Fioletowe pomidory, powrót gepardów i całkowita regeneracja mózgu – #053

Arkadiusz 00:00

Czy wkrótce na naszych talerzach zagoszczą fioletowe pomidory? Czy Indie okażą się gościnne dla powracających tam gepardów? Jak salamandra regeneruje swój mózg i jak mutacje zmieniają mózg ludzki? Przy mikrofonie, ciągle chory Arkadiusz Polak, przepraszam Was za tę jednoodcinkową, nieplanowaną przerwę, niestety COVID dopadł w końcu i mnie, długo mu się opierałem, ale rozłożył mnie skutecznie na kilka dni. Jak tylko odzyskam siły, nagram kilka odcinków zapasowych, aby przerwa w emisji podkastu już się nie zdarzyła, a dziś wybaczcie mi jeszcze niedyspozycję. Tradycyjna prośba o udostępnienie, dziękuję też za każde polubienie i komentarz, to bardzo pomaga w docieraniu do nowych słuchaczy, których ku mojej radości stale przybywa - witam Was serdecznie i zapraszam na sobotni odcinek!

Arkadiusz 00:51

Salamandra meksykańska to niezwykłe zwierzę, słodkowodny płaz bardzo ceniony jako obiekt badań, ale występujący także w akwariach jako zwierzę hodowlane. Jest to gatunek drapieżny posiadający szczątkowe zęby i polujący w nocy, lokalizując swoją zdobycz głównie za pomocą węchu. W swojej naturalnej formie nie przekształca się do postaci lądowej, co czyni ją gatunkiem neotenicznym. Poprzez brak wytwarzanego w tarczycy hormonu nie jest w stanie przeobrazić się ze swojej larwiej formy nazywanej aksolotlem, pomimo to zachowuje zdolność do rozmnażania. Polska uczona z Uniwersytetu Jagiellońskiego postanowiła dokończyć ten biologiczny proces, karmiąc larwy mięsem z wyciągiem z tarczycy dorosłej salamandry. Dzięki temu wymusiła przeobrażenie aksolotla w postać lądową salamandry, co spowodowało jednoczesne zmiany w budowie ciała, częściowy zanik skrzeli i płetwy ogonowej oraz możliwość oddychania poza środowiskiem wodnym. A wszystko to stało się po raz pierwszy w 1917 roku, gdy Laura Kaufman, wybitny biolog i genetyk, jako jedna z nielicznych wówczas kobiet na UJ, opisała przebieg tych zmian, była to tylko jedna z jej wielu prac i rozpraw eksperymentalnych. Fascynująca postać, jej wkład w genetykę i zoologię jest ogromny, a swoją wielką wiedzę teoretyczną potrafiła stosować z wielkim pożytkiem w praktyce zootechnicznej, przyczyniając się między innymi do odbudowy polskiego drobiarstwa po II wojnie światowej. Fascynujące są również salamandry nad którymi pracowała, a to ze względu na ich właściwości regeneracyjne utraconych części ciała. Potrafią rekonstruować nie tylko kończyny, ale także narządy wewnętrzne, serce, skrzela, a nawet mózgu. W 1964 roku zaobserwowano, że nawet po usunięciu dużej części mózgu zwierzę jest w stanie z czasem go odbudować, ale zagadką było jak bardzo odbudowany mózg przypomina oryginał i czy zachowuje wszystkie jego funkcje. Badanie naukowców ze Szwajcarii i Austrii rzuca światło zarówno na sposób regeneracji, jak i ewolucję mózgu nie tylko u płazów. Zespół postanowił przyjrzeć się kresomózgowiu aksolotla, jest to część mózgu, która pełni podstawową rolę w umiejętnościach poznawczych i zachowaniu zwierząt. Wykorzystując metodę sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek przez 12 tygodni obserwowano regenerację mózgu aksolotla, która przebiega w trzech fazach. Na początku następuje szybki wzrost komórek macierzystych, które mogą się szybko dzielić i przekształcać w inne typy komórek, równocześnie aktywując proces gojenia się ran. Następnie przekształcają się one w neuroblasty, czyli komórki macierzyste dla neuronów oraz komórek glejowych, aby w trzecim etapie różnicować się w te same typy neuronów, które zostały pierwotnie utracone. Co więcej, także okablowanie mózgu znakomicie się odtwarza, przerwane połączenia neuronalne pomiędzy usuniętym obszarem kresomózgowia, a innymi obszarami mózgu zostały ponownie połączone, a zregenerowany obszar odzyskał swoją pierwotną funkcję. Kiedy badacze porównali dane dotyczące aksolotla z innymi gatunkami, odkryli, że komórki w ich kresomózgowiu wykazują silne podobieństwo do hipokampa oraz kory węchowej ssaków. Zidentyfikowano też pewne podobieństwa w jednym typie komórek aksolotla do kory nowej, obszaru mózgu znanego z percepcji, myślenia i rozumowania przestrzennego u ludzi. Może to wskazywać na przodków komórek kory nowej właśnie w komórkach kresomózgowia płazów, a dodanie ich do ewolucyjnej układanki pozwala naukowcom wywnioskować, jak mózg i jego typy komórek zmieniały się w czasie, a także jakie mechanizmy stoją za regeneracją. Wszak człowiek takich umiejętności regeneracji nie posiada, nasza pomoc ludziom po urazach mózgu ogranicza się do leków oraz terapii komórkami macierzystymi w celu pobudzenia naprawy. Badanie genów i typów komórek, które pozwalają aksolotlom osiągać doskonałą regenerację, może być kluczem do poprawy leczenia poważnych urazów i odblokowania potencjału regeneracyjnego u ludzi.

Arkadiusz 05:00

GMO - te trzy litery potrafią nieść ze sobą strach i obawy związane ze zdrowiem, spowodowane głównie niezrozumieniem czym te Genetycznie Zmodyfikowane Organizmy właściwie są. Najprościej rzecz ujmując to takie organizmy, których genom został zmodyfikowany przy użyciu biotechnologii w taki sposób, aby nadać mu nowe lub zmodyfikować istniejące już cechy. Dzięki odkryciu genów i poznaniu ich funkcji możemy je kopiować, modyfikować i przenosić między różnymi organizmami. Przykładem mogą tu być rośliny, które dzięki genetycznej modyfikacji zwiększają swoją odporność na suszę lub choroby niszczące uprawy. Ale nie tylko, świetnym przykładem szeroko stosowanego GMO jest produkcja insuliny. Dzięki postępowi w nauce udało się wyizolować ludzki gen tego niezbędnego nam hormonu, który reguluje cukier w naszych organizmach. Następnie ów gen wprowadzono do bakterii, tworząc w ten sposób właśnie genetycznie zmodyfikowany organizm, który teraz produkuje insulinę, po oczyszczeniu i przygotowaniu z niej zastrzyku umożliwia ona wielu ludziom normalne życie. Nie byłoby to możliwe do osiągnięcia w inny sposób, nie jesteśmy w stanie wytworzyć insuliny chemicznie czy pobrać ją od zwierząt, aby podawać ludziom. Więcej informacji o GMO przeczytacie w artykule Ewy Bieli, do którego link umieszczam w opisie odcinka, polecam, bo w prosty i zrozumiały sposób przedstawia czym GMO jest. W 1994 roku w USA została dopuszczona do sprzedaży pierwsza roślina stworzona za pomocą inżynierii genetycznej - pomidor bardziej odporny na gnicie. 7 września tego roku Służba Kontroli Zdrowia Zwierząt i Roślin Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych uznała za bezpieczną i możliwą do uprawy nową roślinę - fioletowe pomidory. Od wiosny 2023 roku możliwe będzie kupno nasion i ich uprawa, ale dlaczego w ogóle zostały stworzone i czym się różnią od czerwonych pomidorów? 14 lat temu międzynarodowy zespół naukowców opracował fioletową odmianę poprzez wprowadzenie genów z wyżlinów - roślin ozdobnych z rodziny babkowatych, w Polsce możecie znać je na przykład jako lwią paszczę. Zrobiono to, aby uzyskać fioletowe pomidory bogate w antocyjany, czyli naturalne barwniki zapewniające kolor między innymi czarnym porzeczkom, borówkom i czerwonej kapuście oraz nadające im lekko kwaśnego posmaku. I to właśnie dwa geny wyzwalające produkcję antocyjanów zostały włączone do owoców pomidora, tworząc nową fioletową odmianę. Dzięki właściwościom antyoksydacyjnym i przeciwzapalnym antocyjany zapewniają ochronę przed niektórymi nowotworami, chorobami sercowo-naczyniowymi i związanymi z wiekiem zaburzeniami zwyrodnieniowymi, mogą być też przydatne w leczeniu otyłości. Kiedy będziemy mogli spróbować nowych pomidorów? Cóż raczej nieprędko. Procedury dopuszczenia do hodowli genetycznie zmodyfikowanych roślin są długotrwałe i szczegółowe. Fioletowe pomidory zostały opracowane już w 2008 roku, a dopiero w przyszłym zostanie uruchomiona, ograniczona sprzedaż nasion. Dopuszczenie ich do hodowli ma miejsce tylko w Stanach Zjednoczonych, jeśli chodzi o nasze podwórko to produkt taki musi uzyskać autoryzację na poziomie unijnym, a mimo to poszczególne kraje mogą nie zgodzić się na hodowle na ich terytoriach. Co oczywiście nie przeszkadza tym krajom na masowy import genetycznie zmodyfikowanych organizmów w formie paszy dla zwierząt, dzięki którym ich hodowla jest w ogóle możliwa. Nie można zatem liczyć, że fioletowy pomidor pojawi się szybko na naszych talerzach, jeśli w ogóle do tego dojdzie. Zadecydują o tym niestety politycy, nie oglądając się na badania naukowe. Zrobią to co zapewni im poparcie przy urnach ludzi, którzy nie rozumiejąc czym GMO jest i bojąc się tej technologii sprzeciwiają się jej szerszemu stosowaniu.

Arkadiusz 08:54

Ludzki mózg jest niesamowicie skomplikowanym organem, odpowiadającym za kontrolę i nadzór nad resztą organizmu, bazując na informacjach, które pochłania z otaczającego nas świata, przechowując je i odpowiednio przetwarzając. Pozwala nam on na rzeczy unikatowe w świecie zwierząt takie jak posługiwanie się skomplikowaną mową lub planowanie naszej indywidualnej przyszłości. A jedną z rzucających się w oczy od razu cech ludzkiego mózgu jest jego wielkość, nasi najbliżsi krewni, szympansy, mają mózgi czterokrotnie mniejsze, a ich płat czołowy ma znacznie mniej neuronów niż ludzki odpowiednik. Mózgi zaczęły zwiększać swoje rozmiary około 2 milionów lat temu, osiągając obecny rozmiar około 600 000 lat temu, Neandertalczycy, których historia zaczęła się około 400 000 lat temu mieli już mózgi tak duże jak my obecnie, ale nieco innego kształtu bardziej wydłużone. Dzięki kawałkom DNA zachowanym w skamielinach można było zrekonstruować genomy neandertalczyków, a także ich wschodnich kuzynów, denisowian i ocenić jakie są różnice pomiędzy ich genomami, a genomem współczesnego człowieka. Ludzkie DNA zawiera około 20 000 genów, a białka przez nie kodowane są w większości identyczne jak u neandertalczyków i denisowian. Ale naukowcy znaleźli 96 specyficznych dla człowieka mutacji, które zmieniły strukturę białka, a jedna z nich zmieniała gen TKTL1, który staje się aktywny, gdy rozwija się w naszym mózgu płat czołowy, bardzo ważny dla funkcji poznawczych człowieka. Postanowiono wstrzyknąć ludzką wersję genu do rozwijających się mózgów myszy i fretek, co spowodowało, że w ich organach powstało więcej neuronów. Gdy przeprowadzono eksperyment na ludzkich komórkach mózgowych i wycięto z nich gen TKTL1 wówczas tkanka mózgowa produkowała mniej komórek macierzystych dających początek neuronom. Dodatkowe eksperymenty polegające na wyprodukowaniu organoidów mózgowych, czyli kawałków rozwijającej się tkanki mózgowej z odpowiednio edytowanym genem TKTL1 pozwoliły naukowcom na ustalenie, że kiedy ów gen uległ mutacji, nasi przodkowie mogli produkować dodatkowe neurony w płacie czołowym. Inne badania donosiły o mutacjach mających wpływ na tempo rozwijania się komórek mózgowych oraz zmieniające liczbę połączeń między neuronami. Długa jeszcze droga do odkrycia co spowodowało, że nasze mózgi rozwinęły się do ludzkiej formy, na razie badacze spekulują, że to ludzkie mutacje genów mogły spowodować, że nasze neurony poruszają się inaczej niż neurony w mózgach neandertalczyków.

Arkadiusz 11:37

Jednym z działań jakie ludzie podejmują w celu ochrony przyrody jest przywracanie jej naturalnego charakteru, poprzez reintrodukcję gatunków, czyli odbudowanie populacji w miejscu, w którym dany gatunek żył swobodnie w przeszłości zanim został wytępiony. Nie jest to proces ani łatwy, ani szybki, zwierzęta, które mają służyć jako początek nowej populacji muszą być przede wszystkim zdrowe i prawidłowo wybrane, podobnie jak miejsca, w których się je wypuszcza na wolność, aby dalej radziły sobie same. W Polsce przykładem takiego procesu jest reintrodukcja sokołów wędrownych, ptaków niegdyś bardzo rozpowszechnionych, które padły ofiarą współczesnego rolnictwa i pestycydów. Dziś w wielu miejscach w Polsce budowane są dla nich gniazda, a dzięki zamontowanym kamerom możemy obserwować sokoły bezpośrednio w ich nowych domach, link do listy takich kamer znajdziecie w opisie odcinka. W wielu krajach Europy przeprowadza się reintrodukcję rysia, który służy jako kontroler populacji innych gatunków na które poluje. Od lat 70. ubiegłego wieku przywraca się jego populacje między innymi we Francji, Czechach czy Chorwacji, szacuje się, że dzięki temu Eurazję zamieszkuje już około 10 tysięcy tych kotów. Trwają dyskusje nad wprowadzeniem go do Szkocji, gdzie mógłby kontrolować największą w Europie populację saren, których jest na tyle dużo, aby wyżywić około 400 rysi. W 2020 roku na drugim końcu świata przeprowadzono reintrodukcję diabła tasmańskiego. Na powrót do Australii gatunek ten musiał czekać aż 3000 lat, po tym jak wymarł na kontynencie wyparty przez psy dingo. Mięsożerne torbacze uchowały się na Tasmanii, ale i tam nie zaznały spokoju zaatakowane przez zakaźną formę raka, która zabiła około 90% populacji diabłów. 11 przedstawicieli gatunku zostało wypuszczonych w rezerwacie dzikich zwierząt z nadzieją, że staną się one w przyszłości remedium na populacje zdziczałych kotów i lisów, a dzięki temu, że są padlinożercami pomogą również ograniczać choroby. 17 września w Indiach zaczął się nowy etap dla gepardów, które zostały uznane w tym kraju za całkowicie wymarłe w 1948 roku, prawdopodobnie na skutek masowych polowań oraz pustynnieniu obszarów, które mogło odebrać zwierzęciu jego naturalne siedliska. Od wielu dziesięcioleci indyjski rząd stara się przywrócić ten dziki gatunek na swoje tereny i teraz dzięki afrykańskim kotom z Namibii stało się to możliwe, a cały proces pokazuje jak jest to trudne. Pięć samic i trzy samce, wcześniej uważnie wybrane, musiały przejść miesięczną kwarantannę zarówno przed wylotem z Afryki jak i po dotarciu do Indii. Przytomne koty, wcześniej dobrze nakarmione, kontrolowane były podczas lotu przez trzech weterynarzy. Po wylądowaniu zmieniły środek transportu na helikopter, który przewiózł je do Parku Narodowego Kuno-Palpur. Przygotowano tam odpowiednie zagrody, w których zostaną poddane obserwacji, a po miesiącu wypuszczone do większego wybiegu, aby przystosowały się do nowego środowiska. Ścisły monitoring ich zachowań potrwa tak długo jak to będzie potrzebne, aby upewnić się, że gepardy są w dobrej kondycji i można je wypuścić swobodnie do liczącego 740 km2 parku narodowego. Teren reintrodukcji został uprzednio przygotowany pod przybycie zwierząt, aby zapewnić im miejsce do swobodnego życia przesiedlono około 5000 ludzi z 24 wiosek, a zdziczałe psy występujące w regionie zostały zaszczepione, aby nie zarażały nowych przybyszów. W ten sposób gepardy będą miały do dyspozycji nie tylko teren parku narodowego, ale także 5000 km2 terenów wokół niego. Hindusi planują transport kolejnych gepardów, kolejnych 12 sztuk przybędzie z RPA, a w ciągu najbliższych 5 lat w Indiach znaleźć ma się 50 osobników. Gepard znajduje się na czerwonej liście gatunków zagrożonych, szacuje się, że na całym świecie pozostało jedynie 7100 dziko żyjących osobników. Nie wiadomo czy reintrodukcja tego najszybszego na świecie lądowego zwierzaka się powiedzie, ale zaangażowanie wielu ludzi i świetny dobór miejsca pozwala patrzeć z nadzieją na przywrócenie gatunku w Indiach.

Arkadiusz 16:01

Tym optymistycznym akcentem zakończę dzisiejszą audycję, zapraszam Was jeszcze na stronę Naukowo.net i podkastowe social-media oraz serwer Discord - wszystkie linki znajdziecie w opisie odcinka, zajrzyjcie tam po więcej naukowych doniesień. Dzięki za dziś, miłego weekendu, do usłyszenia!