Arhiv | september, 2013

Tanosom

24 Sep

Poznaš grenak priokus vina ali, morda v teh hladnejših jesenskih dneh, grenčico kakšnega zelenega čaja? Ta grenak priokus dajejo omenjenima pijačama tanini. To so organske snovi, produkti rastlin. Gre za zapleteno zgrajene polifenolne snovi, ki se nahajajo v vakuolah (včasih v posebnih čreslovinskih), ob odmrtju celice pa se nalagajo v celičnih stenah in jih konservirajo (1). Prisotni so v skoraj vseh višjih rastlinah; pod tem imenom so združene praprotnice in semenke. Tanine imenujemo v slovenščini čreslovine. Naloga čreslovine je varovanje rastilne pred herbivori in patogeni, nudijo tudi UV zaščito, najdemo pa jih tudi v nezrelih plodovih, kjer z grenčico opozarjajo možne raznašalce, da njihovi sadeži in plodovi še niso nared. Rastline z njimi pravzaprav vpijejo: “Pusti me pri miru!”

Zakaj pa vam jaz danes govorim o taninu oz. čreslovini?

Ko pomislim nazaj na učenje biologije v gimnaziji, se spomnim, kako sem imela takrat občutek, da so celice pa že zelo raziskane. Vse vemo, vse poznamo; zato se moramo učiti dolgočasna dejstva, kot na primer: čemu služi endoplazmatski retikulum*. No, tako sem mislila, dokler si nisem izbrala biologije na maturi in se kasneje celo odločila za študij biologije. To mi je odprlo vrata v čisto nov svet žive narave. Tako se prav nič ne čudim, da so v prejšnjem tednu objavili odkritje novega rastlinskega celičnega organela, ki služi proizvodnji oz. polimerizaciji taninov oz. čreslovine.

Torej celic le še ne poznamo tako dobro? Res je, ne vemo vsega. V preteklosti so mislili, da tanini izvirajo iz endoplazmatskega retikuluma. A ker ni bilo narejene nobene konkretne raziskave celičnih ultrastruktur ali morfologije, so se tega končno lotili francoski raziskovalci. S pomočjo presevne elektronske mikroskopije so sestavili novo zgodbo sinteze tanina. Odkrili so organele, sestavljene iz treh različnih vrst kloroplastnih membran. Kloroplasti so celični organeli oz. plastidi, ki vsebujejo klorofil** in jih sestavljajo različne vrste membran. V notranjisti kloroplastov je stroma, v kateri se tvorijo gube ali membranske ploščice, imenovane tilakoide (1). V prej omenjenih, iz kloroplastov izpeljanih organelih pride do nastanka taninov. Te organele so poimenovali tanosomi.

Biologija je polna skrivnosti. Raziskovalci odkrivajo nove organele in tudi organe. Zanimiva je tudi povezava teh dveh besed. Organele, majhne organe znotraj celice, povezujemo z neko nalogo, ki jo opravljajo v celici. Medtem pa organi opravljajo različne naloge v organizmu. Obe besedi izhajata iz stare grščine; organon pomeni orodje, s katerim naredimo neko stvar. Tanosom je torej celično orodje za izdelavo obvarovalnih snovi, taninov oz. čreslovine.

Naj še klišejsko zaključim s rekom fizika Richarda Feynmana:

“Nihče nikoli ne ugotovi, zakaj gre v življenju, a to ni pomembno. Raziskuj svet. Skoraj vse je res zanimivo, če se le dovolj poglobiš.” 

“Nobody ever figures out what life is all about, and it doesn’t matter. Explore the world. Nearly everything is really interesting if you go into it deeply enough.”

Sicer govori o “globljih rečeh”. A celice so očitno globlje, kot se je zdelo meni v gimnaziji in se zdi na prvi pogled, mar ne?

To je to!
Z

*Endoplazmatski retikulum: sistem z membrano omejenih cevk in mehurčkov v citoplazmi. Je površina za kemijske reakcije in pritrjanje ribosomov.

**Klorofil: listno zelenilo, najvažnejše rastlinsko barvilo in biokatalizator, ki omogoča fotosintezo.

1.) Petauer, T., Ravnik, V. & Šuštar, F. (1998). Mali leksikon botanike. Tehniška založba Slovenije, Ljubljana.

Advertisements

Zobnik

17 Sep

Danes popoldne sem se morala odpraviti v mesto. Na srečo se je deževje od dopoldneva umirilo in sem lahko uporabila svoje najljubše prevozno sredstvo, poleg vesoljskih ladij, kolo. Kot vsakič sem imela pred seboj kar dolgo pot po eni izmed glavnih cest, ki vodijo v središče Ljubljane. Na tej poti moram mimo trinajstih semaforjev. Res moram imeti veliko srečo, da ujamem zeleni val na kolesu. Skoraj vedno se moram ustaviti vsaj pri kakšnem semaforju. To je mesto, ki me pogosto razjezi. No, ne samo čakanje pred semaforjem, pač pa ravnanje drugih kolesarjev. Čeprav sicer kolesarim kar hitro, po rdeči luči zaostanem, saj nisem najbolj eksplozivna kolesaka. Takrat me fanatični eksplozivneži, ki v nizkem štartu pričakujejo zeleno luč, zlahka prehitijo. Vse lepo in prav, če bi ti štartaši tudi kasneje nadaljevali svojo pot s svetlobno hitrostjo. A velikokrat ni tako in jih moram že čez nekaj deset metrov prehitevati. Ali je problem v mojem nepoznavanju prestavljanja ali zgolj v tem, da pač nimam jeklenih nog? Obvladovanje prestavljanja je vsekakor zelo pomembno.

Prestave so prav zanimiva stvar. Še zdaj se spomnim, kako mi je oči razložil, čemu služijo tiste čudne ročice na kolesu in kako jih pravilno uporabljati. Zanimivo, da smo ljudje izumili zobnike in prestave, kajne?

Zobniki so izum človeka. Tukaj ni bila v igri biomimetika, samo naši možgani in ustvarjalnost. Zato morda ne boste verjeli, da so sistemi prestav nastali tudi z evolucijo.

Issus coleoptratus (vir)

Issus coleoptratus (vir)

Prejšnji teden so v znanstveni reviji Science objavili članek Zobniki v interakciji sinhronizirajo propulzivne premike nog pri skakajoči žuželki (Interacting Gears Synchronize Propulsive Leg Movements in a Jumping Insect). V razvojnem stadiju nimfe vrste Issus coeleoptratus (ne vem, kako se reče tej žuželki iz redu polkrilcev ali Hemiptera v slovenščini; če kdo ve, bo komentar več kot dobrodošel) so odkrili prisotnost zobnikov pri okončinah. Nimfa je zadnji razvojni stadij krilatih žuželk z nepopolno preobrazbo, ki ima že zasnove za krila. Nimfe te vrste potrebujejo nekaj, s čimer se lahko čim bolj učinkovito premikajo, s čim manjšo uporabo energije. Njihove noge še nimajo tako velikih trohanterjev in femurjev ali tistega dela žuželčje noge, ki je analogen našemu femurju ali stegnenici. Saj veste, to je tisti večji del zadnjih nog kobilic, ki res spominja na bedra Usaina Bolta. Ker noge nimf še niso tako močne in ker par nog ne morejo uspešno, sinhrono in hitro nadzorovati z živčevjem, da bi s tem lahko ustvarili zadostno silo za dvig, so se verjetno razvili zobniki oz. prave mehanične prestave *.

Mehanični zobniki tako omogočajo nimfam skok. Zobniki omogočajo mehanično sinhronizirano hitro skakanje. Hitrost doseže kar 5 metrov na sekundo. Pospeši pa v manj kot milisekundi. Hitra žival, ni kaj. Zanimivo je, da se zobci razvijejo le pri vmesnem razvojnem stadiju živali. Možna razlaga je, da lahko hitro pride do mehanskih poškodb zobnikov in bi v primeru zanašanja na zobce, pri odrasli živali, kjer se zobci ne bi obnavljali. Nasprotno pa se pri nimfi ob levitvah, ki živali omogočijo rast, vse to obnavlja. Omenila sem tudi že, da odrasle živali to rešijo z nogami ob telesu in močnim trohanterjem ter femurjem. Obe strukturi sta pod nadzorom živčevja in na paru nog uspešno sinhrono delujeta.

Oblika zobnikov se pojavlja tudi pri nekaterih drugih živalih, a je redka. Pomembnost tega odkritja se kaže predvsem v mehaniki zobnikov. Zanimiva je ta narava, kar sama “izumi”, kar potrebuje. Sicer so predstavljene žuželčje predstave malo drugačne od preprostih človeško ustvarjenih zobnikov. Naši so simetrični in se lahko vrtijo v obe smeri. Medtem pa so predstavljeni asimetrični in se lahko vrtijo samo v eno smer, ki vodi do skoka.

Zobniki nimfe Issus coleoptratus (vir)

Zobniki nimfe Issus coleoptratus (vir)

Kdaj pa kdaj celo prehitimo naravo in izumimo nekaj, kar narava sicer že ima, a mi tega še nismo odkrili. Le kaj nam še skriva? Ob tem pa pomislim na izumiranje vrst ter na pomembnost odkrivanja in opisovanja novih vrst, tudi če gre za nadležne žužke.

To je to!

Z

*Kolega J., bodoči strojnik, pravi, da če imamo samo en zobniški par, gre samo za eno prestavo. Torej, se jih ne da menjati, kot to počnemo v avtomobilu ali na kolesu. No, saj je kar logično, glede na to kako sicer prestave zgledajo in čemu služijo. Se opravičujem za napako in hvala J.!

Marsovke in marsovci

10 Sep

Saj veste; tista vprašanja, od kod smo, zakaj smo, kako je nastalo vesolje … Eno izmed njih je tudi, kako je nastalo življenje. Zadnje dni sem zbolela in se počutim, kot da imam glavo veliko kot kakšen nezemljan. Tako se bom danes posvetila eni izmed vrst prebivalcev širnega vesolja, “marsovcem”.

Kaj pa, če smo vsi z Marsa? Natančneje, kaj pa če so prve molekule, ki so, pod posebnimi pogoji, vodile v nastanek življenja na Zemlji, prišle z Marsa?

Tako trdi ameriški biokemik Steven Benner. Svojo hipotezo utemeljuje s podatki o takratnih pogojih za življenje na Marsu v primerjavi s pogoji na Zemlji. Zemlja naj bi bila v oddaljeni preteklosti v večini prekrita z vodo, kar otežuje razvoj stabilnejših molekul, medtem ko je bil Mars samo delno prekrit z vodo. Prav tako naj bi oksidacija lažje potekala na Marsu kot na Zemlji. To naj bi omogočalo nastanek molekul, ki imajo v sebi vezan tudi kisik. Na koncu naj bi vsi ti pogoji na Marsu omogočili obstoj molibdatov, ali molekul, v katerih sta povezana kisik in molibden. Molibdati preprečujejo nastanek katrana iz organskih snovi. Laboratorijski eksperimenti kažejo, da lahko molibdati spremenijo organske molekule v ribozo, ta pa je ena izmed molekul, ki gradi našo DNK. Odkril je kar nekaj povezav med pogoji na Marsu in ugodnimi razmerami za začetek življenja, na koncu pa Branner predvideva, da je življenje prišlo na Zemljo v obliki mikroorganizmov na meteoritih.

Smo z Marsa? (vir)

Smo z Marsa? (vir)

Vseeno so drugi raziskovalci večinoma skeptični. Še vedno imamo več teorij o nastanku življenja. Podobna ideji prihoda življenja z Marsa je teorija panspermije. Ta zamisel govori o tem, da življenje potuje po vesolju na meteoritih, asteroidih, planetoidih in podobnih manjših letečih kamnih/skalah.

Po mojem se odgovor skriva v naključjih in v tem, da so se na Zemlji razvili pravi pogoji za nastanek življenja: prava oddaljenost od Sonca, dovolj vode, prava temperatura itd. Zamisel nekakšne abiogeneze, ki se je zgodila na Zemlji, mi je še najbližja.

Abiogeneza govori o nastanku živega iz neživih snovi. To naj bi se zgodilo v t. i. prajuhi, sestavljeni iz najrazličnejših snovi. Zanimiv je na primer Miller-Ureyev eksperiment, pri katerem so simulirali pogoje na Zemlji izpred štirih milijard let nazaj, ko naj bi se življenje začelo. Uporabili so molekule, ki naj bi bile prisotne v takratni atmosferi. To do voda, metan, ogljikov monoksid, amoniak in molekule vodika. Ob tem so ustvarili posebne pogoje. Vodo so segreli, prišlo je do izhlapevanja, sprožili so bliske, skozi njih je potovala para (to naj bi bili pogoji v atmosferi), na koncu so vodo ponovno ohladili. V ohlajeni vodi so se ob poteku eksperimenta na koncu res znašle organske spojine. Notri so odkrili tudi aminokisline, ki so gradniki proteinov oz. beljakovin v živih organizmih. V opisanem eksperimentu manjkajo osnovni gradniki RNA in DNA, nukleotidi. A so s podobnimi eksperimenti dokazali tudi možen nastanek le-teh.

Vseeno ima tudi ta teorija svoje pomanjkljvosti. Od kod pride energija za življenje? Nekateri raziskovalci tako začetek življenja postavljajo v globino ocenov oz. v bližino hidrotermalnih vrelcev. Tam doli se v luknjicah v naravnih votlinicah na hidrotermalnih vrelcih ustvarjajo geokemijski gradienti. Ti naj bi bili prvi viri energije za primitivne predniške oblike živih organizmov. V teh celicah oz. luknjicah pride do nastanka lipidov, proteinov in nukleotidov, ki bi lahko vodili v nastanek prvih celic.

Smo torej z Marsa ali smo zgolj eno izmed neskončnih naključij, ki se dogajajo v neskončnem vesolju?

Če vam tale stavek ni niti približno jasen, si poglejte prikupnega Charlieja, ki naj vam razloži nekaj o neskončnosti.

Vseeno moram še dodati, da si ljudje očitno želimo biti marsovci. Ne vem, če ste že slišali za projekt Mars One? Ponujajo enosmerno vozovnico za Mars. Za 40 mest se je prijavilo kar več kot 200 tisoč ljudi. Sedaj sledi izbirni postopek, potem, leta 2023, naj bi odšli. Če bo vse po sreči, in se vsaj nekaterim ne zmeša, pa postanejo prvi pravi počlovečeni marsovci. Držim pesti!

To je to!
Z

Dodatek (12. 9. 2013): Carl Zimmer, meni ljubi bloger, je odlično predstavil zgodbo o možnem nastanku življenja na Marsu.

Tuljenje

3 Sep

Imaš morda doma psa? Jaz imam kar dve ‘zverini’! Načeloma sta kar tihi, a ko kdo od domačih pride domov, se začne živžav – tuljenje, vriskanje, hau-hauanje pa še kakšen opis nepopisnega pasjega veselja bi se lahko znašel tu. Res je lepo imeti psa, ko so tako veseli, da prideš domov!

Udomačeni psi (Canis lupus familiaris) so se razvili iz volkov (Canis lupus). Obstajata dve prevadujoči teoriji: po eni naj bi ljudje udomačili volkove, ki so se zbirali blizu človeških odpadkov in smetišč. Druga pa pravi, da so ljudje začeli skrbeti za volčje mladiče in so se tako razvili v udomačene najboljše prijatelje.

Mark Derr, avtor knjige Kako je pes postal pes (How the Dog Became the Dog – From Wolves to Our Best Friends), se ne strinja z nobeno od predstavljenih teorij. Derr zagovarja zamisel, da je prišlo do tesnega razmerja med vrstama, ki sta spoznavali medsebojne koristi ena z drugo. Tako so ljudje sledili volkovom, ko so lovili, volkovi pa so čakali na ostanke plena, ki so ga ljudje puščali za sabo. Tako naj bi prišlo skozi daljše obdobje do medsebojnega odnosa, ki je vodil spreminjanje zgradbe ali konstitucije volkov. Postajali so manjši, dobivali so krajše čeljusti. Vedno bolj so bili podobni sedanjim psom. (Če sploh lahko pse, glede na njihovo pasemsko raznolikost, uvrstimo v eno samo značilno skupino. O nastanku pasem pa kdaj drugič.)

Kakorkoli, danes ne bom govorila o pasjem tuljenju, ampak o volčjem. Tako psi, no vsaj naši dve psički, kot volkovi pa znajo tuliti. Porodi se zanimivo vprašanje, kdaj in zakaj volkovi tulijo?

Auuuuu!

Auuuuu!

Prevladujoča teorija živalske komunikacije pravi, da naj bi živali komunicirale med seboj zgolj ob nekih avtomatskih refleksih, glede na notranje fiziološko stanje osebka. Njihova komunikacija naj ne bi imela intencionalnosti. A vedno več primerov odkrivajo, kjer se izkaže, da ni tako in da živali kdaj pa kdaj spuščajo zvoke tudi zaradi prisotnosti svojih sovrstnikov ali pa zaradi kakšnih drugačnih razlogov. (Več opisanih primerov najdete tukaj.)

Raziskovalci z dunajskega Centra za raziskave volkov (Wolf Science Center) so avgusta v reviji Current Biology objavili članek z naslovom ‘Tuljenje volkov sproža kvaliteta odnosa in ne emocionalni stres’ (Wolf Howling Is Mediated by Relationship Quality Rather Than Underlying Emotional Stress). Naslov ne pove dosti; naj razložim. Volkovi tulijo, ko se oddaljijo od svojega tropa. Mislili so, da bolj oz. več tulijo, ko je oddaljen vodilni samec. Raziskovalci so ločili skupino volkov (po dva do tri osebke). Odstranili so enega volka in preostalim izmerili raven stresnega hormona kortizola v slini, obenem pa so spremljali tudi tuljenje preostalih volkov. Ob ločitvi od skupine se pri vseh volkovih poveča raven stresnih hormonov. Raven hormonov, predvsem kortizola, izmerijo z odvzemom vzorca sline. Izkazalo se je, da je raven stresnega hormona pri vseh ločitvah različnih osebkov primerljiva, količina tuljenja pa se spreminja. Volkovi so najbolj tulili, ko so ločili med sabo bolj povezana osebka. Se pravi, če so ločili najboljša prijatelja, je prišlo do tuljenja na ves glas. Če pa so odstranili vidilnega oz. dominantnega volka, ni bilo nujno, da bi tulili najmočneje.

Rezultati raziskave kažejo na to, da živalska vokalizacija le ni avtomatska oz. ni rezultat nefelksibilnih fizioloških potreb. Oglašanje je lahko tudi prostovoljno in intencionalno.

Torej: naslednjič ko zatulim za vami, vam izkazujem zgolj prijateljstvo. Auuuuu, auuuuu!

To je to!
Z