O grzybach grających techno, słuchaniu kolorów, leczeniu grami i gwałtownym życiu Ziemi – #011

Arkadiusz 00:03

Dzień dobry, rozpoczynając druga dziesiątkę podkastu Naukowo opowiem Wam o tym jak gwałtowne zjawiska budowały Ziemię i życie na niej, posłuchamy muzyki, jaką tworzą grzyby, sprawdzimy zagrożenia i szanse wynikające z grania w gry, oraz jednocześnie dotkniemy, posłuchamy i posmakujemy synestezji. Zanim zaczniemy chciałbym Was poprosić o udostępnianie, lajkowanie i komentowanie odcinków podkastu Naukowo, dla Was to niewiele, a mnie bardzo pomaga w dotarciu do nowej publiczności. Podkast Naukowo znajdziecie na Facebooku, Twiterze i Instagramie, dziękuję Wam za każde wsparcie! Przy mikrofonie Arkadiusz Polak, a zaczynamy od potężnego skoku w przeszłość.

Arkadiusz 00:41

Życie jest skomplikowane. I to nie tylko na poziomie naszych codziennych spraw, ale w całej swej okazałości. Od zróżnicowania gatunków, ukształtowania Ziemi czy skomplikowanego działania organizmów. Od lat zadajemy sobie pytanie jak to wszystko działa, szukamy odpowiedzi skąd właściwie życie się wzięło i jak rozpoczęło się jego istnienie. Nowe badania sugerują, że mogło się ono rozpocząć znacznie wcześniej niż dotąd przypuszczaliśmy. Sam wiek Ziemi był ciężką rozkminą dla uczonych, pierwsze obliczenia przeprowadzone w 1779 roku przez Comte de Buffona wskazywały na 17 tysięcy lat. Już 100 lat później wiek Ziemi szacowano z wielkim rozstrzałem od 24 milionów do 400 milionów lat. Ale postęp technologiczny powoduje rozwój nauki oraz metod z których ona korzysta. W 1907 roku Bertram Boltwood zmierzył wiek skał poprzez rozpad uranu na ołów. Uzyskał wyniki określające wiek od 400 milionów do 2,2 miliarda lat, co było pierwszym udanym zastosowaniem rozpadu promieniotwórczego w datowaniu próbek geologicznych. Wartość ta była dziesięć razy większa niż jakikolwiek wcześniejszy szacowany wiek Ziemi, a geolodzy nie od razu zaakceptowali zasadność radioaktywności jako metody datowania. I tu na scenę wchodzi Clair Patterson, amerykański geochemik, który w celu oszacowania wieku postanowił ponownie zbadać ilość uranu i ołowiu zawartego w skałach. Pomiary okazały się niedokładne, ze względu na zanieczyszczenie powietrza wynikłe z powszechnego stosowania benzyny ołowiowej. Dlatego postanowił zbadać meteoryty. W tym celu w 1953 r. wykorzystał do badań spektrograf masowy. Na konferencji naukowej ogłosił wynik swojej pracy określając wiek Ziemi na 4 miliardy 550 milionów lat (z marginesem błędu równym 70 milionów lat). Warto tu wspomnieć, że to ten naukowiec podniósł alarm dotyczący wysokich wartości ołowiu w atmosferze i zwrócił na to uwagę opinii publicznej, co doprowadziło do eliminacji dodatku ołowiu w benzynie, zatem tankując dziś benzynę bezołowiową zawdzięczamy to właśnie jemu i jego badaniom nad wiekiem Ziemi. Ok, mamy więc Ziemię, ale życie na Ziemi nie miało łatwo. Szczególnie w początkowej fazie istnienia Ziemia była niestabilnym miejscem, pełnym gwałtownych zjawisk pochodzących z kosmosu jak i z wnętrza uformowanego globu. Asteroidy spadające z nieba, gwałtowne i olbrzymie erupcje wulkanów, gigantyczne trzęsienia Ziemi - to nie są warunki sprzyjające rozwojowi życia. Na szczęście Ziemia wkrótce się uspokoiła, a w powstałej wówczas chemicznej zupie zaczęły się pojawiać pierwsze organizmy jednokomórkowe, które dały początek życiu jakie znamy. Nowe odkrycia skamielin sugerują, że organizmy takie zaczęły się rozgałęziać na różne gatunki znacznie wcześniej, niż się spodziewano - być może już 300 milionów lat po uformowaniu się Ziemi. W badaniu przyjrzano się skale z Québec w Kanadzie, której wiek szacuje się na 3,75 - 4,28 miliarda lat. Skała wielkości pięści zawiera mikroskopijne włókna, wypustki i rurki, które jak się sądzi zostały wytworzone przez bakterie. Jest to o 300 milionów lat wcześniej niż dotąd uznawane pierwsze oznaki życia. W skale znaleziono łodygi z równoległymi odgałęzieniami o długości prawie jednego centymetra, a badacze sugerują, że rozgałęziona skamielina przypominająca "drzewo" jest najprawdopodobniej biologiczna, ponieważ nie są znane żadne czysto chemiczne reakcje, które mogłyby ją stworzyć. Czym żywiły się pierwsze organizmy powstałe w tak niesprzyjających warunkach? Chemiczne produkty uboczne sugerują, że starożytne mikroby żywiły się żelazem, siarką, a być może także dwutlenkiem węgla i formą fotosyntezy bez tlenu. Oznacza to, że życie mogło rozpocząć się zaledwie 300 milionów lat po uformowaniu się Ziemi. Choć z naszej ludzkiej perspektywy to ogrom czasu, w kategoriach geologicznych to bardzo, bardzo szybko - mniej więcej jeden obrót Słońca wokół galaktyki. Odkrycia te podnoszą prawdopodobieństwo istnienia życia poza Ziemią. Jeśli życie pojawia się tak szybko w odpowiednich warunkach, zwiększa to możliwość powstania, rozwinięcia się i istnienia życia na innych planetach.

Arkadiusz 04:44

Zostańmy na chwilę przy skałach i gwałtownych zjawiskach na wczesnym etapie życia naszej planety. Wielokrotnie zdarzało się, że asteroidy bombardowały jej powierzchnię, ślady co najmniej 190 takich uderzeń są widoczne do dziś. Na szczęście dla nas mamy ochraniającą nas atmosferę, a każda skała o średnicy mniejszej niż 25 metrów zwykle nie jest w stanie przebić się przez nią. Kosmiczne obiekty pędzące z ogromnymi prędkościami wpadając w ziemską atmosferę powodują rozgrzanie gazów, które spalają skałę w całości lub częściowo. W 2013 roku w Czelabińsku eksplodował meteoryt, na skutek czego powstała fala uderzeniowa wybijająca szyby w oknach. Ale wskutek tego zdarzenia nie powstał krater, ponieważ meteoryt nie uderzył w ziemię, rozpadając się na mnóstwo małych kawałków, których części spoczywają prawdopodobnie w pobliskim jeziorze. Jak wyglądałaby Ziemia niemająca atmosfery i bombardowana przez kosmiczne obiekty można podejrzeć spoglądając na Księżyc, pokryty ciemnymi plamami będący właśnie skupiskiem kraterów różnych wielkości. Największym kraterem uderzeniowym na Ziemi jest Vrederfort w Afryce, ma on szerokość 160 kilometrów i powstał prawdopodobnie około 2 miliardy lat temu. Szacuje się, że asteroida miała wielkość do 15 km, a przecież wystarczy skała o średnicy około kilometra, aby uderzenie w Ziemię wywołało globalne skutki. 180 kilometrowy krater na półwyspie Jukatan, jest znacznie młodszy, bo liczy ok 66 milionów lat, ale jest świadectwem katastrofy na gigantyczną skalę. Zderzenie doprowadziło do wyginięcia około 75% gatunków w tym dinozaurów, a te gatunki które przetrwały musiały się zmagać z ogniem powstałym na skutek spalania się odłamków wyrzuconych podczas uderzenia. Pył, który zakrył niebo nad całą Ziemią doprowadził do przerwania łańcuchów pokarmowych i braku pożywienia na całe lata. A teraz miliardy lat po tych zdarzeniach czerpiemy z nich wymierne korzyści. W kanadyjskim Ontario znajduje się równie duży krater, pozostałość po uderzeniu komety 1,8 miliarda lat temu, dziś w tamtym miejscu wydobywa się nikiel i żelazo. To co dziś przemysł wydobywczy wykopuje z Ziemi to nic innego jak resztki asteroid i innych obiektów uderzających w Ziemię. Jak gwałtowne to zjawiska pokazuje też nowe badanie, w którym pod lupę wzięto szklistą skałę wydobytą w szerokim na 28 kilometrów kraterze jeziora Mistastin w Kanadzie. W skale tej znaleziono cyrkony, bardzo trwałe minerały, które powstają pod wpływem bardzo wysokiej temperatury. Dodając trzy inne próbki z różnych części krateru naukowcy byli w stanie poznać obraz tego co działo się po uderzeniu asteroidy w grunt. W momencie uderzenia temperatura wzrosła powyżej 2370°C, nawet na obrzeżach krateru wynosiła około 1670°C. Ponieważ w ziarnach cyrkonii znaleziono także krzemiany, które powstają pod wpływem ogromnych temperatur i ciśnienia, możliwe było oszacowanie, że na krawędziach uderzenia ciśnienie wynosiło od 30 do 40 gigapaskali. W miejscu, gdzie meteoryt uderzył bezpośrednio w skorupę Ziemi ciśnienie i temperatura były tak ogromne, że skały stopiły się i wyparowały. Naukowcy mają nadzieję wykorzystać takie metody do badania skał wydobytych z kraterów uderzeniowych na Księżycu podczas misji Apollo, może to pomóc w zrozumieniu jak zmieniała się skorupa planet na skutek takich gigantycznych zderzeń.

Arkadiusz 08:05

A życie na Ziemi rozwija się czasem w nieprawdopodobny sposób i wykazuje fascynujące właściwości, które odkrywamy wraz z rozwojem nauki i jej metod. W szóstym odcinku opowiadałem Wam o delfinich pogawędkach z morświnami, a dziś posłuchamy co mówią grzyby. Te zagrzebane w ściółce leśnej i porastające drzewa organizmy wydają się ciche i skryte. Ale nowe badania sugerują, że mogą one doskonale się komunikować. Grzyby przewodzą impulsy elektryczne przez długie, podziemne struktury włókniste zwane strzępkami - podobnie jak komórki nerwowe przekazują informacje u ludzi. Ilość tych impulsów wzrasta, gdy grzyby rozkładające drewno stykają się z drewnianymi powierzchniami, co może sugerować, że grzyby używają tego elektrycznego "języka" do przekazywania informacji o pożywieniu lub urazach. Co więcej matematyczna analiza tych elektrycznych impulsów, pozwoliła zidentyfikować wzory, które wykazują zadziwiające podobieństwo do ludzkiej mowy. Aby to sprawdzić badacze wprowadzili maleńkie mikroelektrody do podłoży skolonizowanych przez grzybnię. Odkryto aktywność elektryczną, która grupowała się we wzory, przypominające słowniki składające się z maksymalnie 50 słów. Najbardziej prawdopodobne przyczyny tych fal aktywności elektrycznej to utrzymanie integralności grzybów, podobnie jak wycie wilków ma scalać stado. Możliwe jest również informowanie o nowo odkrytych źródłach pokarmu czy niebezpiecznych miejscach, które grzybnia powinna unikać podczas rozprzestrzeniania się. Jest też prawdopodobne, że grzyby nic nie mówią, że końcówki rozmnażającej się grzybni są naładowane elektrycznie i tylko dlatego, rejestrowany jest skok różnicy potencjałów, gdy przeprowadzamy odpowiednie badanie. Cokolwiek te "piknięcia" grzybów reprezentują, nie wydają się być przypadkowe, ale do uznania ich za język droga daleka, wymagająca dodatkowych badań. Ale jeśli nie próbujemy tłumaczyć sygnałów na słowa i po prostu słuchamy, rezultaty są fascynujące. Sygnały bioelektryczne mogą być przełożone na dźwięki, przy pomocy syntezatora. I to właśnie zrobił artysta Tarun Nayar, który w ten sposób komponuje utwory. Tworzy on również muzykę z wykorzystaniem arbuza, kakao, mango czy kaktusa. Efektem jest muzyka przypominająca efekty dźwiękowe z filmów s/f, posłuchajmy chwilę jak brzmi muzyka skomponowana z użyciem impulsów elektrycznych pochodzących z grzybów. (muzyka) Resztę utworów możecie znaleźć na YouTube, a nawet na Spotify gdzie artysta publikuje muzykę pochodzącą także z innych roślin. Linki to roślinnego techno znajdziecie w opisie odcinka.

Arkadiusz 10:51

A teraz przechodzimy do innej formy elektronicznej rozrywki, przyjrzymy się grom komputerowym. Mogą one stanowić źródło doskonałej rozrywki prezentując nam nierzeczywiste światy i dające chwilę oddechu od namacalnego świata lub stanowić źródło wiedzy prezentując światy, których nigdy nie zobaczymy na żywo. Jak każde narzędzie mogą być też wykorzystywane w nieprawidłowy sposób doprowadzając do uzależnień i dramatów. Zwłaszcza dzieci są narażone na mnóstwo negatywnych skutków płynących ze zbyt długiego dawkowania tej formy rozrywki. Mnóstwo dzieci gra w gry, niektóre z nich sięgają po pada lub smartfon, zanim jeszcze zdążą sklecić zdanie. Problem w tym, że wielu badaczy uważa, że nadmierne granie przed 21. rokiem życia może fizycznie przeobrazić mózg. Już na początku lat 90. naukowcy ostrzegali, że gry wideo stymulują tylko te obszary mózgu, które kontrolują wzrok i ruch, inne części umysłu odpowiedzialne za zachowanie, emocje i uczenie się mogą się przez to słabiej rozwijać. Granie w gry wideo uwalnia dopaminę, która poprawia samopoczucie. Ilość dopaminy uwalnianej podczas grania jest podobna do tej, jaką obserwuje się po dożylnym podaniu leków pobudzających. A ludzki mózg jest skonstruowany w taki sposób, że pragnie natychmiastowej gratyfikacji, szybkiego tempa i nieprzewidywalności. Wszystkie te cechy są dostarczane przez gry wideo, ale także przez media społecznościowe, to właśnie dzięki takim mechanizmom portale takie jak Tik-Tok czy Instagram odniosły tak ogromny sukces. U uzależnionych od gier nastolatków często pojawiają się problemy behawioralne, objawy odstawienia, a nawet agresja. Sama budowa i działanie mózgu zmieniają się zwłaszcza podczas dorastania dzieci. Kora przedczołowa to miejsce osądu, podejmowania decyzji i kontroli impulsów, ulega ona przebudowie podczas dojrzewania i może to wyjaśniać, dlaczego młodzi ludzie częściej urządzają wielogodzinne sesje z grami, ignorując podstawowe potrzeby, takie jak jedzenie, sen czy higiena. Bez dojrzałych płatów czołowych nastolatki nie rozważają negatywnych konsekwencji i powstrzymywania potencjalnie szkodliwych zachowań, takich jak nadmierne granie w gry wideo, a uwalnianie dopaminy powodowane przez sesje z grą jest tak silne, że może niemal wyłączyć obszary przedczołowe. Gry jako atrakcyjne dla dzieci nie tylko mogą przyciągać młodych ludzi z problemami ze skupieniem uwagi, koncentracją i gniewem, ale także wzmacniają te negatywne zachowania. Choć eksperci nie są zgodni co do tego, jaki i czy w ogóle wpływ mają brutalne gry na rzeczywiste agresywne zachowania, to dla dziecka, które już ma agresywną osobowość, może to stanowić problem, ponieważ gry wideo nagradzają te agresywne skłonności. Niezmiernie ważna jest tu rola rodziców, którzy powinni nie tylko być świadomi zagrożeń płynących z przesiadywania ich pociech przez telewizorem lub telefonem, ale także powinni mocno ograniczać czas spędzany na elektronicznej rozrywce i kontrolować treści płynące z gier do ich dzieci. Nie wolno doprowadzać do sytuacji, w których gra komputerowa jest sposobem na chwilę spokoju dla rodzica lub gdy rodzic nie wie w co gra ich dziecko tłumacząc się nieobeznaniem w świecie nowych technologii. Kontrola treści i czasu będzie miała tylko i wyłącznie pozytywny wpływ na rozwój dziecka i pozwoli na uniknięcie poważnych problemów rozwojowych. Oczywiście gry są tylko narzędziem i wydaje się, że mogą być także pomocne w pobudzeniu pewnych obszarów mózgu i wspomagać terapię zwłaszcza u ludzi starszych. Starzenie się mózgu może doprowadzać do skutków takich jak depresja geriatryczna i spadek sprawności umysłowej. Na Uniwersytecie Utah powstała ogrodnicza gra komputerowa "Neurogrow", która została zaprojektowana w taki sposób, aby ukierunkować i usprawnić funkcjonowanie obwodów nerwowych, stawiając przed graczem zadania, które stanowią wyzwanie dla pamięci i czasu reakcji starzejącego się mózgu. Ktoś grający w "Neurogrow" może zostać poproszony o pokazanie kwiatka określonego koloru i podlanie go odpowiednią konewką przed upływem czasu. Dla mózgu nie dotkniętego zaburzeniami funkcji poznawczych zadanie to byłoby banalnie proste, ale zapamiętywanie i wyczucie czasu może być wymagające dla pacjentów z zaburzeniami wynikającymi z wieku. Granie takie raczej nie przypomina współczesnych gier i jest ciężkim treningiem zarówno umysłowym jak i fizycznym. Nie wciągają one gracza, nie powodują, że chcesz grać więcej i dłużej, są za to dość nudne i trudne w taki sposób, jak trudne jest funkcjonowanie osób z zaburzeniami w realnym świecie. Jak donoszą badacze u 79 letniej pacjentki po udarze mózgu, po odbyciu kilku sesji w ciągu czterech miesięcy zauważyli pozytywne zmiany w zachowaniu - była bardziej towarzyska, rozmowna czy zainteresowana książkami. Wielu naukowców jest bardzo sceptycznych czy ta metoda faktycznie jest skuteczna, dlatego Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego USA przyznał grant w wysokości 7,5 miliona dolarów na przeprowadzenie badań klinicznych nad grą Neurogrow. Należy rozwiać wątpliwości, słusznie wskazywane, bo budowane latami przez firmy produkujące gry, czy to wszystko nie jest tylko marketingowym chwytem mającym na celu sprzedanie gry i rozszerzenie rynku na usługi medyczne.

Arkadiusz 15:54

Równie fantastycznym co wygenerowane w grach światy i rzeczywistości wydaje się być zjawisko synestezji. Występuje ono u ok. 4% populacji, a ludzie nim dotknięci mogą całe życie nie zdawać sobie z niego sprawy traktując je jako coś normalnego, co wszyscy odczuwają tak samo. Chodzi tu o zjawisko neurologiczne, w którym mózg przetwarza dane w kilku zmysłach jednocześnie - jeden zmysł aktywuje inny, a oba są odczuwane w tym samym momencie. Dla przykładu: osoby z synestezją mogą postrzegać liczby czy litery jako kolory, niezależnie od tego w jakim kolorze je widzą. Inną formą może być smakowanie słów, na przykład słowo "kobieta" wywołuje poczucie smaku chipsów ziemniaczanych. Są też przypadki postrzegania muzyki jako koloru lub postrzegania zapachu migdałów jako koloru bladoniebieskiego. Możliwe jest połączenie wielu bodźców naraz, opisany jest przypadek, gdy słyszany przez pacjenta dźwięk łączył się jednocześnie z kolorem, światłem, smakiem i dotykiem. Pisarz Danel Tammet tak opisuje to doświadczenie: "Na przykład liczba jeden to świetlista i jasna biel, jakby ktoś świecił mi latarką w oczy. Pięć to grzmot lub dźwięk fal rozbijających się o skały. Trzydzieści siedem jest grudkowate, jak kaszka, a 89 przypomina mi padający śnieg". Istnieją też bardziej nieoczywiste rodzaje synestezji np.: lustrzano-dotykowa, w której człowiek odczuwa to, co przeżywa ktoś inny, tylko na podstawie obserwacji. Ktoś zostaje uszczypnięty, a ty mówisz 'ała', lub wpadasz w niekontrolowany śmiech, gdy widzisz, że ktoś jest łaskotany. Molekularny mechanizm leżący u podstaw synestezji nie jest znany, ale istnieją dwie hipotezy, tłumaczące owo zjawisko. Według teorii Simona Baron-Cohena u osób doświadczających synestezji mogą występować dodatkowe połączenia w mózgu, które łączą obszary normalnie ze sobą niepołączone. Druga teoria mówi, że liczba połączeń synaptycznych jest taka sama, a mieszanie się odbieranych doświadczeń wynika z tego, iż zachwiana jest równowaga pomiędzy hamowaniem i wyciszaniem docierających impulsów w mózgu. Uważa się, że synestezja występuje częściej u osób z autyzmem oraz u osób bardziej kreatywnych: artystów, muzyków i poetów. Sądzi się także, że pojawia się we wczesnym dzieciństwie i zdecydowana większość opisanych przypadków dotyczy doznań wzrokowych. Synestezja czysto nie wzrokowa jest niezwykle rzadka i do tej pory nie opisano żadnego przypadku synestezji u osoby niewidomej od urodzenia. Czy zatem synestezja może rozwijać się bez udziału wzroku? Zbadanie tego jest niezwykle trudne, jako że prawdopodobieństwo wystąpienia synestezji u osoby niewidomej od urodzenia to zaledwie 0,0009%. Ale w nowym badaniu naukowcy opisują przypadek 40 letniego Włocha, niewidomego od urodzenia, który zgłasza złożone doświadczenia synestetyczne, obejmujące liczby, litery, miesiące i dni tygodnia. Każdy element kojarzony jest z precyzyjną pozycją w przestrzeni oraz z fakturą dotykową. Ilekroć mężczyzna słyszy, pisze, czyta lub myśli o liczbie całkowitej doświadcza jej jako mającej kształt np. małego sześcianu o różnych rozmiarach w zależności od liczby oraz odczuwa bardzo specyficzne właściwości tekstury głównie palcami wskazującymi. Na przykład cyfry 1 i 2 są odczuwane jako drapiące jak tektura, podczas gdy trójka jest miękka jak aksamit. Czwórka i piątka są gładkie jak plastik; podobnie jest z cyframi 6 i 7, ale postrzegany przez niego rodzaj plastiku jest inny niż w przypadku cyfr 4 i 5. Liczby złożone z podobnych cyfr są podobne, ale nadal nieco inne, 9 i 19 są miękkie jak aksamit, ale różnią się poziomem tej miękkości. Natomiast liczby ujemne nie różnią się fakturą od liczb dodatnich. Także litery mają swoje odzwierciedlenia: A jest miękkie jak śnieg, litera B jest podobna do pleksiglasu, a E jest lodowata. W podobny sposób mężczyzna doznaje dni tygodnia czy miesięcy kojarząc je z jakąś fakturą. Położenie tych liczb w przestrzeni również jest nietypowe. Gdybyście mieli ułożyć liczby w jakiejś strukturze, prawdopodobnie byłaby to oś liczbowa. W opisywanym przypadku jest to raczej kręta droga pnąca się na wzgórze, na której co kawałek ktoś umieścił cyfrę. Trzeba tu zaznaczyć, że nie jest to schorzenie, które trzeba leczyć. Przypisywano je dawniej nadaktywnej wyobraźni, chorobie psychicznej lub halucynacjom wywołanym przez narkotyki, dziś wiemy, że nie jest to zjawisko utrudniające życie, co więcej ludzie obdarzeni synestezją często traktują to jak coś fajnego, ale też dla nich zwykłego i codziennego. Zrozumienie tego niezwykłego, fantastycznego zjawiska, tego co dzieje się w mózgach osób z synestezją, może pomóc zrozumieć, w jaki sposób dzieci uczą się pojęć takich jak liczby i litery. Dalsze badania obejmujące badania neuroobrazowe mogą pomóc w poznaniu mechanizmów jakie zachodzą w mózgu, a leżą u podstaw synestezji osób niewidomych i doświadczeń synestetycznych w ogóle. Przy okazji wspomnę, że możecie nie tylko usłyszeć podkast Naukowo, ale także zobaczyć go! Na stronie naukowo.net każdy odcinek dostępny jest z transkrypcją, a więc osoby niesłyszące i niedosłyszące mogą przeczytać jego treść - zapraszam serdecznie do lektury.

Arkadiusz 21:09

Mam nadzieję, że bawiliście się fantastycznie przy tym odcinku podkastu Naukowo, dziękuję Wam za uwagę i zapraszam na kolejny już w najbliższą sobotę. Do usłyszenia!