Belaukiant „Tyrėjų Nakties 2021“: metai mokslo pasaulyje
Straipsnio autorė: Guoda Pranaitytė
2020 metų rugsėjo 25-oji – ši diena tapo reikšminga KTU SMD istorijoje dėl jau vienuoliktą kartą Kauno technologijos universiteto Studentų miestelyje vykstančio renginio – „Tyrėjų Naktis“, skirto supažindinti jaunus žmones su mokslininko profesija. Įvairių sričių tyrėjų – nuo biotechnologų iki inžinierių – dėka paskutinį rugsėjo penktadienį turime galimybę vėl gyvai susitikti KTU Studentų miestelyje, renginyje „Tyrėjų Naktis 2021“, kuriame jaunieji mokslo entuziastai susipažins su mokslo inovacijomis ir turės galimybę patys pasijusti išradėjais. O belaukiant šio renginio kviečiame sužinoti, kas naujo mokslo pasaulyje įvyko per pastaruosius metus.
SPALIS
Spalio pradžioje paaiškėjo, kas laimėjo 2020 metų Nobelio premiją chemijos srityje – laureatėmis tapo mokslininkės Emmanuelle Charpentier ir Jennifer A. Doudna už tyrimus genų redagavime ir „genetinių žirklių“ tobulinimą ir pritaikymą. „CRISPR/Cas9“ sistemos dėka bakterijos atpažįsta genetines sekas, kurias virusai įterpia į jų DNR ir jas tarsi iškerpa iš DNR kaip molekulinės žirklės. Šis atradimas gali būti pritaikomas ne tik medicinoje, gydant paveldimas ligas, vėžį, tačiau ir įvedant palankių savybių į tam tikrus augalus, norint juos padaryti atsparius sausrai, vabzdžiams ir padidinti derlių. Mokslinės grupės vis dar tiria galimybę įvesti „CRISPR/Cas9“ sistemą į žmogaus ląsteles, ypač į plaučių epitelinį audinį, siekiant sunaikinti kvėpavimo takus paveikiančių virusų genetinę medžiagą.
Paprastai ir aiškiai apie sistemos „CRISPR/Cas-9“ veikimą ir pritaikymą šiame vaizdo įraše:
Šaltiniai:
Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2020 – NobelPrize.org
Scientists win Nobel chemistry prize for ‘genetic scissors’
Spalis abejingų nepaliko ir fizikos srityje: paskelbta apie pirmąjį kambario temperatūroje veikiantį superlaidininką. Įprastai medžiagos superlaidumu pasižymi tik labai žemoje temperatūroje – tada jų elektrinė varža lygi nuliui. Srovei tekant be jokio pasipriešinimo elektros energija nevirsta kitomis energijos rūšimis, dėl to ji nėra iššvaistoma, taip pat nereikia rūpintis dėl prietaisų perkaitimo. Ši medžiaga, pagaminta iš anglies, sieros ir vandenilio, elektros srovę be pasipriešinimo praleidžia ne tik esant 15°C temperatūrai, tačiau ir ypatingai dideliam slėgiui – 2,6 milijono kartų didesniam, nei atmosferos slėgis jūros lygyje, todėl kol kas neturi jokio tiesioginio praktinio pritaikymo. Tačiau ištobulinus šį atradimą jis galėtų visiškai pakeisti elektros energijos perdavimą ateityje, tai supaprastintų ir kvantinių kompiuterių bei dalelių greitintuvų gamybą bei naudojimą.
Plačiau apie superlaidininkų pritaikymą, veikimo principus bei problemas, su kuriomis šiuo metu susiduriama – šiame vaizdo įraše:
Šaltinis:
First room-temperature superconductor excites — and baffles — scientists
LAPKRITIS

Greitieji radijo žybsniai – radijo impulsai, trunkantys vos kelias mikrosekundes. Pirmą kartą aptikti 2007 metais, tačiau dėl jų trumpalaikės trukmės pastarąjį dešimtmetį mokslininkams nepavykdavo nustatyti, koks didelės energijos astrofizinis procesas juos sukelia. Spėjimų buvo įvairių: nuo neutroninių žvaigždžių susijungimų iki nežemiškos gyvybės siunčiamų signalų. Tačiau 2020 metų lapkritį pagaliau rasti greitųjų radijo žybsnių „kaltininkai“ – magnetarai. Tai stiprų magnetinį lauką turinčios neutroninės žvaigždės, kurios sukelia elektronų ir kitų įkrautų dalelių žybsnį. Šie krūvininkai susiduria su iš ankstesnių žybsnių pasklidusiomis dalelėmis, o susidūrimas savo ruožtu sukuria magnetinius laukus. Elektronai sukasi apie magnetinio lauko linijas ir taip spinduliuoja radijo bangas. Atrasti greitųjų radijo žybsnių priežastį padėjo tai, jog informacija buvo surinkta bei išanalizuota sujungus stebėjimus iš kelių kosminių ir antžeminių teleskopų. Tai tik parodo, koks astronomijoje svarbus yra tarptautinis mokslinis bendradarbiavimas. (Pav. autorinės teisės: Nature)
Daugiau apie greituosius radijo žybsnius ir jų tyrinėjimą:
Greitieji radijo žybsniai
Šaltinis:
A fast radio burst in our own Galaxy
Laikui bėgant darosi vis svarbiau naudoti aplinką tausojančius energijos šaltinius. Vienas jų – vandenilis, kuris turi potencialo ateityje būti plačiai naudojamas kaip kuras. Pagrindiniai trūkumai – vandenilio gamyba reikalauja daug energijos, į aplinką išmetami didžiuliai kiekiai anglies dioksido. Lapkritį mokslininkams pavyko sukurti mažas lašelių pagrindu veikiančias gamyklas – jos, veikiamos oro ir dienos šviesos, gamina ne deguonį (kaip atrodo įprasta), o vandenilį. Tyrime buvo naudojami cukringi lašeliai, sujungti su gyvomis dumblių ląstelėmis (kiekviename lašelyje – maždaug 10 000 ląstelių). Joms atsidūrus lašelių viduje, deguonies lygis nukrito iki tiek, jog ėmė veikti specialūs fermentai – hidrogenazės. Taip buvo užkirstas kelias vykti įprastai fotosintezei. Nors šis atradimas dar tik ankstyvoje stadijoje, tačiau tai svarbus žingsnis link žaliosios energijos plėtros.
Apie vandenilio gamybą bei jo panaudojimą kaip energijos šaltinį:
Vandenilis: kodėl švarus kuras vis dar gaminamas „nešvariai“?
Šaltinis:
Research creates hydrogen-producing living droplets, paving way for alternative future energy source
GRUODIS
Jungtinėje Karalystėje įsikūrusi dirbtinio intelekto bendrovė „DeepMind“ 2020 metų gruodžio pradžioje išsprendė bemaž 50 metų biologams ramybės nedavusią problemą. Jie, pasinaudodami nauja dirbtinio intelekto sistema „AlphaFold AI“, sugebėjo tiksliai numatyti, kaip baltymai susilanksto – suformuoja trimatę struktūrą. Kadangi galimų konfigūracijų skaičius be galo didelis, pasak mokslininkų, tyrinėjimai galėjo užtrukti ilgiau, nei dabartinis Visatos amžius. Šis atradimas bus plačiai taikomas ligų progreso eigai numatyti, naujų vaistinių medžiagų paieškai, o ateityje pritaikymas neapsiribos tik medicinos sritimi.
Plačiau apie baltymus, jų struktūrą ir tyrimo svarbą šiame vaizdo įraše:
Šaltinis:
AI Solves 50-Year-Old Biology ‘Grand Challenge’ Decades Before Experts Predicted
SAUSIS
Pasaulyje ėmus daugėti kibernetinių atakų ir įsilaužimų, duomenų apsauga tapo didžiuliu prioritetu. 2021-ieji prasidėjo sėkmingai: Kinijos mokslininkams pavyko sukurti pirmąjį pasaulyje integruotą kvantinio ryšio tinklą. Kvantinis ryšys nuo įprasto šifravimo skiriasi tuo, jog yra „nenulaužiamas“, todėl laikomas pačiu saugiausiu informacijos perdavimo šaltiniu. Minėtasis tinklas sudarytas iš daugiau nei 700 optinių skaidulų, kurios paskirsto kvantinius raktus (jais naudojantis prieinama konfidenciali informacija) 4600 kilometrų atstumu. Šiuo metu Kinijoje integruotos palydovo-Žemės jungtys ir antžeminis šviesolaidinis tinklas leidžia naudoti kvantinio ryšio tinklą daugiau nei 150 vartotojų šalyje: valstybiniams ir vietiniams bankams, savivaldybių elektros tinklams, elektroninėms valdžios svetainėms. Tai parodo, jog kvantinės komunikacijos technologija gali būti naudojama plačiu mastu, ateityje kuriant ir pasaulinį kvantinio ryšio tinklą.
Apie kvantinio ryšio veikimo principus galite sužinoti iš šio šaltinio:
The world’s first integrated quantum communication network

Sausis buvo dosnus ir astronomams: jiems pavyko atrasti iki šiol seniausią ir tolimiausią žinomą kvazarą ir šalia jo esančią 1,6 milijardo kartų masyvesnę už Saulę juodąją skylę. Šie kosminiai objektai nuo Žemės nutolę daugiau nei 13 milijardų šviesmečių ir manoma, kad susiformavo 670 milijonų metų po Didžiojo Sprogimo, kai Visata dar buvo pakankamai jauna. Kvazarai – aktyvūs galaktikos branduoliai, spinduliuojantys didžiule galia ir šviesiu, jie yra tolimi Visatos objektai, tad jų šviesa pasiekia mus iš labai tolimos praeities. Šie objektai yra ryškiausi kosmose dėl išspinduliuojamo didžiulio energijos kiekio. Kvazarų energijos šaltinis yra galaktikos centre esanti juodoji skylė, į kurią krenta įkaitusi ir dėl to spinduliuojanti milžinišką energijos kiekį medžiaga. Susiurbusi apinkinę medžiagą ir neturėdama iš kur jos imti juodoji skylė nurimsta, galaktika tampa neaktyvi. (Pav. autorinės teisės: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)
Šaltiniai:
kvazarai
CosmoView Episode 17: The Earliest Supermassive Black Hole and Quasar in the Universe
VASARIS
Vasario mėnuo pažėrė naujienų iš neuromokslų srities: įrodyta, jog sapnuojantis žmogus gali suvokti klausimus iš aplinkos ir netgi į juos atsakyti. Daugeliui žinoma, jog būtent REM miego metu smegenys ne tik apdoroja ir kaupia informaciją ilgalaikėje atmintyje, bet ir sapnuoja. Pasak tyrėjų, „eksperimento tikslas panašus į tai, kaip rasti būdą pasikalbėti su astronautu, esančiu kitame pasaulyje. Šiuo atveju kitas pasaulis yra sukurtas remiantis smegenyse saugomais prisiminimais“. Eksperimento metu nustatyta, jog sapnuojantys žmonės galėjo vykdyti nurodymus, atlikti paprastus matematinius veiksmus, atsakyti į klausimus žodžiais „taip“, „ne“, pasakyti skirtumą tarp skirtingų jutimo dirgiklių. Neuromokslininkai daugelį metų tiria procesus, vykstančius žmogaus smegenyse REM miego metu, todėl šie eksperimentai gali atverti daug naujų galimybių tyrimams, susijusiems su smegenų veikla sapnuojant bei saugant prisiminimus. Eksperimentų bei tolimesnių tyrimų rezultatai galėtų būti pritaikomi sprendžiant ir su miegu susijusias problemas, padėti žmonėms, kenčiantiems nuo košmarų.
Šaltinis:
Study finds real-time dialogue with a dreaming person is possible
Net tokie sąlyginai artimi objektai, kaip Saulės sistema, nėra iki galo ištirta. Objektus, esančius už Koiperio juostos (ledo nuolaužų laukas, esantis už Neptūno orbitos), yra sudėtinga pastebėti, todėl 2014 buvo iškelta idėja ir atliekami tyrimai, ieškant hipotetinės devintosios planetos, arba Planetos X, kuri turėtų būti mažiausiai 10 kartų didesnė už Žemę, taip pat ji maždaug 500-600 kartų daugiau nutolusi nuo Saulės. 2016 surinkta dar daugiau duomenų apie šią hipotetinę milžinę, tačiau jau tada teigta, jog tai nėra pakankamai tvirti argumentai, užtikrinantys planetos egzistavimą. Pagrindinis argumentas, vertęs manyti priešingai – penkių mažesnių tolimų Saulės sistemos objektų, skriejančių aplink Saulę beveik toje pačioje vietoje, orbitų konfigūracijos. Tačiau 2021 vasarį mokslininkai išsklaidė abejones dėl Planetos X ir paneigė jos egzistavimą. Manoma, jog atliekant ankstesnius tyrimus, buvo neišvengta šališkumo, kitaip tariant – aprašyti Saulės sistemos objektai (transNeptūno objektai – TNO) tyrinėti dėl to, nes būtent ten teleskopai rodė geriausiai. Norėdami tai patikrinti, mokslininkai surinko informaciją iš teleskopinių duomenų ir stebėjo 14 TNO judėjimą, o vėliau atliko kompiuterinį modeliavimą. Nors ankstesnių tyrinėjimų rezultatai paneigti, tačiau devintosios planetos paieškos ir tyrinėjimai bus tęsiami toliau 2023 metais, atradus daugiau TNO ir pastačius apžvalgos teleskopą Vera C. Rubin observatorijoje.
Plačiau apie iškeltas hipotezes, argumentus už ir prieš bei tyrimus iš pačių mokslininkų lūpų:
Šaltiniai:
Signs of a hidden Planet Nine in the solar system may not hold up
The solar system’s mysterious ‘ninth planet’ may never have existed
KOVAS
Stiklas, guma, plastikas – tai kietosios amorfinės medžiagos. Jos pasižymi neapibrėžta lydymosi temperatūra, o atomų ir molekulių išsidėstymui būdinga tik artimoji tvarka. Iki pat 2021 metų kovo amorfinės medžiagos kėlė nemažai klausimų mokslininkams, kadangi jos neturi standžių, pasikartojančių atominių struktūrų, kaip, pavyzdžiui, kristalai, dėl to kilo sunkumų tiksliai atvaizduoti jų atominę struktūrą. Žurnale „Nature“ pranešta apie pirmą kartą nustatytą amorfinės kietosios medžiagos – metalinio stiklo – 3D atominę struktūrą. Naudotas pačių mokslininkų sukurtas atominės elektroninės tomografijos metodas – 3D vaizdavimo tipas, kurio esmė: elektronų spinduliavimas per mėginį ir vaizdo surinkimas kitoje pusėje. Mėginys pasukamas taip, kad būtų galima atlikti matavimus iš kelių kampų, o sujungtus gautus duomenis sukuriamas 3D vaizdas. Naudodamiesi 55 atominių elektronų tomografijos vaizdais, mokslininkai sukūrė 3D žemėlapį, kuriame 18 000 atomų sudaro nanodalelę. Tyrimas taip pat parodė, jog net ir amorfinės kietosios medžiagos atomų išsidėstymas nėra visiškai atsitiktinis.
Metalinis stiklas – stipresnis bei paprasčiau formuojamas nei kristalinis metalas, tad yra plačiai naudojamas gamyboje nuo elektros transformatorių, elektroninių prietaisų korpusų iki golfo lazdų. Suprantant metalinio stiklo atominę struktūrą inžinieriai galėtų sukurti dar geresnes šios medžiagos versijas, suteikiant galimybes platesniam panaudojimui.
Pamatyti tiksliai sumodeliuotą 3D metalinio stiklo atominę struktūrą galite šiame vaizdo įraše:
Šaltinis:
Century-old problem solved with first-ever 3D atomic imaging of an amorphous solid

Kovo viduryje taip pat pranešta apie planus tuščiaviduriuose Mėnulio tuneliuose patalpinti 6,7 milijono rūšių Žemėje žinomų augalų, gyvūnų bei grybų rūšių genetinės medžiagos atsargas. Užšaldyta genetinė medžiaga būtų maitinama saulės baterijomis, tačiau idėjai įgyvendinti prireiktų mažiausiai 250 raketų. Ši mintis mokslininkams kilo norint apsaugoti laukinę gamtą nuo natūralių arba žmogaus sukeltų apokaliptinių scenarijų, kaip, pavyzdžiui, supervulkano išsiveržimas, branduolinis karas, klimato kaita, visuotinė sausra. Atsižvelgiant į dabartines technologijas, šis projektas galėtų būti realiai įgyvendintas 30 metų bėgyje.
Idėja apsaugoti augalų rūšis nuo išnykimo nėra nauja: 2008 metais Norvegijoje, Svarbarde, virš poliarinio rato atidarytas „Global Seed Vault“ – viso pasaulio sėklų saugykla. Tačiau pasak mokslininkų, tik saugant genetinę informaciją Saulės sistemoje galima užtikrinti, kad ji išgyvens bet kokias egzistencines grėsmės Žemei. Tuščiaviduriuose lavos suformuotuose Mėnulio tuneliuose surinkta genetinė augalų, gyvūnų ir grybų informacija būtų apsaugota nuo meteorų smūgių, žalingos spinduliuotės. (Pav. autorinės teisės: Jekan Thanga)
Planai bei iššūkiai, su kuriais susiduria mokslininkai įgyvendindami idėją, šiame straipsnyje:
Scientists want to store DNA of 6.7 million species on the moon, just in case
BALANDIS
2021 balandį pasauliui pristatyti balčiausi iki šiol sukurti dažai – jie atspindi net 98% Saulės spindulių, taip pat infraraudonųjų spindulių šilumą, sumažindami patalpų kondicionavimo poreikį (ir į aplinką išmetamo anglies dioksido kiekį). Bandymų metu dažais padengtas paviršius buvo atvėsęs 4,5°C žemiau aplinkos temperatūros, o nudažius 93 kvadratinių metrų stogą aušinimo galia prilygo 10 kilovatų (palyginimui – tai beveik trigubai daugiau, nei daugumoje pastatų naudojami oro kondicionieriai). Kaip pigmentas buvo naudojamas bario sulfatas, kuris nesugeria UV šviesos, o pigmento koncentracija siekė 60%. Taip pat naudotos įvairaus dydžio pigmento dalelės – platesnis dalelių dydžio intervalas leidžia išsklaidyti didesnę dalį šviesos spektro (dalelės išsklaidytos šviesos kiekis priklauso nuo jos dydžio). Bario sulfatas infraraudonąją spinduliuotę skleidžia bangos ilgiu, kurio nesugeria oras, todėl spinduliuotė gali prasiskverbti pro atmosferą į kosmosą.
Nors dažų atsparumas dilimui jau buvo išbandytas, tačiau norint įvertinti jų ilgalaikį patvarumą, reikia atlikti ilgiau trunkančius oro sąlygų bandymus. Dažai rinkoje turėtų pasirodyti po 1-2 metų.

Infraraudonųjų spindulių vaizdas parodo, kaip dažų mėginys (tamsiai violetinis kvadratas viduryje) atvėsina plokštelę žemiau aplinkos temperatūros. Autorinės teisės: Joseph Peoples/Purdue University
Šaltinis:
Whitest-ever paint could help cool heating Earth, study shows
GEGUŽĖ
2021 metų gegužę „Columbia Engineering“ mokslininkai pristatė mažiausią iki šiol vieno lusto sistemą, skirtą stebėti žmogaus sveikatos būklę iš vidaus. Sistemos bendras tūris mažesnis nei 0,1 kvadratinio milimetro, taigi, prilygsta dulkių erkutės dydžiui ir yra matoma tik pasitelkus mikroskopą. Ši mikroschema yra visiškai veikianti elektroninė sistema, kuriai nereikalingi išoriniai laidai ar baterijos. Iki šiol implantuoti skirti elektronikos prietaisai buvo neefektyvūs – įprastai tokiai sistemai reikalingi keli lustai, laidai, baterijos. Įrenginį maitinti bei keistis informacija tradiciniu radijo ryšiu nėra įmanoma, nes elektromagnetinės bangos ilgis yra per didelis, palyginti su įrenginio dydžiu. Todėl tikslui pasiekti buvo naudojamas ultragarsas, o antena įmontuota tiesiai ant lusto. Komandos tikslas yra sukurti mikroschemas, kurias būtų galima sušvirkšti į kūną adata. Žmogaus fiziologinė informacija, užfiksuota mikroschemos, būtų gaunama pasitelkiant ultragarsą. Dabartiniai prietaisai matuoja kūno temperatūrą, tačiau juos patobulinus stebėtų ir kraujospūdį, gliukozės kiekį. Ateityje tokios sistemos gali būti naudojamos ne tik biologiniams signalams stebėti, tačiau ir fiziologinėms funkcijoms palaikyti bei ligoms gydyti.
Šaltinis:
Tiny, Wireless, Injectable Chips Use Ultrasound to Monitor Body Processes
2021 metų gegužė sėkminga buvo ir Cornell universiteto mokslininkams – jiems pavyko pasiekti rekordinę raišką ir pamatyti atomus ryškiai kaip niekad anksčiau. Jau 2018 metais universiteto tyrėjai buvo sukūrę detektorių, kuris užfiksavo atomų vaizdą bei pasiekė pasaulio rekordą trigubai padidindamas moderniausio elektroninio mikroskopo skiriamąją gebą. Tačiau prietaisas veikė tik su keletos atomų storio mėginiais. Po trejų metų komanda pasiekė rekordą antrą kartą, naudodama elektroninio mikroskopo pikselių masyvo detektorių (EMPAD), o vienintelis neryškus vaizdas – pačių atomų šiluminis virpėjimas. Šis atradimas gali pasitarnauti ieškant priemaišų puslaidininkiuose, katalizatoriuose, kvantinėse medžiagose.

Šaltiniai:
Cornell University researchers break their record with stunning high-res photo of atoms
Comments on: Incredible Microscope Sees Atoms at Record Resolution
BIRŽELIS
Venera – stebėtinai panaši į Žemę planeta, tad manoma, jog šios planetos tyrimai padėtų geriau suprasti Žemę bei egzoplanetas. Tad NASA 2021 metų birželį paskelbė, jog planuoja dvi naujas misijas į artimiausią Žemės kaimynę. Tyrimai ne tik atsakys į klausimą, kaip ši į Žemę panaši planeta tapo šiltnamiu, tačiau ir padės suvokti Saulės sistemos planetų evoliuciją, tinkamumą gyventi. NASA skyrė 500 milijonų JAV dolerių misijoms įgyvendinti. Tikimasi, kad kiekviena jų bus įgyvendinta 2028 – 2030 metų laikotarpiu.
Pirmoji misija – „DAVINCI+“ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) skirta Veneros atmosferos sudėties tyrimams. Jos metu bus aiškinamasi, kaip formavosi ir vystėsi atmosfera, ar planetoje kada nors egzistavo vandenynai bei kodėl atmosferoje yra toks didžiulis šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis, neleidžiantis planetai atvėsti (runaway greenhouse effect). Taip pat bus aiškinamasi apie planetos geologines ypatybes, plokščių tektoniką, kas iš esmės pakeis mūsų supratimą apie Žemės grupės planetų susidarymą Saulės sistemoje.
Antroji misija – „VERITAS“ (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) padės nustatyti planetos geologinę istoriją ir atsakys į klausimą, kodėl ji vystėsi kitaip nei Žemė. Taip pat sužinosime ar tokie procesai, kaip plokščių tektonika, vulkanizmas vis dar aktyvūs Veneroje. Misijos metu planuojama matuoti infraraudonąją spinduliuotę, sklindančią nuo planetos paviršiaus, kuri suteiks duomenų apie uolienų tipą bei padės nustatyti, ar aktyvūs ugnikalniai į atmosferą išskiria vandens garus.
Šaltinis:
NASA Selects 2 Missions to Study ‘Lost Habitable’ World of Venus
Voro šilkas – viena stipriausių medžiagų gamtoje, sudaryta iš ore stingstančių baltymų. Nors medžiagoje molekulinės jungtys silpnos, tačiau stiprumą jai suteikia vandeniliniai ryšiai, kurie išsidėstę tankiai ir taisyklingai. Kembridžo universiteto chemikai birželį paskelbė apie augalinę, tvarią medžiagą, kuri galėtų pakeisti plastiką daugelyje plačiai vartojamų produktų. Imituodami vorų šilko savybes, jie sukūrė polimerinę plėvelę iš augalinių baltymų, kuri stiprumu nenusileidžia daugeliui kasdienybėje naudojamų plastikų rūšių ir gali būti nesunkiai pritaikyta gamybai pramoniniu mastu, gaminant ir vandeniui atsparias dangas.
Mokslininkai kaip bandomąjį augalinį baltymą naudojo sojos baltymų izoliatą (SPI), jis gaunamas kaip šalutinis sojos pupelių aliejaus gamybos produktas. Problema tame, kad augaliniai baltymai blogai tirpsta vandenyje, todėl tampa sudėtinga kontroliuoti jų susitelkimą į tvarkingas struktūras. Tad kaip tirpiklis buvo panaudotas acto rūgšties ir vandens mišinys, aukštoje temperatūroje ir veikiant ultragarsu SPI tirpo geriau. Taip buvo sukurta baltymo struktūra su stipria tarpmolekuline sąveika būtent dėl vandenilinių jungčių suformavimo. Tirpiklį pašalinus susidarė vandenyje netirpi plėvelė. Ištirta, jog medžiagos mechaninės savybės prilygsta inžineriniams plastikams (pavyzdžiui, mažo tankio polietilenui, kuris atsparus daugeliui rūgščių ir bazių). Skirtingai nei įprastų plastikų, naujosios medžiagos stiprumas slypi taisyklingame polipeptidinių grandinių išsidėstyme, o ne ryšių kryžminime (chemical cross-linking). Tai reiškia, jog medžiagos mechaninėms savybėms pagerinti nereikia naudoti netvarių ir toksiškų medžiagų.
Jau šiais metais bendrovė „Xampla“, kurianti vienkartinio plastiko bei mikroplastiko pakaitalus, planuoja komerciškai pritaikyti šį atradimą, pristatydama vienkartinius maišelius ir kapsules, pakeisiančias plastiką kasdieniniuose gaminiuose – indaplovių tabletėse bei skalbimo kapsulėse.
Šaltinis:
‘Vegan spider silk’ provides sustainable alternative to single-use plastics
LIEPA
Prieš trejus metus Kalifornijos universiteto mokslininkai pradėjo tirti pelkėse esančio purvo mėginius, norėdami išanalizuoti bakterijas naikinančių virusų DNR fragmentus. Tačiau 2021 metų liepą paskelbta, jog dalyje mėginių rastos ypač ilgos DNR grandinės iki šiol mokslo bendruomenei žinomos nebuvo. Šios DNR struktūros tarsi įsisavina genetinę informaciją iš aplinkoje esančių mikroorganizmų, tad juos imta vadinti Borg’ais (imituojant mokslinės fantastikos seriale „Star Trek“ pasirodančius personažus). Mokslininkai minėtąją DNR grandinę priskiria ECE – ekstrachromosominiams DNR elementams (jie randami už chromosomų ląstelės branduolio ribų), tačiau pripažįsta, jog su tokiu unikaliu ECE tipu jiems dar neteko susidurti. Borg’as turi nuo 60 000 iki 1 milijono bazinių DNR porų, o tai prilygsta trečdaliui pagrindinės chromosomos ilgio mikrobuose, taip pat jis yra linijinis, o ne apskritas, ir tai skiria atrastąjį Borg’ą nuo kitų ekstrachromosominių elementų.
Nors Borg’o paskirtis mokslininkams vis dar kelia klausimų, spėjama, jog atradimas gali turėti įtakos skaidant metaną (kaip žinome, metano dujos sukelia šiltnamio efektą), nes jame aptinkama genų, dalyvaujančių ir medžiagų apykaitos procesuose. Šia savybe jie siejami su archėjomis, ar bent jau jų „Methanoperedens“ rūšimi – vienaląsčiais mikroorganizmais, neturinčiais branduolio ir gyvenančiais ekstremaliomis sąlygomis. Tad viena iš Borg’o panaudojimo sričių ateityje galėtų būti kova su klimato kaita – skatinant šios DNR turinčių mikrobų augimą, galima sumažinti dirvožemyje gyvenančių archėjų išmetamo metano kiekį. Taip pat Kalifornijos universiteto komanda šiuo metu tiria Borg’o DNR pasikartojimą, kuris svarbus mikrobams – skirtingos struktūros pasikartojimai, vadinami CRISPR, yra virusų genetinio kodo fragmentai, kuriuos mikrobai įtraukia į savo DNR, kad „prisimintų“ patogenus ir galėtų nuo jų apsiginti.
Šaltiniai:
Previously undiscovered DNA ‘borgs’ found on California wetlands
Massive DNA ‘Borg’ structures perplex scientists Researchers say they have discovered unique and exciting DNA strands
Plasmid, Virus or Other? DNA ‘Borgs’ Blur Boundaries.
2021 liepą astrofizikai iš Stanfordo universiteto pastebėjo ryškius Rentgeno spindulių blyksnius, sklindančius iš supermasyvios juodosios skylės galaktikos centre už 800 milijonų šviesmečių, tačiau netrukus užfiksavo ir mažesnius blyksnius, tarsi „šviesos aidus“, kurie parodė, kaip juodosios skylės gravitacinė trauka lenkia šviesos spindulius. Pasak Dan Wilkins, Stanfordo universiteto astrofiziko, „bet kokia šviesa, patekusi į juodąją skylę, iš jos neišeina, todėl neturėtume matyti nieko, esančio už juodosios skylės. Priežastis kodėl pavyko pamatyti mažesnius spindulių blyksnius yra ta, jog ši deformuoja erdvę aplink save: lenkia šviesą ir sukioja magnetinius laukus”. Taip mokslininkams pavyko pirmą kartą pamatyti šviesą, sklindančią už juodosios skylės ir patvirtinti scenarijų, kuris buvo numatytas A. Einšteino reliatyvumo teorijoje.

Šį atradimą mokslininkai padarė tirdami vieną iš paslaptingų juodųjų skylių ypatybių – vainiką (paveikslėlyje – Corona). Jis susidaro, dujoms patekus į juodąją skylę ir įkaitus iki milijonų laipsnių. Tačiau šį reiškinį vis dar gaubia nemažai paslapčių, todėl tyrimai bus tęsiami Europos kosmoso agentūros Rentgeno spindulių observatorijoje „Athena“ (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). (Pav. autorinės teisės: ESA)
Šaltiniai:
First detection of light from behind a black hole | Stanford News
Astronomers detect light behind black hole for first time
RUGPJŪTIS
2021 rugpjūtis pasitiko liūdnomis žiniomis: Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) pirmojoje iš šešių vertinimo ataskaitų (kurios bus baigtos 2022 metais) paskelbė, jog žmogaus sukeltos klimato kaitos padariniai dabar yra neišvengiami ir negrįžtami. Pastarieji penki metai buvo karščiausi nuo 1850-ųjų, o iki šio amžiaus pabaigos jūros lygis pakils 2 metrais. Stiprus anglies dioksido ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų mažinimas apribotų klimato kaitą, tačiau pasaulinei temperatūrai stabilizuotis prireiktų 20-30 metų.

Nors daugelis klimato kaitos ypatybių tiesiogiai priklauso nuo visuotinio atšilimo lygio, tačiau žmonijos patiriamos pasekmės skiriasi nuo pasaulio vidurkio, o Arktyje jaučiamas atšilimas yra daugiau nei dvigubai didesnis. Ataskaitoje prognozuojama, kad klimatui papildomai atšilus 1,5°C, karščio bangos bus intensyvesnės, trumpės šaltieji metų sezonai. Esant 2°C atšilimui, ekstremalūs karščiai pasiektų kritines žemės ūkio ir sveikatos tolerancijos ribas.
Pirmą kartą IPCC ataskaitoje pateikiamas išsamus klimato rizikos vertinimas pagal regionus, kuri prieinama kiekvienam adresu: https://interactive-atlas.ipcc.ch/
Šaltiniai:
Climate change widespread, rapid, and intensifying – IPCC — IPCC
Climate change: IPCC report is ‘code red for humanity’
Visi šie tyrimai bei atradimai dar kartą įrodo, kaip pasauliui reikia mokslininkų ir inžinierių. Nebeužtenka kurti prietaisus, lengvinančius žmogaus buitį, darosi kur kas svarbiau užtikrinti saugią ateitį bei ieškoti būdų išvengti pasaulinių klimato kaitos sukeltų katastrofų.
Mokslininku gali tapti ir Tu, įgyvendindamas idėjas bei prisidėdamas prie šviesesnės ateities kūrimo.