Nowości ze świata nauki (3)

(1)

Nowości ze świata nauki | Redakcja i Pracownia Przedmiotów Przyrodniczych IBE | EDUKACJA BIOLOGICZNA I ŚRODOWISKOWA 3/2013

108 KR

Ó

TK

O

NA

UK

A

SZK

OŁA

EDUKACJA BIOLOGICZNA I ŚRODOWISKOWA | ebis.ibe.edu.pl | ebis@ibe.edu.pl | © for the article by the Authors 2013 © for the edition by Instytut Badań Edukacyjnych 2013

Nowości ze świata nauki

Depesze przygo

towały: Redakcja i Prac ownia Przedmi otów Przyrodniczych I BE

Szczepionki nowej generacji czeka jeszcze długa seria testów, ale jak podaje dyrektor generalny Vaxaas – Da-vid Hoey, oprócz oczywistej zalety w postaci eliminacji bólu w trakcie szczepienia, zastosowanie Nanopatch™ może w przyszłości znacznie obniżyć koszty produkcji i przechowywania szczepionek, ponieważ immobiliza-cja antygenów na mikroigłach wyeliminuje stosowa-nie znacznych ilości substancji dodatkowych. Ponad-to, producenci nanoplastra twierdzą, że ze względu na stały stan skupienia substancji czynnych osadzonych na mikroigłach, szczepionek nie bę dzie trzeba przecho-wywać w niskich temperaturach.

Marcin M. Chrzanowski, PPP

Trudniejsze terminy:

Immobilizacja polega na unieruchomieniu cząstek na stałej

po-wierzchni lub w złożu.

Antygen to czynnik, który aktywuje układ odpornościowy. Literatura [1] http://www.vaxxas.com/about-vaxxas. [2] http://medcitynews.wpengine.netdna-cdn.com/wp-content/ uploads/Vaxxas-nanopatch.jpg. [3] http://www.anff.org.au/sites/all/files/images/nanopatch14032011. jpg. [4] http://www.hpcimedia.com/images/website/ManChemNews/ DIR_12/F_16636.jpg. [5] http://medcitynews.com/2013/05/its-smaller-than-a-fingernail- -but-this-needle-free-nanopatch-could-be-the-future-of-vacci-nes.

Platforma BioSpectrum Asia-Pacific przyznała 18 marca br. nagrodę BioSpectrum Asia-Pacific

Emerging Company of the Year Award (dla

wyła-niającej się firmy roku) firmie biotechnologicznej Vaxxas, zajmującej się opracowywaniem szcze-pionek nowej generacji z zastosowaniem nanopla-stra (Nanopatch™) zamiast standardowej igły [1].

Szczepionka nowej generacji ma być podawana za pomo-cą nanoplastra, a nie w postaci zastrzyku. Wynalazcą tej meto-dy jest profesor Mark Kendall z Instytutu Bioinżynierii i Nano-technologii Uniwer-sytetu w Queensland. Wykonany z krze-mu nanoplaster ma wymiary 1cm/1cm i pokryty jest ukła-dem mikroigieł z na-niesioną uprzednio szczepionką (zdjęcia obok).

Zdjęcie czubka tradycyjnej igły na tle nanoplastra pokrytego układem mikroigieł [2]

Mikrofotografia powierzchni nanoplastra [3]

W trakcie kontaktu ze skórą, mikroigły nanoplastra bezboleśnie wkłuwają się w warstwę naskórka i dostar-czają antygeny do krwioobiegu (zdjęcie poniżej).

Badania na myszach z użyciem szerokiej gamy anty-genów wykazały, że użycie Nanopatch™ powodowało znacznie silniejsze reakcje odpornościowe u myszy niż użycie tradycyjnych szczepionek podawanych za pomo-cą igieł [5]. Dane uzyskane z testów na większych zwie-rzętach pozwolą na rozpoczęcie testów klinicznych tej metody szczepień. Opracowywany jest również aplika-tor nanoplastra oraz technologia optymalnego sposobu osadzania antygenów na mikroigłach.

Mikrofotografia ukazująca nakłuwanie naskórka przez pojedynczą mikroigłę nanoplastra (kolor zielony). Kolory na fotografii uzyskane zostały w procesie obróbki komputerowej [4]

(2)

109 KR

Ó

TK

O

NA

UK

A

SZK

OŁA

Daisy i jej smok

Kiedy podczas wakacyjnego spaceru po plaży na-trafi się na ładny kawałek bursztynu, można mó-wić o szczęściu. O wielkim szczęściu należy mómó-wić natomiast, jeśli natknie się na kości nieznanego wcześniej nauce pterozaura. To właśnie przytrafiło się pięcioletniej Daisy Morris przechadzającej się z rodzicami wybrzeżem brytyjskiej wyspy Wight. Nowoodkryty gatunek nazwano na jej cześć

Vecti-draco daisymorrisae (Naish, Simpson i Dyke, 2013)

i nie jest to wcale najniezwyklejsza spośród wielu nazw nadanych zwierzętom na czyjąś cześć.

Vectidraco daisymorrisae był żyjącym przed 125

milio-nami lat pterozaurem wielkości gołębia. Pterozaury (od greckiego pterosaurus – ‘skrzydlata jaszczurka’) to lata-jące gady, niezaliczane do dinozaurów, które zamiesz-kiwały Ziemię od późnego triasu do końca kredy (220 do 65 mln lat temu). Łacińska nazwa rodzaju Vectidraco oznacza ‘smoka z wyspy Wight’, zaś epitet gatunkowy

daisymorrisae nadano, aby uhonorować Daisy Morris –

jego młodą odkrywczynię.

Od momentu, gdy uwagę dziewczynki zwróciły wysta-jące u podstawy klifu, odsłonięte przez erozję drobne kości, do chwili, gdy oficjalnie opisano nowy gatunek na łamach czasopisma PLoS ONE upłynęły ponad cztery lata. Dzisiaj dziewięcioletnia Daisy może nie tylko cie-szyć się sławą odkrywczyni, ale też stała się bohaterką książki dla dzieci Daisy and the Isle of Wight Dragon (Daisy i smok w z wyspy Wight). Twórcą tej na poły fik-cyjnej, na poły prawdziwej opowieści jest Martin Sim-pson, jeden z badaczy, który opisał znalezione przez dziewczynkę kości i zidentyfikował je jako należące do nowego gatunku. On sam również występuje w książce – jako Fossil Man (‘Człowiek od Skamielin’).

Nagłośniona przez media historia Daisy Morris poka-zuje, jakie niezwykłe konsekwencje może mieć natural-na u dzieci ciekawość świata i niepohamowanatural-na potrzeba ciągłego zadawania pytania „A co to?”. Jest też przykła-dem na to, jak nazwanie gatunku na cześć jakiejś osoby może uczynić ją sławną.

Nie brakuje też jednak przykładów odwrotnej zależno-ści, kiedy to ktoś już wcześniej cieszący się sławą użycza swojego nazwiska nowo odkrytemu organizmowi. Cza-sami uzasadnione jest to dostrzeżonym przez odkryw-cę podobieństwem pomiędzy zwierzęciem a celebrytą. Chrząszcz Agra schwarzeneggeri ma silnie rozbudowany jeden z członów odnóży, co jego odkrywcom przywiod-ło na myśl potężne bicepsy Arnolda Schwarzeneggera. Inny chrząszcz, Agathidium vaderi, zawdzięcza swoją nazwę podobieństwu czarnego, błyszczącego pancerzy-ka do stroju Dartha Vadera z filmowej sagi Gwiezdne

wojny. Na najwięcej pozwolił sobie chyba odkrywca

muchówki Scaptia beyonceae. Swoją nazwę owad ten zawdzięcza bowiem końcówce odwłoka pokrytej złoci-stymi włoskami, który skojarzył się badaczowi z kształ-tami piosenkarki Beyonce Knowles i jej zamiłowaniem do błyszczących strojów scenicznych.

Nie zawsze nazwa nawiązuje do podobieństwa w wyglą-dzie. Nowo odkryty podgatunek występującego w Ame-ryce Północnej królika błotnego nazwano Sylvilagus

palustris hefneri na cześć Hugh Hefnera, założyciela Playboya, który na swój sposób od dziesięcioleci

promu-je „króliczki”. Częściej promu-jednak nazwy nadawane są na cześć osób, które poświęciły się bardziej chwalebnym sprawom. Zaangażowani w ochronę przyrody wokali-sta Sting oraz aktor Harrison Ford zowokali-stali uhonorowani przez odkrywców rzekotki Hyla stingi i mrówki

Pheido-le harrisonfordi, zaś aktorkę Angelinę Jolie, w uznaniu

jej zasług na rzecz uchodźców, unieśmiertelniono w na-zwie pająka Aptostichus angelinajolieae.

Czasami zaś po prostu badacze nazywają nowo odkryte gatunki na cześć swoich idoli. Nazwy wielu trylobitów – morskich bezkręgowców zamieszkujących Ziemię od 520 do 250 mln lat temu – są hołdem dla znanych muzy-ków. Swoje trylobity, Aegrotocatellus jaggeri

i Perirehae-dulus richardsi, mają Mick Jagger i Keith Richards z The

Rolling Stones, pięć gatunków z rodzaju Arcticalymene:

A. cooki, A. jonesi, A. matlocki, A. rotteni i A. viciousi

nazwano na cześć członków grupy Sex Pistols, a wśród przedstawicieli rodzaju Avalanchurus odnajdujemy na-zwy będące wyrazem uznania dla duetu Simon & Gar-funkel (A. simoni i A. gar& Gar-funkeli) oraz Johna Lennona i Ringo Starra z The Beatles (A. lennoni i A. starri).

Wojciech Grajkowski, PPP

Literatura

Naish D, Simpson M, Dyke G (2013). A New Small-Bodied Azhdar-choid Pterosaur from the Lower Cretaceous of England and Its Implications for Pterosaur Anatomy, Diversity and Phylogeny,

PLoS ONE. 8(3):e58451. Wolny dostęp: http://www.plosone.org/

article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0058451. Erwin TL (2002). The Beetle Family Carabidae of Costa Rica:

Twen-ty-nine new species of Agra Fabricius 1801 (Coleoptera: Carabi-dae, Lebiini, Agrina). Zootaxa. 119: 1-68.

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_organisms_named_after_fa-mous_people.

(3)

110 KR

Ó

TK

O

NA

UK

A

SZK

OŁA

iKnife – nóż chirurgiczny wykrywający raka

Naukowcy z Imperial College w Londynie opra-cowali inteligentny nóż chirurgiczny o nazwie „iKnife”, który w ciągu trzech sekund rozpozna-je tkankę nowotworową. Urządzenie pozwala na bieżąco odróżnić tkanki zdrowe od zmienionych przez nowotwór, dzięki czemu chirurdzy są w sta-nie całkowicie usunąć wszystkie chore tkanki bez nadmiernego wycinania tkanek zdrowych (Balog i wsp., 2013).

Każdego roku u blisko 700 tysięcy kobiet w Europie i Stanach Zjednoczonych diagnozowany jest rak piersi. Połowa z nich przechodzi operację, w której chirurdzy starają się usunąć nowotwór z zachowaniem jak naj-większej ilości zdrowych tkanek. Niestety, chirurdzy mają często trudności z wyznaczeniem dokładnych gra-nic guza, a jeśli nie są pewni, czy dany fragment wyciąć, muszą go poddać biopsji. Na wyniki analizy laborato-ryjnej trzeba czekać od 20 minut do godziny, podczas gdy pacjenci przez cały ten czas leżą znieczuleni na stole operacyjnym. Nawet najlepszym chirurgom zdarza się przeoczyć fragmenty zrakowaciałej tkanki, przez co w 10–20% przypadków operację trzeba powtarzać. Wynalazca iKnife’a, dr Zoltán Takáts, od dawna szu-kał sposobu na rozwiązanie tego problemu i znalazł go w postaci elektrycznego noża chirurgicznego połączo-nego ze spektrometrem masowym. Kiedy chirurdzy przecinają tkanki za pomocą klasycznego noża elektro-chirurgicznego, generującego prąd o wysokiej częstotli-wości, tkanka pod wpływem wysokiej temperatury ule-ga kauteryzacji, co minimalizuje krwawienie. W trakcie zabiegu powstają opary bogate w jony, które są zwykle odprowadzane przez rurkę, aby zapobiec wdychaniu ich przez chirurgów. Dr Takáts wpadł na pomysł, aby użyć tych oparów jako źródła jonów do badania składu

che-micznego tkanek za pomocą spektrometrii mas, a na-stępnie porównać je z bazą danych tkanek nowotwo-rowych i zdnowotwo-rowych. Wymagało to opracowania nowej metody spektrometrii mas, służącej do analizy cząste-czek zawartych w oparach, którą zespół Takátsa nazwał

rapid evaporative ionisation mass spectrometry (REIMS)

ze względu na metodę jonizacji cząsteczek polegającą na szybkim odparowaniu.

Brytyjscy naukowcy opublikowali w czasopiśmie

Scien-ce Translational Medicine wyniki testów ex vivo nowego

urządzenia, przeprowadzone na próbkach pochodzą-cych z ludzkich tkanek (żołądka, jelit, płuc, wątroby, piersi i mózgu). Na

podsta-wie tkanek pobranych od 302 pacjentów stworzono bazę danych zawierającą profile 1624 tkanek nowotworowych oraz 1309 tkanek zdrowych. Nową technologię poddano następnie testom w trakcie 81 operacji usuwania różnych postaci nowotworów, dołą-czając iKnife do sprzętu elek-trochirurgicznego normalnie wykorzystywanego na salach operacyjnych. Spektrometria mas REIMS okazała się być dobrą metodą analizy tkanek, pozwalającą na trafne rozróż-nienie w czasie rzeczywistym tkanek zdrowych i patologicz-nie zmienionych. Identyfikacja tkanek tą metodą była w 100% zgodna z pooperacyjną diag-nozą histologiczną

przepro-wadzoną dla wszystkich 81 próbek. Uzyskane profile histopatologiczne tkanek nowotworowych miały inną charakterystykę lipidową niż tkanki zdrowe, ponadto widma masowe pozwalały określić typ histologiczny raka oraz różnice między guzami pierwotnymi i wtór-nymi (z przerzutów) nowotworów złośliwych.

iKnife wciąż jest w fazie testów klinicznych i nie będzie dostępny komercyjnie przynajmniej do następnego roku, jednak dotychczasowe wyniki testów tego urzą-dzenia są tak pozytywne, że kiedy wejdzie ono do sprze-daży, to będzie można mówić o przełomie w operacyj-nym leczeniu raka. Dzięki niemu operacje będą krótsze

(4)

111 KR

Ó

TK

O

NA

UK

A

SZK

OŁA

i bardziej efektywne, ponieważ użycie inteligentnego noża zminimalizuje ryzyko pozostawienia jakichkol-wiek komórek nowotworowych i konieczność wykony-wania kolejnych zabiegów operacyjnych.

Małgorzata Musialik, PPP

Literatura

Balog J, Sasi-Szabó L, Kinross J, Lewis MR, Muirhead LJ, Veselkov

K, Mirnezami R, Dezsõ B, Damjanovich L, Darzi A, Jeremy K.

Nicholson JK,and Takáts Z (2013). Intraoperative Tissue Identi-fication Using Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry.

Sci. Transl. Med., 5:194ra93. DOI: 10.1126/scitranslmed.3005623.

http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/ newssummary/news_17-7-2013-17-17-32. http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/07/intelligent-knife-smo-kes-cancer-mass-spectroscopy. http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/07/17/smart-knife--helps-surgeons-cut-cancer.

Czy tak bardzo różnimy się od zwierząt?

Mogłoby się wydawać, że pewne zachowania po-zwalają postawić wyraźną granicę między świa-tem ludzi i pozostałych zwierząt. Współczesna biologia to nie tylko badanie genów i białek, ale też coraz lepsze poznawanie świata zwierząt, dla-tego w tym numerze postanowiłem przytoczyć najnowsze badania, które zmuszają nas do zasta-nowienia się, czy rzeczywiście jesteśmy aż tak bar-dzo wyjątkowi.

Każdy z nas na pewno doświadczył zarażenia się zie-waniem. Już wcześniej wiadomo było, że zjawisko to zależy od stopnia zażyłości między ludźmi. Inaczej mó-wiąc, łatwiej możemy zarazić się ziewaniem od członka rodziny niż od zupełnie obcej nam osoby. Ale dopie-ro w sierpniu tego dopie-roku wykazano, że psy zachowują się dokładnie tak samo, jak ludzie. I to nie w odniesie-niu do innych psów z najbliższego otoczenia, ale w od-niesieniu do człowieka.

Uczeni z Uniwersytetu Tokijskiego przeprowadzili do-świadczenia, w trakcie których przebadali psy miesz-kające na co dzień w domach i mieszkaniach razem z ludźmi. Okazało się, że psy znacznie częściej ziewały, gdy zobaczyły ziewającego właściciela, a wcale nie re-agowały na tak samo zachowujących się obcych ludzi. Nowym i ważnym elementem przeprowadzonych przez Japończyków badań był ciągły pomiar tętna u psów w trakcie eksperymentu. Psy znane są bowiem z tego, że na stres reagują właśnie ziewaniem. Uczeni udowod-nili, że przez cały czas trwania badań, psy – niezależnie od tego, czy widziały ziewającego właściciela, czy obcą osobę – pozostawały w takim samym nastroju. Dzięki temu można było wykazać, że reakcja psa na ziewanie właściciela jest zachowaniem wynikającym z empatii.

Badacze podkreślają, że wyniki badań mogą mieć nawet wymierne korzyści przy wyborze psa, który ma współ-pracować z człowiekiem, np. jako przewodnik osób niewidomych. Lepiej przecież wybrać do takich zadań empatycznego psa!

Warto też wspomnieć o innych, przyjaznych ludziom zwierzętach. Nie od dziś wiadomo, że delfiny są społecz-nymi i inteligentspołecz-nymi zwierzętami. Często słyszy się również o tym, że porozumiewają się one między sobą wydając charakterystyczne dźwięki o wysokich często-tliwościach. Jednak dopiero ostatnio brytyjscy naukow-cy odkryli, że w przeciwieństwie do wielu zwierząt, del-finy kierują swój komunikat do określonego osobnika wołając go po imieniu. Okazało się, że delfiny potrafią opatrzeć komunikat serią dźwięków odnoszących się do określonego osobnika. Zwierzęta te nie potrafiły jednak skierować swojego komunikatu do nieznajomego osob-nika pochodzącego z innej populacji.

Badania japończyków i brytyjczyków to naukowy opis tego, co niby każdy z nas wie – potrafimy nazwać znajo-mego, umiemy lepiej wyczuć emocje bliskiej nam oso-by. Kto by się spodziewał, że to dotyczy także psów czy delfinów?

Takao Ishikawa

Literatura

Romero T, Konno A, Hasegawa T (2013). Familiarity bias and physio-logical responses in contagious yawning by dogs support link to empathy. PLoS ONE 8(8):e71365.

King SL, Janik VM (2013). Bottlenose dolphins can use learned vocal labels to address each other. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110(32):13216-13221.