Kép

Mr. Nejlon

A 20. század eleji nagy gazdasági világválság időszakában a drága holmik a legtöbb ember számára megfizethetetlenné váltak. Elérhetetlen luxuscikknek számított többek között a női selyemharisnya is, legalább is egészen addig, míg színre nem lépett Wallace Carothers, a DuPont kémiai vállalat vezető kutatója. Az olajszármazékokkal dolgozó Carothers ugyanis rájött, hogy polimerizáció révén – melyben lényegében molekulákat fűznek hosszú láncokba – olyan anyagot állíthat elő, mely tartósságát, szerkezetét és egyéb adottságait tekintve is módfelett hasonlít a selyemre, ugyanakkor jóval kevesebb munkával elkészíthető, ebből következően lényegesen olcsóbb is. Az új anyag neve nejlon lett, és mivel egyebek közt jutányos áron kapható női harisnyát is készítettek belőle, a két fogalom innentől szinonimaként forrt össze egymással. Kivételes szakítószilárdsága és teherbírása miatt azonban az igen népszerűvé vált anyagra a második világháború idején máshol – az ejtőernyők gyors és költséghatékony gyártásánál – volt szükség, így a harisnyák feketepiaci ára az egekbe szökött, szegény nők pedig ismét lábakat fedő viselet nélkül maradtak. Carothers találmánya azóta is afféle mindentudó, ám szerencsére ismét megfizethető anyagnak számít: hátizsák, hálózsák, sátorponyva, fürdőruha és millió egyéb termék készül belőle.

Még több érdekesség a National Geographic 100 zseniális gondolat különszámában olvasható.

Reklámok
Kép

Bagolyhallás

A kor előrehaladtával, egyes fertőzések miatt, vagy a jelentős háttérzaj következtében gyakran alakul ki nagyothallás, melynek tünetei a magasabb frekvenciájú hangok esetében rendszerint előbb jelentkeznek és súlyosabbak is. Mindez az emlősök, így az ember esetében is az öregedés természetes velejárója, a folyamat hátterében pedig többek között a belső fülben lévő több ezer érzékelő szőrsejt idő múlásával jelentkező károsodása, elhalása áll. A madarak esetében azonban más a helyzet. Német kutatók egy most közzétett tanulmányban 2 évnél fiatalabb és 13 évnél idősebb gyöngybaglyok hallását vizsgálták. A visszhangmentes süketszobában végzett kísérletek során a fogságban tartott gyöngybaglyokat két korcsoportba osztották, majd minden madárnak megtanították, hogy hangjelzés után repüljön fel egy ülőágra. A feladat sikeres elvégzése után a gyöngybaglyok jutalomfalatokat kaptak. A fiatal és idős madarak egyaránt jól teljesítettek a teszteken, ami egyértelműen azt mutatja, hogy a gyöngybaglyok hallása időskorban sem romlik. A jelenség nem egyedi a madarak körében, a kutatók ugyanis korábban a seregélyek hallása esetén is hasonló eredményre jutottak. Mindez azzal magyarázható, hogy míg az emberi fül, hallásért felelős, szőrsejtjei nem képesek regenerálódásra, addig a madaraké újranőhet. A további vizsgálati eredmények közelebb vihetnek az időskori halláskárosodás gyógymódjának megtalálásához is.

Krumm et al. (2017) Barn owls have ageless ears. Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences 284 (1863) doi:

Cikkem a National Geographic honlapján.

Kép

Rovarbelső lencsevégen

Amikor Wilhelm Conrad Röntgen 1895-ben közzétette a világ első röntgenfelvételét felesége kézcsontjairól, a tudományos közösség igencsak elámult. Azonnal észlelték ugyanakkor a felfedezés rendkívüli jelentőségét: mivel a röntgenkészülék műtéti beavatkozás nélkül tette láthatóvá az emberi test rejtett részeit, a 2 dimenziós képet adó új eszköz egykettőre az orvosi diagnosztika nélkülözhetetlen kelléke lett. Ugyan kellő gyakorlattal képesek voltak eligazodni a térben egyébként jól elkülönülő testrészek egymásra vetülő árnyékképei között, egyre nagyobb igény mutatkozott a 3 dimenziós megjelenítésre is. Bár Johann Radon nem sokkal ezután le is fektette az erre lehetőséget adó komputertomográf (ismertebb nevén CT) működésének elvi alapjait, az első ilyen készülék alkalmazására csak az 1970-es években nyílt lehetőség. Az újítás lényege, hogy a CT-vizsgálatok során nem egy, hanem több irányból készítenek felvételeket a páciensről, az elkészült keresztmetszeti képek utólagos összeillesztésével pedig 3 dimenzióban is megjeleníthető a vizsgálni kívánt testrész. A fejlesztések természetesen azóta is tartanak, így a CT-felvételek felbontása egyre jobb, az elkészítésükhöz szükséges idő egyre kevesebb, a felhasználási területük pedig egyre változatosabb lett.

Ma már széles körben elterjedt módszernek számít a mikrotomográfia (azaz a mikro-CT vagy µCT) is, melynek az anatómiai vizsgálatoktól a borostyánba ragadt őslények tökéletes térbeli rekonstrukciójáig számtalan speciális alkalmazási területe van. Néhány kutató már élő kisemlősök és gerinctelen állatok testébe is bepillantást kívánt nyerni ezzel a 10-100 µm-es felbontású műszerrel, ezek a vizsgálatok azonban számtalan kihívást rejtettek magukban. Ezek az állatok ugyanis túlságosan izgő-mozgó lények ahhoz, hogy a belső szerveikről készülő 3 dimenziós képek értékelhetően élesek legyenek, és ne kerüljenek rájuk a mocorgásokból eredő zavaró műtermékek. Emlékezzünk csak: a röntgen-, CT- és MRI-vizsgálatok során nekünk is mozdulatlanul kell kivárnunk, míg a felvételek elkészülnek, hiszen azok csak így adhatnak valós és pontos képet egészségi állapotunkról.

Nem voltak igazán kifogástalanok a rovarbelső vizsgálatát célzó korábbi módszerek sem: bár a hagyományos fénymikroszkóp és a 3 dimenziós megjelenítést lehetővé tevő konfokális mikroszkóp segítségével már lehetett értékes adatokat gyűjteni a gerinctelenek belső anatómiájáról, ezek a mérések rendszerint az állatok pusztulását és boncolását igényelték. Ugyanazt az egyedet tehát nem lehetett két egymást követő fejlődési stádiumban megvizsgálni, így a szervezetben bekövetkező időbeli változások nyomon követésére sem volt lehetőség. Felmerült tehát az igény a biológusok körében egy olyan műszerre, ami úgy készít éles képeket és úgy teszi lehetővé a rovarbelső időbeli változásainak alapos tanulmányozását, hogy a procedúrát a vizsgált állatok is túléljék. A megoldás Joanna Konopka és a Robarts Research Institute mikro-CT-laboratóriumának biofizikusa, Danny Poinapen példamutató összefogása révén született meg, és a rovarokról megszerzett korábbi ismeretekre épít.

A kutatók új ötlete az volt, hogy a rovarok tanulmányozása közben mindvégig szén-dioxid gázt adagoltak a mikro-CT berendezésbe. Ezzel ugyanis el tudták érni, hogy az állatok az így kialakuló oxigénhiányos környezetben átmenetileg ne mocorogjanak, ugyanakkor maradandó kár se essen bennük. És bár míg az emberi pácienseket érő ionizáló sugárterhelés nagyságát a lehető legkisebbre kell csökkenteni, a rovarok erre kevéssé érzékenyek, így a vizsgálatok idején használt röntgensugárzás sem okozott problémát az ízeltlábúaknál. Az új eljárás további előnye, hogy ugyanannak az állatnak a többszöri vizsgálatát egyaránt lehetővé teszi, ily módon a belső szervekben és a légzőrendszerben zajló, ám eddig sosem látott apró időbeli változások is feltárulhatnak a kutatók előtt. Joanna Konopka tehát most valahogy úgy érez, mint Wilhelm Conrad Röntgen korának tudósai: „Az eredmény totálisan lenyűgözött. Bár jól ismerem a könyvekben megjelenő képeket és rajzokat, mindez teljesen új perspektívát nyit számunkra.

Poinapen et al. (2017) Micro-CT imaging of live insects using carbon dioxide gas-induced hypoxia as anesthetic with minimal impact on certain subsequent life history traits. BMC Zoology 2 (1) DOI: 10.1186/s40850-017-0018-x Kép: Fig.2.

A cikk az Élet és Tudomány 2017/37. számban jelent meg.

Kép

Mai menü: a szomszéd kölyke

Az állatvilágban számos olyan eset ismert, ahol a felnőtt egyedek előszeretettel falják fel fajtársaik utódait, sőt némelyek még saját ivadékaikat sem vetik meg, és azokat is elfogyasztják. De vajon honnan tudhatják biztosan, hogy saját vagy idegen ivadék került-e terítékre? Korábban már kimutatták, hogy egyes kannibalizmusra hajlamos felnőtt halak meg tudják állapítani az egy helyen élő rokon és idegen utódok arányát, ám ezidáig még nem bizonyították, hogy egyetlen különálló embrióról el tudják-e dönteni, hogy hozzájuk tartozik-e vagy sem. Kanadai biológusok most ennek jártak utána. A kutatók egy olyan fogaspontyalakúak közé tartozó kannibálhal (Kryptolebias marmoratus) viselkedését vizsgálták, amely természetes körülmények között a mangrove sós vizébe helyezi önmagával genetikailag azonos ikráit. A laborkísérletek során mindig csak egyetlen embriót vezettek a felnőtt halak elé, melyek az apró jövevényeket észlelve nyomban azok szorgos tanulmányozásába kezdtek. A korábban szigorú böjtre is fogott teszthalak ráadásul még hevesebben, akár hétszer gyorsabban reagáltak a védtelenül érkező embriókra. A szülők azonban meglepő módon csak az idegen fajtársak utódait fogyasztották el, sajátjaikat nem bántották. Az eredmények szerint tehát ezek a kannibálhalak már a fejlődés egy igen korai szakaszában járó magányos embrióról is el tudják dönteni, hogy saját vagy idegen sarj-e, amiben a kutatók szerint kémiai jelek segíthetik az állatokat. Ám hogy miként, az még kérdéses.

Wells & Wright (2017) Do not eat your kids: embryonic kin recognition in an amphibious fish. Behavioral Ecology and Sociobiology 71: 140. Fotó: Wikipédia

Cikkem a National Geographic honlapján.

Kép

Megtévesztett rovaroktól az innovációig

Ki gondolná, hogy lehet bármi közös egy temetőben és egy lovastanyában? Pedig mindkét helyszínen olyan jelenségeket figyeltek meg az ELTE Környezetoptika Laboratórium munkatársai, melyek elsőre humorosnak tűnhetnek, később azonban fontos, a gyakorlatban is hasznosítható felismerésekhez vezettek. Az Annals of Improbable Research rendezésében 1991 óta átadott IgNobel-díj is épp a mosolyt fakasztó, ám egyúttal gondolatébresztő és fejtörést okozó kutatásokért jár. A 2016-os 10 díjazott között volt a fenti kutatócsoporttal dolgozó hét magyar, egy svájci és egy svéd kutató két közös cikke is. Az első tanulmányban a kiskunhalasi temetőben megfigyelt szitakötők rejtélyes viselkedésének okait keresték a kutatók. Horváth Gábor, Kriska György és kollégáik többször is figyelemmel kísérték, amint számos különböző szitakötőfaj egyedei vonzódtak a fényes fekete sírkövek vízszintes felületeihez, míg a világos sírkövektől távol maradtak. Olykor oda-vissza szálltak a sírkő felett, de gyakran meg is érintették annak felületét, néhányuk pedig sütkérezett a sírkövek melletti ágakon. Egy másik szitakötő megjelenésekor a már ott lévő egyed megtámadta a betolakodót vagy próbált párzani vele. A kifejlett szitakötők természetes körülmények között csak vizeknél mutatnak ilyen territoriális és reproduktív viselkedést. Mivel sok vízirovarhoz hasonlóan a szitakötők is képesek érzékelni a fény polarizációs tulajdonságait és a felszínéről tükröződő erősen és vízszintesen poláros fény alapján ismerik fel a vizet, a kutatók azt feltételezték, hogy a temetői példányok viselkedésében is fontos szerepe lehet a sírkövek polarizációs sajátságainak. A képalkotó polarimetriai vizsgálatok alátámasztották, hogy a vízhez hasonlóan a fényes fekete sírkövek vízszintes felületeiről is erősen és vízszintesen poláros fény tükröződik. A sírköveknél látott szitakötők viselkedése tehát azért egyezik a természetes vizeknél élő szitakötőkével, mert a sötét felületek a vízhez való optikai hasonlóság révén megtévesztőek számukra. A világos, érdes sírkövek ezzel szemben nem vonzzák őket, hisz az azokról visszaverődő fény gyengén és nem vízszintesen poláros. Később más mesterséges sötét felületekről is kiderült, hogy a polarizációs hasonlóság miatt megtévesztik a vízirovarokat, ami a poláros fényszennyezés fogalmának megszületését eredményezte. A kutatók választásos terepkísérletekben is vizsgálták a szitakötők fekete és fehér fényes fóliákhoz és matt szövetekhez való vonzódását. A talajra terített tesztfelületek közül azonban a fényes fekete a szitakötőkön kívül a közeli lovas laktanyáról oda repülő bögölyöket is feltűnően vonzotta. E megfigyelés a vizet kereső hím és nőstény bögölyök polarotaxisának, azaz vízszintesen poláros fényhez való vonzódásának felfedezéséhez vezetett. A további részletek feltárása gödi és szokolyai lovastanyákon folytatódott, ahol a kutatók megfigyelték, hogy a bögölyök jóval gyakrabban zavarják a barna és fekete lovakat, mint a fehéreket. Beragacsozott lómakettekkel végzett választásos terepkísérletekkel meghatározták, hogy egy fekete ló akár ötször annyi nőstény bögölyt is vonzhat, mint egy fehér. Mivel a bögölyök állandó zaklatása és vérszívása az olykor maradandó sebek ejtésével és számos kórokozó hordozásával nagy károkat okoz a lótartóknak, nagy az igény a bögölyök ritkítására és távol tartására. A kutatás alapján a szerzők azt javasolták, hogy a sötét szőrű lovakra védelmük érdekében érdemes fehér lóruhát húzni. Később az is kiderült, hogy a fekete-fehér csíkos (és a tarka foltos) felületek még a homogén fehéreknél is kevesebb bögölyt vonzanak, ami a zebracsíkok szerepét firtató régi rejtély egy lehetséges új magyarázatát szolgáltatta, továbbá a bögölyök ellen védő zebracsíkos lóruha piacon való megjelenését eredményezte. Az IgNobel-díjas kutatások hasznosságát az is igazolja, hogy mindebből több szabadalom is született: három különböző lineárisan poláros fénnyel csalogató bögölycsapda, illetve a poláros fényszennyező felületek vonzóképességének csíkozással való csökkentése.

A cikk az Élet és Tudomány 2016/40. számában jelent meg.

Kép

Alkohol a túlélésért

Míg az emberi szervezet oxigén nélkül alig néhány percig maradhat csak életben, az aranyhalak és vadon élő kárász rokonaik napokat, de akár hónapokat is kibírnak a befagyott tavak mélyén kialakuló oxigénhiányos környezetben. Téli szívósságukat A magyar halászat könyve és Az állatok világa egyaránt említi: „midőn a tavak teljesen befagynak s eleven víz hiánya miatt minden hal pusztúl, a kárász még jól érzi magát.”, sőt „befagyhat a jég közé és később újból életre kel”. A túlélésért folytatott harcban több módszert is bevetnek. Amíg az év során kellő mennyiségű oxigén van a vízben, addig a széles kárászok aerob anyagcserét folytatnak, melynek eredményeként komoly glikogéntartalékokat halmoznak fel szervezetükben. Amint aztán elérkezik a téli oxigénhiányos időszak, energiafelhasználásuk csökkentése érdekében egyrészt jóval kevesebbet mozognak, de szükség esetén anyagcsere-folyamataik átalakítására is képesek. A téli anyagcsere alapját az év során felhalmozott glikogénraktárak jelentik, melyből ezek a halak oxigén jelenléte nélkül, anaerob környezetben is képesek kinyerni a túléléshez szükséges energiát. Ebben a folyamatban azonban az állatokra veszélyt jelentő tejsav is képződik, melytől valamilyen módon meg kell szabadulniuk. Páratlan módszerüket sokan irigyelhetik: a keletkezett tejsavat ugyanis etanollá alakítják át, ami később kopoltyúikon keresztül távozik szervezetükből. A széles kárászok vérének alkoholszintje ennek következtében néhány hónap zimankó után akár 50 mg/100 ml is lehet, ami szinte egész Európában súrolná vagy át is lépné az ittas járművezetést jelentő határértéket.

Fagernes et al. (2017) Extreme anoxia tolerance in crucian carp and goldfish through neofunctionalization of duplicated genes creating a new ethanol-producing pyruvate decarboxylase pathway. Scientific Reports 7 article no. 7884., Démény-Müller (2014) A széles kárász.

Cikkem a National Geographic honlapján.

Kép

Elterelő fényművelet

Az éjszakai világítás terjedése számos állatfaj természetes viselkedésére is hat, ám a folyamat részleteit egyelőre csupán néhányuk esetében sikerült feltárni. A fényszennyezésnek nyilvánvaló hatása van például a denevérek életére, akik számára igazi lakomát jelent az éjszakai rovarok lámpák közeli tömeges jelenléte, már ha megtalálják… Éjszakai kirepülésük időpontja ugyanis jelentősen megváltozott, mióta rendszeres gyakorlattá vált a számukra lakóhelyet jelentő kastélyok és templomok tartós éjszakai kivilágítása. A fényárban élő denevérek sok esetben csak zavartan kavarognak az épületek belsejében, az érzékenyebb fajok pedig akár egészen a világítás megszűntéig szálláshelyükön maradhatnak. Márpedig a lecsökkent táplálkozási idő a populáció túlélését tekintve súlyos következményekkel járhat.

A fényszennyezés az éjjel aktív kétéltűek és beporzó rovarok viselkedésére is hatással van. A kivilágított élőhelyeken élő békák némelyike például kevesebbszer hallatja párválasztáskor használt hívó hangját, mint sötét élőhelyen élő társai; a fényárban úszó rétek beporzásra váró növényeit pedig 62 százalékkal kevesebb rovar látogatja, ami egyúttal alacsonyabb terméshozamot is jelent a természetes éjszakai sötétségben fejlődő növényekéhez képest.

Knop et al. (2017) Artificial light at night as a new threat to pollination. Nature 548 206–209., Boldogh et al. (2007) The effects of the illumination of buildings on house-dwelling bats and its conservation consequences. Acta Chiropterologica 9 (2) 527–534. Fotó: Potyó Imre

Még több érdekesség A Földgömb 2015/12. számában és itt olvasható.