ŠtudentEdini pravi spletni portal za mlade

Rumena mravlja Anoplolepis gracilipes je neslavno znana kot ena najhujših invazivnih vrst na svetu. To posebno mravljo preučuje skupina mednarodnih raziskovalcev, ki jih zanima, kako se žuželke razmnožujejo, saj so samci te mravlje že dolgo spravljali znanstvenike v zadrego.

»Rezultati prejšnjih genetskih analiz rumene nore mravlje so pokazali, da imajo samci te vrste dve kopiji vsakega kromosoma. To je bilo zelo nepričakovano, saj se samci pri mravljah, čebelah in oseh običajno razvijejo iz neoplojenih jajčec – in bi tako morali imeti le eno materinsko kopijo vsakega kromosoma,« je pojasnil Dr. Hugo Darras, docent na Univerzi Johannes Gutenberg v Mainzu (JGU) in glavni avtor članka, ki je bil nedavno objavljen v reviji Science. »Glede na to smo se odločili, da bomo z nadaljnjimi poskusi raziskali ta skrivnostni pojav.«

Dva genoma v različnih celičnih gručah

Rezultati so bili precej nenavadni. Doslej se je domnevalo, da samci rumenih norih mravelj v vseh celicah svojega telesa nosijo enaka dva sklopa kromosomov. Vendar je ekipi uspelo dokazati, da je ta predpostavka vse prej kot pravilna. »Odkrili smo, da imajo samci mravelj materinski in očetovski genom v različnih celicah svojega telesa in so torej himere. Povedano drugače, vsi samci imajo dva genoma, vendar vsaka celica njihovega telesa vsebuje le enega ali drugega od obeh genomov,« je povzel Darras. Običajno v večcelični obliki življenja – naj bo to človek, pes ali netopir – vse celice vsebujejo enak genski material.

Raziskovalna skupina ugotavlja, da so samci rumenih norih mravelj himere: razvijejo se iz oplojenih jajčec, v katerih se obe starševski gameti dejansko ne združita. Namesto tega se materinsko in očetovsko jedro znotraj istega jajčeca delita ločeno, kar pomeni, da imajo odrasli samci obe zaporedji starševske DNK, vendar v različnih telesnih celicah. Ko se gameti združita, se iz jajčeca razvije matica ali delavka, odvisno od genetske informacije, ki jo nosi spermij. Za zdaj še ni znano, kateri mehanizmi določajo, ali se starševske gamete zlijejo ali ne.

Himerizem in rumena nora mravlja

Himere so osebki, katerih celice vsebujejo različne genetske materiale. Naravno se pojavljajo pri nekaterih vrstah, kot so korale in ribice, pri katerih se lahko ločeni osebki združijo v enega. Himerizem je mogoče najti tudi pri ljudeh in drugih placentarnih sesalcih. Med nosečnostjo lahko mati in plod izmenjata majhno število celic, tako da ima potomec običajno nekaj celic, ki vsebujejo enak genski material kot mati. Takšne izmenjave v majhnem obsegu se pojavljajo tudi med dvojčki v maternici.

»V nasprotju s temi znanimi primeri himerizem pri rumeni nori mravljici ni posledica zlitja dveh ločenih osebkov ali izmenjave celic med njima. Namesto tega ta proces izvira iz enega samega oplojenega jajčeca. To je edinstveno,« je sklenil Darras. Zato se zdi, da je razvoj samčeve rumene nore mravlje v nasprotju z enim od temeljnih zakonov biološkega dedovanja, po katerem bi morale vse celice posameznika vsebovati enak genom.

Einsteinova splošna teorija relativnosti predstavlja začetek moderne kozmologije, ki sega v zgodnje 20. stoletje in pomeni radikalen prelom z dotedanjim mišljenjem.

Do tiste točke je veljalo splošno prepričanje, da je vesolje stalen, nespremenljiv prostor, kot ga je opisal Isaac Newton. Einstein pa je z objavo papirja, v katerem je opisal svojo splošno teorijo relativnosti, naslikal povsem drugačno sliko, ki je bila pred kratkim ponovno potrjena.

Teorija gravitacije Alberta Einsteina

Einsteinova teorija razlaga gravitacijsko silo kot posledico ukrivljenosti prostora-časa.

Ta predpostavka se je radikalno razlikovala od Newtonove teorije, kjer je v ospredju prostor, na katerega se je gledalo kot na nekakšno posodo z materialni objekti, čas pa je bil ločen od njega.

Splošna teorija relativnosti je čas in prostor poenotila v en sam prostor-čas, saj en ne more obstajati brez drugega.

V bistvu je to teorija težnosti oz. gravitacije. Gravitacije Einstein ni pojmoval kot nevidne sile, ki privlači en objekt k drugemu, temveč jo je konceptualiziral kot ukrivljenost prostora-časa.

Predmeti v vesolju se torej gibljejo v ukrivljenem prostoru-času in to ukrivljenost povzročata masa in energija teh predmetov. Bolj kot je predmet masiven, bolj ukrivlja prostor-čas okoli sebe.

Zemljevid temne snovi

Raziskovalci iz kolaboracije Atacama Cosmology Telescope (ACT) so ustvarili sliko, ki razkriva do sedaj najbolj podroben zemljevid temne snovi, ki je porazdeljena po četrtini celotnega neba in sega globoko v vesolje.

Ta podoba je ponovno potrdila Einsteinovo teorijo o tem, kako masivne strukture rastejo in ukrivljajo svetlobo v vesolju že skoraj 14 milijard let.

Skupina raziskovalcev je na zemljevidu predstavila temno snov tudi do največjih razdalj, na tem pa je jasno videti njene značilnosti.

Kaj pomenijo rezultati raziskave o gravitaciji?

Rezultati raziskave so resnično osupljivi. Temno snov je namreč izredno težko zaznati, kljub temu, da sestavlja okoli 85 % vesolja in vpliva na njegov razvoj. Razlog je v dejstvu, da temna snov nima interakcij s svetlobo ali drugimi oblikami elektromagnetnega sevanja. Kolikor je trenutno znano znanstvenikom, vpliva samo na gravitacijo.

Da so jo lahko izsledili, so zgradili teleskop in opazovali svetlobo, ki izhaja iz obdobja po velikem poku. Na splošno je ta svetloba bolj znana pod imenom prasevanje (prásévanje).

Ekipa je preko teleskopa spremljala, kako gravitacijska privlačnost masivnih struktur (z osrednjim fokusom na temni snovi) ukrivi prasevanje na njegovem potovanju do nas, dolgem 14 milijard let.

Na podlagi te izkrivljene svetlobe, ki je ostala od velikega poka, so torej naredili nov zemljevid mase, ki je med drugim razkril več tudi o grudastosti vesolja.

Ko govorimo o grudastosti kozmosa, govorimo o neenakomerni porazdelitvi snovi v vesolju; v njem se nahajajo območja visoke gostote in velika območja skorajšnje praznine.

Einsteinova teorija pravi, kot že omenjeno, da bolj masivna snov, ali, v našem primeru, področje vesolja, kjer je visoka koncentracija temne snovi, bolj ukrivlja prostor-čas. To pomeni, da je gravitacija v tem območju močnejša. Posledično se snov lahko tako rekoč zlepi, kar povzroči nastanek grudic, recimo galaksij.

Te meritve potrjujejo Einsteinovo teorijo gravitacije, saj dokazujejo, da sta tako grudastost vesolja kot hitrost njegove rasti ravno to, kar bi pričakovali od standardnega modela kozmologije.

Znanstveniki na Metodističnem raziskovalnem inštitutu v Houstonu so zasnovali potencialno prelomno novo napravo za zdravljenje raka trebušne slinavke, ki je manjša od enega zrna riža. Rak trebušne slinavke je ena najbolj agresivnih oblik bolezni in ena najtežje ozdravljivih, vendar lahko ta nova naprava za vsaditev imunoterapijo dostavi neposredno v tumor. Avtorji študije so vsadek opisali v reviji Advanced Science.

Naprava za vsaditev, manjša od zrne riža

Avtorji študije so izumili, razvili in preizkusili implantibilno nanofluidno napravo za dostavo monoklonskih protiteles CD40 (mAb), obetavnega imunoterapevtskega sredstva, v trajnem nizkem odmerku prek nanofluidnega semena, ki se uvaja v zdravilo (NDES). Končni rezultat, opažen na mišjih modelih, je bil zmanjšanje tumorja pri štirikrat manjšem odmerku kot pri tradicionalnem sistemskem imunoterapevtskem zdravljenju. Preprosto povedano, naprava potrebuje manj zdravila za zmanjšanje rakavih tumorjev.

»Ena najbolj vznemirljivih ugotovitev je bila, da smo kljub temu, da je bila naprava NDES vstavljena le v enega od dveh tumorjev na istem živalskem modelu, opazili zmanjšanje tumorja brez naprave,« pravi doktorica Corrine Ying Xuan Chua, soavtorica in docentka za nanomedicino na akademskem inštitutu Houston Methodist, v sporočilu za medije. »To pomeni, da je lokalno zdravljenje z imunoterapijo lahko aktiviralo imunski odziv, ki je bil usmerjen proti drugim tumorjem. Dejansko je eden od živalskih modelov ostal brez tumorja še sto dni nadaljnjega opazovanja.«

Zdravniki raka trebušne slinavke najpogosteje diagnosticirajo v napredovalni fazi

Raka je v napredovalni fazi veliko težje zdraviti. Natančneje, približno 85 odstotkov bolnikov ima ob diagnozi že metastatsko bolezen, kar pomeni, da se rak širi v druge dele telesa.

Raziskovalci Houstonske metodistične klinike trenutno proučujejo podobno tehnologijo nanofluidne dostave na Mednarodni vesoljski postaji. Grattonijev laboratorij za nanomedicino pri Houston Methodist se medtem osredotoča na vsadljive platforme na osnovi nanofluidike, namenjene nadzorovani in dolgoročni dostavi zdravil ter presaditvi celic za zdravljenje različnih kroničnih bolezni.

Imunoterapija je še posebej obetavna pri zdravljenju rakavih obolenj, ki se ne odzivajo na običajna zdravljenja. Ker pa imunoterapija vpliva na celotno telo, lahko povzroči tudi številne stranske učinke, ki so včasih dolgotrajni, če ne celo življenjski. Z uporabo te nove naprave, s katero se zdravljenje dostavi neposredno v tumor, lahko zdravniki zaščitijo preostalo telo bolnikov pred izpostavljenostjo strupenim zdravilom. To pa bo povzročilo manj stranskih učinkov, kar bo bolnikom z rakom omogočilo boljšo kakovost življenja.

»Naš cilj je spremeniti način zdravljenja raka. To napravo vidimo kot učinkovit pristop za prodiranje v tumor trebušne slinavke na minimalno invaziven in učinkovit način, kar omogoča bolj osredotočeno zdravljenje z uporabo manj zdravil,« pojasnjuje doktor Alessandro Grattoni, soavtor in predstojnik oddelka za nanomedicino na raziskovalnem inštitutu Houston Methodist.

Naprava deluje dlje kot običajni vsadki

Naprava NDES je sestavljena iz rezervoarja za zdravilo iz nerjavnega jekla z nanokanali, ki tvorijo membrano, ki omogoča trajno difuzijo pri sproščanju zdravila. Druga podjetja s področja medicinske tehnologije sicer ponujajo intratumoralne vsadke, ki sproščajo zdravila za zdravljenje raka, vendar so ti običajno v uporabi krajši čas. Avtorji študije so nanofluidno napravo zasnovali za dolgoročno nadzorovano in trajno sproščanje. S tem naj bi se izognili ponavljajočim se sistemskim zdravljenjem, ki pogosto povzročajo neželene stranske učinke.

Znanstveniki izvajajo dodatne laboratorijske raziskave, da bi ugotovili učinkovitost in varnost te tehnologije dostave. Raziskovalci pravijo, da si želijo, da bi v prihodnjih petih letih postala uporabna možnost za bolnike z rakom.