Informacje (el)
- Autor: Joanna Stojak
- Odsłon: 3183
Rok 2014 był rokiem kryształów. A dokładniej krystalografii, czyli nauki zajmującej się ich opisem, klasyfikacją i badaniem ich właściwości. Kryształy charakteryzuje niezwykle precyzyjna struktura. Budujące je cząsteczki (w przypadku kryształów molekularnych), jony (kryształy jonowe) lub atomy (kryształy kowalencyjne) ułożone są w uporządkowany schemat, co zapewnia im specyficzne właściwości. Cząsteczki, jony lub atomy zajmują ściśle określone, niezmienne miejsca i nazywane są węzłami sieci krystalicznej. Drgania pojawiają się jedynie w ich obrębie. Sieć krystaliczna jest niczym innym jak układanką wielu powtarzających się komórek elementarnych i w zależności od ich kształtu, wyróżniono różne układy krystalograficzne (ramka 1).
Kryształy są wszędzie Za początki krystalografii uznać można rok 1912, kiedy to fizyk Max von Loue zrozumiał i wyjaśnił, w jaki sposób można analizować strukturę kryształów z wykorzystaniem promieniowania X (ramka 2).
Bombardowanie kryształu promieniami X doprowadza do rozrzucania go na wszystkie strony przez znajdujące się w krysztale atomy, kierunkowo zależne od sposobu ich ułożenia. W konsekwencji możliwe jest poznanie lokalizacji węzłów sieci i ich odległości względem siebie, a zatem ostatecznie opisanie pełnej struktury kryształu. W tym samym roku Braggsowie (ojciec i syn) określili w ten sposób strukturę diamentu i chlorku sodu (sól kuchenna), za co zostali nagrodzeni Noblem w 1915 roku. Dzięki krystalografii Francis Crick i James Watson zaprezentowali w 1953 roku strukturę podwójnej helisy DNA. W swoich badaniach opierali się na obrazie dyfrakcji promieni X na włóknie DNA, wykonanym przez Rosalind Franklin i Maurice’a Wilkinsa. Odkrycie to zrewolucjonizowało biologię molekularną i również nagrodzone zostało Noblem (w 1962 roku). Innym znaczącym odkryciem (Nobel w roku 2009) było wyjaśnienie struktury rybosomu (kompleks białek i RNA, syntezujący białka wewnątrzkomórkowe). Zauważyć należy, że to biolodzy najczęściej korzystają z osiągnięć krystalografii. Funkcje biologiczne wynikają bezpośrednio ze struktury przestrzennej. Przykładowo, poznawanie struktury białek chorobotwórczych umożliwia tworzenie leków nowej generacji, celnie docierających do wyznaczonego miejsca medycznej ingerencji i umożliwiających szybsze wyleczenie. Kosmiczne puzzle Krystalografia jest również metodą wykorzystywaną do poznawania wewnętrznej struktury naszej planety, z założenia niedostępnej. Jak to możliwe? Naukowcy twierdzą, że wystarczy wykorzystać znane właściwości Ziemi, takie jak jej gęstość, szybkość fali sejsmicznych czy siła pola magnetycznego. Zadanie polega na stworzeniu w laboratorium warunków ściśle odpowiadających warunkom panującym głęboko we wnętrzu Ziemi (np. temperatura i ciśnienie) i symulacji procesu reakcji określonych cząsteczek na te warunki. W ten sposób w latach 80. XX wieku wykazano, że fale sejsmiczne wewnątrz jądra Ziemi wędrują szybciej wzdłuż osi obrotu niż w pozostałych kierunkach. Naukowcy przypuszczają, że to znajdujące się w jądrze Ziemi cząstki żelaza wywołują opisane zachowania. W przyszłości badacze planują przeanalizować w ten sposób powierzchnie gazowych gigantów (planety olbrzymy) i kilku planet z poza układu słonecznego, większych niż Ziemia. Historia sztuki Krystalografia umożliwia również badanie historii technik i materiałów używanych przed wiekami przez rzemieślników i artystów. Nareszcie możliwe jest analizowanie bezcennych obrazów i manuskryptów chronionych w bibliotekach bez ich przenoszenia, niszczenia czy pobierania próbek. Co więcej, poznanie procesu starzenia się materiałów pozwoli ustalić jego wpływ na dzieła sztuki i tym samym w końcu dowiemy się na przykład jaki kolor pierwotnie został użyty przez van Gogha oraz jak skutecznie zabezpieczać i konserwować jego obrazy. Kryształy na miarę Współcześnie nauka ma za zadanie nie tylko badać i opisywać, ale również wykorzystywać wiedzę do ulepszania świata. Krystalografia ma w tej dziedzinie spore sukcesy, umożliwiając tworzenie nowych, lepszych materiałów z jeszcze bardziej skomplikowanymi strukturami i właściwościami. Warto zwrócić w tym miejscu uwagę na pewien magiczny kryształ, który już zrewolucjonizował świat techniki, a przecież jeszcze nie zakończono prac nad jego możliwym wykorzystaniem. Tym kryształem jest grafen, którego poznanie budowy przyniosło kolejnego Nobla w roku 2010.
Grafen jest kryształem niemal idealnym – bardzo elastyczny, niezwykle wytrzymały, przezroczysty i świetnie przewodzący prąd, a do tego bardzo lekki. W grafenie poruszające się elektrony prawie nigdy się nie zderzają, a ich prędkość jest sto razy większa niż w silikonie. Jak jest zatem zbudowany? Struktura grafenu jest zupełnie płaska, składa się z połączonych w sześciokąty atomów węgla – kształtem przypomina plaster miodu. Opis teoretyczny grafenu powstał w roku 1947, jednak naukowcy dowodzili, że struktura taka istnieć w przyrodzie nie może. Wtedy też pojawił się pomysł wytworzenia formy syntetycznej. Od tej pory grafen zmienia świat. Grafen pozwala na produkcję wyświetlaczy dotykowych o zmiennym kształcie (np. zwijanych w rolkę). Zastąpienie w komputerze części krzemowych grafenowymi umożliwia przyspieszenie jego pracy nawet pięćset razy.
Grafen może służyć jako bateria słoneczna, doskonale sprawdza się przy budowie samolotów. Nie przepuszcza żadnych gazów, bakterii czy wirusów, dzięki czemu znajduje duże zastosowanie w medycynie.
Potencjalnie okazuje się przydatny także w onkologii. Grafen ma zdolność do odkładania się w komórkach nowotworowych. Przyczepienie nanocząsteczki złota do grafenu sprawiłoby, że komórki rakowe byłyby bardziej widoczne w obrazowaniu fotoakustycznym (energia wiązki światła jest absorbowana przez cząsteczki i zamieniana na energię kinetyczną, emitując falę akustyczną).
Co więcej, ekspozycja na światło podwyższa temperaturę nanocząsteczek do poziomu wystarczającego do zabicia komórek nowotworowych bez uszkadzania sąsiednich, zdrowych. Jak pokazuje historia, krystalografia niejednemu naukowcowi przyniosła Nagrodę Nobla i – sądząc po kolejnych sukcesach odnoszonych w tej dziedzinie – będzie ich coraz więcej. Joanna Stojak Instytut Biologii Ssaków PAN, Białowieża Ramka 1. Układy krystalograficzne System klasyfikacji kryształów powstał w oparciu o układ wewnętrzny cząsteczek, jonów lub atomów w sieci krystalicznej. Wyróżnia się siedem takich układów.
| Typ układu | Przykład kryształu |
| Regularny | diament, sól kamienna |
| Tetragonalny | cyrkon |
| Heksagonalny | beryl, apatyt, grafit |
| Trygonalny | kalcyt, kwarc, korund |
| Rombowy | siarka, baryt |
| Jednoskośny | gips, wolframit |
| Trójskośny | rodonit, chalkantyt |
- Autor: ANNA LESZKOWSKA
- Odsłon: 2939
Instytut Pedagogiki w Wyższej Szkole Lingwistycznej w Częstochowie organizuje w dniach 7- 9 maja 2014 r. międzynarodową multidyscyplinarną trzydniową konferencję naukową „Dylematy współczesnej edukacji. Co teraz i co później?”
Zaprasza do udziału w niej naukowców wszystkich specjalności, interesujących się edukacją i pokrewnymi problemami w różnych aspektach oraz nauczycieli i pracowników oświaty, którzy na podstawie badań i praktyki pedagogicznej pragną podzielić się refleksjami na temat aktualnych i przyszłych trudności w nauczaniu i wychowywaniu oraz możliwości ich przezwyciężania.
Osoby, które chciałyby wziąć udział w konferencji proszone są o wysłanie wstępnego zgłoszenia (imię i nazwisko, instytucja) do 01.03.2014 r. na adres kontaktowy Komitetu Organizacyjnego:
Komitet Naukowy Konferencji tworzą:
Dr Cezary Wosiński – Rektor WSL
Prof. František Mihina - Prešovská Univerzitá, Prešov (Słowacja)
Prof. Lech W. Zacher - Dyrektor Centrum Badań Ewaluacyjnych i Prognostycznych w Akademii Leona Koźmińskiego, Warszawa
Ks. prof. Józef Marceli Dołęga – Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa
Dr Edyta Sadowska - Porektor WSL
Organizatorem konferencji jest prof. nadzw., dr hab. Wiesław Sztumski
- Autor: ANNA LESZKOWSKA
- Odsłon: 3594
W Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie na bazie istniejącego laboratorium powstała środowiskowa Pracownia Neurobiologii Molekularnej - jedno z pięciu nowych laboratoriów Centrum Neurobiologii. Będzie się w niej badać genomy i sposoby odczytywania zawartej w nich informacji o ludzkich komórkach.
„Nasza pracownia koncentruje się na wielkoskalowych badaniach genomów, podczas których staramy się analizować poziom regulacji wszystkich genów w genomie jednocześnie. Jako jedni z pierwszych na świecie, wkrótce będziemy prowadzić takie analizy na wyspecjalizowanych komórkach z tkanki mózgowej” - wyjaśnia prof. Bożena Kamińska-Kaczmarek. W najbliższych pięciu latach w Pracowni zostanie zsekwencjonowanych 150 ludzkich genomów.
W centrum zainteresowań badaczy z Instytutu Nenckiego znajdują się przede wszystkim stany patologiczne komórek, zwłaszcza transformacje nowotworowe. Takie transformacje zachodzą wskutek mutacji w genach, ale też wskutek efektów epigenetycznych, czyli zmian w środowisku chemicznym we wnętrzu komórki oraz w jej otoczeniu. Zmiany te mogą wpływać na sposób odczytywania informacji genetycznej.
Dotychczasowe strategie walki z nowotworami polegały na próbach ograniczania funkcji zmienionych genów i szukaniu sposobów zabijania komórki nowotworowej, bądź zahamowania jej namnażania. To trudne zadanie, bo wiele mutacji zwiększa żywotność i przeciwdziała śmierci komórkowej. W przeciwieństwie do mutacji w genach, które są nieodwracalne i nie da się ich skorygować, zmiany epigenetyczne można cofnąć. Dlatego od niedawna pojawiło się inne podejście w walce z nowotworami, stawiające na odszyfrowanie mechanizmów epigenetycznych zarówno w guzie, jak i w jego otoczeniu.
„Chcemy zrozumieć procesy chemiczne i biologiczne, które sprzyjają rozwojowi komórek nowotworowych. Dlaczego? Komórka nowotworowa kształtuje swoje otoczenie by wspierało jej wzrost, aktywnie hamuje układ odpornościowy. Zamiast atakować bezpośrednio komórkę rakową, możemy próbować przywrócić pierwotne cechy jej środowisku. W praktyce oznaczałoby to możliwość ograniczenia rozwoju nowotworu lub nawet jego likwidację”, stwierdza prof. Kamińska-Kaczmarek.
Badania w Pracowni Neurobiologii Molekularnej Instytutu Nenckiego, koncentrujące się na opracowaniu dokładnych map całych genomów różnych typów komórek w organizmie, są i będą prowadzone nie tylko na laboratoryjnych liniach komórkowych, takich jak komórki mysiego i szczurzego glejaka, ale także na komórkach z guzów ludzkiego mózgu. Jest to możliwe dzięki współpracy z Instytutem Psychiatrii i Neurobiologii w Warszawie oraz Centrum Zdrowia Dziecka, które przekazują do badań guzy mózgu usunięte pacjentom. Z guzów są izolowane różne typy komórek, w tym komórki inicjujące glejaki.
„Oczywiste pole zastosowań dla naszych badań to medycyna, zwłaszcza w zakresie poznawania mechanizmów patologii nowotworów mózgu. Ale nie tylko. Zmiany epigenetyczne i zaburzenia sposobu odczytywania informacji genetycznej mogą też być przyczyną zaburzeń towarzyszących chorobom psychicznym takim jak schizofrenia. We współpracy z psychologiem prof. Januszem Rybakowskim z Poznania i bioinformatykiem prof. Janem Komorowskim z Uniwersytetu w Uppsali planujemy stworzyć specyficzne dla mózgu ‘mapy obszarów regulatorowych’, aby szukać w nich zmian genetycznych skojarzonych ze schizofrenią”, mówi prof. Kamińska-Kaczmarek.
Nowa pracownia Instytutu Nenckiego dysponuje zestawem najnowocześniejszych przyrządów badawczych. Dotychczasową aparaturę, pozwalającą śledzić procesy ekspresji od jednego do kilku genów, uzupełniono m. in. o skaner mikromacierzy. Wyposażone w skaner urządzenie pozwala badać jednocześnie ekspresję dosłownie każdego genu człowieka. Innym cennym nabytkiem jest sprzęt do mikrodysekcji laserowej. Umożliwia on precyzyjne wycinanie interesujących badaczy fragmentów tkanek, a nawet pojedynczych komórek z tkanki. Zgromadzona aparatura jest na tyle precyzyjna, że do wyizolowania RNA i zbadania profilu ekspresji wszystkich genów wystarcza zaledwie 150 komórek.
Złożoność badań wymaga odpowiedniej obsługi informatycznej. Zajmuje się nią grupa informatyków, którzy nie tylko przetwarzają zgromadzone dane za pomocą zaadaptowanych metod, ale również konstruują własne algorytmy analiz, m.in. pozwalające ocenić, czy w danej komórce lek ma szansę zadziałać. Ponieważ zapis informacji o pojedynczym genomie lub całkowity opis reakcji w komórce może zajmować nawet pół terabajta, trwają prace nad uruchomieniem w Pracowni dużego serwera, pozwalającego na efektywne przetwarzanie takich ilości danych.
Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii (CePT), w budowie którego uczestniczy Instytut Nenckiego, to największe przedsięwzięcie biomedyczne i biotechnologiczne w Europie Środkowo-Wschodniej. Budżet projektu wynosi ponad 388 mln zł, w tym 85% to wkład Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. W ramach CePT powstaje zespół powiązanych laboratoriów środowiskowych integrujących działalność badawczą i wdrożeniową wielu instytucji naukowych tworzących Centrum Badawcze Ochota. Laboratoria te umożliwią prowadzenie badań podstawowych i przedklinicznych na najwyższym poziomie europejskim w zakresie analizy strukturalnej i funkcjonalnej białek, fizyko-chemii i nanotechnologii biomateriałów, biotechnologii molekularnej, instrumentalnego wspomagania technologii medycznych, patofizjologii i fizjologii, onkologii, genomiki, neurobiologii oraz chorób związanych ze starzeniem.
- Autor: al
- Odsłon: 2630
W Instytucie Rozwoju Wsi i Rolnictwa PAN odbyło się 22.04.13 seminarium, na którym prof. Andrzej Rosner przedstawiał wyniki badań dotyczących zróżnicowania przestrzennego obszarów wiejskich w Polsce.
Pytania, jakie zespół badawczy pod kierunkiem prof. Rosnera postawił, dotyczyły określenia obecnych biegunów obszarów wiejskich, położenia i charakterystyki wiejskich obszarów problemowych (czyli obszaru kumulacji barier rozwojowych), tendencji do wyrównywania się ich poziomu rozwoju, a także konsekwencji zróżnicowania poziomu obszarów wiejskich, m. in. dla zaludnienia.
Niebłahym problemem, z jakim zetknęli się badacze były niepełne dane statystyczne dotyczące gmin (mamy ich 2170), co rzutuje (od lat) na dokładność prac badawczych w tym obszarze. Dane dotyczące powiatów bowiem, z racji uśrednienia wyników ze wszystkich gmin go tworzących, nie odzwierciedlają sytuacji w najmniejszych jednostkach administracji państwa. Niemniej, na podstawie dostępnych danych można dość wiarygodnie nakreślić mapę obszarów problemowych w Polsce, odzwierciedlającą zarówno stan obecny, jak i tendencje zmian.
Wnioski w większości potwierdzają powszechną wiedzę o znacznie większej liczbie gmin problemowych na wschodzie kraju, choć obalają tezę, że linią graniczną jest Wisła. W rozkładzie obszarowym obszarów problemowych ciągle bardziej odzwierciedlają się granice zaborów niż podział kraju linią Wisły.
Innym zaskakującym wynikiem badań jest konstatacja, że obszary po PGR-owskie nie są skrajnie deficytowymi, jeśli patrzeć na nie z pozycji gminy, gdyż ich problemy „rozpływają się” statystycznie. (PGR-y zatrudniały ok. 0,5 mln ludzi, ok. 50% z tych, którzy stracili pracę, zyskało ją w majątkach po PGR-owskich, zatem realne bezrobocie wyniosło ok. 250 tys. osób, a w tym czasie w rolnictwie bezrobocie wynosiło ok. 1 mln osób. Bezrobocie po PGR-owskie było zatem istotne tylko w skali lokalnej i sublokalnej).
Interesująca dla badaczy była też zależność zamożności gminy od składu jej rady. Okazało się, że w gminach problemowych zwykle w składzie rady zasiadają rolnicy i nauczyciele, natomiast w tych najbogatszych (zwykle na zachodzie kraju) – ludzie aktywni społecznie, wykształceni, lokalna elita działaczy społecznych (w najgorszej pod względem wykształcenia gminie jest 30 osób z wyższym wykształceniem).
Znane negatywne zjawisko na tzw. ścianie wschodniej, czyli migracja młodych na zachód kraju i za granicę, skutkuje z kolei w Polsce północno-wschodniej zjawiskiem pozytywnym, bo zrównoważonym rynkiem pracy – zasoby siły roboczej, jakie tam pozostają, znajdują pracę na miejscu. Nie zaskakuje największa zasobność i wyposażenie gmin na zachodzie kraju (wyróżnia się tu wielkopolskie). Generalnie najbogatsze gminy skupione są wokół dużych miast (oprócz Łodzi, która nie wykształciła takiego obszaru) - tworzą one wianuszki największej zasobności.
Dynamika zmian wskazuje jednak na utrwalony podział kraju na obszary zamożne (zachód) i peryferyjne (wschód). Te ostatnie, mimo polityki spójności i niemałych środków unijnych skierowanych na wyrównywanie tych różnic, nie mogą dogonić obszarów zachodnich w rozwoju. Tym samym, postępuje proces silnego rozwarstwienia obszarów lepiej i mniej rozwiniętych. Innymi słowy - jak zauważył prof. Rosner – bogaci stają się coraz bogatsi, a biedni – biedniejsi.(al)