Archive for the ‘viata’ Tag

Spre viata „artificiala” – un pas mai departe   14 comments

Afirmam si in alte posturi aceasta evidenta: Viata – doar chimie si fizica !  Fiintele reprezinta un fenomen perfect natural, consecinta a cresterii complexitatii (locale, in conditii propice) materiei, pe traseul: supa de quarci, fotoni, atomi usori (H si He), stele de generatia 1, stele de generatia 2 + sistemele planetare, planete cu conditii favorabile, Viata.

Echilibrul fortelor nucleare si distributia particulara a electronilor in jurul diverselor nuclee atomice fac posibile un numar colosal de combinatii chimice, iar din unele din acele combinatii am evoluat noi. Caci toate fiintele sunt o colectie mai mare sau mai mica de substante aflate in permanente reactii chimice – facand schimburi de materie cu mediul si alimentate cu energie direct sau indirect de Soare sau alte astre.

Inteligenta umana (sa recunoastem, achizitie foarte recenta la scara evolutionista) a facut pasi importanti in deslusirea fenomenelor care „anima” o fiinta vie, principalele obstacole fiind multitudinea de procese bio-chimice si, mai ales, scara infinitezimala la care acestea se produc – scara la care nivelul nostru tehnologic abia acum a ajuns. Si pentru ca o problema cheie este sistemul de „asamblare” a fiintei din substante chimice comune, numeroase studii s-au axat pe studiul ADN.

Ce inseamna inca 2 baze ADN

In aceste domenii s-au facut progrese imense, dar sa nu uitam ca ABIA in 1953 a fost pus in evidenta ADN-ul ! De atunci am deslusit ca acesta este un lant dublu al unui polimer tinut legat de legaturile de Hidrogen ale unor „trepte”. In mod curios, aceste „trepte” sunt formate din doar 4 tipuri de baze azotate, celebrele Adenina, Citozina, Guanina si Timina. Si pentru ca acestea se pot lega chimic doar doua cate doua (A cu T si viceversa, G cu C si viceversa), rezulta ca dubla elice a ADN-ului este legata cu doar DOUA tipuri de perechi de substante chimice – legaturi care contribuie decisiv la procesul de duplicare exacta a ADN-ului in procesul de multiplicare a celulei.

Ei bine, dupa marele succes al lui Craig Venter – care a reusit sa anime o bacterie inlocuindu-i ADN-ul original cu unul „artificial” asamblat in vitro din segmente disparate, o echipa de cercetatori de la Scripps Research Institute (SUA) au anuntat in revista Nature ca au introdus cu succes o a TREIA pereche de baze azotate in ADN-ul unei bacterii Escherichia coli (aceeasi E-coli care produce infectii intestinale si urinare), iar bacteria s-a reprodus si a functionat normal cu codul modificat !

Mai exact, reusise  introducerea acestor noi baze azotate inca de acum cativa ani, dar mecanismele celulare de intretinere nu reparau si aceste „exo-trepte”, astfel incat ele dainuiau putin si nu erau transmise urmasilor. Problema a fost solutionata prin scufundarea celulei intr-o solutie continand noile baze si adaugarea unei substante cu rol de caraus intra-celular – intocmai cum se intampla in procesul natural. In aceste conditii, ADN modificat a fost reparat si duplicat corect, singurul motiv pentru care nu era transmis pe termen lung urmasilor fiind cel evolutionist: nu exista si SCOPUL biologic pentru care bacteria sa mentina aceasta modificare ! Caci se stie, secventele ADN au rolul principal de a codifica fabricarea unor proteine necesare organismului.
De aceea, urmatoarea tinta a cercetatorilor este aceea de „a upgrada” modificarile ADN astfel incat acesta sa produca proteine utile organismului, iar de aici se intrevede o uriasa gama de aplicatii medicale, industriale, protectia mediului, etc.

Ca sa zugravim realist situatia, trebuie sa subliniem ca mai avem pana la a „produce” o fiinta vie de la zero, in aceasta etapa invatam sa manipulam „softul unui computer”, n-am construit si computerul ! Deocamdata, experientele asupra ADN folosesc ca echipament de testare si replicare mecanismele celulare naturale – care la randul lor prezinta un grad mare de complexitate. Dar ideea este ca se apropie momentul in care vom „fabrica” o fiinta de la zero, din substante chimice banale. Si iata, nu numai copiind o solutie naturala/terestra, ci INVENTAND unele noi !

Sa abordam si acest punct de vedere – ingineria ADN merge spre fundamentele microscopice ale Vietii si exista voci tematoare care ridica probleme de etica si securitate biologica, cerand o legislatie mai restrictiva. Parerea mea este ca ORICE ESTE POSIBIL SE VA INTAMPLA, orice poate fi descoperit va fi descoperit,  indiferent cate baraje legale incerci sa ridici. De aceea, cred ca este mai constructiv ca cercetarea sa ramana „la vedere”, pentru a asigura macar respectarea normelor generale de biosecuritate.

Mica Modificare

Bun, acest pas inainte spre deslusirea mecanismelor celulare conduce la cateva concluzii:

1. Cum am mai spus, si aceasta comunicare stiintifica demonstreaza ca deslusirea functionarii unui organism viu este pur si simplu o chestiune tehnica, inginerie biochimica ! Nu este nimic misterios, va veni negresit ziua cand vom stii TOT despre aceste mecanisme biologice, si inca va veni repede. Un organism este o „adunatura” de substante chimice asezate la locul potrivit, iar odata puse acolo functioneaza „de la sine” datorita legilor Universului ! 

Negresit, aceste cunostinte deschid o cutie a Pandorei, dar ca si in cazul altor descoperiri (vezi energia nucleara) totul depinde de cum sunt utilizate, iar progresul stiintific nu poate fi oprit. De pilda, poate ca ar trebui sa ne bucuram ca nu traim vremea cand orice scolar poate crea un virus letal in laboratorul scolii, dar poate sa ne para si rau ca nu am apucat acele vremuri cand durata medie a vietii va fi de 300 de ani ! 🙂

2. Mai exista o perspectiva: ne gandim ca Natura terestra s-a „chinuit” 3,5 MILIARDE de ani sa „produca” o fiinta inteligenta, plus multitudinea celorlalte minunate adaptari naturale. Dar iata ca NOI, stim deja sa construim lucruri mai performante decat cele naturale ! E adevarat ca de multe ori solutiile naturale ne-au fost model si Natura „ne da inca lectii”, dar sa privim viitorul, creatiile noastre vor depasi limitele biotopului terestru (daca nu o si fac deja), vor depasi limitele programate prin ADN !  Evolutia biologica nu mai este de ajuns pentru noi – trecem la evolutia tehnologica  – si cate oare nu se vor schimba radical ?! (amendament: o evolutie tehnologica poate fi privita ca o etapa extinsa a evolutiei biologice).

3.  In al treilea rand, sa observam ca acest succes arata ca Viata – asa cum o stim noi de pe Terra – nu este o solutie unica, ci admite diverse variante constructive (din ce stim pana acum, se pare ca toate fiintele terestre functioneaza cu acelasi mecanism ADN, de la elefant la cea mai mica bacterie – dovada ca toate au evoluat din aceeasi bacterie). In mediul terestru, probabil din motive de abundenta, ADN-ul contine doar doua perechi de perechi de baze azotate. Dar iata ca se poate si cu 3 si probabil cu mult mai multe baze. Poate ca exista Viata si fara baze, poate si fara ADN, poate si fara multiplicare, etc. Iar acest lucru ne arata, brrrr,  cat de raspandita trebuie sa fie Viata in Univers si multitudinea uriasa de posibilitati ! Iar pe mine unul, zau ca aceasta concluzie nu ma entuziasmeaza deloc, daca stim un lucru sigur despre Viata, stim ca ea este un fenomen foarte competitiv …

 

Elixirul tineretii – o posibilitate reala   2 comments

Instinctul de conservare este adanc scris in genele noastre, AUTOCONSERVAREA fiind unul din cele 3 principii care definesc Viul (alaturi de autodezvoltare si autoreproducere). De aceea, ne vine greu sa acceptam ca viata umana este limitata, iar destui se pacalesc singuri imbratisand ideile naive ale diverselor religii – care, ca sa vezi, promit la unison „viata vesnica” prin „reinviere/reincarnare„, asa pur si simplu, fara nicio dovada.

Numai ca natura inconjuratoare ne plesneste peste ochi si ne trezeste la realitate – TOATE fiintele mor si materia lor este reciclata (iar daca este sa privim si mai departe, pare ca pentru toate este un sfarsit – planete, stele, ba chiar si Universul insusi ar putea avea un sfarsit). Dar oare DE CE trebuie sa moara fiintele ? Nu este oare o risipire a unui know-how pe care-l deprind in cursul existentei lor ?

Nu, Natura a ales pentru fenomenul numit Viata o alta cale: o cale a progresului genetic al speciei, nu al individului, progres numit EVOLUTIE, . Contrar unor opinii neavizate, evolutionismul (modern, caci de la Darwin a trecut mult timp) NU presupune generatii succesive din ce in ce mai complicate ci unele din ce in ce mai adaptate – cu toate ca de cele mai multe ori gradul de complexitate este asociat unor sisteme adaptive superioare.
Cum functioneaza rutina naturala este clar: o generatie traieste doar atat cat este necesar sa procreeze si eventual sa-si creasca copiii pana la stadiul de adult, apoi incepe declinul, rolul biologic s-a terminat si parintii trebuie sa dispara. TREBUIE  sa fie asa, caci altfel generatiile succesive ar ajunge sa se concureze reciproc pentru resurse – o concurenta neloiala in viziunea evolutionista.

Ei bine, acest scenariu este scris in genele noastre, fiintelor vii fiind efectiv programate ca sa imbatraneasca si sa moara. Se pare ca aceasta programare are doua strategii – o data („hardcoded”) pentru ca ciclurile replicarii celulelor sunt limitate la un numar magic (cu exceptia celulelor stem si a leucocitelor, iar in acest domeniul se vorbeste de telomeri) si a doua utilizeaza metode de control hormonalhormonii (tot niste proteine de fapt) fiind substantele de control pentru toate tipurile de vietuitoare.

Numai ca Omul a ajuns in etapa in care poate sa domine si sa manipuleze legile naturii, deci odata identificate, putem sa manipulam si mecanismele imbatranirii ! Adevarul este ca in acest domeniu inca „bajbaim”, dar ne apropiem din ce in ce mai mult de momentul intelegerii definitive a acestor procese.

Pozitionarea hipotalamusului (fotio: Wiki)

Pozitionarea hipotalamusului (foto: Wiki)

Dintr-un articol publicat de New Scientist (tradus de Daniela Albu pentru Scientia) aflam noutati privind imbatranirea creierului si a intregului organism:

– Maestrul-papusar la nivelul creierului este o mica structura cerebrala arhaica numita hipotalamus. Hipotalamusul este centrul sistemului vegetativ, avand functii extrem de importante: termoreglarea, reglarea senzatiei de foame si satietate, coordonarea actelor instinctive si a manifestarile instinctuale (frica, furie, etc), regleaza ciclurile circadiene (ritmul somn-veghe), coordoneaza activitatea glandelor endocrine, initiaza controlul emotiilor si a activitatii sexuale, influenteaza direct metabolismul si imunitatea, etc.

– Cercetatorii de la Colegiul de medicina Albert Einstein din New York au analizat diferentele dintre concentratiile diversilor hormoni prezenti in creierul soarecilor tineri fata de cei batrani. Astfel, au remarcat ca soarecii care imbatranesc produc niveluri ridicate de factor  „NF-kB” – un complex de proteine care joaca un rol major in reglementarea reactiilor imunitare. Pentru a studi efectul acestora asupra imbatranirii, cercetatorii au format 3 grupuri, din care unul martor, altul caruia i s-a aplicat o terapie genetica pentru inhibarea „NF-kB” si celalalt, caruia i s-a stimulat productia de factor „NF-kB”. Rezultatele au confirmat astepteptarile: cei cu valori mari ale factorului „NF-kB” au trait chiar mai putin decat grupul martor, in timp ce soarecii carora li s-au administrat inhibatori, au trait mai mult cu 20%. Si nu numai ca au trait mai mult, dar au ramas mai mult timp tineri, in plenitudinea capacitatilor fizice si intelectuale !

– S-a desprins astfel ideea ca hipotalamusul „initiaza” batranetea prin intermediul acestui hormon. Cercetarile ulterioare au aratat ca factorul NF-kB reduce nivelul unei substante produse de hipotalamus, numita  „hormonul de eliberare a gonadotropinei”  (GnRH), cunoscut mai mult pentru rolul sau in reglementarea pubertatii si a fertilitatii. Rezultatele unui experiment ulterior in care s-a injectat soarecilor GnRH subcutanat si direct in hipotalamus, au confirmat aceasta ipoteza – soarecii ramanand mai mult timp tineri exact ca in primul experiment – fara sa apara niciun efect secundar !!

– Reiese de aici posibilitatea ca administrarea periodica a GnRH sa inhibe unul din mecanismele imbatranirii. Din pacate, mai sunt necesare multe cercetari, caci imbatranirea este un proces adanc inscris in gene si utilizeaza mai multe mecanisme in acelasi timp.

In context, sa amintim si rezultatele altor experimente legate de imbatranire:

– administrarea de Rapamicina (medicament imunosupresor produs dintr-o bacterie gasita in Insula Pastelui) a demonstrat experimental ca prelungeste viata drojdiilor si a soarecilor. Concluzia este ca mecanismul natural al imunitatii joaca un rol in imbatranire !

– administrarea experimentala de resveratrol viermilor si mustelor a produs cresterea duratei vietii acestora cu 70% ! Se presupune ca resveratrolul (substanta regasita indeosebi in strugurii negrii) actioneaza asupra procesului de multiplicare a celulelor si protejeaza telomerii .

restrictia calorica cu pana la 30% aplicata rudelor noastre apropiate – macacii (de asemenea soarecilor, ramelor, etc) a demonstrat ca prelungeste durata vietii – si exista numerosi adepti care urmeaza aceasta cale. Se pare ca aceasta restrictie intarzie rata multiplicarii celulelor si, ca urmare, a „contorului” de care vorbeam la inceput.

man-vs-machine

– intr-un articol foarte recent am citit ca o echipa de cercetatori de la Harvard Stem Cell Institute a reusit sa intinereasca inima, muschii si maduva spinarii unui soarece varstnic prin transfuzii cu sange de la soareci tineri. Se pare ca aici este implicat GDF-1, un hormon mai putin cunoscut care face parte din proteinele ce formeaza familia factorilor de crestere.

– Anil Rana de la Universitea California (Los Angeles) a coordonat un studiu prin care s-a identificat in creier o gena-gunoier denumita generic „parkin„, care curata deseurile biologice din celulele cerebrale. Experientele asupra musculitei de otet le-au prelungit viata cu pana 28%, acestea ramanand, de asemenea, in buna forma fizica mai mult timp.

In alta ordine de idei, cercetarile asupra cancerului sunt legate direct de procesul de imbatranire, caci in celulele canceroase s-a defectat tocmai acest contor al multiplicarii limitate iar acestea refuza sa mai moara.

Ca o concluzie, sa remarcam ca, pe termen mediu, aceste cercetari vor aduce momentul mult visat cand vom obtine elixirul tineretii. Dar pe termen lung, constructiile biologice fragile si instabile (intentionat instabile, caci altfel nu aparea Evolutia !!) vor fi depasite de constructiile tehnologice, realizate, paradoxal, tocmai de inteligenta unei fiinte biologice – OMUL. Mai ales ca vom fi pusi in situatia de a ne parasi cuibul terestru, in cautare de noi resurse – asa cum prevestea luna trecuta si celebrul fizician Stephen Hawking. Acolo, in spatiu, vom avea nevoie de niste corpuri mult mai stabile, rezistente in conditiile vidului si radiatiilor cosmice.

Marte, sora mai mica a Pamantului   Leave a comment

Desi a avut ceva probleme cu „cerebelul” electronic, roverul Curiosity isi face treaba pe Marte si, in urma unui prim foraj in roca martiana – urmat de analiza prafului rezultat, a transmis date care au confirmat una din prezumtiile cercetatorilor: Marte a avut si o perioada umeda, propice aparitiei si dezvoltarii Vietii – cel putin la nivel microbian, dupa cum a declarat Michael Meyer, seful echipei de experti din programul de explorare al planetei Marte.

Imaginea de mai jos ne lamureste de ce NASA a ales aceasta zona ca punct de aterizare pentru Curiosity, avem de-a face cu un fost lac alimentat de un (fost) rau, conditii din care a rezultat o roca sedimentara argiloasa bogata in sulf, azot, hidrogen, oxigen, fosfor si carbon, adica in elementele care stau la baza Vietii asa cum o cunoastem de pe Terra. Mai mult, analiza a aratat ca mediul nu era nici prea acid, nici prea sarat, ci tocmai potrivit pentru niste vietati acvatice, iar daca eram acolo pe vremea aceea, apa era chiar buna de baut !

Aspectul zonei de aterizare si explorare a roverului Curiosity - foto: NASA

Aspectul zonei de aterizare si explorare a roverului Curiosity – foto: NASA

In context, sa amintim care sunt cauzele probabile pentru care Marte nu si-a putut mentine pe termen lung conditiile climaterice propice Vietii.

Principala problema a lui Marte este atmosfera – foarte subtire si rarefiata (numai 0,6% din presiunea atmosferica terestra la nivelul marii), compusa majoritar din bioxid de carbon (95%) si mici cantitati de azot si argon. Nu compozitia este problema (si Terra a avut la inceputuri o combinatie asemanatoare, fara oxigen) ci densitatea redusa a atmosferei, fapt care produce un efect de sera foarte slab si mentine o temperatura scazuta si cu mari fluctuatii (intre -140 si + 20 C). In plus, nu exista efectul filtrant al radiatiei solare asigurat de densa atmosfera terestra, fapt care „sterilizeaza” solul vis-a-vis de posibile forme de viata.

Dar de ce are Marte o atmosfera atat de subtire, in comparatie cu Terra ? Din mai multe cauze:

1. Marte are o raza de 2 ori mai mica decat Pamantul si o masa de numai 10% din cea a Terrei. Acest fapt produce un deficit de atractie gravitationala necesar mentinerii atmosferei – care este pierduta prin efect cinetic (pe scurt: energia cinetica a moleculelor de gaz este mai mare decat atractia gravitationala si care astfel se pierd in spatiu);
2. Fiind o planeta mai mica, Marte s-a racit mai repede dupa formare, micsorandu-se dramatic campul magnetic necesar protectiei impotriva vantului solar – care a spulberat atmosfera.
3. Este de luat in calcul si varianta unui impact cosmic devastator cu un obiect de masa mare, incident care a ejectat atmosfera, pentru acest scenariu pledand densitatea relativ mica a planetei.

Revenind la cautarea urmelor de viata pe Marte, explorarea trebuie sa continue in speranta depistarii unor fosile microbiene, fapt care ar constitui o revelatie in cautarea vietii extraterestre. Totusi, exista si scenariul pesimist in care Viata nu a avut timpul necesar formarii, conditiile propice mentinandu-se prea putin timp in comparatie cu Terra – care a beneficiat de aproape 4 miliarde de ani de „la dolce vita” din acest punct de vedere, decisiva fiind continuitatea APEI IN STARE LICHIDA !

Dar mai exista oare apa in stare lichida in Sistemul Solar ? Da, se pare ca exista sub uriasa calota de gheata a satelitului jupiterian Europa (descoperit in 1610 de Galileo Galilei)! Acesta trebuie sa fie obiectivul stiintific urmator, problema este ca e cam departe, amplificand mult riscurile unei expeditii automatizate gen Curiosity…

Structura interna promitatoare a satelitului jupiterian Europa - imagine: Wiki

Structura interna promitatoare a satelitului jupiterian Europa – imagine: Wiki

Brosuri Scientia: „Istoria Pamantului” si „Sistemul Solar”   Leave a comment

Pe portalul Scientia.ro sunt cativa oameni care lupta pentru educarea stiintifica a publicului roman, reprezentand o reduta aproape singulara in fata asaltului cotidian al pseudostiintei, al religiei, al manelismului si in general al prostului gust care a invadat societatea romaneasca.

Din numeroasele initiative ale echipei Scientia, va semnalez astazi 2 brosuri excelente realizate de Gabriela Costache (bravos Gabriela !), tocmai bune pentru un proiect la geografie, biologie sau stiintele naturii: Sistemul Solar si Istoria Pamantului.

wiki_planets

Din prima brosura veti afla cum s-a format Sistemul Solar, Soareleplanetele si unii dintre satelitii lor, de unde vin asteroizii si cometele, etc. Aceasta brosura poate fi downloadata de AICI.

Din a doua brosura aflam care sunt etapele formarii Pamantului, erele geologice in contextul aparitiei si evolutiei Vietii, evolutia Omului, alte aspecte particulare privind istoria naturala a Terrei. Aceasta brosura poate fi downloadata de AICI.

Privind aceste fapte dintr-o perspectiva de ansamblu, devine limpede ca Universul evolueaza guvernat strict de legitatile generate de proprietatile sale. Din asta rezulta ca ceea ce se intampla „AICI„, se intampla cu siguranta in mod asemanator si „ACOLO„, caci principiile se aplica uniform. Precis ca in alt colt de Univers, o alta creatura tacane in momentul acesta la tastatura utilizandu-si cele 8 tentacule ! 🙂

Tulburator este faptul ca legitatile Universului pot conduce la aparitia unei fiinte care intelege principiile care guverneaza materia din care provine si, mai mult, le poate si manipula in sensul in care dorestedeturnand sensul initial exclusiv natural ! Exemple in aceste sens pot fi asistenta medicala, selectia artificiala a plantelor si animalelor utilizata in agricultura, ingineria genetica in toate aspectele sale, etc.

Secretul este ca Omul sa-si inteleaga rolul mesianic si sa-l exercite cu intelepciune, macar la nivel „intelepciunii” impersonale care a ghidat evolutia materiei pana in punctul in care am devenit constienti de noi insine ! Iar daca vom esua,  NU NE VA PLANGE NIMENI, ca doar in alt colt de Univers o alta creatura tacane in momentul acesta la tastatura utilizandu-si cele 8 tentacule – the show must go on ! 🙂

Mercur, o planeta „obisnuita”   Leave a comment

Intr-un articol publicat ieri de NASA, aflam vesti despre planeta Mercur (si nu, nu e vorba de horoscopul lui Neti, ala pe care-l scrie ea pe genunchi dimineata, cu 5 minute inainte de a intra in emisie).

Mercur - cu rosu zone umbrite, cu galben depozite inghetate (foto: Nasa)

Mercur – cu rosu zone umbrite, cu galben depozite inghetate (foto: Nasa)

Dar inainte de afla stirea, haideti sa subliniem niste idei – pentru elevii care trec pe aici:

Sistemul Solar este unul banal. Asemenea lui s-au format un „infinit de infinite” de sisteme stelare. In mod tipic, in apropierea stelei se concentreaza elemente mai grele – care formeaza apoi PLANETE TELURICE, adica cu suprafata stancoasa. La fel de tipic, la distanta mai mare raman gazele – mai usoare, dar care se agrega si ele sub influenta gravitatiei in planete URIASE GAZOASE. Astfel, Sistemul Solar cuprinde 4 planete telurice (Mercur, Venus, Pamant si Marte) si 4 gazoase (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

– Mai este un lucru important – din cauza ca sunt solide (legat de energia cinetica) si pentru ca sunt mai aproape de Soare, planetele telurice isi pierd apa inca de la formare. Abia dupa ceva vreme, cand „orizontul” s-a limpezit si ciocnirile cu tot felul de resturi devin rare, planetele telurice incep sa se raceasca si pot sa beneficieze de apa sosita odata cu comentele sosite din NORUL lui OORT (resturile inghetate care graviteaza la distanta mare de Soare, mult dincolo de orbitele planetelor pitice).

– Pe de alta parte, chiar daca beneficiaza de vreun ghetar calator, planeta nu poate pastra apa decat daca prezinta zone inghetate sau,  in cazul in care are o temperatura suficient de ridicata – are un camp magnetic suficient de puternic pentru a proteja atmosfera de vantul solar. Marte, de pilda, a avut rauri si mari, dar miezul i s-a racit prea repede si campul magnetic i-a disparut, lasandu-i atmosfera in voia vantului solar. Fara atmosfera densa, s-a racit si mai tare, intr-un cerc vicios.

Acum sa revenim la planeta Mercur:

Mercur, cunoscuta inca de pe vremea sumerienilor, graviteaza la numai 0,4 unitati astronomice de Soare, avand o temperatura care urca pana la 400 C. Cunoasteti expresia „Cand o ingheta Iadul !” ? Ei bine, se pare ca a si inghetat deja, caci NASA a anuntat ca sonda automata MESSENGER a descoperit gheata pe Mercur  ! Si unde credeti ca poate sa fie gheata pe o planeta telurica – deci asemanatoare Pamantului ? La poli, desigur ! Cu un amendament: la poli, pe fundul craterele meteoritice protejate de lumina fierbinte a Soarelui.

In final, 2 concluzii as vrea sa subliniez:

– In Univers, LEGILE NATURALE sunt UNIVERSALE, adica ceea ce numim „fizica„. In aceleasi conditii, un fenomen se intampla identic, si aici si aiurea  (vezi faza cu gheata de pe Mercur, pe Marte exista gheata in subsolul polar, etc.) !

– Cheia Vietii este apa in stare lichida. Oriunde vom gasi apa in stare lichida, sunt sanse foarte mari sa gasim si viata ! Incurajator este faptul ca apa este o substanta banala, foarte raspandita in Univers !

Posted 30 noiembrie 2012 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , , , , , , , , , , , , ,

Viata – mai „incapatanata” decat se credea   Leave a comment

Astazi am citit un articol interesant aparut pe agentiile de presa, o echipa de cercetatori americani a probat existenta unor bacterii care supravietuiesc intr-un mediu extrem („cel mai” extrem descoperit pana acum), fapt care creste brusc probabilitatea existentei Vietii pe alte planete. Haideti sa vedem cateva detalii care nu au aparut pe agentiile de presa (preocupate mai mult de partea insolita):

Foraje in anul 1996

Lacul Vida a fost descoperit in 1958 sub gheata din Antarctica (Valea McMurdo), de catre o expeditie a Universitatii Victoria din Wellington. Inca de atunci s-a constatat ca acesta este un loc unic in lume – fiind o capsula a timpului, caci este izolat de mediul exterior de cel putin 3000 de ani.

– Lacul este de 7 ori mai sarat ca apa de mare, fapt care ii permite sa ramana lichid la o temperatura medie de -13 C, sub o crusta de gheata de cel putin 21 de metri. Cercetatorii au vazut aici o oportunitate in studiul organismelor care au trait aici cu mii de ani in urma. Asa s-a si intamplat, caci in 2002 o expeditie americana a anuntat descoperirea unei cianobacterii inghetate care a trait cu 2800 de ani in urma. Dupa dezghetarea probelor, bacteria a revenit la viata !

– In 2010, aici s-a deplasat o noua expeditie condusa de Paul Doran si Alison Murray, reprezentand Nevada’s Desert Research Institute. Scopul acestora era acela de a studia formele de viata si geochimia lacului, prin prelevarea de probe prin foraj. Conditiile au fost severe, caci cea mai apropiata statie locuita se afla la 125 de km distanta. Dupa preluarea probelor, s-a trecut la etapa de laborator – si ajungem la ziua de ieri cand cercetatorii au explicat ca au identificat numeroase forme de viata bacteriana, care supravietuiesc cu succes in intuneric, fara oxigen si la temperaturi foarte scazute !

Diverse tipuri de bacterii descoperite in Lacul Vida

– Apa lacului este foarte inospitaliera formelor de viata curente, caci pe langa sare, mai contine concentratii foarte mari de amoniac, azot, hidrogen molecular, sulf, nitrat de azot si oxid de azot. Dar se pare ca tocmai aceasta bogatie de chimicale este sursa energetica a metabolismului unor organisme anaerobe, cele mai vechi forme de viata cunoscute (am scris despre chemosinteza AICI). Sursa chemo-energetica pare a fi hidrogenul molecular si oxidul de azot provenit din reactia sarii cu rocile feroase.

– Un element interesant este faptul ca in zona lacului au fost descoperiti numerosi meteoriti – posibila sursa contaminanta cu precursori ai Vietii sau chiar cu forme de viata.

Descoperirea este foarte importanta, asemenea vietuitoare extremofile demonstrand ca ar putea exista forme de viata pe corpuri ceresti continand apa in subsol – chiar si in conditiile unor temperaturi foarte scazute. Candidati ar fi subsolul planetei Marte si mai ales Europa, satelitul inghetat al planetei Jupiter, mai ales in conditiile in care energia termica produsa de contractiile gravitationale generate de gigantul Jupiter ar putea tine apa in stare lichida la adancimi mai mari.

De mentionat ca se cunosteau si alte tipuri de organisme care utilizau chemosinteza – cum sunt cele care se dezvolta in jurul hornurilor calde si sulfuroase de pe fundul oceanelor, dar a fost o surpriza sa se constate ca viata era posibila si la asemenea temperaturi scazute – conditia principala este ca apa sa ramana lichida !  Si va dati seama cat de putin am explorat coltisoarele Terrei – cine stie cate surprize ne mai asteapta !

Posted 27 noiembrie 2012 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , , , , , , , , , , ,

Chemosinteza si Fotosinteza – procesele care au teraformat planeta   1 comment

Plecand de la o intrebare de pe Scientia, m-am gandit sa punctez cateva aspecte privind aceste procese chimice de o importanta covarsitoare pentru destinul planetei noastre. Nu intentionez sa scriu un material didactic – gasiti pe net surse mai bune – ci doar un prilej de reflectie privind geneza si evolutia fiintelor vii.

Haideti sa ne intoarcem cateva miliarde de ani in timp, pe vremea cand scoarta Pamantului era abia solidificata si inca framantata de bombardamentul meteoritilor si cometelor, atmosfera fiind un amestec de bioxid de carbon, hidrogen, azot si metan iar singurele oaze de liniste erau fundurile marilor si oceanelor. Intr-o astfel de fundatura, pe langa un horn cald care emitea gaze sulfuroase si dioxid de carbon, a aparut prima celula vie.

In acest punct, teistii se mira, „-Cum domle’ sa apara ceva asa complex de la sine, impotriva legii a 2-a a termodinamicii, bla, bla, bla”. Pai fratilor, legea aceea a termodinamicii vorbeste de sisteme izolate care NU primesc energie din exterior – dar aici nu este cazul, caci exista energia necesara – tocmai venea pe hornul de care va povesteam !

Deci pentru „a se impotrivi” termodinamicii – pentru autoprezervare, autodezvoltare si autoreproducere, fiinta vie trebuia sa absoarba energie de undeva. Dar de unde, caci Soarele nu se zarea prin mantia groasa de apa si atmosfera plina de gazele primordiale ? Pai chiar din chimicalele din care s-a nascut Viata, speculand potentialul energetic depozitat in legaturile dintre elementele chimice generate prin alte procese cu consum energetic (a se vedea reactii endoterme si exoterme).

Riftia pachyptila, o specie de viermi tubulari subacvatici care nu are intestine, ci doar un organ continand bacterii chemosintetizatoare !

Acest prim tip de nutritie aparut pe Pamant se numeste CHEMOSINTEZA si este utilizat si astazi de bacteriile primitive anaerobe, extragand energie prin oxidarea hidrogenului sulfurat, amoniacului, etc. Rezulta imediat ca „secretul” Vietii este un mediu continand apa in forma lichida si cu o temperatura potrivita mentinerii stabilitatii complecsilor compusi organici – in rest atmosfera poate sa fie umpluta cu cele mai „toxice” gaze – e plin Universul de compusi ai Hidrogenului si ai Carbonului !

Rezumand – daca o planeta este in zona Goldilock fata de steaua ei, este telurica (cu suprafata solida) si contine apa in forma lichida – atunci Viata va aparea cu siguranta – si de asta ar trebui sa ne temem, caci stim ca Viata este un fenomen competitiv, si din vietuitoare autotrofe (care isi fabrica hrana necesara in mod direct din substante anorganice) au aparut vietuitoare heterotrofecare ii mananca pe ceilalti si se mananca intre ele ! Noroc cu distantele cosmice mari, dar eu zic s-o lasam mai incet cu mesajele trimise in spatiu in care sa indicam adresa noastra – cum a fost cazul cu sondele Pioneer din anii ’70 !

Sa mergem mai departe: unele celule chemosintetice au ajuns la suprafata apei si au „invatat” sa foloseasca alta sursa de energie – mai constanta, mai puternica si mai disponibila – lumina solara. Asa a aparut intai o clasa de vietuitoare de mare succes – ALGELE – care au inventat o noua forma de nutritie – FOTOSINTEZA. Fotosinteza a fost cheia de bolta a aparitiei „trestiei ganditoare” care suntem, caci oxigenul rezultat ca deseu a fost ulterior folosit de marea clasa a organismelor aerobe.

Dar haideti sa punctam cateva aspecte ale fotosintezei:

– sursa de energie a acestui proces este lumina – deci FOTONII proveniti din reactiile de fuziune din Soare. Fotonii nu sunt toti la fel, ci sunt caracterizati de diferite niveluri de energie – sau din alt punct de vedere – sunt caracterizati de anumite lungimi de unda (pe cele din spectrul vizibil le numim „culori”). Unele dintre lungimile de unda au niveluri energetice mai favorabile Vietii decat altele, caci daca sunt prea slabe energetic nu produc efectul dorit iar daca sunt prea „tari” sunt defavorabile stabilitatii compusilor organici. Astfel Natura a ales sa utilizeze lungimile de unda „blande” ale spectrului numit de noi – fiinte cu ochi -„vizibil”, plus mici portiuni din infrarosu si ultraviolet. Cu unele particularitati functie de nivelul de iluminare disponibil, procesul de fotosinteza al plantelor superioare foloseste lungimi de unda din spectrul vizibil, in special rosu si albastru, reflectand verdele.

– elementul cheie care „stie” sa absoarba fotonii sunt PIGMENTII FOTOSINTETICI de 3 tipuri -cei clorofilieni, cei carotenoizi si ficobilinici, utilizati preponderent functie de frecventele luminoase disponibile. Toate autotrofele folosesc pigmentii clorofilienii (verzi), de obicei in tandem cu cei carotenoizi (oranj)- care au rol de protectie impotriva radiatiilor UV. Algele albastre, verzi si rosii folosesc si pigmentii ficobilinici (galbeni).

clorofila utilizata masiv de alge si plantele superioare este grupata in saculeti numiti CLOROPLASTE – plutind in citoplasma celulei. Suprafata acestor saculeti expusa luminii depaseste de 2000 de ori suprafata celulei ! La randul lor, pigmentii clorofilieni sunt de mai multe tipuri, dar in toate autotrofele gasim tipurile „A” si „B” – cele responsabile in mod direct de absorbtia cuantelor de lumina.

Acum, sa vedem fazele fotosintezei:

– Etapa luminoasa (de obicei diurna) contine urmatoarele procese:

  1. Absorbtia CO2 in cloroplaste  si apoi fixarea lui ca acid carbonic prin dizolvare in apa.
  2. Absorbtia fotonilor de catre clorofila A si exictarea acesteia (exista doua fotosisteme care lucreaza in serie), proces avand ca rezultat descompunerea apei in ioni (transmiterea ionilor de Hidrogen si eliminarea Oxigenului);
  3. Transformarea energiei luminoase in energie chimica utilizand ca depozitar al ionilor Hidrogen rezultati procesul de transformare a ADP in ATP (fosforilare), in tandem cu reducerea NADP.

– Etapa „intunecoasa” (de obicei nocturna, cu exceptia metabolismului CAM prezent si in suculente – cu ciclu inversat), contine urmatoarele procese:

  1. Fixarea Carbonului intr-o substanta acceptoare;
  2. Reducerea CO2;
  3. Utilizarea energiei chimice stocate anterior in ATP si NADP  pentru polimerizarea CO2 in substante organice complexe necesare dezvoltarii si reproducerii (glucide, lipide, proteine, acizi nucleici, pigmenti).

Este inutil sa mai amintesc ca substantele organice complexe sunt utilizate ca sursa de energie chimica de catre organismele heterotrofe plasate mai sus in lantul trofic – asa cum suntem si noi, oamenii. Deci bacteriile, algele si plantele (in general autotrofele) au teraformat planeta prin eliminare de Oxigen si prin furnizarea materiei prime pentru dezvoltarea uriasei complexitati a heterotrofelor !

Sper ca aceasta demonstratie sa impuna mai mult respect pentru creaturile verzi si mute care ne tin efectiv in viata. Fara regnul vegetal n-am putea trai nicio secunda  – asa ca sa facem sa fie cat mai mult verde in jurul nostru !