Tag "biologia"
Gdzie kwiaty mają uszy
Rośliny nie tylko reagują na dźwięki, lecz także potrafią je wydawać
Wybitny biolog ewolucjonista Theodosius Dobzhansky pisał: „Nic w biologii nie miałoby sensu, gdyby nie światło ewolucji”. Poważne i rozstrzygające badania naukowe dowiodły, że muzyka jako artystyczna forma dźwiękowa jest dla roślin dokładnie obojętna, co ma sens z ewolucyjnego punktu widzenia. Ponad 600 lat rozwoju europejskiej muzyki klasycznej i 65 lat historii muzyki rockowej to nawet nie mgnienie oka w skali ewolucji roślin.
Ewolucyjną korzyścią dla zwierząt i ludzi wynikającą ze zdolności słyszenia jest odbieranie dźwiękowych sygnałów ostrzegających o potencjalnych niebezpieczeństwach. Nasi dawni przodkowie słyszeli odgłosy groźnych drapieżników śledzących ich w lasach. My dzisiaj słyszymy kroki kogoś podążającego za nami późną nocą wzdłuż słabo oświetlonej ulicy. Słyszymy ryk silnika nadjeżdżającego samochodu. Zmysł słuchu umożliwia też szybkie porozumiewanie się ludzi i zwierząt. Słonie komunikują się na wielokilometrowe odległości, emitując infradźwiękowe wibracje. Delfiny odnajdują potomstwo zagubione w oceanie, wydając charakterystyczne dźwięki, a pingwiny cesarskie partnerów(-ki) za pomocą rozpoznawalnych form dźwiękowych. Przykłady te ilustrują powszechne w przyrodzie użycie dźwięków do wymiany ważnych informacji, często mobilizujących do fizycznych działań – ucieczki przed pożarem lub atakiem bądź odnajdywania członków rodziny.
(…) Rośliny to organizmy osiadłe, zakotwiczone w ziemi korzeniami. Mogą wychylać się ku słońcu lub uginać pod własnym ciężarem, ale nigdzie nie uciekną. Nie migrują, jak ptaki, w kolejnych porach roku. Pozostają dosłownie wrośnięte w zmieniające się środowisko życia. Ich życie biegnie też w innej skali czasowej niż życie zwierząt. Ruchy roślin, z nielicznymi wyjątkami, takimi jak mimozy i muchołówki, są powolne i niełatwe do uchwycenia ludzkim wzrokiem.
Czy jednak są jakieś dźwięki, które – przynajmniej teoretycznie – mogłyby być przydatne dla roślin? Jeśli są, to powinny one na nie reagować. Biolożka teoretyczna z Uniwersytetu Telawiwskiego, prof. Lilach Hadany, wykorzystująca modele matematyczne w badaniach procesów ewolucyjnych, wysuwa hipotezę, że rośliny reagują na dźwięki, lecz wykrycie tych reakcji wymaga dokładniejszych badań. Zgodnie z logiką brak dowodów eksperymentalnych w danym czasie nie usprawiedliwia negatywnych twierdzeń. Może istnieć coś, czego nie zauważamy. Zdaniem prof. Hadany należałoby badać wpływ dźwięków dochodzących z naturalnego świata przyrody. Chcąc rozpoznać reakcje roślin na fale dźwiękowe, trzeba rozważać takie ich formy, których odbiór mógłby, lub mógł w przeszłości, przynosić roślinom ewolucyjne korzyści. Należy więc rozważyć dźwięki związane z lokalizacją ważnych zasobów, takich jak woda, lub informujące roślinę o korzystnych bądź niekorzystnych interakcjach ze zwierzętami zapylającymi i roślinożernymi.
Próby identyfikacji takich reakcji roślin podejmowano dopiero w okresie kilku ostatnich lat. Monica Gagliano, profesor nadzwyczajny z Uniwersytetu Australii Zachodniej, oraz prof. Stefano Mancuso, dyrektor Międzynarodowego Laboratorium Neurobiologii Roślin na Uniwersytecie we Florencji, wraz z zespołami współpracowników próbują budować teoretyczną i praktyczną bazę dla – jak to określają – „bioakustyki roślin”. W studium opublikowanym w roku 2012 znajdujemy doniesienia, że zakończenia korzeni zdecydowanie
Fragmenty książki Daniela Chamovitza Co wiedzą rośliny. Przewodnik po zmysłach, przeł. Marek Czekański, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2025
Życie w potokach
Nicienie, skąposzczety, skorupiaki, pijawki i inne
Potoki i strumienie to stosunkowo niewielkie cieki wodne, a żyjące w nich organizmy są przedmiotem zainteresowania hydrobiologii, czyli biologii organizmów wodnych. Potoki charakteryzują się niedużymi rozmiarami, co odróżnia je od rzek (jak prawie zawsze w podziałach i klasyfikacjach w przyrodzie granice są tu płynne i nieostre), i dość silnym związkiem ze środowiskami przylegającymi, czyli linią brzegową. Generalnie są to środowiska bardzo zróżnicowane, o wielkim urozmaiceniu warunków życia i, co za tym idzie, różnorodności gatunków. Głębokość potoków waha się od kilku centymetrów do kilku metrów, szczególnie głębsze są w zastoiskach, znajdujących się najczęściej w rejonach brzegowych. Bardzo zmienna jest też szybkość prądu, od paru centymetrów do kilku metrów na sekundę w wodospadach i rejonach górskich. O zróżnicowaniu mówimy też w przypadku podłoża, które często w decydującym stopniu wpływa na charakter roślin i zwierząt zasiedlających potok.
W potokach nizinnych rozwija się roślinność naczyniowa, w mniejszych ilościach glony, a także plankton (drobne organizmy unoszące się w wodzie) i pleuston (organizmy związane z błoną powierzchniową wody), np. rzęsa lub lśniące, granatowe chrząszcze krętakowate (Gyrinidae, Coleoptera), tańczące na powierzchni wody i zataczające elipsowate kręgi, oraz ślizgające się na powierzchni wody pluskwiaki nartniki (Heteroptera). Ponadto peryfiton, czyli organizmy przyczepiające się do podłoża, np. gąbki, mszywioły (Bryozoa), wiele owadów, bentos – organizmy związane z dnem, i nekton, czyli organizmy poruszające się w toni wodnej, przede wszystkim ryby (pstrągi, lipienie, babki).
W potokach górskich, zwłaszcza wyróżniających się silnym, turbulentnym prądem, praktycznie brakuje planktonu, formacji typowej dla wód stojących lub wolno płynących, i oczywiście pleustonu z uwagi na burzliwą, niestabilną powierzchnię wody.
Istotną rolę w obiegu materii i kształtowaniu życia w potokach odgrywa detrytus, czyli szczątki organiczne, głównie roślinne, pochodzenia zarówno autochtonicznego, czyli z danego potoku, jak i allochtonicznego, czyli z zewnątrz, najczęściej z okolicznych łąk i lasów.
Detrytus stanowi często podstawowy składnik pokarmu wielu grup zwierząt, zwłaszcza owadów (muchówki, jętki, widelnice), skorupiaków i skąposzczetów, a także składnik środowiska życia i rozwoju. Niebagatelną rolę w odżywianiu wielu bezkręgowców odgrywa również seston, czyli zawiesina organiczna unoszona z prądem wody, wychwytywana przez przystosowane do tego organizmy dysponujące specjalnymi aparatami filtrującymi, np. meszki (Simuliidae), ochotkowate (Chironomidae) i kuczmany (Ceratopogonidae).
Potoki mniejsze i wolniej płynące w znacznie większym stopniu, co zrozumiałe, korzystają z substancji allochtonicznej. Najczęściej tego rodzaju potoki to małe, śródleśne cieki o brunatnej barwie. Powoduje ją duża ilość próchnicy i substancji pochodzącej z rozkładu opadających liści. Woda w tego rodzaju zbiornikach jest silnie zakwaszona i dość uboga w gatunki. Dominują tam detrytusofagiczne muchówki i polujące na nie owady, szczególnie ważki, pluskwiaki oraz chrząszcze.
Pewną odrębną kategorię stanowią potoki wysokogórskie, wyróżniające się bardzo szybkim prądem, kamienistym, a czasami skalnym podłożem i brakiem roślinności albo jej znaczną redukcją (są to przede wszystkim nitkowate glony przyczepione do kamieni). W tego typu potokach występuje fauna reofilna, czyli charakterystyczna dla szybkich prądów wodnych. To chociażby larwy meszek, mające specjalne przyssawki o skomplikowanej budowie na końcu odwłoka, i poczwarki tych owadów przyklejone kleistą wydzieliną do kamieni, pijawki z dużymi i mocnymi przyssawkami, larwy i poczwarki chruścików (Trichoptera), których domki obciążone są większymi kamykami, co utrudnia ich porwanie przez prąd wodny. A także spłaszczone, duże larwy widelnic (Plecoptera), które przyczepiają się do podłoża specjalnymi pazurkami, i mocno przytwierdzające się do płaskich powierzchni ślimaki.
Typowe dla górskich potoków są też larwy muchówek ochotkowatych, kobyliczkowatych (Rhagionidae) oraz wielu gatunków jętek. W żwirze, piasku czy kamieniach leżących na dnie oraz w przybrzeżnych warstwach mułu żyje bardzo wiele gatunków należących do bentosu, czyli fauny dennej. Są to owady, głównie muchówki, a także nicienie, skąposzczety, mięczaki, skorupiaki i pijawki.
Natomiast wyłącznie w rwących potokach i wodospadach żyją i rozwijają się wodne stadia rozwojowe muchówek mikozkowatych
Co motylom pisane
Biologa Marcina Sielezniewa i jego żonę Izabelę, architektkę krajobrazu, przed laty połączyła pasja badania motyli
Piaski. Rzadko się zdarza, by nazwa miejscowości tak trafnie i jednoznacznie opisywała jej naturalne otoczenie. Bo miejscowości o tej nazwie w Polsce nie brakuje, ale żadna chyba nie jest tak z piaskiem związana i nim otoczona, jak Piaski nad Narwią koło Tykocina.
Dziś większość tutejszych piaszczystych połaci i wydm zarosła już sośniną albo została nią zalesiona. Dłużej zachował się rozległy ugór nad skromną rzeczką Nereślą – dopływem Narwi. Krzewi się tu skromna roślinność, zwana murawą napiaskową, złożona z traw i krzewinek. Pędzle płowej trawy, szczotlichy siwej, kępki kostrzewy owczej, żółto kwitnące pięciorniki i różowo macierzanki oraz siwe naziemne porosty tworzą tu dziurawy, przeplatany gołym piaskiem dywan. To jest – jak mówią biolodzy – pierwsze stadium sukcesji roślinnej, czyli stopniowego przekształcania się istniejącej szaty roślinnej w inną. To naturalne przejście od piasku do lasu. Piaszczyste wydmy to robota Narwi, która niesie sporo mineralnej gleby. Nie tylko piasku. Ale to z niego rzeka usypuje wzniesienia wzdłuż brzegów, a także wyniosłe wysepki w samej pradolinie. (…)
Oto obrazek, który mam ciągle przed oczami, choć minęło już kilkanaście lat. Na ugorzysku pod Piaskami zakwitają macierzanki i cała plejada innych niepozornych roślin, a wśród nich krąży para młodych ludzi. Dziewczyna jedną ręka trzyma zawiniątko z niemowlęciem, a w drugiej siatkę na motyle. Jej mąż ma taką samą siatkę i oboje co jakiś czas żwawo nimi wymachują, próbując chwytać motyle. Omijają przy tym pospolite bielinki, cytrynki, rusałki: kratkowce, pawiki, a nawet efektowne admirały, polują wszak na zdobycz drobną, ale rzadką i cenną dla badacza ze względu na niepospolitą formułę życia.
Ci wędrowcy z siatkami to Marcin Sielezniew i jego żona Izabela, których przed laty połączyła pasja badania i podziwiania motyli. Nawet dla córeczki wybrali imię, które jest łacińską nazwą pewnego motyla: Aurelia. I założyli Towarzystwo Ochrony Motyli. Marcin to biolog pracujący na Uniwersytecie w Białymstoku, a Iza z zawodu jest architektką krajobrazu, ma jednak pokaźny dorobek w rysowaniu motyli. (…)
Ja i mój brat wybraliśmy się z nimi na wyprawę pomiędzy jałowce. Latająca istota, której wypatrywali, to mały błękitny motylek. W środku lata samice tego gatunku składają jaja. Marcin wręczył jednemu z nas siatkę na długim trzonku, uśmiechając się przy tym pod nosem. Ten, który został zaszczycony dopuszczeniem do roli badacza, machał siatką, aż wreszcie coś tam w niej zaczęło trzepotać. Ale w pułapkę wpadły tylko ze dwa cytrynki, jakieś chrząszcze, w tym pospolite biedronki z siedmioma kropkami. Obaj z bratem próbowaliśmy szczęścia na zmianę – wytrwale, lecz z równie nikłym efektem.
Cóż, modraszki, choć kolorowe, są drobne, a gdy siadają na roślinie, składają skrzydła jak książkę i stają się mało widoczne. Jedynie doświadczony i uparty obserwator może je wyłowić wzrokiem spośród schnących już, płowych traw.
Swoje kolory, ozdabiające tylko wierzchnią, a więc górną stronę skrzydeł, modraszki pokazują przede wszystkim w locie. To żywe barwy, będące zwykle domeną samców. Prawdziwymi modraszkami z nazwy są: arion, alkon i ikar, choć ich samiczki są brunatne. Ale do rodziny modraszkowatych należą też zieleńczyk ostrężyniec, pokryty z wierzchu intensywną, wręcz nienaturalną zielenią, czy – jakby wbrew logice podpowiadanej przez nazwę rodziny – czerwończyk dukacik, jak i inne czerwończyki, choćby płomieniec czy fioletek. (…) Modraszki to w większości gatunki rzadkie, niektóre wręcz zagrożone wyginięciem, więc na liście Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN) figurują jako owady szczególnej troski obok dwóch innych unikatowych grup – amerykańskich monarchów i „ptakoskrzydłych” paziów z Papui Nowej Gwinei.
Marcin z Izą zajmowali się właśnie szczególnie rzadkim i cennym modraszkiem arionem. Minęły dobre trzy godziny naszego spotkania, nim na twarzy Marcina, przeważnie zresztą uśmiechniętej, pojawił się uśmiech szerszy i bardziej promienny. Jest! Badacz umiejętnie wydobył z siatki małego, z wierzchu błękitnego motylka, znaczonego czarnymi plamkami. Łowca zapewnił, że i tak mamy szczęście. Zdarzają się nawet wielogodzinne łowy, podczas których nie napotykają
Fragmenty książki Tomasza Kłosowskiego Narew. Opowieści o niepokornej rzece, Paśny Buriat, Suwałki 2025
Puszcza Białowieska jak magnes
Ochrona przyrody powinna się opierać przede wszystkim na racjonalnych naukowych przesłankach
Dr hab. Michał Żmihorski – biolog, ekolog, profesor Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży i jego dyrektor
Czym zajmuje się Instytut Biologii Ssaków PAN w Białowieży?
– Celem działalności Instytutu Biologii Ssaków PAN, która trwa już ponad 70 lat, jest zrozumienie mechanizmów determinujących funkcjonowanie populacji zwierząt kręgowych, głównie ssaków, i ekosystemów lądowych. Skupiamy się na Puszczy Białowieskiej, bo to referencyjny las naturalny, w bardzo niedużym stopniu zmieniony przez człowieka. Obserwujemy w nim, powstałe w wyniku milionów lat ewolucji, zależności między środowiskiem a zwierzętami oraz pomiędzy różnymi gatunkami tych zwierząt.
Podam przykład. Badamy relację między wilkami a jeleniami, na które wilki polują. Na podstawie wyników sprawdzamy, jak taka relacja drapieżnik-ofiara wpływa np. na obieg pierwiastków w ekosystemie czy wzrost drzew w lesie. Jelenie zgryzają drzewa, a wilki zabijają jelenie, więc mogą ten proces modyfikować. Obecnie badamy również, jak to wpływa na rozmieszczenie w lesie kleszczy.
Proszę sobie wyobrazić, że ma pan wytłumaczyć przedstawicielowi obcej cywilizacji, czym jest Puszcza Białowieska i jakie ma znaczenie dla Polski i świata.
– Ujmując rzecz przenośnie, można powiedzieć, że puszcza jest dużą książką, poradnikiem, jak przetrwać na planecie Ziemia. Mamy tu ogromne nagromadzenie często rzadkich i unikatowych na skalę światową gatunków organizmów: grzybów, roślin, zwierząt. Każdy z nich w toku ewolucji wypracował swój sposób użytkowania zasobów, obrony przed wrogami i niekorzystnymi warunkami abiotycznymi. Myślę, że przedstawiciel obcej cywilizacji mógłby być zainteresowany tymi strategiami przetrwania.
Czy wciąż jest tu wiele miejsc, w których ingerencja człowieka jest niewidoczna lub widoczna w sposób nieznaczny?
– Zależy, jak zdefiniujemy tę ingerencję. Jeżeli jako opad atmosferyczny plastiku, to cała puszcza podlega tej ingerencji. Jeśli zaś jako odcisk podeszwy buta, to myślę, że w puszczy są miejsca, gdzie ingerencja jest minimalna, a ludzi mogło nie być od lat. Ostatnio spotkałem poszukiwacza poroży jeleni (jelenie co roku zrzucają poroża, ludzie je znajdują i sprzedają), który znalazł poroże z poprzedniego roku. Czyli co najmniej przez półtora roku nikogo w tej lokalizacji nie było.
Które przyrodnicze spotkania w puszczy są dla pana najciekawsze?
– Najciekawsza jest dla mnie niesamowita struktura tego lasu, jego nadzwyczajna gęstość i zmienność. Gdy chodzę po puszczy poza szlakiem, z dala od drogi, spotykam inny, niesamowity świat. Inny kosmos. Czuję się, jakbym szedł przez gęste trzcinowisko, bo są tu miejsca, w których widoczność nie przekracza kilkunastu metrów i co chwilę na drodze pojawia się nowa forma lasu. Mimo że mam dobrą orientację i duże doświadczenie w terenie, wielokrotnie gubiłem się w puszczy i gdyby nie kompas, miałbym problem z powrotem do domu.
Zanim Puszcza Białowieska stała się tematem medialnym z powodu kryzysu na granicy polsko-białoruskiej, była nim z powodu kornika. W 2015 r. rozpoczął się konflikt między tymi, którzy chcieli wycinać drzewa zaatakowane przez kornika, a tymi, który chcieli je zostawiać. Zaangażowani byli mieszkańcy, ekoaktywiści, leśnicy, samorządowcy i politycy. O co chodziło?
– Jak wilk zabija jelenia, a puszczyk zabija mysz leśną, tak kornik drukarz zabija świerki. Jest to naturalne zjawisko, prawdopodobnie zachodzące od milionów lat. W puszczy świerki i korniki koegzystują od tysiącleci i ten proces nie wymaga ludzkiego nadzoru. Ostatnie nasilenie zamierania świerków wiąże się ze zmianami klimatu – świerk wycofuje się z tej części Polski i Europy. Nie odbywa się to tak, że podwija korzenie i idzie na północ, po prostu zmniejsza się jego zagęszczenie na południowym krańcu zasięgu. Z perspektywy naturalnej nie jest to nic nowego.
A z ludzkiej?
– Mogło to wyglądać niepokojąco, bo w puszczy zwiększyła się liczba martwych świerków, tymczasem ludzie są przyzwyczajeni do dominujących w Polsce lasów gospodarczych, w których wszystkie drzewa są proste i zdrowe, a martwych drzew jest jak na lekarstwo. Dynamika ekosystemu generalnie niepokoi
Chcemy programować neurony
Mamy poczucie wartości
W jakim stanie jest polska nauka? Prof. Henryk Skarżyński, organizując po raz trzeci Kongres Nauka dla Społeczeństwa, był jak Midas. Dzięki niemu mieliśmy okazję zobaczyć, nad iloma innowacjami pracują instytuty badawcze i uczelnie z całej Polski oraz start-upy, mogliśmy także wysłuchać najlepszych polskich naukowców, również pracujących na Zachodzie.
– Te dwa dni pokazały coś niezwykle ważnego: że w Polsce mamy ogromny potencjał intelektualny. Pokazaliśmy 57 wdrożeń – konkretnych, namacalnych, działających – które służą ludziom, zmieniają rzeczywistość, poprawiają jakość życia. To już nie tylko deklaracje, to fakty. Ten kongres był wyjątkowy także dlatego, że spotkaliśmy się jako środowisko: naukowcy, praktycy, decydenci. Zbudowaliśmy wspólną przestrzeń do rozmowy, bo nauka łączy Polaków. Cieszy mnie również obecność wybitnych rodaków, którzy swoje kariery rozwijają za granicą, a dziś są ambasadorami polskiej myśli naukowej na świecie. Ich głosy były ważnym przypomnieniem, że warto sięgać wysoko i dzielić się swoimi osiągnięciami. Istotnym efektem tegorocznego kongresu będzie też powstanie Księgi Najważniejszych Wdrożeń Osiągnięć Twórczych XXI w. – dokumentu, który zbierze najcenniejsze dokonania polskich naukowców. Zostanie ona przekazana Ministerstwu Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz innym instytucjom jako dowód realnego potencjału, jaki mamy w Polsce, i tego, że nauka to inwestycja, a nie koszt – mówi. prof. Henryk Skarżyński.
Za 10 lat będziemy mieli miliardy zysku
Dr Ewelina Kurtys – naukowczyni pracująca nad komputerami biologicznymi, ekspertka w zakresie neuronauki oraz komercjalizacji nowych technologii, jedna z panelistek debaty 3. Kongresu Nauka dla Społeczeństwa.
Zajmuje się pani „żywymi komputerami” – tak prezentowała je pani podczas kongresu.
– Firma FinalSpark istnieje od 2014 r. Na początku jej założyciele prowadzili badania fundamentalne w dziedzinie sztucznej inteligencji – chcieli zbudować myślący komputer, używając technologii cyfrowej. Dopiero ok. 2020 r. zmienili tę strategię, opierając ją na żywych neuronach.
Dlaczego?
– Stwierdzili, że nie ma sensu rozwijać AI, używając technologii cyfrowej, bo pożera to za dużo energii. Dlatego zdecydowaliśmy się na neurony.
Zwróciliście więc wzrok w stronę biologii. I hodujecie neurony?
–To są prawdziwe, żywe neurony. Normalnie takie eksperymenty prowadzi się w dziedzinach medycznych, żeby zrozumieć, jak działa mózg, by znajdować nowe leki. My stosujemy praktycznie te same techniki, ale w innym celu – chcemy je programować.
Jak je programujecie?
– Umieszczamy je na elektrodach. Tego typu badania prowadzi się od wielu lat w dziedzinie elektrofizjologii. Także po to, by znaleźć nowe leki. My robimy to po to, by móc programować neurony. Obecnie jesteśmy na wczesnym etapie, udało się nam zachować w tych neuronach jeden bit informacji. Na razie wszyscy, którzy z nami pracują, prowadzą badania fundamentalne nad tym, jak neurony przetwarzają informacje. To jest właściwie matematyka – przetwarzanie sygnałów.
Z jednej strony jest matematyka, a z drugiej – żywe ciało.
– Wszyscy, którzy pracują nad tym projektem, muszą rozumieć inżynierię, matematykę i biologię. Właściwie jednak jest to wyzwanie inżynieryjne. Bo neurony muszą być zdrowe, trzeba je w odpowiedni sposób hodować. Ale to są wszystko standardowe rzeczy, to nie jest rewolucja. Prawdziwą rewolucją jest przetwarzanie sygnałów. Jeżeli będziemy wiedzieli, jak programować neurony, będzie to ogromna rewolucja dla biokomputerów, ale też dla medycyny. Bo nikt jeszcze nie wie, jak neurony kodują informację, nikt nie wie, jak ją dokładnie przetwarzają na fundamentalnym poziomie. Ta wiedza przyczyniłaby się również do postępu w medycynie i pomogła leczyć różne choroby neurologiczne.
Przewaga biokomputerów polega na tym, że zużywać będą, w porównaniu z komputerami klasycznymi, bardzo mało energii.
– Tysiąc razy mniej! Biokomputer będzie zużywał tysiąc razy mniej energii, ale niekoniecznie będzie szybki. Możemy podejrzewać, obserwując nasz mózg, że neurony nie będą szybkie. Współczesne komputery cyfrowe są bardzo szybkie – jeśli chodzi o prędkość obliczeń, o ilość pamięci – tu nie możemy z nimi konkurować. Możemy natomiast oczekiwać, że neurony będą analizować bardziej skomplikowaną informację. To jest oczywiście nasze założenie, bo ten komputer jeszcze nie działa tak, by to sprawdzić eksperymentalnie. Ale możemy, patrząc na ludzki mózg, spodziewać się, jakie cechy będzie miał żywy komputer.
Będzie działał podobnie jak ludzki mózg?
– Tego się spodziewamy. Chociaż dopóki go nie zbudujemy, tak naprawdę nie będziemy tego wiedzieć.
A co stoi na przeszkodzie zbudowaniu go?
– Największym wyzwaniem jest uczenie się in vitro – jak to zrobić, jak programować neurony. Chcemy im wysyłać sygnał elektryczny i chemiczny, w taki sam sposób, jak komunikują się w mózgu neurony – zapisując informacje za pomocą sygnałów elektrycznych i neurotransmiterów. Chcemy to odtworzyć, wysyłając różne sygnały elektryczne i transmitery i odbierając od nich informacje. Naszym celem jest to, by mieć sensowne relacje pomiędzy tym, co wysyłamy, a tym, co otrzymujemy. To największa bariera. By ją pokonać,
r.walenciak@tygodnikprzeglad.pl
Nie tylko komary
Meszki są najaktywniejsze wieczorem, najchętniej atakują w miejscach słabo nasłonecznionych
W wielu rejonach, zwłaszcza nad wodami, na łąkach, w zacienionych, wilgotnych lasach, a czasami na podmiejskich działkach lub w centrach miast, atakują nas drobne owady, prawie zawsze uważane za komary. Bardzo często jednak chodzi o owady zupełnie inne, także należące, jak komary, do rzędu muchówek (Diptera), nieraz kuczmany (Heleidae), bardzo drobne – to te przypadki, gdy coś nas pogryzło, a nic nie widzieliśmy – i przede wszystkim nieco większe meszki (Simuliidae). Samice meszek odżywiają się krwią ptaków i ssaków (również ludzi). Mogą przenosić wiele chorób i pasożytów, a ich ślina bywa toksyczna, co przy masowym ataku może doprowadzić do śmierci ofiar.
Meszki to nieduże (2-5 mm), na ogół gęsto owłosione, ciemne owady występujące we wszystkich prawie regionach kuli ziemskiej. Mimo stosunkowo dużej liczby gatunków prezentują jednolity typ budowy. W Polsce żyje ok. 50 gatunków meszek, na świecie ok. 1 tys. i ciągle opisywane są nowe. Ich stadia przedimaginalne, czyli larwy i poczwarki, żyją tylko w wodach bieżących, zarówno w wolno płynących wielkich rzekach, jak i na odcinkach źródłowych potoków, w małych strumieniach i wodospadach. Unikają wód zanieczyszczonych i dlatego są organizmami wskaźnikowymi czystości wód bieżących.
W ostatnim czasie w związku z poprawą czystości wielu rzek w Polsce meszki pojawiają się coraz częściej, nieraz masowo, w miastach leżących nad rzekami. W miesiącach wiosennych np. sygnalizuje się masowe występowanie meszek w Warszawie. W przeciwieństwie do meszek larwy i poczwarki komarów żyją wyłącznie w wodach stojących lub bardzo wolno płynących, najczęściej w małych zbiornikach, nawet w naczyniach na deszczówkę, wysychających kałużach, stawach, kanałach i na terenach bagiennych.
Larwy meszek są beznogie, a pod względem ubarwienia przypominają podłoże. Za pomocą specjalnej przyssawki na końcu ciała, złożonej z wieńca haczyków, przyczepiają się najczęściej do wodnych roślin, kamieni i różnego rodzaju przedmiotów pod wodą. Larwa przytwierdza się do podłoża za pomocą wydzieliny gruczołów przędnych. Gruczoły te produkują też długą nić, dzięki której larwa penetruje teren, nie odrywając się od podłoża. Niektóre gatunki meszek w Afryce przyczepiają się do krabów i krewetek. Znany jest także przypadek żyjących w Tadżykistanie larw meszki Simulium ephemerophilum przyczepiających się do larw jętek z rodzaju Baetis.
Za pomocą specjalnego aparatu filtracyjnego złożonego z kilku rzędów różnej wielkości szczecin przypominających wachlarz larwy filtrują wodę i wychwytują zawiesinę organiczną złożoną z detrytusu (martwa materia organiczna), bakterii, glonów (głównie okrzemek), tzw. seston. Mogą one także zeskrobywać pokarm, głównie glony, z podłoża. Robią to zarówno larwy mające aparat filtracyjny, jak i pozbawione go z rodzajów Twinnia czy Gymnopais. Larwy meszek pożerają również drobne larwy owadów wodnych, przede wszystkim z rodziny Chironomidae, choć są to przypadki dość rzadkie. Generalnie odfiltrowują one wodę, przyczyniając się do jej oczyszczania.
Larwy mają jednak zdolność przemieszczania się, np. gdy podłoże, do którego są przyczepione, wynurza się z wody w warunkach suszy. Do przemieszczania się w środowisku służy nieparzysty wyrostek w części tułowiowej, tzw. noga, lecz ich zdolności migracyjne są ograniczone. Charakterystyczne dla nich jest tworzenie olbrzymich skupisk, zwłaszcza na podwodnych roślinach w nurcie wody. Czasami na 1 cm kw. powierzchni liścia znajduje się ponad 200 larw
Stefan Niesiołowski jest entomologiem, nauczycielem akademickim, profesorem nauk biologicznych
Długi sen oposa
Wszystkie zbadane dotąd gatunki zwierząt śpią albo zapadają w stan podobny do snu
Kiedy istoty żywe zaczęły spać? Czy sen wykształcił się dopiero wraz z małpami człekokształtnymi? A może występował wcześniej, u gadów albo ich wodnych przodków, ryb? Jeżeli nie dysponujemy wehikułem czasu, najlepszą metodą znalezienia odpowiedzi na to pytanie jest przeanalizowanie snu w różnych zakątkach królestwa zwierząt, od istot prehistorycznych do ewolucyjnie najmłodszych. Takie badania dają nam niezwykle cenną możliwość zajrzenia daleko w głąb danych historycznych i oszacowania momentu, kiedy sen po raz pierwszy zaszczycił swoją obecnością naszą planetę. (…)
Wszystkie bez wyjątku zbadane dotąd gatunki zwierząt śpią albo zapadają w stan niezwykle do snu podobny. Dotyczy to również owadów, np. much, pszczół, karaluchów i skorpionów; ryb, od małego okonia po największego rekina; zwierząt wodno-lądowych w rodzaju żab; a także takich gadów, jak żółwie, warany z Komodo czy kameleony. Wszystkie one zapadają w prawdziwy sen. Jeżeli wejdziemy wyżej po szczeblach drabiny ewolucji, przekonamy się, że śpią wszystkie rodzaje ptaków i ssaków: od ryjówek do papug, kangurów, niedźwiedzi polarnych, nietoperzy i oczywiście nas, ludzi. Sen jest zjawiskiem uniwersalnym.
Nawet bezkręgowce w rodzaju prymitywnych mięczaków i szkarłupni czy jeszcze bardziej prymitywnych robaków zapadają od czasu do czasu w swego rodzaju sen zwany czule letarżkiem. Podobnie jak ludzie nie reagują wtedy na bodźce zewnętrzne. Również podobnie jak my, robaki zapadają w sen szybciej i pogrążają się w nim głębiej, kiedy zostaną go na jakiś czas pozbawione; uczeni mierzą głębokość tego snu intensywnością bodźców potrzebnych do wybudzenia tych stworzeń.
Jak „wiekowy” jest zatem sen? Robaki pojawiły się w czasie eksplozji kambryjskiej, czyli co najmniej 500 mln lat temu. I one, i sen poprzedzają wszystkie kręgowe formy życia, w tym dinozaury, które, jak by z tego wynikało, prawdopodobnie również spały. Wyobraźcie sobie diplodoka i triceratopsa moszczących się wygodnie na całonocny spoczynek!
Jeżeli cofniemy się jeszcze dalej w procesie ewolucji, odkryjemy, że nawet u najprostszych organizmów jednokomórkowych, żyjących dłużej niż 24 godziny, np. bakterii, można wyróżnić fazy aktywności i bierności pokrywające się z cyklem jasności i ciemności na naszej planecie. Wzór ten uważamy obecnie za pierwotną formę naszego rytmu dobowego, a co za tym idzie, stanu czuwania i snu.
Wiele wyjaśnień tego, dlaczego w ogóle śpimy, odwołuje się do powszechnego, choć może błędnego, przekonania, że musimy zapadać w sen, aby naprawić to, co uległo zaburzeniu w stanie czuwania. A gdybyśmy tak odwrócili to rozumowanie? Skoro sen jest tak pożyteczny – tak fizjologicznie korzystny we wszystkich aspektach naszego istnienia – powinniśmy raczej zapytać: dlaczego życie w ogóle się przebudziło? Przyjmując taką perspektywę, można wysunąć całkowicie odmienną teorię: sen był pierwotnym stanem życia na naszej planecie i to dopiero ze snu zrodziło się przebudzenie. (…)
Niezależnie od tego, która teoria jest prawdziwa
Fragmenty książki dr. Matthew Walkera Dlaczego śpimy. Nauka o zdrowym śnie i jego mocy, tłum. Jacek Konieczny, Marginesy, Warszawa 2025
Ardi schodzi z drzewa
Nasze stopy pod wieloma względami są biologicznym odpowiednikiem odpadającego zderzaka przyklejonego taśmą
Etiopia, 4,4 mln lat temu
Nasze Ewy naczelne przez dziesiątki milionów lat żyły w podniebnych ogrodach w koronach drzew, pałaszowały owoce, owady i delikatne listki, uprawiały seks, rodziły dzieci, wdawały się w bójki, uprawiały jeszcze więcej seksu i rodziły jeszcze więcej dzieci. Niektórzy z ich potomków pozostali malutcy, inni bardzo urośli, a jeszcze inni najpierw urośli, a potem, o dziwo, znowu zmaleli. Dinozaury rozpostarły skrzydła, a ssaki opanowały planetę. Życie na drzewach było dobre.
Ale wcześniej czy później na Ziemi zawsze zachodzą zmiany. Chociaż afrykański kontynent przez eony był pokryty lasami, w miocenie klimat naszej planety zaczął się ochładzać. Kiedy nasze Ewy naczelne buszowały wśród owocujących drzew – a oczy powoli przesuwały im się do przodu i pogłębiał się słuch – na świecie panowała w miarę ciepła i stabilna pogoda. Jednak mniej więcej 20 mln lat temu kolejne regiony zaczęły się ochładzać. Wraz z nadejściem pliocenu – ok. 5,5 mln lat temu – pogoda na globie się zmieniła. Nie była to przy tym jedyna zmiana. Wschodnia Afryka, święty ogród ludzkości, wypiętrzała się wraz z powstawaniem Wielkich Rowów Afrykańskich. Wyżyny Etiopii sięgają prawie 3 tys. m nad poziomem morza, dlatego że Afryka rozpada się na dwie części. Przesuwająca się masa płaszcza Ziemi pod Wyżyną Abisyńską – dziś położoną tak wysoko, że jest nazywana dachem Afryki – wypchnęła ziemię do góry w powodzi lawy. Ten proces zresztą trwa. Rozdzielanie się kontynentu afrykańskiego potrwa miliony lat, ale rezultat będzie oczywisty: Afryka Wschodnia wyruszy samotnie w kierunku Morza Arabskiego. Istniejące pęknięcie zaczęło wypełniać się wodą i utworzyły się jeziora: Turkana, Naivasha, Nakuru. W końcu przekształcą się one w wąskie, płytkie morze, biegnące przez środek Etiopii, Kenii i Tanzanii.
Rozpad kontynentu potrafi namieszać w pogodzie. Wysoko w koronach drzew nasze naczelne Ewy ewoluowały w stworzenia przypominające małpy człekokształtne. Ochładzaniu się planety towarzyszyły zmiany w układzie wiatrów nad wypiętrzającą się wyżyną Afryki Wschodniej, co doprowadziło do odseparowania lasów deszczowych w środkowej części kontynentu od ekosystemu będącego domem naszych przodków.
8 mln lat temu nie padało już tak często jak dawniej. Lasy się skurczyły, powstały za to szerokie trawiaste równiny, równie życiodajne i zdradliwe jak morze. Nasze Ewy wyjrzały z bezpiecznych nadrzewnych kryjówek. Większość z nich postanowiła tam zostać, ale ich liczebność malała – wykorzystywały zasoby, które mogły im zapewnić mniejsze nadrzeczne lasy. Niektóre jednak zapuszczały się w przestwór oceanu traw, w których kryły się olbrzymie koty, drapieżne ptaki i węże. Wyprawiały się tam, bo musiały, żeby znaleźć więcej pożywienia. A potem ile sił w nogach biegły do domu.
Słowo klucz stanowi bieganie: jesteśmy jedynymi żyjącymi małpami człekokształtnymi, które to robią. Człowiek dzieli prawie 99% DNA ze współczesnymi szympansami i bonobo. Większość naukowców szacuje, że nasze gatunki rozdzieliły się od 5 mln do 13 mln lat temu, pod koniec miocenu i na początku pliocenu. Mniej więcej wtedy nasi najbliżsi kuzyni uczyli się chodzić, podpierając się knykciami, żeby poruszać się po ziemi między pniami drzew. Ale nasi osobiści przodkowie nauczyli się chodzić na tylnych nogach, a w końcu także biegać.
Wielu naukowców uważa, że zaczęliśmy ten proces na drzewach: chodziliśmy po grubszych konarach na tylnych kończynach, używając dłoni do zrywania owoców i ściągania owadów z wyższych gałązek, zwłaszcza gdy drzewa zrobiły się niższe i zwisanie dawało lepsze oparcie niż siadanie na gałęziach. Łatwo było zastosować to zachowanie do chodzenia po ziemi w pozycji wyprostowanej. I tak 4,4 mln lat temu robiliśmy to już regularnie. Właśnie wtedy, ok. 3-4 mln lat od czasów ostatniego wspólnego przodka szympansów i ludzi, po świecie chodziła Ardipithecus ramidus – nasza Ewa dwunożności.
Naukowcy znaleźli szkielet Ardi
Fragmenty książki Cat Bohannon Ewa. Ewolucja jest kobietą. Kobiece ciało i 200 milionów lat naszej historii, przeł. Agnieszka Sobolewska, Wydawnictwo Literackie, premiera 26 marca
Baba od przyry
Starzy ludzie pamiętają czasy szkolne nawet wtedy, kiedy wszystko inne wypadło im już z pamięci. Zdarza się, że osoby z demencją lub chorobą Alzheimera zapominają imion własnych dzieci i współmałżonków, ale wciąż pamiętają nazwisko dawnej nauczycielki biologii.
Święte słowa. Wita nimi wakacyjnie ospałą młodzież w nowym roku szkolnym niejaka Inge Lohmark, najbardziej zgorzkniała belferka wszech czasów, bohaterka powieści „Szyja żyrafy” autorstwa Judith Schalansky. Przed dwoma laty Ha!art wydał „Spis paru strat” (również w przekładzie Kamila Idzikowskiego), rewelacyjny tom esejoopowiadań o naszych wymarłych gatunkach, językach i miejscach. Teraz drukuje, jak dotąd jedyną, powieść greifswaldzkiej autorki. Schalansky projektuje i ilustruje książki sama – jej „Atlas wysp odległych” nagrodzono jako najpiękniejszą publikację roku.
Także „Szyja żyrafy” wyróżnia się mnogością rycin i upodabnia do szkolnego podręcznika biologii, który jest jednym z kluczowych rekwizytów w tej historii kilku dni z życia pani od przyrody w upadającym gimnazjum w północno-wschodnich Niemczech. Na każdej stronie oprócz tytułu rozdziału widnieją naukowe określenia zagadnień przyrodniczych, które deterministycznie odnoszą się do bieżącej treści książki. A jest nią agresywny monolog wewnętrzny pani Inge
Wielka nagroda za malutkie cząsteczki
Nobel w dziedzinie medycyny lub fizjologii za odkrycie mikroRNA
Szwedzkie Zgromadzenie Noblowskie postanowiło w tym roku nagrodzić dwóch amerykańskich badaczy, Victora Ambrosa i Gary’ego Ruvkuna, za odkrycie mikroRNA – malutkich odcinków kwasów nukleinowych o bardzo ważnej funkcji.
Na początek trochę wiedzy. Kwasy nukleinowe występują w dwóch formach. Kwas deoksyrybonukleinowy (wcześniej dezoksyrybonukleinowy), DNA, zawarty jest w jądrze komórkowym. To w nim zapisane są geny. Do odczytywania informacji genetycznej i przełożenia jej na wytwarzanie cząsteczek białka potrzebny jest kwas rybonukleinowy, w skrócie RNA. Dzieli się go na wiele typów, wszystkich jednak nie będę omawiał, proszę się nie bać. Ten, który odczytuje DNA w jądrze, nazywany jest mRNA (ang. messenger RNA, informacyjny kwas rybonukleinowy).
W latach 80. XX w. obaj uhonorowani dziś badacze pracowali w Wielkiej Brytanii w laboratorium H. Roberta Horvitza, laureata Nagrody Nobla z 2002 r. Victor Ambros zrobił doktorat u innego laureata Nobla z medycyny, nagrodzonego w 1975 r. Davida Baltimore’a. U Horvitza dwaj uczeni zajmowali się maleńkim, zaledwie jednomilimetrowym robaczkiem Caenorhabditis elegans. Ten nicień (przedstawiciel typu obleńców) jest częstym gościem w naukowych pracowniach biologicznych. Mimo małych rozmiarów ma mięśnie, układ nerwowy i wiele innych komórek wyspecjalizowanych. Badacze studiowali szczepy nicieni, które miały zmutowane geny lin-4 i lin-14. Ambros wcześniej wykazał, że lin-4 był negatywnym regulatorem lin-14. W jaki sposób go hamował, tego nikt nie wiedział.
