O zimnie, świnkach, szpakach i psychopatach – #002

Arkadiusz 00:03

Cześć, witając Was w drugim odcinku podkastu „Naukowo” zapraszam również na stronę naukowo.net gdzie znajdziecie źródła informacji oraz badań, o których opowiadam w tym odcinku oraz zachęcam do wsparcia projektu dobrowolnymi wpłatami w serwisie Patronite. Za każdą pomoc, lajka i udostępnienie w social mediach bardzo dziękuję, jest to szczególnie ważne na początku istnienia podkastu. Wszystkie odnośniki oraz dodatkowe materiały znajdziecie na stronie naukowo.net. Nie przedłużając – zaczynamy!

Arkadiusz 00:31

A zaczynamy od zimy, której po prostu nie lubię. Ja wiem, że śnieg, białe szaleństwo i piękne górskie krajobrazy, ja to wszystko rozumiem i doceniam, ale podczas niskich temperatur po prostu źle się czuję. Dzięki naukowcom z Instytutu Zaawansowanych Technologii (SIAT) Chińskiej Akademii Nauk w Shenzhen, chyba będę musiał zmienić zdanie. Odkryli oni bowiem, że temperatura ciała ma większy wpływ na długość życia niż tempo przemiany materii. Organizmy, których metabolizm jest spowolniony żyją dłużej niż te które całe życie spędzają w biegu. Jest to logiczne w końcu lenistwo nie wymaga zbyt dużych pokładów energii. Ale już w obrębie tego samego gatunku ten wpływ jest mniej jasny. Ludzie którzy regularnie uprawiają jakąś formę ćwiczeń zwiększają wprawdzie swój metabolizm, ale wydaje się, że żyją przez to dłużej. Problem w tym, że niejasne jest powiązanie pomiędzy metabolizmem a temperaturą ciała. Kiedy myszy i chomiki były wystawione na działanie wysokiej temperatury, ich metabolizm spada, podczas gdy temperatura ciała wzrasta. Prof. John Speakman, współautor badania zauważył, że „Niższa przemiana materii nie wydłużyła ich życia, ale wyższe temperatury je skróciły". W badaniu tym podnoszono temperaturę ciała w tym samym czasie, gdy spadało tempo metabolizmu, co pozwoliło na eksperymentalne rozdzielenie wpływu temperatury i tempa przemiany materii na długość życia. Ale jakie to wszystko ma znaczenie praktyczne? Badanie pokazuje, że temperaturę ciała należy brać pod uwagę jako narzędzie przesiewowe dla potencjalnych terapii wydłużających ludzkie życie. Oczywiście do tego jeszcze droga daleka, ale pierwszy krok być może właśnie zrobiono.

Arkadiusz 02:04

Ale dość o zimnie, teraz skupmy się na słońcu, a konkretnie na technologii, która pozwala to Słońce wykorzystywać. Służą do tego panele słoneczne, które to należy utrzymywać w czystości gdyż kurz powoduje obniżenie ich wydajności. Jak zatem wykąpać panele? Oczywiście można wodą, ale to niezbyt rozsądne zwłaszcza na pustyniach, gdzie znajdują się ogromne farmy słoneczne. Marnotrawienie wody jest gigantyczne, szacuje się, że dla wszystkich paneli zużywa się 37 miliardów litrów wody rocznie do ich czyszczenia. Naukowcy z MIT twierdzą, że mają na to rozwiązanie. Zdaniem badaczy, elektryczność statyczna może utrzymać kurz z dala od paneli słonecznych, a nowa technika polega na przepuszczeniu przewodnika elektryczności, którym może być zwykły metalowy pręt tuż nad powierzchnią panelu słonecznego. Naukowcy obliczyli, jaki zakres napięcia należy przyłożyć, aby pokonać siłę grawitacji i siły przylegania, dzięki czemu cząsteczki pyłu są odpychane od powierzchni, aż do momentu odpadnięcia. Rozwiązanie można zamontować na dowolnym panelu, a pole może być generowane przez silnik elektryczny zasilany z samych paneli. Minusem tej metody jest to że działać będzie w środowiskach, w których wilgotność powietrza wynosi 30% lub więcej, ale akurat pustynie z farmami kwalifikują się świetnie. Stworzono już prototyp laboratoryjny takiego rozwiązania i wykazano, że jest on bardzo skuteczny w usuwaniu kurzu, czekamy zatem na rozwiązanie komercyjne.

Arkadiusz 03:31

I jak pewnie wielu z Was nie ma problemu z usuwaniem kurzu z paneli słonecznych, tak większość z nas ma problem z usuwaniem komarów z otoczenia. Poza tym, że są one denerwujące, to niewątpliwie można je zaliczyć do jednych z najbardziej niebezpiecznych zwierząt rozprzestrzeniających się na całym świecie. Jeden z gatunków komara, który wcześniej występował tylko na kontynencie afrykańskim występuje już w co najmniej 22 krajach poza Afryką. A są to nosiciele dengi, zika, żółtej gorączki i innych chorób przenoszonych poprzez krew. I tu do gry wchodzi genetyka - Oxitec, firma biotechnologiczna, opracowała szczep komara, który nazwała Friendly. Wszystkie zmodyfikowane komary są samcami i posiadają gen, który zapobiega rodzeniu się samic w kolejnych pokoleniach. Nie ma samic – nie ma dzieci. Po uwolnieniu, zmodyfikowane samce komarów rozmnażają się z dzikimi samicami, przekazując pożądaną sekwencję genów do następnego pokolenia. Samice w następnym pokoleniu nie rodzą się, a wszystkie samce, które powstają, mają ten sam gen, co pozwala im kontynuować cykl przez kilka pokoleń. Czy to działa? Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska zezwoliła na wypuszczenie eksperymentalnie zmodyfikowanych komarów na Florydzie i w Kalifornii. Chociaż rząd federalny wyraził zgodę na program, to przed jego rozpoczęciem konieczne jest uzyskanie zgody stanów, w których będą wypuszczane komary. Naukowcy będą mogli wypuścić około 2,5 miliarda zmodyfikowanych komarów do kwietnia 2024 roku. Efektem będzie nie tylko ograniczenie populacji komarów. Co ważniejsze, tylko samice komarów przyjmują pokarm z krwią, a zatem potomstwo bez samic, wyprodukowane przez genetycznie zmodyfikowane samce ma zerowe szanse na przeniesienie choroby. Metoda ta ogranicza też wykorzystywanie chemikaliów do walki z komarami, które to z czasem stają się coraz mniej skuteczne. Aby badać wpływ na środowisko, naukowcy wprowadzili do tych komarów znacznik, dzięki którym świecą na czerwono w specjalnym świetle. Co ważne, ta modyfikacja genetyczna jest specyficzna dla danego gatunku i nie ma żadnych dowodów na przenoszenie się na inne organizmy.

Arkadiusz 05:40

Oby był to początek końca komarów, ograniczenie ich liczby będzie bardzo korzystne tak jak ograniczenie ilości neuronów, które wykorzystywać może sztuczna inteligencja. Nasze mózgi składają się z około 86 miliardów neuronów co czyni je niezwykle zaawansowaną strukturą. Chcąc przenieść tę konstrukcję na sztuczną inteligencję próbuje się upchnąć jak najwięcej neuronów na jak najmniejszej przestrzeni. Problem w tym, że potrzeba na to wiele energii, a przecież nasze mózgi są bardzo energooszczędne biorąc pod uwagę zadania jakie wykonują. W końcu zabraknie nam energii, którą można by wykorzystać, jeśli z biegiem czasu będziemy podwajać lub potrajać wymagania dotyczące wykorzystania energii przez duże sieci neuronowe. Zespół naukowców z Berlina odkrył, że można wykonać podobną funkcję, przypisując różną wagę jednemu neuronowi w czasie, zamiast rozkładać dużą ilość neuronów w przestrzeni. Nasuwa się oczywiście pytanie czy jeden neuron może osiągnąć taką samą wydajność jak miliardy? Wstępne testy są obiecujące, system z pojedynczym neuronem usuwa na przykład szum ze zdjęć, co uważa się za dość zaawansowane działanie współczesnej sztucznej inteligencji. Oczywiście do stworzenia superinteligencji jeszcze daleko, a póki co najpotężniejszą siecią neuronową pozostaje ludzki mózg.

Arkadiusz 06:56

Ten sam ludzki mózg, który może nie zawsze działać poprawnie prowadząc do zaburzeń psychicznych. Za jedno z takich zaburzeń uważana jest psychopatia czyli antyspołeczne, impulsywne, manipulacyjne i bezduszne zachowanie. Nowa hipoteza podchodzi to psychopatii od strony ewolucyjnej i zakłada, że podejmowanie ryzyka, oportunizm i bezduszność charakterystyczne dla psychopatów zwiększyłyby sukces reprodukcyjny. Na przykład, w warunkach wysokiego stosunku liczby osób współpracujących ze sobą w danej grupie do liczby psychopatów, osobniki psychopatyczne mogłyby wykorzystywać ufne i chętne do współpracy inne osoby, by zwiększyć swoje szanse reprodukcyjne. Cechy psychopatyczne w takich warunkach byłyby faworyzowane przez selekcję naturalną. Ciekawy jest także sposób tego badania i przeprowadzenia metaanalizy. Aby sprawdzić tę hipotezę trzeba określić w jakim stopniu osoby psychopatyczne (w porównaniu z niepsychopatycznymi) wykazują oznaki zaburzeń neurorozwojowych. Jedną z pośrednich miar takich zaburzeń jest praworęczność, ponieważ osoby, które są leworęczne, częściej sygnalizują problemy neurorozwojowe, na przykład, w porównaniu ze zdrowymi grupami kontrolnymi, osoby ze schizofrenią i depresją są częściej leworęczne. W przeprowadzonej niedawno metaanalizie obejmującej ponad 2 miliony osób badacze stwierdzili, że około 11% populacji jest leworęczna. Korzystając z tych danych badacze nie znaleźli wsparcia dla modelu psychopatii opartego na zaburzeniach psychicznych, a metaanaliza dostarczyła częściowego wsparcia dla nowej hipotezy modelu psychopatii opartego na historii życia. Trzeba jednak wyraźnie podkreślić, że są to pierwsze wstępne analizy obarczone wieloma ograniczeniami i niewielką liczbą badań szukających powiązań między leworęcznością a psychopatią. Potrzebną są tu więc dodatkowe liczne badania.

Arkadiusz 08:48

Takie badania prowadzone są przy użyciu zaawansowanych technologii w odniesieniu do kolejnego tematu czyli dużych stad ptaków, liczących czasem tysiące osobników, zbierających się około godziny przed zachodem słońca w pobliżu miejsc, w których będą spać. W Polsce mogliście widzieć takie stada szpaków, wydające charakterystyczny odgłos szemrania przez uderzenia setek skrzydeł. Stado takie nieustannie zmienia kierunek lotu, tworzy wirujące plamy, ósemki, kolumny lub inne kształty poruszając się z prędkością nawet do 80 kilometrów na godzinę. Po około pół godzinie takiego powietrznego pokazu wszystkie ptaki jednocześnie udają się na nocleg. I po co to wszystko? Korzyści może być wiele, po pierwsze może to być wizualne zaproszenie dla innych osobników do spędzenia nocy wspólnie w stadzie - w końcu w grupie zawsze cieplej. Inna z hipotez zwraca uwagę na fakt, że w grupie spada prawdopodobieństwo zjedzenia pojedynczego ptaka przez drapieżnika. Te zwykle koncentrują się na osobnikach oddalających się od zgrupowania, a to może tłumaczyć dlaczego przemieszczanie się ptaków w takim stadzie zwykle odbywa się do wewnątrz grupy. Oczywiście im więcej osobników w stadzie, tym większa możliwość szybszego wykrycia zagrożenia i reakcji stada. Drapieżnik też nie ma łatwo – zamiast skupić się na pojedynczym celu jest rozpraszany przez liczbę osobników w stadzie, a sam musi uważać na potencjalne zderzenia z grupą. Możliwe jest także, że takie duże stado potencjalnych zdobyczy przyciąga drapieżniki co sugerowałyby badania prowadzone przez wolontariuszy: około 1/3 obserwowanych stad była zaatakowana przez drapieżnika. Co ciekawe tak działające stado ptaków nie ma przywódcy i nie podąża za żadnym planem. Zamiast tego naukowcy uważają, że ruchy są koordynowane przez szpaki obserwujące, co robią inne ptaki wokół nich. Osobniki w środku mogą widzieć stado ze wszystkich stron, śledzą, jak porusza się stado jako całość i odpowiednio się do tego dostosowują. Z matematycznych symulacji wynika, że każdy ptak musi śledzić siedmiu sąsiadów i dostosowywać się do ich zachowań, aby nie dopuścić do rozpadu stada. Takie badania ptaków mogą mieć znaczenie także dla człowieka na przykład przy opracowaniu metod poruszania się samochodów autonomicznych, które będą mogły jeździć w ciasnym szyku i pracować w skoordynowanych grupach, nie zderzając się ze sobą.

Arkadiusz 11:11

Zostajemy w świecie zwierząt, ale schodzimy na ziemię aby wejrzeć w emocje świnek. Międzynarodowy zespół badawczy koordynowany przez Uniwersytet Kopenhaski postawił sobie za cel poprawę dobrostanu tych zwierząt hodowlanych poprzez odczytywanie ich emocji z charakterystycznych chrząknięć jakie wydają świnie. Korzystając z ponad 7000 nagrań dźwiękowych świń, zbieranych od narodzin aż do śmierci, badacze opracowali algorytm, który potrafi rozszyfrować, czy dana świnia przeżywa emocje pozytywne, negatywne, czy też może coś pomiędzy. "Istnieją wyraźne różnice w nawoływaniach świń, gdy przyjrzymy się sytuacjom pozytywnym i negatywnym. W sytuacjach pozytywnych nawoływania są znacznie krótsze, z niewielkimi wahaniami amplitudy. W szczególności chrząkania zaczynają się wysoko i stopniowo zmniejszają swoją częstotliwość. Trenując algorytm rozpoznawania tych dźwięków, jesteśmy w stanie zaklasyfikować 92% głosów do odpowiednich emocji" - wyjaśnia jeden z autorów badania. Istnieje kilka systemów, które mogą automatycznie monitorować stan zdrowia fizycznego zwierząt na zlecenie hodowcy, a teraz dzięki opracowaniu algorytmu można rozpocząć pracę nad aplikacją, która pozwoli hodowcom monitorować także stan psychiczny trzody. A sam algorytm może zostać rozszerzony i służyć do poznawania emocji innych ssaków na podstawie wydawanych odgłosów.

Arkadiusz 12:35

Szybkim krokiem zmierzamy do kolejnego badania, a konkretniej dziesięcioma tysiącami kroków, która to liczba jest zalecana jako dzienne minimum, aby czerpać korzyści z niezbyt wymagającej aktywności fizycznej, takiej jak chodzenie. Naukowcy przeanalizowali 15 badań o związku między liczbą kroków a ryzykiem zgonu, biorąc pod uwagę 47 000 ludzi w różnym wieku. Po przeanalizowaniu danych stwierdzili, że "robienie większej liczby kroków dziennie wiązało się ze stopniowo zmniejszającym się ryzykiem śmiertelności", ale efekt ten ustępuje po przekroczeniu pewnej liczby kroków dziennie. W przypadku osób starszych, powyżej 60. roku życia, zespół zauważył, że idealny przedział to od 6000 do 8000 kroków, natomiast w przypadku osób poniżej 60. roku życia - od 8000 do 10 000 kroków. Należy tu podkreślić, że optymalna intensywność aktywności fizycznej jest bardzo indywidualna, a każda aktywność niesie pozytywne skutki. Ale wielu ludzi dla których wyznacznikiem jest 10 000 kroków dziennie, a którzy z różnych względów nie mogą osiągnąć takiego wyniku, może odczuwać poczucie winy i niepokój. To z kolei może przełożyć się na większe zniechęcenie i brak zaangażowania do realizacji wyznaczonego celu. Skąd zatem w ogóle wzięła się liczba 10 000 kroków. Nie da się tego stwierdzić z całą pewnością, ale jeden ze śladów prowadzi do… marketingu i reklamy. Krokomierz Manpo-Kei, sprzedawany w latach sześćdziesiątych w Japonii był jednym z pierwszych przyjaznych konsumentom sposobów na śledzenie kroków i zyskał ogromną popularność, wprowadzając cel właśnie 10 000 kroków do powszechnego obiegu.

Arkadiusz 14:18

A ja dziękując Wam za dzisiejszy odcinek, zapraszam na kolejne i uciekam na spacer robić swoją normę, a niech już będzie 10 000 kroków. Do usłyszenia w środę!