10 vědeckých zvratů světa, jak to známe

Ať už jsou objeveny v přírodě nebo člověkem, každý z těchto vědeckých zvratů mění nějakou vlastnost v životě, jak ji známe. Některé z nich jsou jen zajímavé příběhy přírody, zatímco jiné mohou mít hluboké důsledky pro to, jak budeme žít v našich životech.

10 Akustika s časovou reverzací

Všichni jsme slyšeli typické ozvěny, ale pravá zvrácení zvuku v přírodě neexistuje. Například při přesném zvrácení zvuku, kdybyste byla "holka", se vrátí jako "olleh", přičemž zvuková vlna přechází přesně směrem k vašim ústům, místo aby se šířila vzduchem, jak to typicky dělalo. Tento typ technologie má spoustu využití, jako například lámání ledvinových kamenů, sledování podvodních vozidel a překládání reproduktorů do několika jazyků pro různé posluchače.

Ale jedno z nejzajímavějších využití by bylo z hlediska národní obrany. Tím, že obrátí své tělo na homing zařízení, může tato akustická obrácená technologie využít k omráčení teroristů, kteří se potápějí v oceánu a dodávají výbušniny. Jedním ze způsobů, jak to udělat, by bylo zvětšit a vrátit zvuk jejich dýchacích přístrojů pod vodou. Hlasitý hluk by je udělal závratě a dezorientací. Bude to pravděpodobně také bolestné. Ale ozvěna by byla dodána tak přesně, že by nepoškodila ostatní lidi, zvířata nebo zařízení blízko cíle.

Zvrat genitálií u žen / žen

Foto kredit: sarefo

V evolučně nejprve pro zvířecí království vědci objevili hmyz ve výjimečně suchých brazilských jeskyních, kde ženy mají pohlavní orgány podobné tělu penisu nazývané gynosomy a muži mají vaginovité struktury známé jako phallosomy. Jedná se o extrémní změnu rolí mezi pohlavími, která pravděpodobně zahrnuje ženy, které nutí neochotné muže do páření po dobu 40-70 hodin najednou.

Tito hmyz jsou všichni z rodu Neotrogla. Dospělí jsou dlouhý 2,7-3,7 mm (0,11-0,15 palců). Gynosomy nebo ženské penisy jsou přibližně sedmý, pokud jsou hmyzem. To je jako muž o výšce 175 centimetrů (5'9 ") s penisem, který je téměř 25 centimetrů dlouhý.

Po vložení gynosomu do faloosomu muže, samice Neotroglabalónky pohlavních orgánů s ostnatým krytem, ​​aby se pevně ukotvila se svým kamarádem. Dlouhá doba kopulace umožňuje větší přenos spermatu od muže.

Zdálo se, že vědci mají zvláštní zájem o to, jak muži Neotrogla by reagovala na donucovací páření, což je další neobvyklý úbytek rolí u těchto druhů hmyzu. U ostatních druhů se donucené ženy zbaví spermatu od mužů, kteří se jim nelíbí, nebo budou záměrně přijímat spermie od jiných mužů, kteří se jim líbí. Ale Neotrogla muži nepřijmou vajíčka od svých spoluobčanů, takže nemají způsob odvety, obzvláště od té doby, co je jejich tělíčka na ženském gynosomu svázá.

8 Jednosměrný zvuk

Všechny zvukové vlny mají vlastnost nazvanou "symetrie časového zvratu". Pokud posíláte zvukovou vlnu vzduchem v jednom směru, může být vrácena stejným způsobem. Takže pokud s někým můľete mluvit, můľe s vámi mluvit a kaľdý člověk slyąí druhého.

Symetrie reverzace času pracuje také s jinými vlnami, včetně viditelného světla a rádiových vln. S rádiovými vlnami však vědci objevili, jak elektrony spouštějí pouze jedním směrem pomocí magnetických materiálů. Tím dochází k přerušení symetrie reverzace času, takže rádiové vlny vysílající naše oblíbené písně nebudou odrazit zpět do vysílacích věží.

Až donedávna však vědci nevěděli, jak ovládat směr zvukových vln vzduchem, takže je můžete slyšet, aniž byste byli slyšeni. Chtěli vytvořit zvuková vlna s jednosměrným zrcadlem, což by bylo skvělé způsoby, jak lidem špehovat. Není překvapením, že tento výzkum financoval americká vláda.

Prostřednictvím těchto prostředků vytvořil tým Texaské univerzity v Austinu geniální řešení. Postavili akustickou cirkulaci, zařízení, které je jako hvězdice se třemi rameny. Ramena jsou trubky s mikrofony na konci pro záznam zvuku, který protéká kruhovou dutinou v centrálním těle. Tři ventilátory v dutině pracují rychlostí, která způsobuje, že se zvuk pohybuje pouze jedním směrem.

Takže pokud byste měli vložit do stěny několik těchto oběhových čerpadel, slyšíte činnost na druhé straně, aniž by vás někdo slyšel. Tato zařízení mohou izolovat zvuk v letadlech, hudebních studiích, ponorech a další. Mohou také provést sonar a ultrazvukové stroje přesnější.

7Věření vajec

V procesu, který trvá jen několik minut, vědci zjistili, jak se zbavit vaječných bílků. Přidávali močovinu, hlavní složku moči, aby rozpustili vaječné bílé, a pak se výslednou kapalnou směsí vyšplhali ve vysokých rychlostech ve vířivém tekutinovém zařízení. Ale nedělali to, abyste mohli změnit objednávku na snídani z vařených vajec na míchané nebo jednou snadné, aniž byste praskali nové vejce. Místo toho může tento objev transformovat výrobní procesy, které mohou snížit náklady na léčbu rakoviny a produkci potravin.

Vědci začali vaření bílých vajec při teplotě 90 ° C po dobu 20 minut, aby byly extrémně tvrdé. To způsobuje, že jednotlivé bílkoviny v průsvitném průsvitném vejci se stanou spletenými kousky uvnitř vařeného vaječného bílku. "Tento proces se nazývá agregace," řekl výzkumný pracovník Gregory Weiss z University of California, Irvine. "To nám řídí ořechy jako vědci, protože je opravdu těžké rozložit bílkoviny později. Často máme tento protein, který chceme studovat, a vyjde, a oni jsou prostě goo. "

Kromě demonstrace toho, jak tento proces funguje, jsou slepičí vejce skutečně irelevantní.Jak Weiss vysvětlil: "Skutečným problémem je, že existuje spousta případů gumovitých bílkovin, které strávíte příliš mnoho času seškrábáním vašich zkumavek a vy chcete nějaké prostředky obnovit tento materiál." Pomocí svého postupu mohou vědci jemně rozmotat bílkoviny mnohem rychleji a levněji než předchozí metody, což trvalo asi čtyři dny. To je důležité pro každou biotechnologickou společnost, která potřebuje skládat proteiny.

6Obrácení citových spojení na vzpomínky

Předtím jsme diskutovali o tom, jak vědci geneticky změnili jednotlivé mozkové buňky myší tak, aby paprsek světla změnil a zapínal buněčnou aktivitu. Tato technika se nazývá optogenika. Ve svém prvním experimentu vědci nasadili falešné vzpomínky v mozku těchto myší a pak vyvolali vzpomínku na tyto vzpomínky světelným paprskem. Nyní vědci berou optogeniku na další úroveň změnou emočního obsahu paměti. Mohou obrátit negativní vztah s pamětí na pozitivní a naopak.

Každá paměť má součásti, které jsou uloženy v různých oblastech mozku. Například kontext paměti (například kde se něco stalo) je uloženo v mozku hippocampus, zatímco emoční část této paměti je uchovávána v amygdala.

Chcete-li otestovat, zda by mohly změnit emoce spojené s pamětí na to, že jsou v určitém místě, vědci dali mužským myším buď pozitivní zkušenost s setkáním se samičí myšou nebo negativní zkušenost s malým elektrickým šokem. Potom vědci přesunuli myši na nové místo a použili paprsek světla, aby tuto paměť spustili. Tentokrát však každá myš dostala opačnou emoční zkušenost. Samci myší, kteří měli nejprve potěšení z setkání se ženami, se teď dostali šokem, když byla tato paměť spuštěna, a samice myší, které byly původně šokované, dostaly tentokrát dívky.

Na základě toho, jak myši reagovaly jednou v prvním místě, se zdálo, že emoce spojené s pamětí se změnily. Například myši, které byly původně šokovány, se v tom samém místě báli méně a začaly hledat ženskou myš.

Ovšem fungovalo pouze tehdy, kdyby aktivovaly mozkové buňky v hipokampu, kde byl uložen kontext paměti. To nefungovalo, pokud aktivovaly mozkové buňky v amygdale, kde se nacházely emoce spojené s pamětí.

5Obrácení jednotlivých kontinentů do superkontinentu

Posledním superkontinentem byla Pangea, když dinosaury rotují Zemi. Před tím se tři nebo čtyři další superkontinenty vytvořily během vícebiliónové historie naší planety.

Vědci vědí, že kontinenty Země se neustále pohybují, pomalu se pohybují a rozkládají jako puzzle, protože spočívají na posunu tektonických desek. "Kontinenty na těchto talířích se obvykle pohybují ... v míře, v jaké se vaše nehty zvětšují," říká Ross Mitchell z Yale University. Tak může trvat stovky milionů let, než se vytvoří nový superkontinent.

To nezastavilo vědce, aby předpovídali o novém superkontinentu, přestože lidé pravděpodobně nebudou kolem, aby je viděli splněni. V příštích 50 až 200 milionech let někteří vědci předpovídají, že dalším supercontinentem bude Amasia, spojující Ameriky a Asii. Ale kde bude tento supercontinent tvořit?

První teorie, introversion, říká, že Amasie uzavře Atlantický oceán, aby se vytvořil, kde Pangea kdysi odpočíval podél rovníku. Druhá teorie, extroverse, říká, že Amasie uzavře Tichý oceán a vytvoří supercontinent podél rovníku na druhé straně světa.

Nicméně, novější teorie introversionu říká, že nové superkontinenty se vždy tvoří v pravém úhlu ke svým předchůdcům. Vzhledem k tomu, že kontinenty vypadají na sever k severu, vytvoří se Amasia na severním pólu uzavřením Arktického oceánu a Karibského moře. Analýzou magnetického podpisu starých roztavených hornin, které zamrzly na místě, které míří na sever jako kompas, mohou vědci zjistit, jak se tyto kameny posunuly v průběhu času a kde se zemské hmoty přesunou do dalšího superkontinentu. Jejich teorie je v souladu s tím, že Pangea je v pravém úhlu k místu, kde se jeho předchůdce, Rodinia, rozdělil. Rodina se zase vytvořila v pravém úhlu jako její předchůdce Nuna.

Důležitější je, že umístění těchto superkontinentů nám může pomoci pochopit, kde se život objevil na různých místech naší planety a jak se pohyboval přes pozemní masy. "Kontinenty s podobnými fosilními záznamy pravděpodobně sdílejí evoluční rodový původ," řekl Mitchell, "ale skutečně založil pozemní most juxtapozitou na těchto kontinentech.

4Evoluční zvrácení Osedax

Foto přes Wikipedii

Předtím jsme o tom diskutovali Osedax mucofloris (podobně jako Annelid nahoře), "kostnaté slizové květy". Tyto červené zombie červy, každý o délce asi dvacet centimetrů, se vracejí do kostí mrtvých velryb a vylučují kyselinu, aby se z nich dostali. Pak vědci zjistili, že všichni červi ve velrybích kostech jsou ženy. Vědci nenalezli muže, dokud vyšetřovali ženu pod mikroskopem. Žijící v trubicích samic byly larvy trpaslíků, každý přibližně 1 milimetr dlouhý. Každá žena měla harem 30-100 jedinců.

"Tito muži se krmí," řekl biolog Robert Vrijenhoek. "Muž žije celý svůj život z žloutek, který byl zajištěn vejcem, ze kterého se vylil. Jedná se o jeden z mála případů ve světě zvířat, kde jsou jedinci s pohlavním rozmnožováním sotva rozvinutější než vejce. Je to divný."

Ale stalo se ještě divnější, když vědci objevili nový druh Osedax jejichž muži se vrátili do původního stavu. U tohoto druhu byly ženy přibližně stejné velikosti jako samice jiných známých Osedax druh. Muži nového druhu však byli asi tak velcí jako ženy. Tito muži byli desítky tisíckrát větší než normálně. Vědci byli překvapeni touto evoluční revolucí, protože věřili, že geny, které by vytvořily plnoprávné dospělé muže, zmizely z nedostatku využití. Na rozdíl od svých protějškových protějšků, tihle plnokopytníci samy krmí kost.

Vědci jmenovali tento druh Osedax priapus, po bohu plodnosti v řecké mytologii, protože tělo mužů se zdálo, že se vyvinulo pro účely páření. Trpasličí muži nemusejí nikam jít, protože jsou trvale připojeni k tělu žen. Ale čím větší Osedax priapus muži mohou prodloužit své tělo až na desetinásobek jejich obvyklé velikosti, aby našli kamarády. Vědci si nejsou jisti, ale věří, že čím větší Osedax priapus muži se vyvinuli, protože bylo méně Osedax females soutěží o prostor na některých zvířecích kostech.

3Zastavení buněčného stárnutí

Fotografický kredit: Pleiotrope / Wikimedia

Předtím jsme diskutovali o nesmrtelné medúzy, Turritopsis nutricula, které se mohou vracet do nezralé fáze vývoje, pokud se poškodí. Pokud by to lidé mohli udělat, dospělí by byli schopni se vrátit k dětem, pokud je to zapotřebí k úniku z ničivých nemocí. Mluvili jsme také o tom, jak infuze mladé krve na myši zvrátila stárnutí u těchto zvířat. To, zda by to pro lidi fungovalo, je dalším krokem testování.

Jedna studie z University of California v Berkley se zabývala obrácenou degenerací buněk injekcí buněk u myší pomocí SIRT3, což je protein, který reguluje stárnutí. "Stárnutí je jen hromadou škod," řekl vedoucí výzkumník Danica Chen. "Pokud takhle myslíte, pak to pravděpodobně není reverzibilní, protože buňky jsou již poškozené a již funkční. Ale to, co zde ukážeme, je škoda způsobená oxidačním stresem ve skutečnosti reverzibilní. "Toto poškození se objevuje proto, že starší lidé neusměrňují a používají kyslík v těle stejně efektivně jako mladší lidé, což vede ke stárnutí.

Nejedná se o výrobu mladé fontány. Jeho praktickým použitím by bylo zabránit a léčit degenerativní onemocnění související s věkem, jako je artritida, Alzheimerova choroba a srdeční onemocnění. Zdá se, že SIRT3 také potlačuje nádory. Obvykle by vše, co by regenerovalo buňky, způsobilo rozdělení buněk a zvýšilo riziko rakoviny. Zdá se, že SIRT3 zhoršuje poškození na molekulární úrovni. Samozřejmě, nevíme, jak dobře to bude fungovat u lidí, zejména dlouhodobě. Toto je první studie, která ukazuje, že můžeme zvrátit buněčné stárnutí, ne jenom zpomalit.

V samostatném testu byli badatelé Stanfordu schopni prodloužit telomere lidských kožních buněk, což způsobuje, že časové časy (a stárnutí) na telomerech dávají těmto buňkám delší život. Telomere jsou opakující se sekvence DNA na konci chromozomů. Cílem této techniky je léčit onemocnění, které jsou výsledkem zkrácených telomer.

2Obrácení dopplerovského efektu

Dopplerovský efekt popisuje změnu frekvence zvukových vln nebo světla, jakmile se dostanete blíže nebo vzdálenější od zdroje. Obvyklým příkladem je změna rozteče sanitky sirény nebo píšťalky vlaku, která zní vyšší, když se blíží k vám (jak se frekvence zvyšuje) a nižší, jak se pohybuje dále (jak frekvence klesá). Tím, že změníme dopplerovský efekt, můžeme začít vytvářet technologii akustického maskování.

V roce 2011 vědci nejprve změnili optický Dopplerovský efekt, který je nezbytný pro rozvoj technologie neviditelného pláště. Když vidíme objekt, opravdu vidíme jeho odražené světlo. Aby se objekt stal zcela neviditelným, museli bychom ohýbat všechny vlnové délky viditelného světla kolem něj tak, aby nedošlo k žádnému odrazu a nevrhl žádný stín.

Chcete-li ohýbat světlo kolem objektu, musí mít objekt negativní index lomu. Světlá vlna se ohýbá dozadu, místo toho, aby se pohybovala vpřed přes objekt. To se v přírodě nevyskytuje. Musíme vytvořit umělé materiály, nazvané metamateriály, abychom ovládli cestu světla.

Materiály s negativním indexem lomu také zpomalují Dopplerův efekt. Normálně, jak se k nám přiblíží nějaký předmět, frekvence světla se zvyšuje a posunutí vlnových délek směrem k modrému konci spektra. S reverzním dopplerovým efektem (který se v přírodě nevyskytuje) se frekvence světla snižuje a vlnová délka se mění z modré na červenou, když se objekt přiblíží a od červené do modré, když se pohybuje dále.

Tato vědecká změna by mohla změnit svět mnoha způsoby. Již jsme se zabývali některými plášti pro světlo, zvuk, dotyk a termální podpis, které jsou v současné době vyvíjeny nebo jsou již dostupné v dnešní technologii.

1Chickenosaurus

Paleontolog Jack Horner, kdysi technický poradce pro Jurský park, je těžké v práci se snaží vytvořit chickenosaurus. V roce 2009 udělal mediální splash s tvrzením, že má v úmyslu manipulovat s kuřecími geny, aby oživil některé skryté vlastnosti dinosaurů. Z evolučního hlediska jsou moderní kuřata součástí velociraptorové linie dinosaurů, které měly peří, když žily před 71 až 86 miliony let.

S maximální hmotností 15 kilogramů (33 lb) byli velociraptři malými dinosauři podobnými ptákům, které mohly růst až na délku téměř 2 metry (7 ft) a výšku 0,5 metru (1,6 stopy) u boků. Ačkoli jejich ruce byly příliš krátké pro létání, jejich peří naznačují, že jejich předkové byli kdysi schopni létat.Tento masožravý dinosaurus měl úzký čenich s asi 30 zubatymi zuby v čelistích, ocasem a dvěma rameny, které skončily v rukách, každý se třemi zakřivenými drápy.

Tyto vlastnosti - zuby, ocas a paže -, které Horner chce obrátit z kuřecího masa tím, že zapne nebo potlačí příslušné geny. Takže kuřecí zobák by se stal zuby dinosaurů, ocas by byl znovu aktivován a kuřecí křídla by se staly zbraněmi, možná s rukama a drápy. Toto zvíře by nebylo dinosaurus, ale spíš modifikované kuře s charakteristikami dinosaurů.

Horner věří, že tento experiment naučí lidi o vývoji. Mohou také mít lékařské aplikace, protože zjistíme, co se stane, když jsou geny zapnuty a vypnuty. Původním problémem však bylo nalezení vhodných genů pro reaktivaci vlastností dinosaurů u kuřat. Zatím výzkumný tým studoval vývoj chvostů ve slepičích embryích, které jsou pak reabsorbovány.