Świat Nauki 49
przemawiało za tym, ze Stonehenge było częścią większej cało ści. W 2007 roku archeolog Mikę Parker Pearson z University of Sheffield wraz z zespołem Stonehenge Riverside Project od krył w Durrington Walls pozostałości po prawdopodobnie naj większej prehistorycznej osadzie w Wielkiej Brytanii, położonej INTRYGUJĄCA ZAGADKA 3 km na północny wschód od kamiennego kręgu. Analiza składu NAUKOWCY PRÓBUJĄ ROZWIĄZAĆ TAJEMNICĘ Stonehenge od chemicznego gleby (w tym poziomu azotu i fosforu) dostarczyła XVII wieku. Praktycznie każde pokolenie proponowało wła informacji o życiu mieszkańców osady - o miejscach przygoto sne wyjaśnienie pochodzenia i przeznaczenia kamiennego krę wywania posiłków oraz do spania (dzieci moczące posianie po gu. W różnych epokach widziano w nim m.in. obserwatorium zostawiają ślad, który może przetrwać w glebie tysiąclecia). astronomiczne, miejsce pochówku dostojników oraz świątynię Bardzo dokładne datowanie radiowęglowe pozwoliło stwier druidów z epoki żelaza. Zanim naukowcy zdecydowali, że Sto dzić, że osada była zamieszkiwana przez niecałe 45 lat, co na nehenge jest dziełem ludzi neolitu, na liście prawdopodobnych sunęło Parkerowi Pearsonowi i jego zespołowi wniosek, że kon twórców kręgu znaleźli się Rzymianie, Duńczycy, a nawet czaro struktorzy Stonehenge opuścili go po zakończeniu budowy. dziej Merlin. Równie ważne jest odkrycie śladów kolejnego kręgu, starsze Problem polega na tym, że budowniczowie zostawili bardzo go od tego zlokalizowanego przez Gaffneya. Byl on lustrzanym niewiele śladów - kawałek spalonego drewna, kamienne narzę odbiciem Stonehenge i składał się z koncentrycznie ustawio dzia, kości zwierząt, groty strzał, pojedyncze przedmioty z rogu. nych drewnianych pali, wyznaczając kierunek zachodu słońca Udało się tylko ustalić orientacyjny czas powstania konstruk w trakcie przesilenia letniego. Parker Pearson uważa, że istniał cji. Okrągły rów i nasyp najprawdopodobniej otaczające krąg też drewniany odpowiednik Stonehenge, a obie budowle tworzy drewnianych pali pojawiły się mniej więcej 3000 lat p.n.e. Przez ły całość, powiązaną z kultem przodków i słońca. „To znalezisko następne tysiąclecie budowli nadawano stop wyjaśnia, jakie było prawdziwe przeznacze niowo ostateczny kształt. Powstał zewnętrzny nie tego miejsca. Odkryliśmy, że Stonehenge Parker Pearson pierścień z dużych bloków piaskowca (tzw. to zaledwie połowa kompleksu". sarsenów), które zapewne przetransportowa Jego zdaniem teren w pobliżu Stonehen uważa, że istniał no z odległych o około 30 km kamieniołomów ge dzieli się na dwie części, z których każda drewniany w Marlborough Downs. Wewnątrz ustawiono ma inne symboliczne znaczenie. Wielki krąg mniejsze, błękitne kamienie (tzw. bluestones) w Stonehenge reprezentował Krainę Zmar odpowiednik i ogromne bloki piaskowca ułożone w kształt łych. Był pomnikiem wystawionym przod Stonehenge, podkowy, które w jakiś sposób przewieziono kom. Natomiast jego drewniany odpowiednik z oddalonej o 240 km południowej Walii. Uło w Durrington Walls to miejsce o charakterze a obie budowle żenie kamieni było zapewne zamierzone, oś świeckim, do którego żyjący powracali, aby tworzyły podkowy wyznacza bowiem kierunek wscho odprawić ceremonie. Taką interpretację pod du słońca podczas letniego przesilenia oraz rytualną całość sunął współpracownik Pearsona z Madaga jego zachodu w czasie przesilenia zimowego. skaru, który zauważył podobieństwo między powiązaną Od czasu powstania Stonehenge nastąpi drewnianymi chatami na swojej rodzinnej ło wiele wydarzeń, które utrudniają dziś życie z kultem przodków wyspie a kamiennymi budowlami dla zmar archeologom. Pierwsi budowniczowie najpraw łych. Badania kości zwierząt znalezionych i słońca. dopodobniej zmienili ustawienie błękitnych ka w Durrington Walls dostarczają pewnych ar mieni, a niektóre - usunęli. Dzisiaj została tylko gumentów na potwierdzenie tej teorii. Wska połowa ze znajdujących się tu pierwotnie 80 kamiennych bloków. zują, że bydło sprowadzano z odległych terenów południowej Sytuację skomplikowało też postępowanie współczesnych. Znisz Anglii, a więc zapewne odbywało się to w ramach przygotowań czenia pogłębiły się podczas I wojny światowej, kiedy teren wy do rytualnych uczt. Kolejne dowody pojawiły się w 2009 roku, korzystywano jako poligon, o czym świadczą ślady po okopach. gdy członkowie Stonehenge Riverside Project odkryli nad rzeką Magnetometry Gaffneya wykrywały śmieci, na przykład zakrętki Avon, w odległości 3 km od Stonehenge (i takiej samej od Dur od butelek pozostawionych przez tłumy uczestniczące w festiwa rington Walls), krąg składający się z 25 błękitnych kamieni, lach muzycznych odbywających się tu w latach siedemdziesią który nazwano Bluehenge. Same kamienie zniknęły (możliwe, tych i osiemdziesiątych. Nie bez znaczenia jest także niedbalstwo że zabrano je do Stonehenge), jednak na miejscu pozostały frag pierwszych archeologów, którzy nie zabezpieczyli znalezisk. Wpi menty skal o charakterystycznym odcieniu i, co najważniejsze, sanie Stonehenge na Listę Światowego Dziedzictwa UNESCO ślady węgla drzewnego świadczące, że budowla powstała około w 1986 roku pomogło ochronić zabytek i jego okolice, ale jedno 5000 lat temu. Parker Pearson przypuszcza, że Bluehenge było cześnie ograniczyło zakres prac archeologicznych. miejscem kremacji, w którym zmarli rozpoczynali swoją podróż do Stonehenge. OD NARODZIN DO ŚMIERCI Z pewnością błękitne kamienie miały wyjątkowe znaczenie KONCEPCJA STONEHENGE jako centrum o wiele większego zespo dla ludzi neolitu. Jak bowiem inaczej wyjaśnić ich obecność łu budowli nie jest nowa - w okolicy znajdują się liczne skupi w centrum Stonehenge, w otoczeniu pełniących jakby funkcję ska grobów; niektóre z nich są starsze od tego zabytku. W1925 ochronną większych monolitów z piaskowca? Teraz kolejna teo roku dzięki fotografii lotniczej odkryto pozostałości drewnianej ria umieszcza je w samym sercu całego kompleksu. konstrukcji - Woodhenge. Kiedy grupa Gaffneya rozpoczęła pra Dane, jakich w 2008 roku dostarczyły wznowione po 40 la ce nad ostatnim kręgiem drewnianych pali, wiele argumentów tach wykopaliska w Stonehenge, potwierdzają, że kamienny a najnowsze dowody potwierdzają teorię, że Stonehenge nigdy nie funkcjonował jako majestatyczna, samotna budowla. Gaffney twierdzi, że krąg „był po prostu częścią znacznie większego zespołu obiektów o znaczeniu rytualnym".
50 Świat Nauki, kwiecień 2011
na zębach tworzy się we wczesnym dzieciń stwie i przechowuje informację o tym, gdzie dana osoba dorastała). Możliwe, że przybył do Anglii, aby się wyleczyć czy też ukoić ból w słynnym już wówczas Stonehenge. Kilka grobów w pobliżu kręgu zawierało szczątki ludzi, którzy odnieśli różne inne obraże nia. Można wiec podejrzewać, że Łucznik z Amesbury był jednym z wielu przybyłych do Stonehenge z nadzieją na uzdrowienie. Przeprowadzona ostatnio analiza izoto powa szkliwa zębów znalezionych w 2003 roku w grobie w okolicach Boscombe rów nież świadczy, że Łucznik nie był jedynym gościem z daleka. Siedem szkieletów nale żało do ludzi, którzy najprawdopodobniej spędzili pierwsze lata życia w Walii, czyli na terenie, z którego pochodziły błękitne kamienie. W ubiegłym roku Jane Evans z British Geological Survey dowiodła, że na stolatek, którego szczątki odkryto w oko Pielgrzymka po zdrowie? Analiza chemiczna szczątków nastolatka licy w 2005 roku pochodził znad Morza znalezionych niedaleko Stonehenge wskazuje, że prawdopodobnie pochodził Śródziemnego (niestety, nie ma pewności on z rejonu Morza Śródziemnego. To jedno z kilku odkryć świadczących, że co do daty pochówku). Stonehenge było miejscem uzdrowień, a nie pomnikiem zmarłych. Teoria Lourdes, podobnie jak wszystkie teorie dotyczące Stonehenge, ma swoich krąg wiązano z uzdrawianiem chorych i do miejsca tego przyby przeciwników. Najpoważniejszym argumentem przemawiają cym na jej niekorzyść jest brak wystarczających argumentów wali liczni pielgrzymi. „Stonehenge, podobnie jak średniowieczne katedry, słu potwierdzających tezę, że nieproporcjonalnie duża liczba zna żył różnym celom, ale ludzie widzieli w nim przede wszystkim lezionych na tym terenie ludzkich szczątków nosi ślady poważ święte miejsce, gdzie mogą zostać uleczeni" - twierdzi Timothy nych obrażeń. Jednak nawet jeśli kolejne odkrycia dostarczą Darvill z Bournemouth University w Anglii, który w 2008 roku dowodów na poparcie teorii Lourdes, nie osłabi to argumentacji prowadził wykopaliska razem z Geoffem Wainwrightem, byłym Parkera Pearsona, ponieważ teorie te nie wykluczają się wza jemnie. Bez wątpienia w ciągu 5000 lat ludzie wykorzystywali prezesem Society of Antiąuaries w Londynie. Stonehenge do różnych celów i inaczej go postrzegali. Mimo tak wielu nowych znalezisk Stonehenge nadal kryje CUDOWNA MOC TEORIA DARVILLA I WAINWRIGHTA może pomóc wyjaśnić, dla mnóstwo tajemnic. Ludzie epoki kamienia zostawili nam nie czego budowniczowie gotowi byli trudzić się przetransportowa wiele wskazówek dotyczących ich wierzeń i sposobu życia. Jed niem masywnych bloków błękitnego kamienia ze Wzgórz Pre- nak dysponujący najnowszą techniką archeolodzy łatwo się nie seli w południowej Walii. (Nie było to aż tak trudne, jak by się poddadzą. W tym roku English Heritage, państwowa instytucja wydawało; jesienią ubiegłego roku grupa studentów udowodni mająca pieczę nad Stonehenge, zamierza wykorzystać skaner ła, że bloki mogły być toczone na małych kamiennych kulach, laserowy do zbadania kamieni w poszukiwaniu śladów rytów takich jak znalezione wcześniej w pobliżu kamiennego kręgu i rysunków. A Parker Pearson w ramach projektu Feeding Sto w Szkocji.) Teoria może też tłumaczyć zniknięcie wielu błękit nehenge bada kości zwierząt znalezione w Durrington Walls, nych kamieni. W trakcie wykopalisk w 2008 roku Darvill zna aby dowiedzieć się, jak mieszkali budowniczowie Stonehenge, lazł liczne kawałki skal, które zostały odłupane od większych co jedli i skąd przybyli. W międzyczasie specjalistyczny sprzęt bloków i pełniły zapewne funkcję talizmanów chroniących Gaffneya będzie skanował teren o powierzchni prawie 36 km2, przed chorobami. Niewykluczone jednak, że całe kamienne blo co pozwoli nakreślić pierwszy pełny obraz tego, co znajduje się pod ziemią. Czekają nas kolejne odkrycia. Zdaniem Gaffneya ki zostały wywiezione i wykorzystane w innych miejscach. Ale to umarli, a nie kamienie dostarczają najbardziej wy Stonehenge wydaje się częścią „skomplikowanego systemu bu mownych dowodów na to, że Stonehenge było prehistorycznym dowli". Skomplikowanego, ale niekoniecznie wykluczającego • odpowiednikiem Lourdes, katolickiego sanktuarium słynącego naukową analizę. z cudownych uzdrowień. W 2002 roku archeolodzy prowadzący wykopaliska w Amesbury, 5 km od Stonehenge, odkryli boga JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ to wyposażony grób mężczyzny z epoki brązu (około 2300 lat p.n.e.). Badania szkieletu tzw. Łucznika z Amesbury (nazwane Stonehenge Excavations 2008. Timothy Darvill i Geoffrey Wainwright; The Antiquaries Journal, go tak ze względu na broń, z którą został pochowany) ujawniły, tom 89, s. 1-19. Publikacja w Internecie 21IV 2009. Who Was Buried at Stonehenge? Mikę Parker Pearson i in.; Antiquity, tom 83, nr 319, s. 23-39; że stracił on kolano, a kości zaatakowała infekcja. Co ciekawe, IN/2009. analiza chemiczna jego zębów wykazała obecność izotopów Strona internetowa UNESCO World Heritage Center poświęcona Stonehenge: http:Avhcunesco. strontu, co oznacza, że Łucznik pochodził z dalekich Alp (szkliwo org/en/list/373
kwiecień 2011, Świat Nauki 51
52 S«'i:il \ T ;uiki. kwńntwft SfllT
Mark G. Raizen jest profesorem fizyki (Sld W. Richardson Foundation Regents Chair) w Uniwnsity of Texas w Austin. Tam też obronił pracę doktorską. Jego zainteresowania koncentniją się wokół takich zagadnień, jak pulapkowanie optyczne i splątanie kwantowe. We wczesnym dzieciństwie-: Raizen miał okazję spotkać fizyka Leo Szilarda, który byl pacjentem jego ojca - kardiologa. Szilanl wyjaśnił, dlaczego istnienie demona Maiwella nie jest sprzeczne z prawami termodynamiki.
FIZYK
l
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. Haizen
:j
WWKRÓCIE
|
Tradycyjne metody chłodzenia gazu
pOTwabchrcdzićatomyiiternatwszyst-
się ze słynnego XIK-wiecznego ekspe-
ści cząstek elementarnych niewyma-
do temperatury bliskiej zera absolutne-
kich pierwiastków, a nawet niektóre
rymentu myślowego zwanego demo-
gajacego użycia drogich akceleratorów
go można stosować tylko w przypadku
cząsteczki.
neni Maxwella.
po separację izotopów wykorzystywaną
niektórych pierwiastków. Jednoczesne
Jedna z technik, która na pozór Jamie
Zakres możliwych zastosowań jest
na potrzeby medycyny i wielu prac
zastosowanie dwóch nowych metod
drugą zasadę termodynamiki, wywodzi
bardzo szeroki - od badania właściwo-
badawczych.
& ( ? ( * # .-ItMwi M i i w # t *
k w i e c i e ń 21)11, Ś w i n ! Nim ki 5 8
K
IEDY CZYTASZ TE SŁOWA, cząsteczki powie trza nieustannie bombardują cię ze wszyst kich stron, pędząc z prędkością ponad 3200 km/h, a więc szybciej niż karabino wy pocisk. Jednocześnie atomy i cząstecz ki we wnętrzu twojego ciała nieustannie drgają i zderzają się ze sobą. Nic w przyrodzie nie jest zupełnie nieruchome, a im szybciej się porusza, tym większą niesie ener gię. Całkowita energia poruszających się atomów i cząsteczek jest tym, co odczuwamy i określamy jako ciepło. Chociaż zupełny bezruch właściwy temperaturze zera ab solutnego jest fizycznie niemożliwy, naukowcy wciąż się do tej granicy zbliżają. W tak ekstremalnych warunkach możemy ob serwować zadziwiające zjawiska kwantowe i nowe, niezwykłe stany materii. Dzięki ochłodzeniu chmury gazu do temperatury niewielkiego ułamka kelwina powyżej zera absolutnego bada czom udało się zaobserwować cząstki elementarne zachowują ce się jak fale, co wykorzystano do skonstruowania najbardziej precyzyjnych przyrządów pomiarowych i budowy najdokład niejszych zegarów atomowych. Niestety, wykorzystywane dotychczas techniki można było stosować do chłodzenia tylko niektórych pierwiastków. Na przy kład wodór, pierwiastek, którego atomy mają najprostszą bu dowę, przez długi czas stanowił pod tym względem wielkie wy zwanie. Niedawno mój zespół opracował jednak nową metodę chłodzenia, którą można stosować w przypadku większości pierwiastków, a także wielu rodzajów cząsteczek. Zainspirował mnie eksperyment myślowy Jamesa Clerka Maxwella. Ten wybitny szkocki fizyk epoki wiktoriańskiej pro wadził rozważania dotyczące „demona", który mógłby łamać prawa termodynamiki. Nowo odkryte możliwości z pewnością wpłyną na rozwój badań podstawowych i znajdą wiele zastosowań praktycznych. Niewykluczone, że po zmodyfikowaniu technika ta posłuży do oczyszczania rzadkich izotopów mających istotne znaczenie w medycynie i pracach badawczych. Wiele może zyskać także nanotechnologia wykorzystywana w produkcji chipów kompu terowych. Oziębianie atomów i cząsteczek pomogłoby bada czom zajrzeć w niedostępny dotychczas obszar między fizyką kwantową a chemią oraz odkryć różnice w zachowaniu materii i antymaterii. Chłodzenie wodoru i jego izotopów pozwoliłoby małym laboratoriom uczestniczyć w poszukiwaniach odpowie dzi na fundamentalne pytania z zakresu fizyki, które dotychczas wymagały stosowania potężnych urządzeń, takich jak akcelera tory cząstek elementarnych. WYŚCIG POCISKÓW ATOMÓW I CZĄSTECZEK oraz manipulowanie nimi nie jest łatwe. W typowym eksperymencie badacze naj pierw wytwarzają rozrzedzony gaz składający się z atomów pierwiastka, ogrzewając ciało stałe lub odparowując je za po mocą impulsów lasera. Następnie gaz trzeba uwięzić w komorze próżniowej tak, by nie miał kontaktu z jej ściankami. Zacząłem pracę od zastosowania pewnego starego triku. Ponad 40 lat temu chemicy odkryli, że gaz pod ciśnieniem kilku atmosfer, który rozpręża się, uciekając przez mały otworek do próżni, ulega znaczącemu ochłodzeniu. Niezwykłe jest to, że powstające w tych warunkach tzw. wiązki naddżwiękowe są niemal monoenergetyczne, co oznacza, że prędkości poszczególnych cząstek prawie nie odbiegają od wartości średniej. Na przykład jeżeli wiązka porusza ZATRZYMYWANIE
54 Świat Nauki, kwiecień 2011
się z prędkością 3200 km/h, to prędkości pojedynczych cząstek nie różnią się od tej wartości więcej niż o 32 km/h. Dla porówna nia, jeżeli średnia prędkość cząsteczek powietrza w temperaturze pokojowej wynosi około 3200 km/h, to poszczególne cząsteczki mogą mieć dowolną prędkość z przedziału od 0 do 6400 km/h. W kategoriach termodynamiki oznacza to, że chociaż wiąz ka niesie sporą energię, w istocie jest bardzo zimna. Pomyślmy o tym w następujący sposób: obserwator, który leci wraz z wiązką z prędkością 3200 km/h, ujrzy jedynie bardzo wolno poruszające się cząstki i dojdzie do wniosku, że temperatura wiązki jest wyż sza od zera absolutnego zaledwie o setną część kelwina! Zrozumiałem, że gdybyśmy tylko potrafili spowolnić i zatrzy mać taką wiązkę, zachowując niewielki rozrzut prędkości, otrzy malibyśmy zbiór całkiem zimnych atomów, które moglibyśmy uwięzić w pułapce i kontynuować ich chłodzenie. W 2004 roku wspólnie z Uzim Evenem, chemikiem z Uni wersytetu Tel Awiwu rozpoczęliśmy eksperymenty z wiązkami naddźwiękowymi. Postanowiliśmy zacząć od skonstruowania wirnika obracającego się tak, by prędkość krawędzi jego łopat równała się połowie prędkości wiązki naddźwiękowej. Chcie liśmy kierować wiązki na oddalające się łopaty wirnika, aby przejmował on ich całą energię kinetyczną, podobnie jak cofają ca się rakieta tenisowa zatrzymuje piłkę. Nasz układ sprawiał wiele trudności, ponieważ wymagał nie zwykle precyzyjnej regulacji. Robert Hebner, dyrektor Center for Electromechanics w University of Texas w Austin, zaproponował więc inne rozwiązanie: za tarczę odbijającą cząstki miał posłu żyć tył pocisku poruszającego się w dziale elektromagnetycznym. Działo elektromagnetyczne to eksperymentalna broń, która wy strzeliwuje z lufy namagnesowane pociski, wykorzystując do tego pole magnetyczne zamiast prochu. Pocisk to w zasadzie magnes sztabkowy, przyciągany do środka solenoidu, w którym się poru sza. Ponieważ przyśpieszanie - gdy pocisk zbliża się do środka so lenoidu - zamieniłoby się w spowalnianie - kiedy pocisk minie już środek - prąd w uzwojeniu jest wyłączany dokładnie w momencie mijania przez pocisk środka solenoidu i rozpoczęcia jego przycią gania ku środkowi następnego. Dlatego siły magnetyczne zawsze popychają pocisk w tym samym kierunku - do wylotu lufy. Szybko zauważyłem, że możemy wykorzystać pomysł Hebnera, rezygnując w ogóle z pocisku. Wystarczy, że będziemy oddzia ływać bezpośrednio na wiązkę. Solenoidy w naszej lufie zamiast przyśpieszać pocisk, będą hamować cząstki gazu [ramka na stro nie obok"]. To możliwe, ponieważ większość atomów ma przynaj mniej minimalne właściwości magnetyczne. Wszystkie stają się magnesami, kiedy znajdą się w stanie wzbudzonym. Właściwo ści magnetyczne ma również wiele rodzajów cząsteczek. Zbudowaliśmy nowy układ i przetestowaliśmy go, używając najpierw wzbudzonych atomów neonu, a następnie cząsteczek tlenu. W obu przypadkach zdołaliśmy zatrzymać poruszające się cząstki. Nie wiedzieliśmy, że dokładnie na ten sam pomysł wpadła grupa z Zurychu pod kierunkiem Frederica Merkta, która w tym samym czasie zatrzymała atomy wodoru. Obecnie podobne działa elektromagnetyczne pracują już w kilku labora toriach. Ich konstrukcja jest prosta: wystarczą miedziany drut oraz ogólnie dostępne tranzystory i kondensatory. Następnym krokiem było uwięzienie atomów w statycznym polu magnetycznym. Poważniejszym problemem okazało się jednak znalezienie sposobu na ich dalsze chłodzenie. Chociaż 0,01 K (jedna setna stopnia powyżej zera absolutnego) to na prawdę niska temperatura, nadal byliśmy daleko od wyników
CHŁODZENIE - ETAP I
Magnetyczne hamulce W pierwszym etapie temperatura gazu jest obniżana do około 0,01 K. Osiąga się ją na skutek wpusz czenia wiązki atomów lub cząsteczek o dużej prędkości w obszar próżni (powoduje to dramatycz ny spadek temperatury), a następnie zatrzymaniu jej za pomocą atomowego działa elektromagne tycznego. Działa elektromagnetyczne zaprojektowano, poszukując broni, która rozpędzałaby pociski za pomocą pola magnetycznego. Atomowe działo elektromagnetyczne można zastosować w przypadku wszystkich obiektów, które mają niezerowy moment magnetyczny, w t y m atomów większości pierwiastków oraz wielu rodzajów cząsteczek.
(T)
Komora próżniowa
Gaz atomów lub cząsteczek w temperaturze pokojowej.
4 J Cząstki o niskiej prędkości opuszczają działo i są wychwytywane przez pułapkę magnetyczną w celu ich dalszego schładzania {ramka na następnej stronie). ( 3 , ) Atomy lub cząsteczki są spowalniane, przechodząc przez szereg kolejnych solenoidów {poniżej).
©
2 ) Gaz przez wąską dyszę wypływa do próżni i tworzy tzw. wiązkę naddźwiękową, ulegając gwałtownemu oziębieniu.
Jak działa odwrotne działo elektromagnetyczne Prąd włączony /
Prąd wyłączony
Prąd włączony
Pole magnetyczne M M Prąd płynący przez solenoid wytwarza pole magnetyczne, które odpycha nadlatującą cząstkę (pocisk), zmniejszając jej prędkość.
Qtj
Kiedy cząstka znajdzie się w środku solenoidu, prąd jest wyłączany; w przeciwnymraziepole magnetyczne wypchnęłoby cząstkę z solenoidu, przywracając jej początkową prędkość.
osiągniętych z wykorzystaniem innych technik. Musieliśmy zna leźć sposób, by zejść znacznie poniżej 0,01 K. Metody chłodzenia zaprzątały moją uwagę na długo przed tem, zanim ktokolwiek wpadł na pomysł elektromagnetycznych dział atomowych, ale nie mogłem znaleźć żadnego rozwiązania. Technika chłodzenia laserowego opracowana w latach osiem dziesiątych zaowocowała wielkimi sukcesami, do których należy zaliczyć wytworzenie stanu materii zwanego kondensatem Bosego-Einsteina, i dwiema Nagrodami Nobla w dziedzinie fizyki w latach 1997 i 2001. Niestety, w zasadzie można ją stosować tylko do chłodzenia atomów pierwiastków z pierwszej kolumny układu okresowego, takich jak sód lub potas, ponieważ łatwo przechodzą ze stanu podstawowego do pierwszego stanu wzbu dzonego, a użycie tej techniki wymaga takich właśnie przejść. Rozważałem też chłodzenie przez odparowywanie, polegające
Ilustracja Brown Bird Design
( ¾ ) Cząstka zmierza w kierunku następnego solenoidu i cały proces powtarza się. Kolejne fazy coraz bardziej spowalniają cząstkę.
na ucieczce gorących atomów i pozostawieniu zimnych (w ten właśnie sposób nasze ciała chłodzą się, kiedy pot paruje z po wierzchni skóry). Jednak bez chłodzenia laserowego bardzo trudno osiągnąć wystarczającą gęstość gazu, aby odparowywa nie stało się naprawdę efektywne. BILET W JEDN4 STRONĘ W LUTYM 2004 ROKU odwiedziłem Princeton University i rozma wiałem z Nathanielem J. Fischem, który zajmuje się fizyką pla zmy. Opowiedział mi wtedy o problemie, który właśnie rozwią zał: jak sterować prądem elektronowym w plazmie (gaz złożony z elektronów i dodatnich jonów) tak, by elektrony poruszały się tylko w jednym kierunku. Zastanawiałem się, czy coś podobnego można by powtórzyć w przypadku atomów i cząsteczek - zbudo wać „bramkę" przepuszczającą atomy tylko w jedną stronę. kwiecień 2011, Świat Nauki 55
CHŁODZENIE - ETAP I I
Niewyobrażalne zimno Kiedy za pomocą działa elektromagnetycznego lub innego urzą dzenia gaz oziębimy do mniej więcej 0,01 K powyżej zera abso lutnego, można przystąpić do „poważnego" schładzania mającego na celu uzyskanie temperatury 0,000001 K lub niższej. W nowej technice chłodzenia jednofotonowego elementem kluczowym jest bramka jednokierunkowa, która stanowi praktyczną realizację XIX-wiecznego eksperymentu myślowego. Zadanie polega na zebra niu atomów w mniejszej objętości (beż zwiększania temperatury gazu), a następnie rozprężeniu gazu do objętości początkowej (co powoduje obniżenie temperatury).
GD n j
Atomy w określonym stanie początkowym (niebieski) są uwięzione w pułapce magnetycznej. Włączony zostaje laser oddziałujący tylko na atomy w drugim stanie (pomarańczowy).
(*)
Wiązka z drugiego lasera (czerwony) przenosi atomy do drugiego stanu stabilnego (atom czerwony).
( 3 ) Atomy w stanie czerwonym odbijają się od wiązki pomarańczowej i dlatego muszą pozostać po jej prawej stronie.
W końcu wszystkie atomy są przenoszone do stanu czerwonego za pomocą drugiego lasera i zostają uwięzione po prawej stronie pułapki. Gaz ma tę samą temperaturę, co w stanie początkowym, ale jego objętość jest mniejsza.
( 5 ) Wyłączenie obu laserów umożliwia powrót gazu do objętości początkowej. Gaz, rozprężając się, ulega ochłodzeniu.
56 Świat Nauki, kwiecień 2011
Zostawię na chwilę techniczne szczegóły wykonania jedno kierunkowej bramki, aby wyjaśnić, w jaki sposób taki element pomógłby chłodzić gaz. Najpierw należałoby zmniejszyć ob jętość gazu, nie podnosząc jednocześnie jego temperatury. Wyobraźmy sobie, że bramka dzieli zbiornik na dwie części. W jednej atomy poruszają się losowo, odbijając się od ścianek, aż wreszcie, prędzej czy później, trafiają w bramkę. Jeżeli prze puszcza ona atomy tylko w jednym kierunku, powiedzmy z le wej części do prawej, to w końcu wszystkie znajdą się w prawej części zbiornika. Ważne, że prędkości atomów nie zmieniają się w tym procesie, więc końcowa temperatura gazu będzie rów na jego temperaturze początkowej. (To całkiem coś innego niż sprężanie gazu, które spowodowałoby wzrost prędkości cząstek, a tym samym temperatury.) Następnie gaz ulegałby rozprężeniu, wracając do początko wej objętości. Kiedy gaz się rozpręża, jego temperatura spada. (Dlatego pojemnik, z którego wydobywa się aerozol, robi się zimny.) W stanie końcowym otrzymalibyśmy więc gaz tej samej objętości, ale mający niższą temperaturę. Fizyków od dawna niepokoiło, że zawory sortujące atomy ła małyby prawa fizyki. Ściśnięty gaz ma mniejszą entropię (miara nieporządku w układzie). A zgodnie z drugą zasadą termody namiki nie można obniżyć entropii układu bez wydatkowania energii i zwiększenia entropii otoczenia. Ten paradoks budził kontrowersje od 1871 roku, kiedy James Clerk Maxwell zaproponował eksperyment myślowy, w którym „inteligentna istota o zwinnych dłoniach" sortowała poruszające się cząstki, otwierając albo zamykając bramkę. Na pozór, hipo tetyczny byt znany jako demon Maxwella łamałby drugą zasadę termodynamiki - zmniejszał entropię gazu, wydatkując zaniedbywalnie małe ilości energii. W1929 roku Leo Szilard rozwiązał za gadkę. Zauważył, że demon zbiera informacje za każdym razem, kiedy otwiera bramkę. Te informacje, jak twierdził, niosą entropię, która dokładnie odpowiada ubytkowi entropii gazu, ratując drugą zasadę termodynamiki. (Szilard wyprzedzał swoją epokę: w póź niejszych latach koncepcja, że informacje mają realne znaczenie fizyczne, dała początek współczesnym naukom informacyjnym). Wszelkie rozważania na temat demona Maxwella, wliczając w to rozwiązanie podane przez Szilarda, miały naturę czysto spekulatywną i przez kilkadziesiąt lat wydawało się, że nic się w tej kwestii nie zmieni. Jednak wraz z moimi współpracowni kami zdołaliśmy zrealizować w praktyce myślowy eksperyment Maxwella i to dokładnie tak, jak on go sobie wyobrażał. (W in nych przeprowadzonych niedawno doświadczeniach udało się uzyskać podobny efekt za pomocą nanomaszyn, a nie bramki przepuszczającej gaz.) Wykorzystując nasze osiągnięcie, zdołali śmy ochłodzić gaz do temperatury 0,000015 K. Zaraz przekonamy się, że demon Maxwella może istnieć w rzeczywistości, i wyjaśnimy, dlaczego spostrzeżenie Szilarda o kluczowej roli informacji było słuszne. Jeżeli jednokierunkowy zawór ma działać - rozumowałem - atomy gazu muszą występować w dwóch różnych stanach (różnić się konfiguracją elektronów). Oba stany powinny mieć niską energię gwarantującą ich stabilność. Nazwijmy je niebie skim i czerwonym. Atomy znajdują się w zbiorniku przedzielo nym na pół wiązką lasera. Długość fali światła jest tak dobrana, że czerwone atomy odbijają się od niej, a więc wiązka działa jak zamknięta bramka. Początkowo wszystkie atomy są niebieskie i bez przeszkód mogą pokonywać barierę z laserowego światła. Ale po prawej stronie, tuż za bramką, są oświetlane przez drugi
Ilustracja Brown Bird Design
laser, który emituje światło zdolChłodzenie ne za pomocą pojedynczego fojednofotOIlOWe tonu zmienić kolor atomu z nie Urzeczywistnia bieskiego na czerwony. Ponieważ czerwone atomy nie mogą pokoidee demona nać bramki, nie wrócą już do le__ . . -. , , wej połówki zbiornika. W końcu MaSWella, KtOiy wszystkie zbiorą się w prawej pon a pOZÓr ł a m i e i _• Iowie, a lewa będzie pusta. a r u Na początku 2008 roku po raz ^ Zasadę pierwszy zademonstrowaliśmy termodynamiki. działanie naszej bramki, używa jąc atomów rubidu. Nazwaliśmy nową technikę chłodzeniem jednofotonowym w odróżnieniu od znanego wcześniej chłodze nia laserowego, które do ochłodzenia jednego atomu wymagało użycia wielu fotonów. Nie wiedziałem, że w tym samym czasie na podobny pomysł wpadli Gonzalo Muga z Universidad del Pais Vasco w Bilbao w Hiszpanii i jego współpracownik Andreas Ruschhaupt (obec nie z Leibniz Univesitat w Hannowerze). Od tego czasu Muga, Ruschhaupt i ja wspólnie opracowywaliśmy niektóre teoretyczne aspekty bramki. W pracy opublikowanej w 2006 roku wykazali śmy, że foton, który uległ rozproszeniu na atomie, unosi informa cję na jego temat - małą kwantową entropię. Co więcej, fotony początkowo tworzące uporządkowany ciąg (wiązkę laserową), w wyniku rozpraszania biegły w przypadkowych kierunkach, zwiększając w ten sposób nieporządek w układzie. Pokazaliśmy, że wzrost entropii światła dokładnie odpowiadał jej ubytkowi spowodowanemu uwięzieniem atomów w mniejszej objętości za pomocą jednokierunkowej bramki. Dlatego chłodzenie jednofotonowe działa dokładnie jak demon Maxwella w interpretacji podanej przez Szilarda w 1929 roku. W tym przypadku demon jest szczególnie prosty i skuteczny: to wiązka laserowa, która po woduje nieodwracalny efekt związany z rozproszeniem pojedyn czego fotonu. Demon nie jest inteligentnym stworzeniem i nie musi podejmować jakichkolwiek decyzji na podstawie infor macji docierających wraz z atomami. Wystarczy, że informacje są dostępne i nic nie stoi na przeszkodzie, by je zbierać. NOWE ZASTOSOWANIA atomów i cząsteczek otwiera pole dla nowych kierunków badań. Chemicy od dawna marzyli o uwięzieniu i chłodzeniu cząsteczek, by śledzić reakcje chemiczne w reżimie kwantowym. Działo elektromagnetyczne jest skuteczne w przypadku dowolnych cząsteczek magnetycz nych, uzupełniając technikę spowalniania cząstek polarnych za pomocą pola elektrycznego. Jeżeli cząsteczki będą dostatecz nie małe, to chłodzenie jednofotonowe powinno zapewnić wy starczająco niską temperaturę, by zaczęły dominować zjawiska kwantowe. Na przykład długości fal odpowiadających cząstecz kom ulegają znacznemu wydłużeniu. Reakcje chemiczne mogą więc zachodzić w dużo większej odległości niż w „zwykłej" tem peraturze, a brak minimalnej energii kinetycznej nie jest prze szkodą. Kilka zespołów prowadzi już badania w tej dziedzinie. Kolejną wielką zaletą chłodzenia jednofotonowego jest moż liwość stosowania go w przypadku wodoru i jego izotopów deuteru (z jednym dodatkowym neutronem w jądrze) oraz trytu (z dwoma neutronami). Pod koniec lat dziewięćdziesiątych Dan Kleppner oraz Thomas J. Greytak z Massachusetts Institute of Technology dzięki heroicznym wysiłkom oraz zastosowaniu me UMIEJĘTNOŚĆ KONTROLOWANIA RUCHU
tod kriogenicznych i chłodzenia przez odparowanie zdołali za mknąć w pułapce i schłodzić wodór. Nie udało im się powtórzyć tego samego z pozostałymi izotopami. Chłodzenie jednofotono we idealnie nadaje się do pułapkowania i oziębiania wszystkich trzech izotopów wodoru. Jednym z kolejnych celów będzie roz wijanie ultraprecyzyjnej spektroskopii, która jest istotnym za stosowaniem zimnych atomów. Ta sama metoda powinna też zadziałać w przypadku pu łapkowania i chłodzenia antywodoru - odpowiednika wodoru zbudowanego z antycząstek. Anrywodór udało się niedawno wytworzyć w ośrodku badań cząstek elementarnych CERN pod Genewą. Praca z nim jest bardzo trudna, ponieważ antymate ria w kontakcie z materią momentalnie znika, zamieniając się w energię. W tym przypadku zastosowanie wiązek naddźwiękowych jest wykluczone. Zamiast tego można uzyskać wiązkę antywodoru, przepuszczając antyprotony przez chmurę pozyto nów, a następnie zatrzymać i schłodzić antyatomy, zatrudniając demona Maxwella. Eksperymenty z antywodorem dadzą odpo wiedź na pytanie, czy antymateria spada w taki sam sposób, jak materia? Innymi słowy, czy grawitacja działa jednakowo w przy padku wszystkich obiektów o takiej samej masie? Nowe techniki oparte na wykorzystaniu atomowego dzia ła elektromagnetycznego i chłodzenia jednofotonowego mogą znaleźć również ważne zastosowania praktyczne. Izotopy więk szości pierwiastków ciągle separuje się za pomocą kalutronu - urządzenia zaprojektowanego przez Ernesta Lawrence'a pod czas realizacji Projektu Manhattan. Kalutron rozdziela izoto py różniące się minimalnie masą dzięki polu elektrycznemu w układzie, który przypomina wielki spektrometr masowy. Je dyny aktywny, realizowany w Rosji program, w którym korzy sta się z kalutronów, jest mało wydajny. Koncepcja z demonem Maxwella podobna do tej, którą posłużyliśmy się do chłodze nia, mogłaby być wykorzystana do separacji izotopów w wiąz ce, gwarantując większą wydajność niż kalutrony. Pozwoliłoby to otrzymywać niewielkie ilości izotopów, takich jak wapń-48 oraz iterb-168, które są ważne dla medycyny i badań podstawo wych. Problem rozprzestrzeniania materiałów rozszczepialnych w tym przypadku nie występuje, ponieważ metoda służy jedynie do pozyskiwania niewielkich ilości izotopów. Kolejną dziedziną, w której wyniki naszych prac umożliwi łyby znaczny postęp, jest wytwarzanie nanostruktur. Zamiast używać pola magnetycznego do hamowania atomów, można by je ogniskować (tak jak soczewka ogniskuje światło), formu jąc wiązkę atomów o rozdzielczości nanometra, a nawet lepszej. W ten sposób osadzałoby się atomy, tworząc detale mniejsze niż uzyskiwane dziś za pomocą litografii optycznej, podstawowej techniki wytwarzania chipów komputerowych. Umiejętność wytwarzania nanostruktur z pojedynczych elementów metodą „z dołu do góry", która jest przeciwieństwem dominującej dziś techniki zmniejszania rozmiarów „z góry do dołu", zapoczątko wałaby nową dziedzinę, którą nazywam nauką atomową. Zero absolutne jest wprawdzie nieosiągalne, ale wiele można odkryć i sporo zyskać, zmierzając w jego kierunku. • JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ Laserowe pulapkowanie cząstek elektrycznie obojętnych. Steven Chu; Świat Nauki, s. 36-43; IW1992. Demons, Engines and the Second Law. Charles H. Bennett; Scientific American, tom 257, nr 5, s. 108-116; Xl/1987. The Spectroscopy of Supercooled Gases. Donald H. Leyy; Scientific American, tom 250, nr 2, s. 96-109; 11/1984.
kwiecień 2011, Świat Nauki 57
Julian P. Sachs jest oceanografem. Pracuje na Uniyereity d Washington, gdzie kieruje zespołem stosującym i rozwijającym techniki molekularne i Izotopowe do odtwarzania zmian klimatu oraz przebiciu procesów geochemicznych i biochemicznych w ciągu ostatnich 2000 lal.
Conar L. Myhrvotd studiuje na Wydziale Nauk o Ziemi w Princeton Universlty, Podczas ostatnich wypraw Sachsa pracował jako asystent. I fotograL
ZMIANY
KLIMATU
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. Myhrwld
ILNIK NIEPOKOJĄCO ZACHARC/AŁ i
nagle zamilkł. To była pierw sza zapowiedź, że losy naszej wyprawy mogą się potoczyć inaczej, niż planowaliśmy. Była 2.00 w nocy, a my znajdowa liśmy się na otwartym oceanie w niewielkiej lodzi rybackiej. Jeszcze nigdy cisza nie była tak niepokojąca. Nagle decyzja o wypłynięciu z Wysp Marshalla na północnym Pacyfiku wydała nam się nierozsądna. Wyprawa do granic naukowej wiedzy niespodziewanie doprowadziła nas do zupełnie innej granicy - bez kresnych ciemności, w których słychać było tylko slaby plusk fal. Jesteśmy badaczami klimatu, a nasza podróż ry powietrza im Ziemi oraz. zwiany zasięgu i in (na sze/.eścit! zakończona bezpiecznie) była jęd tensywności tropikalnych deszczy móga odmienić rni z wie I u i którt? miały nam pomóc w odtworze- klimat Klubu W przyszłości. DlaLego odbyliśmy niu hisLorii opadów atmosferycznych w poprzek podróże do wielu odległych zakątków Oceanu całego Pacyfiku. Taka rekonstrukcja może sic Spokojnego. Niektóre współczesne zjawiska .klimatyczne, okazać niezwykle pomocna w prognozowaniu, w jaki sposób akumulacja gazów cieplarnianych takie jak cyrkulacja lii Nino lub jej pra^rWicuw atmosferze, wynikający sta,d wzrost temperatu st.wo U Nina, sa. dobrze '/mnę* O wirfe litojej38 Kwint Nauki, kwfciifen'2011
,
"j
, rfw •«
' .iv***
;
•r
'V.JV
.
^h*r .-'fg-^feP^M H
V
ikaltiych deszczy noc o kolejne pięć stopni geograficznej, pozbawiając miliony rolników.
•pomiędzy fflOlat nigdy i na północ.
,sze w południowo-zachodniej części Sanów Zjediioaonydi staną się normą, przeobrażając len obszar w pótpustynię podobną do: znajdującej się w północnym Meksyku.
fewlfCifiV-aB.il. SwIat.Siiłik! 59
wiadomo o innym równie ważnym elemencie oceanicznej po gody: strefie intensywnych opadów deszczu, która ciągnie się wzdłuż równika, opasując cały glob. Przemieszcza się ona w cią gu roku z południa na północ i z powrotem, wędrując za słoń cem. Obszar, który znajduje się w jej zasięgu, nazwano Międzyzwrotnikową Strefą Zbieżności (MSZ). Każda zmiana temperatury na Ziemi, która jest konsekwen cją wahań promieniowania słonecznego i efektu cieplarnianego, nie pozostaje bez wpływu na strefę deszczy równikowych dostar czających wody tropikalnemu rolnictwu. Strefa ta ma kluczowe znaczenie w powstawaniu i przebiegu monsunów: azjatyckie go i afrykańskiego. Jest także generatorem potężnych prądów konwekcyjnych, które przenoszą ciepło od równika w kierunku biegunów. Od przebiegu deszczowego pasa w znacznym stopniu zależy częstotliwość takich zjawisk, jak El Nino i La Nina, a tak że intensywność i czas występowania sezonów huraganowych na Pacyfiku i Atlantyku. Trwałe przesunięcie się wilgotnego pasa w kierunku południowym lub północnym może doprowadzić do szybkich zmian w środowisku naturalnym lądów położonych w pobliżu równika, co spowoduje globalne konsekwencje. Wiele znaków na niebie i ziemi wskazuje, że właśnie teraz ten pas się przesuwa. Główna oś strefy deszczy równikowych wędruje w ciągu roku pomiędzy 3 a 10°N. Tak jest dziś. Jak jednak było dawniej? Czy zakres tych wędrówek zmieniał się w przeszłości? Do niedawna naukowcy nie mieli o tym pojęcia. Jednak dzięki badaniom tere nowym prowadzonym w ostatnich latach na szerokościach geo graficznych, które znajdują się w obrębie MSZ, dowiedzieliśmy się, jak strefa ta wędrowała od 800 roku n.e. Z prac tych wyni ka, że w czterech ostatnich stuleciach pas deszczowy przesunął się na północ o około pięć stopni szerokości geograficznej, czyli prawie 550 km. Odkrycie tego faktu uświadomiło nam, że nawet niewielkie wzmocnienie efektu cieplarnianego może spowodować poważne zmiany w zasięgu i intensywności deszczy tropikalnych. Z dużą dozą prawdopodobieństwa potrafimy obecnie przewidzieć, dokąd dotrze strefa MSZ pod koniec XXI wieku, jeśli w najbliż szych dekadach atmosfera rzeczywiście się ociepli. Możemy powie dzieć, gdzie w pasie równikowym opady staną się częstsze, a gdzie ich ubędzie, i jakie będą konsekwencje tych zmian dla wielu regio nów Azji, Ameryki Środkowej oraz południowych stanów USA. ,
Zanim zaczęliśmy rekonstruować dawne opady atmosferycz ne, dysponowaliśmy znikomą wiedzą o peregrynacjach MSZ w ostatnim tysiącleciu. Pas deszczowy przebiega blisko równika, ale jego szerokość może się wahać od kilkudziesięciu do kilkuset kilometrów w zależności od pory roku i lokalnych uwarunko wań pogodowych. Strefa t a jest najlepiej wyodrębniona na ob szarze Pacyfiku i tam najwyraźniej widać jej wędrówki. Dlatego w tym miejscu postanowiliśmy prowadzić badania. Wydaje się, że ustalenia dotyczące Oceanu Spokojnego odnoszą się także do pozostałych fragmentów równikowego pierścienia. MROKI ŚREDNIOWIECZA INTENSYWNOŚĆ PROMTENIOWANIA SŁONECZNEGO można okre
ślić na podstawie zawartości izotopu węgla C-14 w słojach drzew lub też izotopu berylu Be-10 w rdzeniach lodowych. Do zrekon struowania stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze przy datne są z kolei pęcherzyki powietrza uwięzione w rdzeniach lodowych z regionów polarnych. Zestawiając intensywność pro mieniowania słonecznego oraz poziom gazów cieplarnianych z wahaniami zasięgu MSZ na przestrzeni wieków, możemy wydedukować, jak rosnące emisje związków węgla wpłyną na dy namikę deszczy tropikalnych. Naukowcom udało się pośrednio określić zmiany temperatu ry globalnej w ostatnim tysiącleciu. Dwa okresy się wyróżniają. Około roku 800 temperatura na planecie była porównywalna z odnotowywaną pod koniec XIX wieku. Potem rosła i podczas okresu zwanego Średniowiecznym Optimum Klimatycznym (la ta: 800-1200) osiągnęła poziom zbliżony do tego, jaki mieliśmy w polowie XX wieku. Następnie zaczęła się stopniowo obniżać, dając początek Malej Epoce Lodowej (lata: 1400-1800). W dwóch ostatnich dziesięcioleciach XX wieku nastąpiła wyjątkowa sytua cja: intensywność promieniowania słonecznego utrzymywała się na względnie stałym poziomie, natomiast wyraźnie rosły zarów no temperatura powietrza, jak i stężenie ditlenku węgla. Oba pa rametry osiągnęły wartości najwyższe od 1200 lat. Mimo wszystkich tych informacji wiedza o dawnym klimacie strefy tropikalnej była wciąż bardzo niepełna. Osady gromadzą ce się na dnie oceanów mogą dostarczyć cennych danych na ten temat, ale tempo ich akumulacji jest bardzo wolne - dlatego, aby zmiany te były zauważalne, muszą minąć tysiąclecia. Ra-
RATORIUM W LABORATORIUM
i_
Prastare deszczomierze iszczomierze Glony pozyskują w całości wodór z wody, w której żyją. Mierząc pro porcję dwóch stabilnych izotopów tego pierwiastka - deuteru i protu - w tłuszczach okazów znalezionych w osadach na dnie tropikalnych jezior uzyskujemy informacje na temat wielkości opadów deszczu. Proporcja deuteru do protu (D/H) jest u wielu glonów powiąza na liniowo z proporcją D/H w wodzie, Ta z kolei zależy od stosunku opadów do parowania w okoiicy, W strefie zbieżności pasatów, gdzie opady deszczu są częste i intensywne, wskaźnik D/H w wodzie jezior nej i morskiej jest niski. Poza tą strefą -szczególnie tam, gdzie paro wanie przewyższa opady - jest wysoki. Pobierając glony z coraz niż szych warstewek rdzenia i określając w ich tłuszczach proporcję D/H, możemy zrekonstruować intensywność deszczu nawet 1000 lat temu. Szczęśliwym trafem glony modyfikują proporcję D/H także pod wpływem zasolenia wody. Wspaniałe naturalne laboratorium, dzię ki któremu mogliśmy dokładnie zbadać to 2Jawisko, znajduje się
60 Świat Nauki, kwiecień 2011
na Wyspie Bożego Narodzenia. Jest tam grupa niewielkich zbiorników o podobnej temperaturze, naświetleniu, zawartości substancji pokar mowych oraz wskaźniku D/H wody. Różnią się tylko zasoleniem. Im jest ono wyższe, tym wyższy jest wskaźnik D/H w tłuszczach. Zależ ność ma charakter liniowy. Zasolenie słonowodnych jeziorek spada w okresach obfitych opadów, a rośnie, kiedy klimat staje się bar dziej suchy. Czynnik ten zmienia zatem proporcję izotopów wodoru w podobny sposób, jak opady deszczu. To sprawia, że wskaźnik D/H jest dokładnym miernikiem systemu hydrologicznego. Próbki trzeba jeszcze datować. Wiek osadów określa się za pomo cą dwóch promieniotwórczych izotopów; węgla C-14 i ołowiu Pb-210. Czas ich połowicznego rozpadu wynosi - odpowiednio - 5730 i 22,3 lat. Porównując zawartość izotopów wodoru w uprzednio datowa nych próbkach, mogliśmy odtworzyć zmiany wielkości opadów desz czu na przestrzeni ostatnich 1200 lat.
fy koralowe stanowią bardzo dokładne archiwum klimatyczne ze względu na wyraźne roczne przyrosty, lecz budujące je zwierzęta rzadko żyją ponad 300 lat. Poznanie przeszłości z przedziału 3001000 lat na podstawie tego źródła jest więc niemożliwe. Aby dowiedzieć się więcej, postano wiliśmy znaleźć sposób na odtworzenie zmian w natężeniu opadów atmosferycz nych w ostatnim tysiącleciu. Kiedy kropla deszczu spada na powierzchnię oceanu, jest oczywiście stracona dla badacza kli matu. Jednak na Pacyfiku znajduje się wiele małych wysepek, a na nich są więk sze i mniejsze jeziora. Okazały się one dla nas skarbnicą wiedzy. W ostatnich sześciu latach nasz zespół pobrał dziesiątki rdze ni z dna takich zbiorników. Zależało nam na dotarciu do wszystkich miejsc, które obecnie leżą w zasięgu pasa deszczy tro Rdzeń wydobyty z dna jeziora na wyspie Lib zawiera komórki glonów, dzięki pikalnych, a także takich, które sąsiadu którym można zrekonstruować opady deszczu. Zdobycz tniemy na cienkie plasterki, ją z nim od południa i północy. Wiedząc, trzymając ją pionowo - do tego, jak widać, przydaje się drzewo. gdzie w różnych okresach w przeszłości występowały najbardziej intensywne opady, mogliśmy odtworzyć zmiany w położeniu deszczowej snym środowisku każdej z wysp. Bez tego nie wiedzielibyśmy, strefy. W miejscach odległych od siebie o dziesiątki tysięcy ki jak interpretować to, co znajdziemy w rdzeniach. Pobieraliśmy lometrów zapisały się równoczesne ucieczki i powroty deszczu. zatem próbki wody jeziora z różnych głębokości. Zamierzaliśmy Dzięki temu mogliśmy się dowiedzieć, jak daleko na południe zbadać jej skład chemiczny, określając zawartość izotopów wo lub na północ dotarła strefa zbieżności pasatów. doru. Sprawdzaliśmy również, jakie glony i mikroorganizmy ży Badania terenowe niosą wiele niespodzianek - gdy przyje ją w zbiorniku. Chwytaliśmy je i natychmiast umieszczaliśmy chaliśmy do Majuro, stolicy Wysp Marshalla, okazało się, że dwa w lodzie, aby potem określić w nich poziom tłuszczów. W tym samoloty należące do lokalnej linii lotniczej Air Marshall Islands samym celu zbieraliśmy próbki roślin. (ironicznie nazywanej Air Maybe) są właśnie zepsute. Wypoży Wyzwaniem było dostarczenie osadów jeziornych w stanie czyliśmy więc łódź rybacką, która niezbyt nadawała się do dłuż niezaburzonym. Aby kawałki rdzenia nie pomieszały się, jego szych wycieczek, co skończyło się wspomnianym już przymuso górną część składającą się z miękkich osadów żmudnie dzielili wym postojem na środku morza, gdy wracaliśmy z dwudniowej śmy na warstewki grubości centymetra i umieszczaliśmy w pla stikowych torebkach. Następnie ruszaliśmy w podróż powrotną eskapady na sąsiedni atol. Aby wydobyć spod jeziora nienaruszone rdzenie, w dno zbior do Seattle, do naszego laboratorium na University of Washing nika wciskaliśmy, wbijaliśmy i wkręcaliśmy długie tuleje. Prak ton. Tu przystępowaliśmy do analiz - mierzyliśmy proporcje tycznie w każdym miejscu sekwencja osadów w odwiercie była dwóch stabilnych izotopów wodoru w tłuszczach znajdujących inna. Raz trafialiśmy na jasnoczerwone galaretowate warstwy się w glonach znalezionych w osadzie i datowaliśmy te próbki. grubości kilku metrów składające się z sinic - tak było w jeziorze W ten sposób pośrednio dowiadywaliśmy się, jakie były opa na wyspie Washington należącej do Kiribati. Kiedy indziej, na Pa- dy deszczu w czasach, gdy te roślinki żyły [ramka na stronie lau, wydobywaliśmy brązowy muł przesiąknięty cuchnącym siar obole]. kowodorem, zawierający fragmenty szczątków roślinnych z lasów namorzynowych oraz warstewki pełne skorupek małży. WĘDRÓWKI OPADÓW OD LAT SYSTEMATYCZNIE NANOSIMY nowe dane na coraz dokład TŁUSTA ZAGADKA niejszą mapę historycznych zasięgów strefy zbieżności pasatów. PONIEWAŻ TEMPO AKUMULACJI osadów jeziornych może być bar Najnowsza nasza zdobycz pochodzi z wyspy Kosrae w Mikro dzo różne, nigdy nie wiedzieliśmy, jak głęboko tym razem trze nezji. Analiza przywiezionego stamtąd materiału zajmie nam ba będzie wiercić. Zazwyczaj w warstwie osadu grubości metra jeszcze kilka miesięcy. Jednak dotychczasowe obserwacje - wła zapisuje się kilka stuleci. Odwiert z wyspy Washington miał sne i zebrane przez współpracowników - wskazują, że w Małej na przykład długość 9 m, a jego najstarsza część liczyła 3200 lat. Epoce Lodowej niewielki spadek ciepła w ziemskiej atmosferze Gdy było to możliwe, staraliśmy się dotrzeć do skalnego podło doprowadził do znacznego przesunięcia się pasa deszczy tropi ża, bo to pozwalało nam określić, kiedy w jeziorze ruszyła aku kalnych. Na skutek tego wyspy, takie jak Palau, które wcześniej mulacja osadów. Wtedy zyskiwaliśmy pewność, że dysponujemy były bardzo wilgotne, stały się bardzo suche. Z kolei intensywne deszcze przesunęły się do miejsc poprzednio suchych, na przy kompletnym zapisem zmian klimatycznych. Naszym celem było zrekonstruowanie opadów atmosferycz kład do archipelagu Galapagos. Z szacunków wynika, że natę nych, ale wcześniej musieliśmy zebrać informacje o współcze- żenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych
kwiecień 2011, Świat Nauki 61
PODROŻ W CZASIE
Deszcze podążają za rosnącą temperaturą Międzyzwrotnikowa Strefa Zbieżności (czerwony), która otacza całą
systemy pogodowe. Gdy temperatura na półkuli północnej rośnie.
planetę, powstaje w miejscu spotkania pasatów. Formuje się tu
strefa równikowych deszczy przesuwa się w jej stronę - tak było
potężny niż atmosferyczny. Powietrze unosi się nad równikowymi
podczas Średniowiecznego Optimum
wodami oceanu podgrzewanego przez słońce - woda intensyw
Natomiast w okresie Małej Epoki Lodowej deszcze powróciły bli
nie paruje, wędruje do góry i skrapla się. powracając na Ziemię
żej równika. Dziś znów powędrowały na północ, najdalej w cią
pod postacią bardzo obfitego deszczu. Strefie niżowe]
towarzyszą
gu ostatnich 1200 łat. W kolejnych 100 latach przemieszczą się
od południa i północy wyże atmosferyczne, które pompują ciepło
o następne 500 km, jeżeli z powodu emisji gazów cieplarnianych
w umiarkowane szerokości geograficzne i napędzają tamtejsze
temperatura na planecie wzrośnie zgadnie z przewidywaniami.
Średniowieczne Optimum Klimatyczne
2000
Mała Epoka Lodowa
Mała Epoka Lodowa s i t "m
n i J Optimum Klimatyczne
1400 Lata (A.D.)
2000
1600
Klimatycznego (z lewej)
2010
Konsekwencje: Jeśli strofa deszczy tropikalnych przesunie się na północ o pięć stopni szerokości geograficznej, zmniejszenie ilości opadów da się we znaki setkom milionów ludzi w pobliżu równika. W takich miejscach, jak Ekwador, Kolumbia, północna Indonezja oraz Tajlandia ucierpi rolnictwo, w tym plantacje bananów i kawy, oraz przyroda. Wiele innych rejonów, na przykład Salwador oraz wyspa Guam, po raz pierwszy znajdzie się w zasięgu intensywnych deszczy. Z kolei susze staną się normą w poludniowo-zachodniej części USA.
Sezonowe przeprowadzki: Strefa deszczy równikowych podąża w ciągu roku za słońcem. Podczas lata na półkuli północnej dociera do równoleżnika 10'N, zimą znajduje się na szerokości geograficznej 3°N.W niektórych regionach może być znacznie szersza. Osady jeziorne z wysp pacyficznych pozwoliły odtworzyć wędrówki tej strefy w przeszłości.
If
ti?
Wyspa Mejit Wyspa Lib • • Kosiae Średnie miesięczne opady deszczu w strefie międzyzwrotnikowej w latach 1979-2005 (powyżej 200 mm) Lipiec Styczeń
y ta
Wyspa Washington
al U
Wy'.(W SSH Równik
Wyspa kabfla ? Wyspa Floriana Strefa n i jędzyzwre Klikowa
II 62 Świat Nauki, kwiecień 2011
warstw atmosfery zmalało wtedy o 0,2% w ciągu 100 lat. To wy starczyło, aby MSZ znalazła się 500 km bliżej równika. Taka wrażliwość systemu źle wróży. Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu prognozuje, że w połowie XXI wieku poziom ditlenku węgla w atmosferze będzie dwu-, a pod koniec stule cia nawet trzykrotnie wyższy niż przed rewolucją przemysłową. Z tego powodu atmosfera ociepli się dwa, trzy razy bardziej niż pod koniec Malej Epoki Lodowej [ramka na sąsiedniej stronie]. Podczas Malej Epoki Lodowej oś strefy deszczy równikowych trzymała się na południe od 5°N. Obecnie oscyluje w ciągu roku w granicach 3-10°N. Emisje gazów cieplarnianych mogą spowo dować, że do 2100 roku deszczowy pas przesunie się na północ o kolejne pięć stopni, czyli o około 500 km. To jego nowe poło żenie (8-15°N) zmieni rozkład deszczy równikowych. Z naszych badań wynika, że zmiany te mogą być znaczne. Weźmy pierwszy z brzegu przykład. Wyspa Washington znajdująca się na równo leżniku 5°N dostaje obecnie 3000 mm opadu rocznie. Przed 400 laty było ich trzykrotnie mniej przy znacznie silniejszym paro waniu. Odwrotnie działo się na pustynnej obecnie wyspie San Cristóbal w archipelagu Galapagos. Podczas Małej Epoki Lodo wej opady były tu znacznie obfitsze. Także badania archeologiczne potwierdzają wędrówkę tropi kalnego deszczu. Zauważono na przykład, że fortyfikacje na wy spach Indonezji i południowego Pacyfiku pojawiły się mniej więcej w tym samym czasie, gdy pas deszczy przesunął się na po łudnie. Kamienne mury zaczęto wznosić powszechnie w Małej Epoce Lodowej. Przesunięcie się wilgotnej strefy na południe sprawiło, że mieszkańcy wysp położonych bardziej na północy zaczęli cierpieć z powodu suszy. Prawdopodobnie zostali zmu szeni przez klimat do ucieczki na południe, w ślad za deszczem. Fortyfikacje powstały z obawy przed tymi migracjami. Dziś uzależnienie od deszczu można trochę zmniejszyć, bu dując odsalarnie wody morskiej oraz przewożąc wodę statkami, ale przesunięcie się MSZ aż o pięć stopni na północ zagroziłoby setkom milionów ludzi zamieszkujących strefę pomiędzy zwrot nikami. Straty poniosłaby także przyroda tropikalna. Większość krajów równikowych dopiero się rozwija. Liczba ludności bę dzie w nich szybko rosła, w przeciwieństwie do zasobów natu ralnych. Tych niemal na pewno nie wystarczy dla wszystkich. Długotrwałe susze przerywane tylko katastrofalnymi powodzia mi mogą doprowadzić w ciągu kilku dziesięcioleci, a nawet lat, do znacznego spadku plonów roślin uprawnych. Konsekwencje tego to niedobory żywności, niepokoje społeczne, w końcu masowa migracja. Będą i takie regiony, które po raz pierwszy od bardzo dawna znajdą się w zasięgu pasa deszczowego (10-15°N). Należą do nich Salwador czy też północne Filipiny ze stolicą kraju Manilą. Tam deszcze mogą się stać znacznie intensywniejsze. Ale będą i takie tereny (pomiędzy równoleżnikami 3-8°N), do których MSZ prze stanie docierać. Opady deszczu mogą się tam stać kilkakrotnie mniejsze i nie wiadomo, czy zostanie to zrównoważone przez wzmocnienie siły monsunów azjatyckiego i indyjskiego.
kawy dojrzewają najlepiej w klimacie, w którym roczna suma opadów wynosi powyżej 1800 mm. Poza strefą najbardziej intensywnych deszczy znajdą się Ekwador i Kolumbia. W tym drugim kraju szybko postępuje urbanizacja, ajego gospodarka nie jest już w tak dużym stopniu uzależniona od rolnictwa. To może złagodzić skutki zmian kli matycznych. Zarazem jednak Kolumbia jest trzecim na świecie producentem kawy i, podobnie jak w Indonezji, zmniejszenie opadów deszczu może negatywnie wpłynąć na plony i jakość ziaren kawowych. Najwięcej plantacji tej rośliny znajduje się na południe od równoleżnika 8°N. To one staną się najbardziej zagrożone w drugiej połowie XXI wieku. Im dalej na południe, tym straty będą większe. W Ekwadorze mogą ucierpieć plantacje bananów. Rośliny te wymagają wysokiej temperatury oraz rocznych opadów na pozio mie 2000-2500 mm. Ekwador już dziś znajduje się na południe od głównej strefy intensywnych deszczy i z trudem spełnia te wa runki. Pod koniec XXI wieku roczna dawka opadów może tam spaść poniżej 1000 mm. To położyłoby kres uprawom bananów. Zbiory mogą zmniejszać się błyskawicznie. Pokazał to niedawny przykład z Filipin, gdzie na początku 2010 roku na połowie plan tacji wystąpił nieurodzaj - owoce były małe i nie nadawały się do sprzedaży. Wystarczył jeden wyjątkowo suchy sezon. Wszędzie, gdzie deszczu będzie mniej, ucierpią zwłaszcza rol nicy indywidualni. Wielu z nich ucieknie do miast. Te jednak nie będą wiele bezpieczniejsze. Brak lokalnych źródeł żywności to skuteczny przepis na kryzys gospodarczy i społeczny. Przesuwanie się pasa deszczowego wywoła również poważne zmiany klimatyczne w USA. Być może już się to zaczęło. Połu dniowo-Zachodnia część Stanów Zjednoczonych doświadcza od wielu lat suszy, która - co bardzo prawdopodobne - stanie się normą w XXI wieku, jeżeli emisja gazów cieplarnianych będzie nadal szybko rosła. Wyższa temperatura powietrza oraz wę drówka MSZ na północ spowodują, że w tym samym kierunku przesunie się strefa pustyń podzwrotnikowych obecnie przebie gająca głównie przez północny Meksyk. Nie wiadomo, czy przetasowania na równiku wpłyną na czę stość i intensywność monsunów lub huraganów. Zbadania wy maga też wpływ przedstawionych zdarzeń na El Nino i La Nifia. Wciąż musimy prowadzić badania, które upewnią nas, że nie mylimy się, bijąc na trwogę. Modele klimatyczne nadal nie dość wiernie odtwarzają dawne i współczesne opady atmosferyczne w strefie tropikalnej. Gdyby ich twórcy mieli dostęp do większej liczby danych uzyskanych z analizy osadów jeziornych i innych naturalnych archiwów paleoklimatycznych, symulacje kompu terowe byłyby bardziej wiarygodne. Doskonaleniem modeli zaj mują się m.in. nasi koledzy z University of Washington. Dlatego też zamierzamy kontynuować nasze badania na wyspach Oce anu Spokojnego. Zależy nam, aby jeszcze dokładniej odtworzyć dawne wędrówki Międzyzwrotnikowej Strefy Zbieżności i lepiej przewidywać jej przyszłość. • JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ
MNIEJ KAWY, WIĘCEJ BANANÓW ZNACZNĄ CZĘŚĆ WODY DESZCZOWEJ stracą: północna Indonezja, Malezja, południowe Filipiny, Mikronezja, Tajlandia i Kambo dża. Uprawy idealnie dostosowane do obecnych warunków przestaną przynosić wysokie plony. Na przykład krzewy ka wowe, podobnie jak winna latorośl, wymagają mnóstwa wody deszczowej na początku sezonu wegetacyjnego. Ponadto ziarna
Ilustracje: George Retseck (globy) i Jen Christiansen (wykres)
Paleoclimates and the Emergence of Fortifications in the Tropical Pacific Islands. Julie S. Reld i Peter V. Lape; Journal ofAnthmpologicalArchaeology, tom 29, nr 1, s. 113-124111/2010. Southward Movement of the Pacific Intertropical Convergence Zonę AD 1400-1850. Julian P. Sachs i in.; Natura Geoscience, tom 2, nr 7, s. 519-525; VII/2009. Proxy-Based Reconstructions of Hemispheric and Global SurfaceTemperaturę Variations over the PastTwo Millennia. Michael E. Mann i in.; Pmceedings of the National Acądemyof Sciences USA,
tom 105, nr 36, s. 13252-13257; 2IX 2008. Badania paleoklimatyczne w Laboratorium Sachsa: http:^faculty.washington.edu/jsachs
kwiecień 2011. Świat Nauki 63
Z D R O W I E PUBLICZNE
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 WIATOWA ORGANIZACJA ZDROWIA (WHO) prze widuje, że w 2020 roku na nowotwory cierpieć będzie 15 min ludzi na całym świecie, w tym 9 min w krajach rozwijających się. Paul Farmer, lekarz i antropolog medyczny z Harvard University, robi wszystko, aby ta prognoza się nie sprawdziła. A ma już niemałe doświadczenie w walce z tak poważnymi problemami. Jego rozprawa doktor ska na temat Haiti rozrosła się do ponad 1000 stron (co skło niło uczelnię do wprowadzenia limitu objętości). Później, ja ko współzałożyciel organizacji non profit Partners In Health, zapewniał milionom biednych ludzi na całym świecie opiekę medyczną - od stałego nadzoru lekarzy pierwszego kontaktu po antywirusowe terapie dla chorych na AIDS. Działania, opisane w bestsellerze Trący Kidder Mountains beyond Mountains oraz w jego własnych książkach, zainspiro wały rządy i inne organizacje do inicjowania podobnych akcji. Ostatnio Farmer skupił się na problemie nowotworów w krajach rozwijających się, gdzie liczba zachorowań wzrasta, a o kosztow ne leczenie trudno. W ubiegłorocznym październikowym nume rze czasopisma Lancet Farmer wraz z grupą specjalistów z Glo bal Task Force on Expanded Access to Cancer Care and Control in Developing Countries ogłosił nowy, ambitny, wielokierunko wy program mający zapewnić w tych państwach dostęp do tera pii przeciwnowotworowych - przez wsparcie finansowe, obni żenie kosztów leków i znalezienie nowych dróg dotarcia z nimi do potrzebujących. Dziennikarka naukowa Mary Carmichael
Ś
spotkała się z Farmerem w jego biurze w Bostonie. Oto fragmen ty przeprowadzonej rozmowy. SCIENJTFIC AMERICAN: Co oznacza „wzrost liczby zacho rowań na nowotwory w krajach rozwijających się"? Czy to część jakiegoś ogólnoświatowego trendu? FARMER: Trudno wychwycić wszystkie przypadki, poza tym „no wotwór" nie oznacza tego samego w Jordanii i w Burundi, choć by dlatego, że Jordania ma lepsze zaplecze medyczne. Jednak można zauważyć powszechny trend. W1970 roku tylko 15% świa towych rozpoznań nowotworów przypadło na kraje rozwijające się. W 2008 roku było to już 56%. A umieralność z powodu nowo tworów była niemal o połowę wyższa w krajach o niskich docho dach na mieszkańca niż w tych, gdzie stopa życiowa jest wysoka. Nie lubię określenia „styl życia", jednak niektóre czynniki ryzyka związane z nowotworami, takie jak wirusy czy zanieczyszczenie substancjami toksycznymi, są powszechne i zwiększa to częstość zachorowań. Ponadto w wielu krajach rośnie oczekiwana długość życia - jeśli skutecznie leczysz lekooporną gruźlicę lub AIDS, pa cjenci mogą żyć dostatecznie długo, by zapaść na raka. Czyli jedną z przyczyn wzrostu zapadalności na nowotwory jest fakt, ze spada umieralność z powodu innych chorób? Tak. W ostatnim artykule opublikowanym w Lancet zwracamy uwagę, że trzeba integrować prewencję i terapię nowotworów, uwzględniając różne sposoby zapobiegania, rozpoznawania i le czenia. Obecnie inicjuje się wiele całkowicie odrębnych progra
my S K R Ó C I E Prawie dwie trzecie spośród 7,6 min zgonów z powodu nowotworów na świecie przypada na kraje rozwijają ce się, mimo to ich łączne wydatki na leczenie chorób nowotworowych nie
64 Świat Nauki, kwiecień 2011
przekraczają 5% światowych nakładów na ten cel. Paul Farmer, pionier w dziedzinie działań prozdrowotnych, i jego grupa Partners In Health wraz z innymi orga
nizacjami podjęli walkę z chorobami nowotworowymi w tych państwach. Organizacja Partners In Health zapo czątkowała walkę z rakiem w Mala wi, Haiti i Rwandzie. We współpracy
ze szpitalem klinicznym funkcjonującym przy Harvard University oferuje chorym kompleksowe wsparcie diagnostyczne i terapeutyczne oraz profesjonalną opie kę onkologiczną.
Zdjęcie Christopher Churchill
mów - tymczasem im lepiej powiążemy je ze sobą, tym większy zysk przyniesie każdy wydany na nie dolar. To zresztą sprawdza się w odniesieniu do wszystkich prób polepszenia opieki zdro wotnej, ale w przypadku nowotworów potrzeba integracji dzia łań jest szczególnie widoczna, bo na te choroby nie ma jednego prostego sposobu. Niektórym, m.in. pewnym rakom wątroby, szyjki macicy czy głowy i szyi, można zapobiegać przez szczepie nia. Inne leczy się metodami chemio- lub radioterapii. W wielu przypadkach potrzebna bywa opieka paliatywna. Dlatego ko nieczne jest zaangażowanie rozmaitych instytucji zajmujących się opieką medyczną. No i terapia nowotworów musi być ujęta w powszechnym narodowym ubezpieczeniu zdrowotnym, tak jak w Meksyku czy Kolumbii. Czy sądzisz, że problem, nowotworów w krajach rozwijają cych się jest lekceważony? Wygląda na to, że uwagę przy ciągają głównie choroby infekcyjne, takie jak HIV, gruźlica czy malaria? W 2003 roku w ogóle nie było programów diagnozowania czy leczenia AIDS, niewiele też robiono w sprawie gruźlicy i ma larii. Sformułowano wprawdzie President Emergency Plan for AIDS, ale do jego rzeczywistego wdrożenia było daleko. Dopiero w 2003 roku Global Fund to Fight AIDS, Tuberculosis and Ma laria (Światowy Fundusz Walki z AIDS, Gruźlicą i Malarią) prze znaczył jedną z pierwszych dotacji dla Haiti. A więc to wszystko bardzo młode inicjatywy - czyli AIDS, gruźlicy i malarii też jesz cze niedawno nie było na liście priorytetów. Tak zwykle bywa z problemami biednych ludzi. Ale dlaczego? I czemu zawdzięczamy zmianę? Moim zdaniem lata dziewięćdziesiąte, jeśli chodzi o zdrowie na świecie, to okres straszliwie zaniżonych oczekiwań. Ludzie uznali, że zakres świadczeń medycznych w danym kraju zależy od poziomu jego PKB. Słyszało się zatem argumentację typu: „Haiti jest tak biedne, że nie może marnować pieniędzy na ja kiekolwiek droższe procedury". Ale wtedy pojawiło się AIDS - problem ponadnarodowy. Stra tegie jego zwalczania ograniczające się tylko do tego, co możliwe w danym kraju, podczas gdy choroba swobodnie przekraczała granice, przestały mieć jakikolwiek sens. Pod koniec XX wieku AIDS, gruźlica i malaria zabijały 6 min ludzi rocznie - prawie wyłącznie w krajach niedysponujących odpowiednimi zasoba mi opieki medycznej. W tym samym czasie dzięki postępowi technicznemu zaczęliśmy się wszyscy czuć tak, jak żyjący na tej samej planecie - nagle mieszkańcy Haiti za pośrednictwem Skype'a mogli komunikować się z Harvardem. I wtedy do gry włączyły się Fundacja Billa i Melindy Gatesów, Global Fund i President's Emergency Plan, największe jak dotąd przedsię wzięcie finansowe jednego kraju skierowane przeciw pojedyn czej chorobie. To była radykalna zmiana, ale powtórzę: to tylko kwestia kilku ostatnich lat. Już wtedy nowotwory były problemem. Dlaczego nie trafiły do ogólnoświatowych projektów zdrowotnych na początku XXI wieku? Dobre pytanie. Niemniej uważam, że warto było skupić się na którejś z pozostałych ciężkich chorób czy luk w opiece zdro wotnej. Zresztą AIDS, gruźlicę i malarię powszechnie wówczas lekceważono. Gdybyśmy powiedzieli „zgromadźmy fundusze na walkę z chorobami i biedą" - no cóż, próbowano tego już
66 Świat Nauki, kwiecień 2011
Paul Farmer rozpoczął swoją, działalność na rzecz zdrowia publicznego od wyjazdu do Haiti w latach osiemdziesiątych. Obecnie skupia się na postępowaniu z chorymi na nowotwory.
wcześniej, z mizernym skutkiem. Moim zdaniem było coś bar dzo pociągającego w zogniskowaniu President's Emergency Plan for AIDS na jednej chorobie. Ale i tak wobec oczywistych niedoborów ludzie zaczynają narzekać, że „cala uwaga skupio na jest na AIDS. Nikt nie zauważa innych potrzeb". Jednak kon kurowanie o dostępne środki nie jest dobre - nie popełniajmy w kółko tych samych błędów. Nie wolno zakładać, że w sytuacji ograniczonych zasobów pieniężnych wystarczy ich tylko na rze telne zajęcie się kilkoma problemami. Czy współzawodnictwo o dostępne środki może przynieść korzyści? Myślę, że tak. Do tego chcemy doprowadzić, organizując ogól noświatową walkę z rakiem. Mówimy: „OK, skupmy się na no wotworach", wiedząc, że będziemy pracować też nad ogólnym wzmocnieniem opieki zdrowotnej, szczepieniami, chemiotera pią i opieką paliatywną. Złożoność nowotworów zmusza ludzi do współpracy - chcemy wykorzystać to integracyjne podejście do przebudowy całej opieki zdrowotnej. Jakiego rodzaju działania publicznej opieki zdrowotnej najskuteczniej zapobiegłyby nowotworom? Rak szyjki macicy jest prawdopodobnie tym nowotworem, który uda się niemal całkowicie wyeliminować dzięki nowym meto dom profilaktycznym, ulepszeniu wczesnej diagnostyki i sku teczniejszemu leczeniu. Jeszcze 10 lat temu nie mógłbym tego powiedzieć. Bo nie mieliśmy szczepionki Gardasił? Nie mieliśmy. Co prawda HPV (wirus ludzkiego brodawczaka) jest przenoszony drogą płciową, można więc odwołać się do pozostałych podstawowych metod prewencyjnych: tzw. bezpiecznego seksu czy odroczenia inicjacji seksualnej. Znając jednak ludzką naturę, trzeba uznać szczepionkę za lepsze rozwiążąnie. Być może teraz zacznie dominować podtyp wirusa, którego szczepienie nie obejmuje - nie wiem, nikt tego nie wie. No i szczepionka nie chroni przed innymi chorobami przenoszo-
J J J | | | § 2 1
nymi drogą płciową. Zawsze to jednak krok naprzód. I od tego zaczynamy. To rodzaj raka szczególnie częsty wśród ubogich ko biet i teraz mamy coś, co zapobiegnie znacznej większości przy padków tej choroby. A co z pozostałymi? Badania przesiewowe. Można użyć kwasu octowego do spraw dzenia, czy w szyjce macicy są jakieś nadżerki. Jeśli tak, usuwa się je za pomocą krioterapii. Całkowicie je „wypalając", uzysku jemy pełne wyleczenie. Oprócz tego są oczywiście pacjentki wy magające bardziej radykalnej interwencji chirurgicznej, a także i takie, których nie da się wyleczyć i będą potrzebować innych rodzajów terapii, takich jak radioterapia czy opieka paliatywna. Jaka jest dostępność tych metod w krajach rozwijających się? Niedostateczna. Na Haiti 12 lat temu miałem pacjentkę z prze rzutami raka szyjki macicy; na radioterapię trzeba ją było wy słać do Republiki Dominikany, bo w jej kraju metoda ta była niedostępna. Ale udało się i właśnie widziałem się z nią kilka tygodni temu. Sprawa jest prosta. Załóżmy, że nie masz dostę pu do radioterapii - czy na tym kończysz dyskusję, czy od tego ją zaczynasz? A co jest obecnie dostępne tam, gdzie pracuję? Na począt ku nic. Jeśli wybierzesz się do stolicy któregokolwiek z państw afrykańskich, nawet tych najbiedniejszych, zawsze znajdziesz onkologa lub hematologa. Tyle że my jedziemy na wieś. I zwykle dzieje się tak, że jeśli uda się nam tam stworzyć przyzwoitą me dyczną infrastrukturę, zaczynają pojawiać się ludzie z miasta, którzy szukają opieki zdrowotnej, a są biedni. Kieruje ich pry watny hematolog lub onkolog, który mówi: „nie mogę ci pomóc, ale słyszałem, że ludzie stamtąd mogą zapewnić ci odpowiednią diagnostykę i leczenie". Gdy zaczynaliśmy pracować w Afryce, wiedzieliśmy, że tak będzie, przeszliśmy już przez to w Haiti. Staliśmy się ostatnią deską ratunku. W północnej Rwandzie po nad 500 tys. osób nie miało w swojej okolicy szpitala. Dlatego z pomocą Ministerstwa Zdrowia zbudowaliśmy go. Próbowali śmy także prowadzić diagnostykę we współpracy z Brigham and Womerfs Hospital, klinicznym szpitalem Harvard University. Robili dla nas wszystkie badania patologiczne za darmo. Wysyłałeś próbki tam i z powrotem? Tak, w przypadku guza konieczna jest biopsja, którą możemy łatwo przeprowadzić w każdym miejscu. Wysyłamy próbkę i do stajemy rozpoznanie z Brigham, a wtedy Dana-Farber Cancer Institute dostarcza nam leki do chemioterapii, które ordynuje my z pomocą pediatrów, lekarzy pierwszego kontaktu i pielę gniarek, które są na miejscu. Pracowaliśmy tak w Malawi, Haiti i Rwandzie. To nadzwyczajne, ktoś mieszkający na wsi w Rwandzie jest leczony w jednej z najlepszych klinik onkologicznych na świecie. Myślę, że to wspaniałe. Mamy nadzieję, że inni działający na tym polu dostrzegą to i przestaną powtarzać: „Och, nie możemy tego zrobić. To Afryka. Tam nie da się leczyć nowotworów". Czy inne szpitale mogłyby w ten sposób współpracować? Każdy szpital w Ameryce ma laboratorium diagnostyczne i od dział prowadzący chemioterapię. Nie potrzebujemy pomocy ich
wszystkich, ale akademickie centra medyczne powinny się tym zająć. Czy należy także szkolić miejscowych ludzi? To jedna z lekcji, którą wynieśliśmy z prób leczenia gruźlicy w Haiti. Jeśli chcesz, by pacjenci przestrzegali zaleceń, musisz pracować ramię w ramię z pracownikami miejscowej służby zdrowia. Pamiętam, że na początku cieszyliśmy się: „Mamy leka rzy, mamy pielęgniarki, mamy laboratorium, mamy mikroskop" - a ludzie ciągle umierali. Musieliśmy ustalić, co robimy nie tak. Wtedy odkryliśmy, że nawet jeśli stać cię na lekarzy i pielęgniar ki, nadal potrzebujesz pomocy pracowników środowiskowych, bo to oni mieszkają we wsiach, a pacjenci są ich sąsiadami. Gruźlica należy do chorób przewlekłych i chorzy muszą stale za żywać leki. Trzeba ich do tego zachęcać, a także pomagać w mia rę potrzeb przy codziennych czynnościach. Pracownicy środowiskowi są potrzebni także do zapewnie nia pod koniec życia opieki paliatywnej, która jest ważnym aspektem Twoich działań przeciwnowotworowyeh. Wyda je się oczywiste, że brak powodów, by pozbawiać jej kogoś w Afryce, skoro tutaj ją mamy. Czy ta idea napotyka opór? W pewnym sensie każda opieka jest paliatywna, bo wszyscy je steśmy śmiertelni. Jako antropologa medycyny szczególnie in teresuje mnie jednak zniekształcenie znaczenia pewnych słów. Tam, gdzie niedostępne jest skuteczne leczenie, terminu „opieka paliatywna" się nadużywa: nie możemy leczyć raka, nie może my leczyć AIDS, więc zapewniamy opiekę paliatywną. Myślę, że to błąd. Powinno się mówić: leczymy najlepiej, jak potrafimy, i zapewniamy także opiekę paliatywną. Ludzie cierpiący na ból pochodzenia nowotworowego potrze bują ulgi tak samo w Haiti, jak i w Harvardzie. By im pomóc, nie trzeba wielkich pieniędzy. Co prawda ze stosowaniem narkoty ków wiążą się duże kłopoty. Trzeba dobrze dobrać dawkę, by nie wywołać zbyt wielu działań niepożądanych, a także zadbać, by leków nie skradziono i by nie trafiły na ulicę. Tak więc cena farmaceutyków nie zawsze jest problemem. Choć trzeba przyznać, że opieka nad chorym na nowotwór spo ro kosztuje i tu wraca pytanie: czy to powinien być koniec dys kusji, czy jej początek? Jeśli początek, to możemy spytać: „Jak obniżyć koszty?". I nad tym m.in. teraz pracujemy. Poświęcasz tak dużo czasu na prace organizacyjne. Czy przyjmujesz jeszcze pacjentów? Właśnie jutro jadę do Haiti, do 25-letniego mężczyzny. Miał poważne zmiany w płucach, które wszyscy brali - prawidło wo - za gruźlicę, ale okazało się, że cierpi także na chłoniaka. Zacząłem go badać jakieś pół roku temu, zdiagnozowano go w Brigham, przeszedł chemioterapię od Dana-Farber i właśnie opuścił szpital. Pewnie nie uwierzysz, ale on ma na imię Victory (Zwycięstwo). • Ma/y Carm/cfiae/ jest starszym redaktorem dziaiu naukowego Newsweeka, a także Knight Science Journalism Fellow w MIT. JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ Cancer Control in Developing Countries: Using Health Data and Health Services Research to Measure and lmprove Access, Ouality and Efficiency. Timothy P. Hanna i Alfred CT. Kangolle; BMC International Health and Humań Rights, tom 10, nr 24; 13 X 2010. Expansion of Cancer Care and Control in Countries of Low and Middle Income: A Cali to Action. Paul Farmer i in.; Lancet, tom 376, s. 1186-1193; 2 X 2010.
kwiecień 2011, Świat Nauki 67
Paul C. Sereno jest paleontologiem pracującym na University of Chicago. Prowadzi wyprawy naukowe na całym świecie. Odkrył ponad 20 nieznanych wcześniej gatunków dinozaurów. Jest również współtwórcą Project Exploration, społecznego programu mającego propagować naukę wśród zaniedbanej edukacyjnie młodzieży.
PALEONTOLOGIA
DINOZAURY W ŚMIERTELNEJ
PUŁAPCE Odkrycia z pustyni Gobi ujawniają sekrety życia i zagłady dinozaurów Paul C. Sereno
K
OLEJNY SZKIELET Z IDEALNĄ CZASZKĄ!" - krzyknąłem do członków swojego zespołu pochylających się nad jakimiś innymi znaleziskami. Nigdy w swojej pracy paleontologa z czymś takim się nie spotkałem. Natrafiliśmy na cmentarzysko nietkniętych okazów - a penetrowali śmy pustynię Gobi w Mongolii Wewnętrznej dopiero od 15 dni. W ciągu następnych kilku tygodni, używając dłut, kilofów i buldożera, wykopali śmy ponad tuzin szkieletów strusiopodobnego gada, który miał się stać potem naj lepiej poznanym gatunkiem świata dinozaurów. Odkrycie okazało się jednak wkrót ce znacznie ciekawsze - nie ograniczyło się do zliczenia doskonale zachowanych
W SKRÓCIE Wyprawa
na
pustynię
Gobi
Uzyskane
informacje
prowa-
ca umożliwiły poznanie zacho
w Mongolii Wewnętrznej odkry
dzą do intrygującego wniosku:
wań
ła
sprzed
skamieniałości nie odkładały się
określenie interakcji między tymi
90 min lat zawierającego ska
tam w ciągu tysiącleci. Wszystkie
stworzeniami, a także podziału
mieniałości kilkunastu strusiopo-
dinozaury zginęły jednocześnie.
ról między osobnikami dorosłymi
dobnych dinozaurów.
Badania tego zbiorowego grobów-
a młodymi.
ślady
cmentarzyska
68 Świat Nauki, kwiecień 2011
społecznych
dinozaurów,
Ilustracja James Gurney
szkieletów. Znaleziona przez nas grupa zwierząt przyczyniła się później do ustalenia charakteru interakcji pomiędzy osobnika mi i mechanizmów funkcjonowania całej społeczności, a także ujawniła okoliczności okrutnej, przedwczesnej śmierci zwierząt. Dopiero zaczynaliśmy odkrywać pierwsze wskazówki dotyczące tajemniczego „morderstwa" sprzed 90 min lat. Nie przypusz czałem, że to, czego mieliśmy się niebawem dowiedzieć, uczyni nasze znalezisko najpełniejszą skarbnicą wiedzy o jednym ga tunku dinozaura, z jakąkolwiek się spotkałem. KUSICIELKA GOBI ODKRYCIA DINOZAURÓW z drugiej największej pustyni świata Amerykanom jednoznacznie kojarzą się z postacią Roya Chap mana Andrewsa, który kierował ekspedycjami organizowanymi przez American Museum of Natural History w Nowym Jorku. W latach dwudziestych zapuścił się on w pustynne rejony Mon golii Zewnętrznej, by triumfalnie powrócić z pierwszymi na świecie odnalezionymi jajami dinozaura i fantastycznym oka zem Velociraptor uzbrojonym w podobne do sierpów pazury. Ale Andrews nie byl jedynym badaczem przeczesującym pusty nię. Mniej więcej w tym okresie szwedzki naukowiec Sven Hedin zbierał unikatowe skamieniałości na terenie południowej Gobi należącej do Mongolii Wewnętrznej (obecnie teren Chin). W tym czasie zespoły przeszukujące okolice stanowisk Hedina odkrywały gniazda dinozaurów zawierające jaja i szczątki dorosłych osobników, a także szponiaste welociraptory. Chociaż znaleziska te dorównywały tym z Mongolii Zewnętrznej, to ona przyciągała największą uwagę naukowców i opinii publicznej, kiedy więc ponad 10 lat temu stała się dostępna dla Zachodu, przemierzyło ją wzdłuż i wszerz mnóstwo międzynarodowych ekspedycji. W porównaniu z nią Mongolia Wewnętrzna pozosta ła terenem niemal dziewiczym. Kiedy tu po raz pierwszy przybyłem, miałem 27 lat i robiłem doktorat z geologii. Był 1984 rok - Chiny pozwoliły właśnie za granicznym turystom poruszać się po kraju bez eskorty. Do sto licy prowincji Hohhot dotarłem pociągiem ciągniętym przez pa rowóz; zwiedziłem muzeum w centrum, którego zabudowę stanowiły wówczas parterowe budynki. Za miastem na długości
kilkuset kilometrów na zachód ciągnęły się skały z epoki dino zaurów. Przez masyw przebiegał słynny Jedwabny Szlak, łączący stepy Mongolii z sercem Azji Środkowej. Po powrocie do Pekinu spotkałem się z profesorem Zhao Xijin z Instytutu Paleontologii i Paleoantropologii, jednym z najsławniejszych w Chinach po szukiwaczy skamieniałości, który już wtedy byl odkrywcą ponad tuzina nowych gatunków. Planowaliśmy wspólnie prowadzić po szukiwania. Okoliczności pozwoliły na to dopiero 16 lat później. Wróciłem do Hohhot w 2000 roku, razem z Zhao, by zorgani zować w okolicy duże wykopaliska. Na peronie powitał nas Tan Lin, geolog, dyrektor Instytutu Paleontologii Stratygraficznej w Hohhot. Precyzyjnie wytłumaczył, jakiego ekwipunku i samo chodów będziemy potrzebować na planowaną kolejnej wiosny wyprawę na Gobi. Na szczęście znalezienie odpowiednich po jazdów w Hohhot nie stanowiło problemu. Nie było już partero wym miasteczkiem, ale tętniącą życiem metropolią z szerokimi, błyskającymi neonami ulicami. Według Tana należało ponownie odwiedzić stanowiska roz sławione dzięki skamieniałościom odkrytym przez Hedina i je go następców, gdyż z pewnością pozostało tam więcej okazów. Ja jednak miałem inny pomysł. „Jedźmy tam, gdzie nikogo jesz cze nie było" - zaproponowałem. Ostatecznie przeważył powab nieznanego. Postanowiliśmy, że wiosną wyruszymy na Jedwabny Szlak i skierujemy się ku odległym, zachodnim krańcom Gobi.
PIERWSZE WSKAZÓWKI NASZ 16-OSOBOWY ZESPÓŁ amerykańskich, francuskich, chiń skich i mongolskich łowców skamieniałości zebrał się w Hohhot w połowie kwietnia 2001 roku. Dysponowaliśmy czterema samo chodami terenowymi i ciężarówką wyładowaną kilkoma tonami rzeczy potrzebnych podczas 700-kilometrowej wyprawy wzdłuż brzegów Huang He (Żółtej Rzeki) oraz dalej przez pustynię. Pierwszy obóz założyliśmy niedaleko maleńkiego posterunku w Suhongtu. Wiatr pustynny niszczył nasze chińskie wojskowe namioty rozpięte na stalowych ramach, nawiewając do środka piasku. Wszystko było pokryte kurzem, a nasze włosy szybko zaczęły wyglądać jak żelowane. O prysznicu można było zapo mnieć - woda była zbyt cenna, zimno zanadto przejmujące. Każdego dnia wyprawialiśmy się na po szukiwania. Pokonywaliśmy kilometry nie równego terenu, sprawdzając, czy ze skal nie wystaje coś ciekawego. Do tropienia skamie niałości trzeba mieć szczęście oraz - co chyba ważniejsze - intuicję. Pierwszego znaczącego odkrycia doko nał Dave Varricchio, paleontolog z Montana State University. Na spodniej stronie niskiej półki skalnej zauważył odcisk trójpalczastej stopy. Jej boczne palce były charakterystycz nie krótkie, a rozmiar niewielki jak na stopę dinozaura - choć trop był większy od dłoni jego odkrywcy. Wywnioskowaliśmy, że ślad pozostawił najprawdopodobniej duży ornitomimozaur („naśladowca ptaków"). Niebawem wszystkie wątpliwości miały się rozwiać. Według chińskiej mapy geologicznej, opu blikowanej około 25 lat wcześniej, obszar, na którym znajdował się nasz obóz pochodził Wygrać z czasem: Bez tego buldożera, wypożyczonego z pobliskiej bazy z czasów późnej kredy (około 90 min lat te mu). Oprócz owego odcisku odkryliśmy tylko chińskiej armii, wykopaliska zajęłyby nie kilka tygodni, ale parę miesięcy.
70 Świat Nauki, kwiecień 2011
MAKIETA SKAMIENIAŁOŚCI
Dowody zagłady Wydobywając skamieniałe kości, badacze szczegółowo odnotowali ich ułożenie. Mapa pokazuje konfigurację 12 spośród 13 szkieletów. Widać, że są zwrócone głównie w kierunku południowo-wschodnim. Zwierzę ta, zanim utknęły w błocie, najprawdopodobniej wędrowały w stadzie. Intrygujący brak kości miednicy w zachowanych szkieletach oznacza, że tuż po uwięzieniu dinozaury padły ofiarą padlinożerców.
jSi
* ^ :
• i .ona
3
Wewnętrzna j Miejsce wykopalisk
Pekin CHINY
!3 =
5|
?i
II
kości niewielkich dinozaurów, które już wcześniej znajdowano na Gobi. Przenieśliśmy się więc do leżącej nieopodal szerokiej doliny, gdzie skamieniałości było więcej. Wkrótce natrafiliśmy na kilka znalezisk, łącznie z tym, co najprawdopodobniej było wystającą ponad powierzchnię czaszką prymitywnego dinozau ra kaczodziobego. Inna skamieniałość wyglądała na niedużego zauropoda, jednego z czworonożnych roślinożerców często osią gających ogromne rozmiary. Najciekawszym stanowiskiem okazała się pionowa ściana zbu dowana z warstw czerwonych i niebieskich skał, usiana kośćmi nóg kilku relatywnie małych dinozaurów. Nie powstała w sposób naturalny. Ociosana dłutem i kilofem stanowiła tylną ścianę pale ontologicznego kamieniołomu. Ktoś tu przed nami był. Tan wyjaśnił, że stanowisko założył w 1978 roku, mapując teren, jego szkolny kolega. „Spójrzcie tutaj" - wskazał na mały symbol kości na geologicznej mapie. Korzystając właśnie z niej, Tan już wcześniej (w 1997 roku) przyprowadził w to miejsce chińsko-japońsko-mongolską ekspedycję. Badacze zebrali wów czas liczne szkielety, ale z powodu braku czasu i wyczerpujących się zapasów musieli przerwać badania. Miałem w plecaku artykuł z 1999 roku, w którym młody ja poński paleontolog Yoshitsugu Kobayashi, wówczas doktorant na Southern Methodist University, opisywał nowego ornitomimozaura z pustyni Gobi. Uświadomiłem sobie, że tekst dotyczył znalezisk z wykopu, w którym się znajdowałem. Kobayashi i je go współpracownicy wspominali o licznych, bardzo dobrze za chowanych skamieniałościach. U niektórych okazów znaleziono nawet gastrolity, czyli drobne kamienie połykane przez dawne zauropody (a także współczesne aligatory, foki i ptaki), które po magają zwierzętom rozdrabniać i trawić pokarm. W 2003 roku Kobayashi nazwał owego dinozaura Sinornithomimus dongi,
Mapa XNR Productiom (Chiny)
Jednak sporo zagadek pozostało niewyjaśnionych. Dlaczego tyle skamieniałości zachowało się na tak małym obszarze? Czy zwie rzęta zginęły nagle, czy kości gromadziły się tu przez tysiące lat? A jeśli wszystkie straciły życie jednocześnie, to w jaki sposób? W POTRZASKU PRZEZ KILKA NASTĘPNYCH TYGODNI codziennie powracaliśmy do naszej doliny. Część z nas skupiła się na tajemniczej śmier ci ornitomimozaurów z wykopu. Kruszyliśmy skalę i stopniowo odkrywaliśmy kolejne szkielety. Pozostali badali ścianę wzgórza, pobierając próbki i szczegółowo opisując skały cmentarzyska. Kiedy paleontolog natrafia w jednym miejscu na szczątki wielu osobników jednego gatunku, musi zadać sobie pytanie, co łączyło te zwierzęta - czy była to rodzina, czy też stado zwie rząt, które pewnego dnia razem zginęły. W większości przypad ków nagromadzenie kości jednego gatunku nie oznacza nic szczególnego. Zwykle należą one do niespokrewnionych ze sobą osobników, które dokonały żywota w pobliżu wodopoju lub ich szczątki zostały przyniesione falami powodzi. Gdybyśmy pośpiesznie spakowali odnalezione szkielety, stra cilibyśmy możliwość wyjaśnienia, jak zginęły te wszystkie dino zaury, a to przecież było najciekawsze. O przyczynach śmierci, jej okolicznościach i czasie mówią bowiem nie tylko same kości, lecz także ich ułożenie, ślady po zębach, złamania, a także rodzaj osa dów, które zgromadziły się przed agonią zwierzęcia, w jej trakcie i po niej. Takie wykopaliska należy traktować bardziej jak miejsce zbrodni, a nie skarbiec z trofeami dla paleontologów. Wkrótce nabraliśmy przekonania, że zwierzęta spotkał smut ny koniec w jednym momencie. Rozmieszczenie szkieletów nie było przypadkowe - wszystkie kości wydawały się skierowane w jednym kierunku. Mogło to wynikać z przeniesienia kolejnych
kwiecień 2011, Świat Nauki 71
szczątków przez powódź lub rzekę, ale nie udało nam się znaleźć na to żadnych dowodów. Wszystkie szkielety były nienaruszone. Co więcej, cienkie warstwy czerwonych i niebieskich skał na zboczu wskazywały, że teren składał się niegdyś z drobnoziar nistego błota i iłu. Znaleźliśmy okruchy wypełniające pęknięcia w biocie, co pozwalało przypuszczać, że na przemian występo wały tu okresy suche i mokre. Niektóre szkielety były pokryte drobnymi, płaskimi muszelkami słodkowodnych bezkręgowców zwanych muszloraczkami, nanoszonymi przez fale wylewające go jeziora. W pobliżu szkieletów bioto pozostawało niemalże czyste - nie widać było tuneli wydrążonych przez zwierzęta ani śladów po korzeniach roślin. Wziąwszy to wszystko pod uwagę, uznaliśmy, że skały wokół szkieletów świadczą o występowaniu przypływów i odpływów pradawnego jeziora - oazy na tym su chym terenie. O takim nagromadzeniu skamieniałości jednego gatunku di nozaurów wcześniej nie słyszano. Było to (i jest po dziś) jedyne takie, przypominające Pompeje, znane cmentarzysko. Prace wy kopaliskowe trwały, a my godzinami zastanawialiśmy się nad scenariuszem masowej śmierci. Może te dinozaury zostały zabite przez znajdujący się niedaleko wulkan? Albo zginęły podczas na giej powodzi? „A jeśli po prostu ugrzęzły w błocie?" - zasugero wała nasza koleżanka Gabrielle Lyon, obrysowując jubilerską igłą zaciśnięte palce stopy gada. Koncepcja błotnej pułapki wydawała mi się nieco naciągana. Lyon miała doświadczenie, ale była dy daktykiem, a nie paleontologiem czy geologiem. Współcześnie ży jące zwierzęta, takie jak krowy, giną czasem w pobliżu wodopojów. Ponieważ są duże, grzęzną w biocie po kolana i w końcu umierają z pragnienia, głodu i wychłodzenia. Jednak taki los niezmiernie rzadko spotyka całe stado. (Choć czasem przydarza się to dzikim koniom, jak zauważył Varricchio, nasz ekspert z dziedziny tafonomii, czyli nauki zajmującej się losami szczątków organicznych.) Kopiąc dalej, natrafialiśmy na coraz więcej poszlak. Dave zauważył ślady na ścianie w pobliżu warstwy zawierającej 72 Świat Nauki, kwiecień 2011
szkielety. Przypominały literę „V". Pokłady skamieniałego bło ta były odkształcone do dołu, jakby przeciął je wąski obiekt, na przykład pazur palca dinozaura. Czyżbyśmy znaleźli dowód na śmiertelny taniec w błocie? Niestety, nie mogliśmy kopać dalej. Nasze złoże ornitomimozaurów zagłębiało się we wzgórzu i wydobywanie szczątków stawało się z każdym dniem trudniejsze. Ze sprzętem, który mieliśmy do dyspozycji, przeprowadzenie kompleksowych po szukiwań zajęłoby nam całe miesiące, a może nawet lata. Na szczęście przekonaliśmy się już wkrótce, że w Chinach nie ma rzeczy niemożliwych. Pewnego wolnego dnia wybraliśmy się do pobliskich chiń skich koszar, bo rekruci zaprosili nas na koszykówkę. Profesoro wie Tan i Zhao obserwowali grę z boku i zwrócili uwagę na za parkowaną w pobliżu imponującą maszynę. Ponieważ w trakcie meczu zaprzyjaźniliśmy się z żołnierzami, wieczorem przedsta wiliśmy nasz problem ich przełożonym, w czym pomogły nam kolejki chińskiej wódki baijiu. Kilka dni później na nasze stanowisko wjechał gigantyczny buldożer. Jego lemiesz zaczął usuwać kilkucentymetrowe war stwy ziemi ze szczytu wzgórza, a my szliśmy śladem maszyny szukając skamieniałości nad cmentarzyskiem. W pewnym mo mencie Jeff Wilson, paleontolog z University of Michigan w Ann Arbor, krzyknął „stop". Pochylał się nad bryłą wyrzuconą przez spychacz, gdyż zauważył szczęki i zęby jakiegoś zwierzęcia. Prze szukiwaliśmy miejsce dopóty, dopóki nie znaleźliśmy wszystkich brakujących fragmentów. W skamieniałej bryle, na wysokości około 2 m nad cmentarzyskiem, tkwiła 45-centymetrowa czasz ka nieznanego drapieżcy. Czwartego dnia buldożer rozkopał całe wzgórze, a jego le miesz znalazł się tuż nad cmentarzyskiem. Zabraliśmy się do poszukiwań i odnaleźliśmy ostatnie szczątki wszystkich 13 osobników. Szkielety zwykle leżą płasko i zostają pogrzebane w osadach mających zaledwie kilka centymetrów. Kiedy jednak
W kadrze (od lewej"): Dave Varricchio szuka drobnych kości; autor artykułu rozbija twardą pustynną skałę; cały zespół przeszukuje bruzdy pozostawione na trasie buldożera; ucieczka przed burzą piaskową; ramię Sinornithomimus odkryte w skalnej mogile.
usunęliśmy skamieniałe błoto z głównej warstwy zawierającej szkielety, okazało się, że tylne łapy kilku dinozaurów były za nurzone głęboko w mule. W niektórych szkieletach brakowało kości biodrowych, chociaż poza tym zachowały się w idealnym stanie. Wyglądało to tak, jakby zwierzęta utknęły w błocie, co przyciągnęło uwagę pradawnych padlinożerców. Wszystko wskazywało na to, że całe stado wędrujących di nozaurów utknęło na tym samym, błotnistym brzegu. Hipoteza Lyon, że dinozaury wpadły w panikę, stawała się coraz bardziej prawdopodobnym scenariuszem zagłady. NA ŚMIERĆ I ŻYCIE PO POWROCIE na University of Chicago członkowie mojego ze społu badawczego oczyścili szkielety pod mikroskopem. W trak cie prac podziwiali ich niezwykle dobry stan. Nie tylko zachowa ły się gastrolity, lecz także widać było, jaki kształt miał żołądek mięśniowy, w którym był rozcierany pokarm roślinny. Znaleźli śmy również cienką warstwę węgla, wyściełającą żołądek. Czar ny ślad był pozostałością po ostatnim posiłku dinozaurów. Kolejne obserwacje potwierdzały nasze przypuszczenia. Jesz cze na pustyni zauważyliśmy, że wszystkie szkielety w naszym złożu należały do młodych osobników. Podczas badań tereno wych najlepszym sposobem na określenie wieku dinozaura jest zbadanie kości wchodzących w skład kręgosłupa. Każdy krąg składa się z masywnego, zaokrąglonego trzonu kręgu i luku krę gu o kształcie podkowy. Jeśli te dwie części są całkowicie połą czone, wiadomo, że kręgosłup już nie rośnie, a zwierzę stało się dojrzałym osobnikiem. Kręgi wszystkich szkieletów znalezio nych w Suhongtu zachowały się w dwóch częściach. Na podstawie tej cechy mogliśmy określić wiek dinozaurów je dynie w przybliżeniu. W Chicago pokroiliśmy kości na cienkie pla stry, by policzyć pierścienie ich rocznego przyrostu, podobnie jak się to robi w przypadku drzew. Dowiedzieliśmy się, że padłe zwie rzęta przeżyły od roku do siedmiu lat, w większość były to dwulat
ki. Pozwoliło to wysnuć dwa wnioski. Po pierwsze, Sinornithomi mus potrzebował około 10 lat na osiągnięcie dojrzałości. Po drugie, stado z Suhongtu było grupą dinozaurowych „nastolatków". Te informacje umożliwiły zrekonstruowanie historii naszych gadów - określenie nie tylko, jak zginęły, lecz także, jak żyły. Paleontolodzy zastanawiali się już, czy młode dinozaury prze jawiały zachowania społeczne. Stado z Suhongtu jak na razie najlepiej o nich świadczy. Ponieważ osiągnięcie dojrzałości zaj mowało osobnikom Sinornithomimus około 10 lat, młode miały mnóstwo okazji do łączenia się w grupy. Dorosłe zwierzęta by ły zajęte mnóstwem spraw: zalotami, budową i obroną gniazd, wysiadywaniem jaj i opieką nad wykluwającymi się młodymi. „Młodzież" wałęsała się sama po okolicy. Odnalezione przez ńas stado spotkała przedwczesna śmierć. Dla przemieszczającej się grupy błotna pułapka musiała wyglą dać jak wiele innych miejsc nad brzegiem jeziora - błotnisty te ren, w którym odciśnie się ślad, ale nie ugrzęźnie cała stopa. Znajdująca się w środku para szkieletów najlepiej ilustruje tra gedię sprzed 90 min lat. Te dwa zwierzęta znalazły się w pu łapce bez wyjścia, upadły na bok, jedno na drugie, a ich stopy głęboko zanurzyły się w błocie. W obu szkieletach brakuje tylko kości biodrowych, które zapewne wywlekli głodni padlinożer cy. Leżąca osobno kość biodrowa potwierdziła ten scenariusz: jej środkowy fragment uległ zmiażdżeniu pod ciężarem nogi napastnika. Potem poziom wody się podniósł, przynajmniej na krótko, łagodnie zasklepiając błotny grobowiec. •
JEŚLI CHCESZ WIEDZIEĆ WIĘCEJ Mud-Trapped Herd Captures Evidence of Distinctive Dinosaur Sociality. D.J. Varricchio, P.C. Sereno, X. Zhao, L. Tan, J A Wilson i G.H. Lyon: Acta Palaeontohgica Polonica, t. 53, nr 4, 5.567-578:2008. Herbivorous Diet in an Ornithomimid Dinosaur. Y. Kobayashi, J.C. Lu, Z.M. Dong, R. Barsbold, Y. Azuma i Y. Tomida; Natum, tom 402, s. 480-481; 2 XI11999. Project Exploration Dinosaur Bcpedition 2001: www.projectexploration.org/mongolia
kwiecień 2011, Świat Nauki 73
GłoS SCeptyka
MichaelShermer
Racjonalne spojrzenie na świat
Michael Shermer jest wydawcą czasopisma Skeptic (www.skeptic.com). Jego kolejna książka nosi tytuł 77ie Be/ieWng Barn. Jest obecny na Twitterze jako @michaelshermer.
Banialuki finansistów Dlaczego ekonomiści błędnie prognozują W grudniu 2010 roku wystąpiłem w Fox Business News, w spe cjalnym wydaniu programu Johna Stossela poświęconym scepty cyzmowi, i zdemaskowałem kilka pseudonaukowych koncepcji. Stossel wtrącił swoje trzy grosze, stwierdzając, że pseudonaukę uprawiają również zarządzający funduszami inwestycyjnymi utrzymują, że potrafią przechytrzyć rynek i systematycznie osią gać zyski. Na potwierdzenie swych słów przeprowadził spekta kularny eksperyment - rzucił na chybił trafił 30 strzałek w listę spółek giełdowych, a następnie porównał notowania wybranych w ten sposób aktywów z rezultatami 10 największych funduszy. Wyniki: rzutki - wzrost o 31%, fundusze - średnio 9,5%. Przyznawszy, że mu się poszczęściło, bo próbka była niedu ża, Stossel wyjaśnił, że gdyby użył dostatecznie wielu strzałek, by w pełni odzwierciedlić rynek, uzyskałby średnio 12% wzrostu - czyli i tak o całe 2,5 punktu procentowego więcej niż średnia wspomnianych gigantów. Jak to przedstawił w tym samym pro gramie ekonomista z Princeton University Burton G. Malkiel, w ciągu ostatniego dziesięciolecia „ponad dwie trzecie aktyw nie zarządzanych funduszy osiągnęło zyski mniejsze niż zwy kły tani fundusz indeksowy (np. fundusz wzajemny inwestują cy w dużą liczbę akcji), a fundusze aktywne mające najlepsze wyniki w jednym okresie to wcale nie te same, które przodują w następnym". Stossel przytoczył następnie opublikowane w Economics and Portfolio Strategy wyniki badania 452 funduszy zarządzanych z lat 1990-2009 i okazało się, że zaledwie 13 z nich osiągnęło wyniki wyższe od średniej rynkowej. Malkiel z kolei stwierdził, że Wall Street wciska nam bajeczkę, jakoby eksperci potrafili, śledząc sytuację na giełdzie, precyzyjnie prognozować, kiedy na leży kupować, a kiedy sprzedawać. Nie potrafią. Nikt nie potrafi.
74 Świat Nauki, kwiecień 2011
Nawet profesjonalni ekonomiści i nawet w odniesieniu do glo balnych wskaźników rynkowych. Również w wąskich obszarach, gdzie można by oczekiwać większej znajomości rzeczy, prognostycy gospodarczy poruszają się jak dzieci we mgle. Na przykład 22 grudnia 2010 roku Wall Street Journal doniósł, że finansista z wielkiego funduszu hedgingowego T. Boone Pickens (prezes BP Capital Management) porzucił właśnie swój „plan Pickensa" inwestowania w elek trownie wiatrowe. Wpakował on 2 mld dolarów, opierając się na swojej prognozie, że cena gazu ziemnego będzie wysoka. Ta jednak gwałtownie spadła, bo rozwinęła się technika pozy skiwania gazu łupkowego, czego nawet taki spec jak Pickens nie zdolal przewidzieć. Dlaczego ekspertom (i takim jak my - nieekspertom) tak rzadko sprawdzają się prognozy? Świat jest chaotyczny, skomplikowany i rządzi nim przypadek, a liczba zmiennych i zależności - wprost niezliczona. Tymczasem nasze mózgi nie są przystosowane, by radzić sobie z taką złożonością. W toku ewolucji wykształciliśmy zdolność podejmowania szybkich de cyzji na podstawie krótkoterminowych przewidywań, a nie ra cjonalnej analizy długofalowych inwestycji. Dlatego wierząc, że eksperci potrafią przewidywać przyszłość, oszukujemy sa mych siebie. Zjawisko samooszukiwania się u profesjonalnych prognostyków badał profesor University of California w Berke ley Philip E. Tetlock, a wyniki opisał w opublikowanej w 2005 roku książce Eccpert Political Judgment (Polityczne osądy eks pertów). Po przeanalizowaniu zawrotnej liczby 82 361 prognoz 284 specjalistów z dziedziny nauk politycznych, ekonomii, hi storii i dziennikarstwa Tetlock doszedł do wniosku, że nie osią gnęli lepszych wyników niż „rzucający strzałkami szympans". Niemniej wykrył jeden istotny czynnik warunkujący weryfikowalność przewidywań, a mianowicie: „lisy", które wiedzą nie wiele, ale o wielu rzeczach, wypadają w prognozowaniu lepiej od „jeży" mających dużą wiedzę, ale w wąskiej dziedzinie. Naj gorzej zaś prognozują - pisał Tetlock - „myśliciele" specjalizu jący się w jednym temacie, ponieważ bez wahania ekstrapolują posiadaną wiedzę na nowe obszary, zbywając obcesowo tych, którzy „nie nadążają za ich tokiem myślenia", i są święcie prze konani, że ich prognozy zawsze się sprawdzają. Dobrzy nato miast okazali się „myśliciele znający mnóstwo drobiazgów (taj ników swego fachu), sceptyczni wobec uogólnień, postrzegający wyjaśnianie i prognozowanie nie jako proces dedukcyjny, lecz raczej jako ćwiczenie w dopasowywaniu ad hoc danych z róż nych źródeł, i traktujący swoje własne przewidywania z dużą dozą rezerwy". Głęboka wiedza na jeden temat zapobiega wprawdzie rozpra szaniu uwagi i daje pewność siebie, lecz zarazem zaburza oce nę odmiennych punktów widzenia i sprowadza proces groma dzenia danych do szukania potwierdzenia własnych poglądów. Jednym ze sposobów, by się tak nie zagalopować, jest zachowa nie sceptycyzmu, gdy tylko do nas dotrze, że złożone zjawisko usiłujemy wtłoczyć w ogólny schemat. To właśnie ze względu na tę pułapkę poznawczą niczego nie prognozuję i również w przyszłości nie zamierzam. •
Ilustracja Juliette Borda
Anty(po)waga Steve Mirsky pisze felietony do tej rubryki od 100 lat
Steve Mirsky
Na tropach farsy
(z dokładnością do rzędu wielkości). Prowadzi również firmowany przez Scientilic American podkast Science Talk. 1
1
?
Nastała przyszłość Teraźniejszość widziana oczami kilku amerykańskich myślicieli za prezydentury republikanina Herberta Clarka Hoovera Orwellowski rok 1984 minął, nie wyróżniając się niczym szczególnym. Złowieszcze monolity z książ ki 2001: Odyseja kosmiczna Arthura C. Clarke'a, któ re miały wstrząsnąć naszą cywilizacją w 2001 roku, okazały się ideologiczną ścierną. A 2010, od dawna oczekiwany przez wielbicieli kolejnej części tej ka tastroficznej epopei, upłynął bez międzyplanetar nych incydentów. Z kolei, by sprawdzić zasadność ^7 pesymistycznej wizji Zagera i Evansa z ich powstałej w 1969 roku „In the Year 2525", musimy poczekać ja kieś 500 lat. Pożyjemy, zobaczymy. Teraz czeka nas nijaki, banalny 2011 rok - jedyna wzmianka o nim to ta z roku 1931 w New York Time sie, którego redakcja uznała za stosowne opubliko wać prognozę na obecne 12 miesięcy z okazji 80-lecia swego istnienia. Gazeta wpadła na pomysł, by ów cześni luminarze spojrzeli w przyszłość oddaloną o dokładnie tyle samo lat, ile upłynęło od pierwszego wydania pisma. Jeśli dobrze policzymy, otrzymamy rok 2011. New York Times zwerbował m.in. Henry'ego Forda, być może wychodząc z założenia, że autor słynnych słów „historia to stek bzdur" przychylniej pomyśli o przyszłości. Ford napisał: „Sporządzić prognozę na najbliższe 80 lat to interesujące wyzwanie... jed nak szczególnie zainteresowane będą nią przyszłe pokolenia, które po upływie stosownego czasu skonfrontują na sze przewidywania ze stanem faktycznym". Strzał w dziesiątkę. Gazeta opublikowała również rozważania wybitnych fizyków Arthura H. Comptona i Roberta A. Millikana. Compton zdobył Nagrodę Nobla w 1927 roku za odkrycie zjawiska, które na jego cześć nazwano „rozpraszaniem comptonowskim". Opisuje ono zachowanie fotonów w zderzeniu ze swobodnymi elektronami (równie dobrze może też ilustrować reakcję polityków w kali fornijskim mieście Compton na nalot służb antykorupcyjnych). Według Comptona „środki przekazu, takie jak prasa, radio i tele wizja, będą odgrywały o wiele większą rolę niż obecnie; w efek cie świat stanie się jedną wielką wspólnotą". Ten bystry umysł jednakże nie przewidział, że wielką wspólnotę przyszłości ogar nie rozprzestrzeniająca się w zatrważającym tempie zaraza kon kursów z udziałem drugorzędnych piosenkarzy, trzeciorzędnych tancerzy i 200-kilogramowych osobników testujących diety cud. Na szczęście komunikacja masowa oferuje też odtrutkę - jak choćby krążące w Internecie kultowe wideoklipy ze świstakiem w roli głównej (patrz: „Dramatic chipmunk"). Millikan, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1923 roku, zyskał wieczną sławę za eksperyment z kroplami oleju,
Ilustracja Matt Collins
m M
'
który umożliwił mu wyznaczenie ładunku elektronu. W arty kule dla New York Timesa napisał: „W ciągu minionych 80 lat nauczyliśmy się, jak zastąpić energię mięśni zmagazynowaną energią słoneczną. To przełomowe osiągnięcie, które zmieniło w zasadniczym stopniu nasze życie. Niczego już w tej dziedzi nie nie będziemy musieli się uczyć". Mówiąc „zmagazynowana energia słoneczna", Millikan musiał mieć na myśli paliwo ko palne, którego bak kosztuje dziś tyle, ile w 1931 roku wynosiła przedpłata na zakup Forda Model A. W zasadzie zastąpienie energii mięśni zmagazynowaną energią słoneczną oznacza, że zamiast mozolnie wspinać się pod górę, możemy wjechać na nią samochodem. Aby przybliżyć ten problem członkom Kongresu, użyję innego porównania: mianowicie chodzi o to, że kiedyś trzeba było was nosić w lektykach, teraz można pod wieźć limuzyną. Millikan jednak nie przewidział, że w trybie pilnym będziemy musieli się nauczyć, jak szybko i efektywnie magazynować ener gię słoneczną w inny sposób. Zważywszy na to, że Chiny i Indie wkrótce wypuszczą na drogi dziesiątki milionów aut napędza nych paliwem kopalnym, może okazać się, że ciągle mamy pod górę w gęstniejącej chmurze spalin i rosnącym skwarze. • kwiecień 2011, Świat Nauki 75
Recenzje
www.swiatnauki.pl/necenzje
W okowach lęku Czy podręcznikowe porady pozwolą odzyskać radość życia? Andrzej Bielecki wykształcony w trakcie ewolucji, utrudnia dziś życie cierpiącym na ataki paniki, ponieważ osoby te, przerażone ich występowa niem, z niepokojem oczekują kolejnego napadu i unikają sytua Martin M . Antony, Randi E. McCabe cji, w których do tego dochodziło. Przełożył Marian Leon Kalinowski W książce oczywiście są opisane i przedyskutowane mecha Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne z paniką nizmy ataków panicznego lęku, autorzy przedstawiają też kilka Gdańsk 2010 przykładów znanych im z własnej praktyki terapeutycznej. Jed Ewolucja podążała krętymi drogami, produkując kolejne wer nak specyfiką tej publikacji nie jest to, że stanowi ona kolejną sje systemów żywych, które musiały zdać swoisty egzamin - pozycję o pewnym rodzaju zaburzeń psychicznych napisaną udowodnić, że są na tyle dobrze przystosowane do środowiska, przez wysokiej klasy specjalistów, lecz fakt, że ma ona formę po w którym żyją, że mogą się rozmnożyć. Układy biologiczne dys radnika wskazującego, jak spróbować samodzielnie radzić sobie ponują pewnymi atutami, wykształconymi w procesie ewolucji, z napadami paniki. Podejście proponowane przez autorów opiera zwiększającymi szanse na zaliczenie tego swoistego egzaminu. się na terapii poznawczo-behawioralnej. Polega ona na dążeniu U organizmów, które wykształciły mózg, niektóre mechanizmy do zrozumienia swoich procesów psychicznych, umiejętnym ich adaptacyjne mają charakter emocjonalny. Jednym z ważniej obserwowaniu i wykorzystaniu tej wiedzy do zwalczenia zaburze szych jest lęk. Pozwala on omijać groźne miejsca, unikać niebez nia. Wiąże się to również z podejmowaniem stopniowych prób piecznych sytuacji, wycofywać się z konfrontacji z silniejszym zmiany własnych zachowań będących reakcją na pojawienie się przeciwnikiem. Czasem jednak przybiera formę wynaturzoną określonych objawów emocjonalnych, w tym wypadku lęku. Najważniejsze, na początek, jest przeanalizowanie znaczeń, i przestaje pełnić pożyteczne funkcje. Mówimy wtedy o zaburze niach lękowych, które mogą mieć charakter fobii, lęku uogólnio jakie chorzy nadają swoim stanom lękowym. Osoby doświad nego czy napadów paniki. Ta ostatnia przypadłość jest tematem czające tego typu zaburzeń opisują je zazwyczaj jako straszliwe, książki 10 prostych sposobów radzenia sobie z paniką napisanej przerażające, pociągające za sobą katastroficzne skutki. Autorzy przez dwoje kanadyjskich psychiatrów, pracujących naukowo natomiast konsekwentnie tego rodzaju przeżycia określają mia na Wydziale Psychiatrii i Neurobiologii Behawioralnej Uniwer nem pewnego dyskomfortu psychicznego. Przyjęcie tej termino logii przez chorego jest pierwszym krokiem w terapii - pozwala sytetu w Hamilton i jednocześnie praktykujących klinicystów. Badania naukowe wskazują, że ponad jedna trzecia popula ujrzeć dolegliwości w rzeczywistym wymiarze, bez deformacji cji ludzkiej doświadcza, przynajmniej sporadycznie, napadów i wyolbrzymienia. Kanadyjscy psychiatrzy proponują liczne ćwi paniki pojawiających się bez widocznej przyczyny. Chociaż sam czenia polegające na obserwowaniu przebiegu ataku paniki, atak nie wywołuje bezpośredniego zagrożenia, a wśród osób do zapisywaniu swoich spostrzeżeń, konfrontowaniu się z lękiem. tkniętych tą przypadłością nie obserwuje się tendencji do samo Pod ich kierunkiem pracujący nad sobą czytelnik rozwiązuje co bójstw, to jednak przy przewlekłej formie tego zaburzenia życie raz trudniejsze zadania, notuje i analizuje porażki oraz osiągnię chorego jest pełne cierpienia, a codzienne funkcjonowanie mo cia, śledzi postępy terapii. W ostatnim rozdziale książki zostały że być bardzo utrudnione, przyjmując postać agorafobii. Winna omówione też możliwości farmakoterapii zaburzeń lękowych. Nie znam żadnej innej pozycji, w której autor - kompetentny jest tu wspomniana na wstępie ewolucja - mechanizm lękowy miał chronić osobnika. W związku z tym, zakładając, że lęk wy psychiatra - zaryzykowałby proponowanie autoterapii zaburzeń stąpił w przypadku realnego zagrożenia, należy unikać w przy psychicznych przy wspomaganiu się książką jako swego rodzaju szłości tych okoliczności, które towarzyszyły jego pojawieniu przewodnikiem. Jednak uważam, że jest to cenna próba. Zważyw się, bo istnieje duże prawdopodobieństwo, że są one skorelowa szy na to, jak szczegółowo autorzy przedstawili zalecaną przez ne z niebezpieczeństwem. Właśnie ten mechanizm sprzężenia, siebie metodę, jej zastosowanie przez cierpiącego na tego typu zaburzenia czytelnika może zakończyć się sukcesem. Oczywiście W KSIĘGARNIACH książka jest ciekawa sama w sobie i z pewnością okaże się cen ną lekturą dla każdego, kto interesuje się psychologią, zwłaszcza PRÓSZYŃSKI I S-KA kliniczną, psychiatrią lub po prostu chce pogłębić swoją wiedzę. Drugi mózg. Rewolucja w nauce i medycynie R. Douglas Fields Poszukiwacze gatunków. Bohaterowie, głupcy i szalony pościg, by zrozumieć życie Natomiast kolejnym, logicznym krokiem w tym przypadku było na Ziemi Richard Connitf by przeprowadzenie badań naukowych, na ile taki „samouczek" SPOŁECZNY INSTYTUT W Y D A W N I C Z Y ZNAK sprawdza się jako metoda terapii. Skoro książka jest dostępna Prawa człowieka i ich granice Wiktor Osiatyński na naszym rynku, mogliby je podjąć także polscy naukowcy. W Y D A W N I C T W O CiS Pozostaje mi więc polecić tę interesującą publikację czytelni 50 wielkich mitów psychologii popularnej. Półprawdy, ćwierćprdwdy i kompletne kom, a tym, którzy cierpią z powodu ataków paniki, dedykuję bzdury Scott 0. Lilienfeld, SLeven Jay Lynn, John Ruscio, Barry L. Beyerslein jako motto jej ostatnie zdanie: „Jeśli będziesz traktować te obja W Y D A W N I C T W O LITERACKIE wy jak zwyczajne przykre odczucia, to nie zdołają one wywrzeć TO pytań , na które nauka nie znalazła (jeszcie) odpowiedzi Michael Hanlon negatywnego wpływu na twoje życie". • 10 PROSTYCH S P O S O B Ó W RADZENIA SOBIE Z PANIKĄ
1
76 Świat Nauki, kwiecień 2011
aktograf Potencjalnie niebezpieczne obiekty (położenia z 1 marca 2011 roku)* PLANETOIDY{23B2) • 30-100 m średnicy (991; mogłyby zniszczyć miasto lub powiat)
/V.
• 100-300 m (695) [•• 300-1000 m(S3B)
- -* *..
I
'
Powyżej kilometra (158; mogłyby zniszczyć naszą cywilizację)
lp2SE!E^(ESt;-%5SII
f • .#
-.
•
. *
•
Zabójcze planetoidy Skrzywdzić nas może to, czego nie znamy Dotychczas naukowcy zidentyfikowali
ponad 2300 planeioid oraz komet, które są wystarczająeo duże, by wyrządziły znaczne szkody, i które mogą w nas trafić. Te „po" wygląda..^ie, ale poity są nachylone "^czyzny orbity /o kolizji jest
Symboli ha ilustracji Mad: obiekty są
Mimo to NASA jest zaniepokojona. Na ukowcy oceniają, że do tej pory znaleziono
mniej niż pro<;ent tych pocisków. ^Odkry wamy je w szybkim tempie, ule jest ich bardzo dużo" - mówi Donald K. Yeomans, dyrektor Near Earth Objeet 1'ragram Office z należącego do NASA Jet 1'ropulsion Labo250-300 min dolarów rocznie przez 10 łat umożliwiłoby nie tylko spisanie wszystkich obiektów, letś także opracowanie i prze testowanie liietod pozwalających zmienić trajektorie niebezpiecznych planeLokl. Je den z takich pomysłów to staranowanie planetoidy przez duży siatek kosmiczny, Murk Mwhcltf który wybije ją z kursu.
••£• *
Więcej w przyszłości: Odkryto zaledwie procent niebezpiecznych obiektów; szare kropki pokazują, iie ich może być naprawdę. Ostatnie wielkie uderzenie: W1908roiuj30-metrawa
pla
kwiecień 2fttt. Świat Nauki ti
Jak i dlaczego www.swiatnauki.pl/jakidlaczego
Jak działają antyperspiranty, czym się różnią od dezodorantów i czy są szkodliwe? Ela Naczelska z Warszawy Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska, redaktor Świata Nauki: Dezodoranty nie są środkami przeciwpotowymi. Niwelują tylko przykry zapach potu przez zahamowanie jego rozkładu. Ponieważ za ten proces odpowiadają bakterie, dezo doranty muszą zawierać substancje odkażające. Kiedyś składni kiem pełniącym tę funkcję byl alkohol etylowy. Obecnie rzadko się go stosuje, gdyż podrażnia i wysusza skórę. Zamiast niego używa się na przykład heksachlorofenu czy triklosanu. Dezodo ranty zawierają też związki tuszujące zapach potu albo mające zdolność pochłaniania zapachów (np. pidolat cynku). Z tych po wodów nie nadają się dla osób, które silnie się pocą. Zahamowanie wydzielania potu jest możliwe dzięki antyperspirantom. Kiedyś stosowano garbniki roślinne, takie jak tani na, które ograniczały pocenie dzięki zwężaniu ujść gruczołów potowych. Potem zaczęto używać soli glinu: w 1928 roku po raz pierwszy wprowadzono do użycia octan glinu, a w 1947 roku chlorowodorotlenek glinu będący do dziś głównym składnikiem antyperspirantów. Obecnie wykorzystuje się też kompleksy glinowo-cyrkonowe (chlorowodorotlenek glinowocyrkonowy i jego połączenia z aminokwasami, np. glicyną). Wymienione związki pod wpływem wody obecnej na skórze formują warstwę żelu.
78 Świat Nauki, kwiecień 2011
Początkowo sądzono, że zwężają ujścia gruczołów potowych, co ogranicza wydostawanie się potu na zewnątrz, oraz że bloku ją je na skutek wytrącania białek. Okazało się jednak, że ich antyperspiracyjne działanie polega na blokowaniu przewodu wy prowadzającego - tworzy się w nim czop z polimerycznego żelu wodorotlenkowego powstającego na skutek powolnej neutrali zacji kwaśnych soli glinu przez mniej kwaśny pot. W przypadku soli glinowo-cyrkonowych czop ten jest zlokalizowany tuż przy ujściu przewodów wyprowadzających. Chlorowodorek glinu tworzy go nieco głębiej, chociaż również bardzo powierzchow nie, a chlorek glinu najgłębiej. Czop to twór przejściowy - jest usuwany w miarę, jak złuszcza się warstwa rogowa naskórka. Antyperspiranty działają do 48 godzin od momentu zastoso wania. Ponieważ sole glinu powodują ścinanie się białka, ograni czają namnażanie się bakterii, które nie mogą z niego korzystać. Często do antyperspirantów dodaje się talk (krzemian magnezo wy naturalnego pochodzenia), który pochłania pot i neutralizu je jego zapach. Ponieważ jest to związek bardzo łagodny dla skó ry, nie powoduje podrażnień. Stosuje się też środki zapachowe (m.in. alfa-izometylojonon, alkohol benzylowy, salicylan benzy lu, cynamonian benzylu, cytronelol, geraniol), związki nadające odpowiednią formę produktowi końcowemu (alkohol stearylowy i uwodorniony olej rycynowy) oraz cząsteczki srebra znane z silnych właściwości bakteriobójczych. Podczas stosowania antyperspirantów należy pamiętać, aby nie nakładać ich na całe ciało, lecz jedynie pod pachami, a wie czorem dokładnie zmyć resztki ze skóry. Zbyt częste używanie preparatów (ponad dwa razy dziennie) wiąże się z nadmiernym zablokowaniem kanalików potowych, co może prowadzić do po wstawania stanów zapalnych w okolicach ich ujść. Na koniec warto wspomnieć o obawach konsumentów wy wołanych zawartością glinu w antyperspirantach. U zdrowych osób pierwiastek ten podrażnia skórę jedynie sporadycznie. Reakcje alergiczne pojawiają się na przykład u ludzi mających stały kontakt z glinem - należą do nich pracownicy przemysłu hutniczego. Przeprowadzono badania dotyczące stopnia wchłaniania się chlorowodorotlenku glinu przez skórę. Otóż okazało się, że jest to 0,01% glinu, a większość pierwiastka została wydalona z or ganizmu w ciągu dwóch tygodni (chociaż jego akumulacja w ko ściach zdarza się u osób z przewlekłą niewydolnością nerek). Na dodatek pochłonięta ilość glinu nie była większa od tej, któ ra ulega absorpcji z układu pokarmowego przy typowej diecie. Wbrew obiegowym opiniom nie stwierdzono, żeby stosowanie antyperspirantów prowadziło do rozwoju nowotworów sutka. Ponieważ inny składnik antyperspirantów - cyrkon - dosta jący się do organizmu drogą wziewną może powodować zmiany w obrębie płuc, wprowadzono przepisy ograniczające użycie je go związków (maksymalne stężenie, proporcje atomów Zr:Al), Nie wolno ich stosować na przykład w aerozolach. •
Ilustracja Mirosław Gryń
Warto wiedzieć Wydarzenia, osiągnięcia, nowości
Ewolucja percepcji a sztuka Wystawa „Statek kosmiczny Ziemia", inaugurująca czteroletni program artystyczny nowej dyrektor programowej Dobrili Denegri, została otwarta 4 marca w toruńskim Centrum Sztuki Współczesnej Znaki Czasu. Prace można oglądać do 22.05. br. Ekspozycja nawiązuje do słynnej książki Operating Manuał for Spaceship Earth Richarda Buckminstera Fullera, amerykańskiego konstruktora, architekta i filozofa, który byl jednym z najbardziej postępowych wizjonerów XX wieku, starającym się uświadomić ludziom, jak kru cha jest nasza planeta i jak bardzo ograniczone są jej zasoby. Zaprezentowane prace mają ukazać wpływ zaawansowanej techniki (np. nanotechnologii) na sztukę. Ich autorzy pochodzą głównie z Europy Wschodniej, gdyż właśnie dorobek tych ar tystów jest niezwykle istotny i innowacyjny. Są wśród nich tacy twórcy, jak: Vladimir Bonaćić, Piotr Kowalski, Gianni Colombo i Aleksandar Srnec. Inspiracją dla przedstawionych dziel były refleksje na temat dziejów człowieka i ziemskiego globu. Artyści eksperymentują z nowymi ma teriałami i sposobami ekspresji, a ich działalność określa się mianem sztuki mediów. O.O.-Ś. Dodatkowe informacje są dostępne na stronie: www.csw.torun.pl/wystawy EDUKACJA - NAUKA - BIZNES
Droga na Harvard 2011 Szansa kontynuowania nauki na renomowanych uczelniach amerykańskich 22 kwietnia 2011 roku mija termin nadsyłania zgłoszeń do tegorocznej edycji kon kursu „Droga na Harvard 2011". W jego pierwszym etapie zostanie wyłonionych 30 osób o nieprzeciętnych predyspozycjach i ciekawych zainteresowaniach. Podczas kolejnego komisja konkursowa w Warszawie na podstawie rozmów kandydatami wytypuje spośród tej grupy 20 laureatów. Ostatecznie nagrodę główną otrzymają cztery osoby - poznamy je podczas Gali Finałowej w czerwcu br. Harvard Club of Poland zorganizuje i całkowicie sfinansuje ich dziesięciodniowy pobyt w Bostonie. Zwycięzcy konkursu ubiegający się o przyjęcie na studia według zwyczajowej procedury i kryteriów określonych przez Harvard University otrzymają wsparcie merytoryczne. Każdy będzie mógł skorzystać z pomocy mentora (członka Harvard Club of Poland) służącego poradami i rekomendacjami, ułatwi także nawiąza nie kontaktu z innymi absolwentami oraz obecnymi studentami uczelni. Więcej O.O.-Ś. na www.droganaharvard.pl
Spotkania z kreatywnymi osobowościami Druga edycja EduCamp odbędzie się 24 marca br., tym razem w Warszawie, w siedzibie Agora SA przy ul. Czer skiej 8/10. Spotkanie, którego pomysłodawcą i głównym organizatorem jest Piotr Peszko, ma na celu integrację środowisk związanych z dydaktyką, ekonomią, przed siębiorczością i wymianę doświadczeń. Tematy wystą pień zostały opracowane przez ekspertów z różnych dziedzin związanych z edukacją, szkoleniami, mediami i Internetem. Prezentacje potrwają około kwadransa, a po każdej z nich prelegenci odpowiedzą na pytania publiczności. Na koniec odbędzie się panel dyskusyjny w formie: dzisiaj pytanie - dzisiaj odpowiedź. Rozmowy będą dotyczyć efektywnego, nowoczesnego kształce nia, które przyciągnęłoby młodzież, a także technologii O.O.-Ś. wspierających edukację. Wstęp wolny.
STATISTICA w badaniach naukowych i nauczaniu statystyki - kwiecień-maj 2011
Wsparcie dla młodych informatyków
Kontynuując rozpoczęty w ubiegłym roku i cieszący się bardzo dużym zainteresowaniem ogólnopolski cykl prezentacji, firma StatSoft Polska (www.StatSoft.pl) organizuje wykłady w kolejnych sześciu ośrodkach akademickich: Białymstoku, Olsztynie, Bydgosz czy, Szczecinie, Opolu oraz Rzeszowie. Spotkania będą poświęcone wybranym problemom nauczania metod statystycznych oraz ich zastosowaniom do opracowywania wyników badań naukowych. Swoimi doświadczeniami dydaktycznymi oraz wiedzą z zakre su analizy danych badawczych ponownie podzielą się wykładowcy wysoko ocenianych szkoleń prowadzonych od wielu lat przez firmę StatSoft Polska. Podczas wystąpień omówione zostaną m.in. zagadnienia esty macji i testowania hipotez, modelowania współzależności zjawisk, analizy szeregów czasowych i prognozowania, a dodatkowo uczest nicy dowiedzą się, dlaczego warto znać metody statystyczne i data mining. Przykłady analiz zostaną zaprezentowane w środowisku programu STATISTICA i STATISTICA Data Miner. Więcej informacji na: www.StatSoft.pl lub pod numerem tele fonu 12 428 43 00.
Aplikacje do tegorocznej edycji mogą nadsyłać do 18 kwietnia br. pracow nicy, doktoranci oraz studenci szkól wyższych lub instytucji prowadzących badania naukowe w dziedzinie informatyki. Kandydaci muszą wykazać się udokumentowanym dorobkiem naukowym w dziedzinie informatyki i mieć nie więcej niż 30 lat. Laureat otrzyma 10 tys. zł. Nagrodę, ufundowaną przez Sagę sp. z o.o., przyznaje Fundacja Rozwoju Informatyki we współpracy z Pol skim Stowarzyszeniem dla Maszyn Liczących (polskim oddziałem ACM) i Pol skim Towarzystwem Informatycznym. Wyniki zostaną ogłoszone jesienią. Gwarancją najwyższego poziomu konkursu jest jego kapituła, którą two rzą profesorowie: Paweł tdziak, Jan Madey, Zygmunt Mazur. Leszek Pachol ski, Marcin Paprzycki, Andrzej Pelc. Piotr Sankowski, Andrzej Tarlecki (prze wodniczący), Władysław M. Turski i Igor Waiukiewicz. Regulamin i formularz zgłoszeniowy są dostępne pod adresem: http: #na g rod a I i ps ki eg o. m im u w.edu .pi
łuż po raz siódmy rusza ogólnopolski Konkurs im. Witolda Lipskiego
kwiecień 2011, Świat Nauki 79
100 lat temu
wybrała Agata Przybysz
W polskiej prasie
Kosmos O narządach dźwiękowych owadów. [...] Badania [...], mają ce na celu sprawdzenie liczby uderzeń skrzydłami w sekundzie u różnych owadów brzęczących, prowadzone experymentalnie, wykazały, że owad, którego ton lotu ma pewne określone miejsce w skali muzycznej, uderza w sekundzie prawie tyle razy skrzy dłami, ile potrzeba drgnień w sekundzie do wywołania tego wła śnie tonu. Ponieważ ucho nasze może pochwycić tylko te dźwię ki, których liczba drgnień wynosi ponad 20 na sek, przeto jasną jest rzeczą, że np. bielinek wąchający skrzydłami 8 razy w sek, nie może wydać żadnego dźwięku, podczas gdy zawisak uderza jący skrzydłami 20 razy prędzej w tym samym czasie, lata, bu cząc nizkim, stłumionym tonem. [...] Barwa [...] i czystość tonu, jak wiadomo, zależy w wysokim kość 20 cm około 2 ha w 10-godz. dniu roboczym. Do celu tego stopniu od fizycznych właściwości ciał drgających. Błonkówki, służy pług o trzech korpusach [...]. muchy i t. d. wydają czyste, metalicznie zabarwione dźwięki, Automobil ten może być zastosowany do innych czynności bo skrzydła ich są cienkie, błoniaste, bardzo nieznacznie uwło- w gospodarstwie - do ciągnienia żniwiarek, ciężarów, do popędu sione, podczas gdy u zawisaków rzecz ma się zupełnie inaczej. młocarń, sieczkarń i t. p. Pracować może benzyną, benzolem, erWedług obliczeń [...] mucha uderza około 360 razy w sekundzie; ginem i spirytusem. [...] ponieważ zaś ton lotu muchy ma wartość akustyczną 380-400 (mniej więcej „a" stroikowego ) tłumaczy tern, że oprócz drgań, Nożyce systemu Beckera. Przy przecinaniu blachy zapomocą skrzydła ulegają drobniutkim bardzo wibracyom, powodującym zwykłych nożyc, poważną trudność przedstawia posuwanie bla podniesienie tonu. [...] chy po każdorazowem zwarciu szczęk. Sprężystość blachy spra wia, że części rozłączone wracają do położenia pierwotnego. Aby zaradzić tej niedogodności, połączonej ze znaczną stra Przegląd Techniczny tą czasu, nożyce systemu Beckera [...] posiadają specyalny pro Bruki berlińskie. [...] Spodnią budowę na ulicach pierwszo wadnik [...] kierowany zapomocą drążka [...]; prowadnik ten rzędnych i ruchliwych stanowi warstwa kamienia łupanego, po jest umieszczony z tylu za szczękami. Drążek [...] przesuwa się kryta 8 cm warstwą szabru. Na drugorzędnych ulicach podłoże w łożyskach, przymocowanych do loża. Sprężyna spiralna pcha składa się wyłącznie z warstwy szabru 20 cm grubości. [...] Próby drążek stale w kierunku szczęk. stosowania zamiast asfaltu jego surogatów nie udały się. Co się W chwili, gdy szczęki są rozwarte, blachę posuwa się naprzód tyczy bruku drewnianego, to 20% stanowiły kostki z drzew egzo razem z prowadnikiem i drążkiem. Przy zwarciu się szczęk, pro tycznych i 80% z sosny szwedzkiej; wyjątkowo trwałem okazało wadnik [...] wchodzi pomiędzy rozłączne części blachy, unie się drzewo australijskie: Tallow Wood [Eucalyptus microcorys - możliwiając zbliżenie się tych ostatnich. Kolejnym przecinaniom przyp. red.]. [...] i posuwaniem blachy odpowiada ruch tam i z powrotem pro Dobre rezultaty dala metoda spryskiwania bruku drewniane wadnika [...]. go i asfaltowego smarami, w celu zmniejszenia pyłu ulicznego. Nawet na bardzo ruchliwych ulicach polewanie wodą mogło Ziemia być zredukowane do minimum, wobec braku zupełnego kurzu. Ta sama metoda, zastosowana do szos podmiejskich, dala rów Wały Trajana. [...] Najwybitniejszą cechą krajobrazu ukraiń skiego stanowią królujące nad widnokręgiem stepu mogiły. [...] nież doskonałe rezultaty. Pochodzenie tych kurhanów, których archeologowie odróżnia Maszyny do motorowej uprawy roli. [...] Typowym przedsta ją trzy rodzaje: 1) zwykle, kopulaste, 2) czubate, jakby piętrowe, wicielem tej grupy maszyn jest automobil rolniczy [...], przed i wreszcie - 3) wydrążone w środku, zwane pospolicie „majdana stawiony na rysunku [...]. Na ramie ustawiony jest silnik dwu- mi", - j est przeważnie niezmiernie dawne i j ak to wskazuj ą wyko cylindrowy [...], wykonany jako silnik zrównoważony-cylindry paliska są to bądź grobowce przedhistoryczne, bądź też pomniki poziome i umieszczone naprzeciw siebie, wal motoru zapomocą kultu religijnego z czasów jeszcze scytyjskich. [...] sprzęgła tarczowego może być sprzężony ze zwykłem kołem paOprócz mogił pełno tu jeszcze grodów, czyli „horodyszcz" uro sowem lub też zapomocą przeniesienia zębatego łańcucha z kola czysk, zamczysk, szańców i wreszcie wałów, ciągnących się nie mi tylnemi, które, wykonane jako kola adhezyjne, mają znaczną raz nieprzerwanem pasmem przez kilkadziesiąt wiorst [wiorsta średnicę i posiadają szerokie wieńce, zaopatrzone na obwodzie to 1066,8 m - przyp. red.]. w ukośne listewki, by zapobiec ślizganiu. Kolo przednie jest po Autentyczny wal Traj ana, j ak to potwierdziły znalezione w nim jedyncze, zaopatrzone w celu utrzymywania kierunku ruchu, monety z portretem i napisami tego cesarza, poczynał się w po w pierścień na obwodzie i służy do kierowania. bliżu wsi Poczujek w pow. Skiwirskim niedaleko wsi KrasnoliSilnik daje kolo 20 k. m. rzecz., cały zaś automobil waży około sów [...], przechodził do pow. kaniowskiego i zwracał się ku wsi 1500 kg [...]. Produkcyjność [...] zależy od rodzaju gleby i głębo Sinicy. Całkowita długość wynosiła 84 wiorst. Obecnie w wielu kości orki i wynosi, przy ziemiach średnio zwięzłych, na glębo- miejscach nie zostało z niego ani śladu. [...]
80 Świat Nauki, kwiecień 2011
i POLSKA EDYCJA
k i 1
,:
SCLENTIFIC AMERICAN
WWW.SWIATNAUKI.PL
Trwające ułamki sekund nadświetine rozszerzanie kosmosu miało wyjaśniać jego niezwykłą ptaskość i jednorodność. Czy nowe obserwacje potwierdzą t ę niezwykłą hipotezę, czy przejdzie ona do lamusa odrzuconych teorii? O tym w majowym numerze świata Nauki. a ponadto: | • Pół minuty do wstrząsu Białka: planowa dezorganizacja Organiczne kontra modyfikowane • Urodzony rybobójca Komputer wsłuchany w dwugłos • Neurobiologia na sali sądowej • Na nic wszelkie antybiotyki oraz Fraktalna arytmetyka Kosmos nie dla ludzi Ratunek w oszczędnym nawadm Bakterie dzielą się genami Masowe szczepienie komarów Geny ptodu we krwi matki Kontrola szkodliwa dla dzieci N ^ Astma w nowym świetle Telomerowy t e s t wieku lad czym pomyśli komputer
|
StiEn
rogramuj
w AGH
