Ένας νομπελίστας που δεν μοιάζει με τους άλλους

Δέκα μικρές —ή όχι και τόσο μικρές— ολοκαίνουργιες ιστορίες από την επιστήμη, την τεχνολογία, την τεχνητή νοημοσύνη, το διάστημα, τη βιολογία, την ιατρική, και ό,τι άλλο μάς κάνει να σταματήσουμε για λίγο και να πούμε από μέσα μας: «Λοιπόν, αυτό αξίζει να το θυμάμαι…»

1. Νόμπελ Ιατρικής: Το φως που ανάβει και σβήνει νευρώνες

Το φετινό Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής απονεμήθηκε στους Καρλ Ντάισεροθ, Πέτερ Χέγκεμαν και Γκέοργκ Νάγκελ για τη δουλειά τους σχετικά «με τα ιοντικά κανάλια που ενεργοποιούνται από το φως», και εντέλει για την ανάπτυξη της λεγόμενης Οπτογενετικής, έναν τρόπο με τον οποίο συγκεκριμένα κύτταρα μπορούν να ενεργοποιούνται ή να απενεργοποιούνται με φως. Η μέθοδος βασίστηκε στην ανακάλυψη σε φύκη, από τους Χέγκεμαν και Νάγκελ, μιας πρωτεΐνης που λέγεται καναλοροδοψίνη· στη συνέχεια, ο Ντάισεροθ την εισήγαγε σε νευρικά κύτταρα, καθιστώντας δυνατή τη χρήση του φωτός για τον ακριβή έλεγχο της κυτταρικής δραστηριότητας. Η τεχνολογία αυτή φεύγει πολύ-πολύ μακριά από τα φύκια: επιτρέπει τη χαρτογράφηση του εγκεφάλου και την κατανόηση νευρωνικών κυκλωμάτων που συνδέονται με τη μνήμη, τα συναισθήματα και τις λογής συμπεριφορές μας, ανοίγοντας νέους δρόμους για τη θεραπεία νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών (όπως το Πάρκινσον και η επιληψία), καθώς και για την αποκατάσταση της όρασης.

Ο καθηγητής Ντάισεροθ, λίγη ώρα μετά την ανακοίνωση του Νόμπελ: φτιάχνει σάντουιτς για τα παιδιά του.

2. Νόμπελ Φυσικής: Οι λάμψεις των νετρίνων στον πάγο

Το φετινό Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε στον Φράνσις Χάλτσεν για τη συνεισφορά του στο Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube και την ανακάλυψη «αστροφυσικών νετρίνων υψηλής ενέργειας». Ο Χάλτσεν συνέλαβε ήδη από το 1988 την ιδέα να χρησιμοποιηθεί ο διαυγής και γεωλογικά σταθερός, χωρίς σεισμούς και εδαφικές μετακινήσεις, πάγος του Νότιου Πόλου σαν ανιχνευτής νετρίνων, εκεί όπου οι συγκρούσεις των νετρίνων με ατομικούς πυρήνες παράγουν ανιχνεύσιμες από τα μηχανήματα λάμψεις φωτός. Επικεφαλής μιας διεθνούς ομάδας, κατάφερε να υλοποιήσει το IceCube, ένα όργανο που παρακολουθεί νετρίνα από το μακρινό σύμπαν και ανοίγει τον δρόμο για ένα νέο είδος αστρονομίας, προσφέροντας γνώσεις για «βίαια κοσμικά φαινόμενα».

Ο Χάλτσεν συνέλαβε ήδη από το 1988 την ιδέα να χρησιμοποιηθεί ο διαυγής και γεωλογικά σταθερός, χωρίς σεισμούς και εδαφικές μετακινήσεις, πάγος του Νότιου Πόλου σαν ανιχνευτής νετρίνων, εκεί όπου οι συγκρούσεις των νετρίνων με ατομικούς πυρήνες παράγουν ανιχνεύσιμες από τα μηχανήματα λάμψεις φωτός

3. Πεταλούδες-νίντζα που μπερδεύουν τους θηρευτές τους

Τα χρώματα και τα σχέδια στα φτερά ορισμένων πεταλούδων συνεργάζονται με τον τρόπο που πετούν δημιουργώντας οπτικές ψευδαισθήσεις: ένας θηρευτής μπορεί να εκτιμήσει λανθασμένα την ταχύτητα, την τροχιά ή την κατεύθυνσή τους και να επιτεθεί σε λάθος σημείο (όπως στις άκρες των φτερών αντί για το σώμα). Μια μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Έξετερ, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Ecology & Evolution», συνδύασε βίντεο υψηλής ταχύτητας, μοντέλα οπτικής αντίληψης διαφόρων πτηνών, εξελικτικές προσομοιώσεις και πειράματα συμπεριφοράς. Οι ερευνητές θεωρούν ότι αυτή η παραπλανητική κίνηση αποτελεί εξελικτική άμυνα αποτροπής θήρευσης πολύ υψηλού επιπέδου — αν και, βέβαια, διαφορετικοί θηρευτές μπορεί να αντιλαμβάνονται την ψευδαίσθηση διαφορετικά ανάλογα με το οπτικό τους σύστημα. Παρ’ όλα αυτά, δουλεύει.

4. Η ντοπαμίνη μιλά και με τους κομπάρσους του εγκεφάλου

Η ντοπαμίνη επηρεάζει την κίνηση όχι μόνο δρώντας απευθείας στους νευρώνες, αλλά και μέσω των λεγόμενων αστροκυττάρων — νευρογλοιακών κυττάρων που παλαιότερα θεωρούνταν απλώς υποστηρικτικά δομικά στοιχεία. Τα νευρογλοιακά κύτταρα (ή απλώς γλοία) είναι τα μη-νευρωνικά κύτταρα του νευρικού συστήματος, τα οποία δεν μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα όπως οι νευρώνες, αλλά υποστηρίζουν, προστατεύουν και ρυθμίζουν τη λειτουργία τους. Αναλογικά, αν οι νευρώνες είναι οι «ηθοποιοί» του εγκεφάλου, τα νευρογλοιακά κύτταρα είναι το «τεχνικό προσωπικό» που κρατάει το σύστημα σε λειτουργία. Η πολυπληθέστερη κατηγορία τους είναι τα αστροκύτταρα, τα οποία παρέχουν θρεπτικά συστατικά στους νευρώνες, σχηματίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, και ρυθμίζουν ενεργά τη χημική ισορροπία και τους νευροδιαβιβαστές, όπως το GABA. Παράλληλα, τα ολιγοδενδροκύτταρα στο κεντρικό νευρικό σύστημα και τα κύτταρα Schwann στο περιφερικό παράγουν τη μυελίνη, το μονωτικό περίβλημα που επιταχύνει τη μεταφορά των νευρικών ώσεων. Τέλος, τα μικρογλοία λειτουργούν σαν το ανοσοποιητικό σύστημα του εγκεφάλου, καθαρίζοντας τα κυτταρικά υπολείμματα, ενώ τα επενδυματικά κύτταρα «επενδύουν» τις κοιλίες του εγκεφάλου και συμβάλλουν στην παραγωγή του εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Τώρα, σε πειράματα σε εγκεφαλικό ιστό ποντικών, ερευνητές της Ιατρικής Σχολής Feinberg του Πανεπιστημίου Northwestern (υπό τον καθηγητή D. James Surmeier) διαπίστωσαν ότι η ντοπαμίνη ενεργοποιεί τα αστροκύτταρα στη μέλαινα ουσία (substantia nigra). Αυτά, με τη σειρά τους, μεταβάλλουν τη σηματοδότηση του κύριου ανασταλτικού νευροδιαβιβαστή GABA, επηρεάζοντας τελικά τη δραστηριότητα των νευρώνων που ελέγχουν την εκούσια κίνηση. Η ανακάλυψη αυτή, δημοσιευμένη στο περιοδικό «Science Advances», αναθεωρεί το κλασικό μοντέλο λειτουργίας των βασικών γαγγλίων και —μολονότι μάς φαίνεται μάλλον ακατανόητη— στην πραγματικότητα ανοίγει νέους δρόμους στην έρευνα για τη νόσο του Πάρκινσον.

Τα νευρογλοιακά κύτταρα (ή απλώς γλοία) είναι τα μη-νευρωνικά κύτταρα του νευρικού συστήματος, τα οποία δεν μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα όπως οι νευρώνες, αλλά υποστηρίζουν, προστατεύουν και ρυθμίζουν τη λειτουργία τους. Αναλογικά, αν οι νευρώνες είναι οι «ηθοποιοί» του εγκεφάλου, τα νευρογλοιακά κύτταρα είναι το «τεχνικό προσωπικό» που κρατάει το σύστημα σε λειτουργία

5. Το Big Bang δεν ήταν η αρχή του χρόνου (ίσως… μπορεί… δεν ξέρουμε)

Σε μία μεγάλη διεθνή έρευνα με περισσότερους από 1.600 φυσικούς και κοσμολόγους, το 68% των ερωτηθέντων απάντησε ότι η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) δεν συνεπάγεται αναγκαστικά την αρχή του χρόνου. Το Καθιερωμένο Κοσμολογικό Μοντέλο (Lambda-CDM) περιγράφει μεν με ακρίβεια την εξέλιξη και διαστολή του Σύμπαντος από μια εξαιρετικά θερμή και πυκνή αρχική κατάσταση, χωρίς όμως να εξηγεί τι συνέβη στη σχετική αρχική μοναδικότητα (singularity) ή αν υπήρχε κάτι πριν από αυτήν. Εναλλακτικά θεωρητικά πλαίσια, όπως ο Κοσμολογικός Πληθωρισμός και η Κβαντική Βαρύτητα, επιτρέπουν την ύπαρξη φυσικών διεργασιών πριν από τη φάση της Μεγάλης Έκρηξης, όσο παράδοξο και αν ακούγεται κάτι τέτοιο. Η συγκεκριμένη δημοσκόπηση αποτυπώνει τις επιστημονικές αντιλήψεις της κοινότητας των φυσικών, υπογραμμίζει πόσο ανοιχτά παραμένουν τα θεμελιώδη ερωτήματα της σύγχρονης κοσμολογίας, και μάλλον δείχνει και πόσο μικρή σημασία έχει η μικρή προσωπική άποψη του καθενός μας γύρω από ζητήματα τόσο εξωφρενικά περίπλοκα και σκοτεινά.

6. Ο δεινόσαυρος με τα τέσσερα φτερά

Ο Norellraptor barsboldi, ένα νέο είδος μικρού φτερωτού (και πολύ κοντού!) δεινοσαύρου της οικογένειας των δρομεοσαυριδών που ανακαλύφθηκε στην επαρχία Λιαονίνγκ της Κίνας και χρονολογείται στα 120-125 εκατομμύρια χρόνια πριν (δηλαδή στην Πρώιμη Κρητιδική Περίοδο), διατηρεί σε ένα σχεδόν πλήρες απολίθωμα ανεπτυγμένα φτερά τόσο στα πρόσθια όσο και στα οπίσθια άκρα. Η σχετική μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Communications» δείχνει ότι περίπου το 30% των ανατομικών καινοτομιών της εξελικτικής γραμμής του εμφανίστηκαν και στα πρώιμα πτηνά, αλλά με διαφορετική χρονική αλληλουχία. Με άλλα λόγια, τα ανατομικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την πτήση —όπως η δομή των οστών του στέρνου, το σχήμα των άκρων ή η διάταξη των φτερών— εμφανίστηκαν τόσο στα πρώιμα πτηνά όσο και στη συγκεκριμένη ομάδα δεινοσαύρων, αλλά όχι με την ίδια σειρά. Για παράδειγμα, μια αλλαγή στον σκελετό που στα πτηνά αναπτύχθηκε στα αρχικά στάδια της εξέλιξής τους, στον δεινόσαυρο αυτόν μπορεί να εμφανίστηκε πολύ αργότερα (ή το αντίστροφο). Αυτό αποδεικνύει ότι η εξέλιξη δεν ακολούθησε μια μοναδική, ευθύγραμμη πορεία προς την πτήση, αλλά ότι η φύση «δοκίμαζε» τα ίδια ανατομικά εργαλεία σε διαφορετικές χρονικές στιγμές και με διαφορετική αλληλουχία σε ανεξάρτητες ομάδες οργανισμών. Το παραπάνω εύρημα για τον Norellraptor ενισχύει την υπόθεση της παράλληλης εξέλιξης, αποδεικνύοντας ότι χαρακτηριστικά απαραίτητα για την αεροδυναμική αιώρηση ή την πτήση εμφανίστηκαν ανεξάρτητα σε διαφορετικούς κλάδους των θηροπόδων δεινοσαύρων. Θυμίζουμε ότι τα θηρόποδα (Theropoda) είναι μια μεγάλη υποομάδα δεινοσαύρων που περιλαμβάνει όλους τους σαρκοφάγους δεινόσαυρους, οι οποίοι κινούνταν αποκλειστικά στα δύο τους πίσω πόδια (δίποδα) και διέθεταν κοίλα οστά και άκρα με τρία κύρια δάχτυλα. Στην ομάδα αυτή ανήκουν γνωστοί θηρευτές όπως ο Τυραννόσαυρος Ρεξ και ο Βελοσιράπτορας, αλλά και οι φτερωτοί δεινόσαυροι από τους οποίους εξελίχθηκαν τα σύγχρονα πτηνά, τα οποία ταξινομούνται επιστημονικά ως τα μόνα επιζώντα θηρόποδα. Ζουν ανάμεσά μας.

Αυτό αποδεικνύει ότι η εξέλιξη δεν ακολούθησε μια μοναδική, ευθύγραμμη πορεία προς την πτήση, αλλά ότι η φύση «δοκίμαζε» τα ίδια ανατομικά εργαλεία σε διαφορετικές χρονικές στιγμές και με διαφορετική αλληλουχία σε ανεξάρτητες ομάδες οργανισμών

7. Στήνοντας αυτί για να ακούσουμε το νεαρό Σύμπαν

Αμερικανοί ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), σε συνεργασία με τη NASA, σχεδιάζουν το CosmoCube, έναν μικροδορυφόρο (CubeSat) που θα τεθεί σε τροχιά 100 χιλιομέτρων γύρω από τη Σελήνη. Αξιοποιώντας τη μακρινή πλευρά του φεγγαριού σαν φυσική ασπίδα απέναντι στις ραδιοπαρεμβολές της Γης, ο δορυφόρος αυτός θα επιχειρήσει να ανιχνεύσει το λεγόμενο «σήμα των 21 εκατοστών» — μια εξαιρετικά αμυδρή ραδιοακτινοβολία που εκπέμπεται όταν το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου αλλάζει τον προσανατολισμό της περιστροφής του (spin). Το σήμα αυτό προέρχεται από το ουδέτερο υδρογόνο των κοσμικών «Σκοτεινών Εποχών», της περιόδου δηλαδή πριν τη δημιουργία των πρώτων άστρων, και η καταγραφή του θα προσφέρει πρωτόγνωρες πληροφορίες για την αυγή του Σύμπαντος. Η αποστολή βρίσκεται στο στάδιο του σχεδιασμού, με ορίζοντα εκτόξευσης την επόμενη πενταετία.

8. Τα κύτταρα που ξεγελούν τον θάνατο και αναγεννούν τους ιστούς

Επιστήμονες του Ινστιτούτου Weizmann ανακάλυψαν μια άγνωστη έως τώρα κυτταρική συμπεριφορά: κύτταρα που ενεργοποιούν τη διαδικασία της προγραμματισμένης κυτταρικής αυτοκτονίας (τη λεγόμενη απόπτωση) καταφέρνουν την τελευταία στιγμή να την ακυρώσουν και να επιβιώσουν — και όχι μόνο: στη συνέχεια, ηγούνται της αναγέννησης των κατεστραμμένων ιστών. Μάλιστα, τα επιζώντα αυτά κύτταρα και οι απόγονοί τους εμφανίζονται στη συνέχεια πολύ ανθεκτικότερα σε μελλοντικές βλάβες. Η ανακάλυψη αυτή αναμένεται να ρίξει φως στους μηχανισμούς επούλωσης των ιστών, αλλά και στο γιατί ορισμένα καρκινικά κύτταρα επιβιώνουν από τις θεραπείες και επιστρέφουν πιο επιθετικά. Χρήσιμο, πολύ χρήσιμο.

Μάλιστα, τα επιζώντα αυτά κύτταρα και οι απόγονοί τους εμφανίζονται στη συνέχεια πολύ ανθεκτικότερα σε μελλοντικές βλάβες

9. Μια διατροφή που καθυστερεί την εγκεφαλική γήρανση

Μια νέα νευροεπιστημονική ανάλυση δείχνει ότι η αυστηρή υιοθέτηση της διατροφής MIND —ενός συνδυασμού μεσογειακής διατροφής και δίαιτας DASH, εκείνης που δίνει έμφαση στα φυλλώδη λαχανικά, τα μούρα, τους ξηρούς καρπούς και το ελαιόλαδο— σχετίζεται με σημαντικά βραδύτερη συρρίκνωση της φαιάς ουσίας και των δομών του εγκεφάλου. Η διαφορά στη διατήρηση του εγκεφαλικού όγκου ανάμεσα σε όσους ακολουθούν τη δίαιτα και σε όσους (όπως εμείς…) την αγνοούν αντιστοιχεί σε περίπου δυόμισι χρόνια λιγότερης εγκεφαλικής γήρανσης (!!!), γεγονός που ενισχύει την άποψη ότι οι διατροφικές συνήθειες επηρεάζουν άμεσα τη μακροπρόθεσμη δομική υγεία του εγκεφάλου.

Η διαφορά στη διατήρηση του εγκεφαλικού όγκου ανάμεσα σε όσους ακολουθούν τη δίαιτα και σε όσους (όπως εμείς…) την αγνοούν αντιστοιχεί σε περίπου δυόμισι χρόνια λιγότερης εγκεφαλικής γήρανσης

10. Είναι το Σύμπαν πεπερασμένο σαν πίστα του Pac-Man;

Η τοπολογία του Σύμπαντος παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας. Ορισμένοι φυσικοί εξετάζουν το ενδεχόμενο το Σύμπαν να μην είναι άπειρο, αλλά κλειστό και «πολλαπλά συνδεδεμένο» — ένας χώρος δηλαδή που διαθέτει «τρύπες» ή βρόχους στη γεωμετρική του δομή, με αποτέλεσμα να υπάρχουν περισσότερες από μία διαδρομές που συνδέουν δύο σημεία. Στην κοσμολογία, αυτό σημαίνει ότι το Σύμπαν μπορεί να είναι πεπερασμένο σε μέγεθος αλλά χωρίς σύνορα ή άκρα, επιτρέποντας στο φως να ταξιδεύει γύρω από ολόκληρο τον κόσμο και να επιστρέφει στο αρχικό του σημείο. Σε ένα τέτοιο μοντέλο —παρόμοιο με την πίστα του βιντεοπαιχνιδιού Pac-Man— αν ένα διαστημόπλοιο ταξίδευε ευθύγραμμα προς μία κατεύθυνση, θα επέστρεφε τελικά εκεί από όπου ξεκίνησε, ενώ τα τηλεσκόπιά μας θα μπορούσαν θεωρητικά να δουν πολλαπλά «είδωλα» του ίδιου γαλαξία σε διαφορετικές κατευθύνσεις και σε διαφορετικές φάσεις του παρελθόντος του. Οι επιστήμονες αναζητούν επαληθεύσιμα ίχνη αυτής της κλειστής γεωμετρίας στις διακυμάνσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου, προκειμένου να διαπιστώσουν αν ο κόσμος μας διαθέτει πεπερασμένα όρια.

* * *

Το Ημερολόγιο κυκλοφορεί κάθε Δευτέρα και Παρασκευή, παρουσιάζοντας τα 5 Hard News της εβδομάδας που ξεκινά και του Σαββατοκύριακου που έρχεται αντιστοίχως: διεθνή, μεγάλα θέματα, τεχνητή νοημοσύνη κλπ., και κάθε Τετάρτη και Σάββατο με 10 Soft and Future Science νέα: τεχνολογία, AI, αστρονομία, βιολογία, πολιτισμός, και ό,τι άλλο νέο, φρέσκο και ενδιαφέρον αξίζει να μπει στο ραντάρ μας. Κάθε Τρίτη πρωί, μας ακούτε στο πόντκαστ για το βιβλίο και την τηλεόραση που κάνουμε με τη Σαπφώ Καρδιακού. Επίσης κάθε Σάββατο, βυθιστείτε στο πλούσιο και χορταστικό αλμανάκ μας στη Thess Voice. Τις Κυριακές, μιλάμε για το Βιβλίο της Εβδομάδας: σας προτρέπουμε να μη διαβάσετε μόνο την παρουσίαση, να διαβάσετε και το βιβλίο! Μη διστάσετε να μας στείλετε μέιλ, αν θέλετε να μας πείτε ή να μας ρωτήσετε κάτι — οτιδήποτε. Σας ευχαριστούμε πολύ.