Archive for February, 2015

Пристигнали мъртви

Голямата опасност са космическите лъчи – енергизирани протони и други заредени частици, които са в състояние да размажат части от ДНК и ерго самата ДНК. Ние сме защитени от космичните лъчи посредством земната атмосфера и соларният вятър, но в междузвездното пространство, микробите-пътешественици в малката капсула-семе, ще посрещнат радиацията незащитени.
Знаем, че те ще се справят за известно време, навярно дори няколко години. Бактерия оцеля за повече от 18 месеца извън Международната Космическа Станция. По-дълготрайно излагане ще бъде и по-голямо предизвикателство, може би не толкова смъртоносно според Луис Дартнел от Университета Колидж в Лондон. Той изучава потенциала на микробите за оцеляване на Марс. “Числата ще свършат своята работа ако можете да изпратите достатъчно микроби-пътешественици във всяка капсула. Голяма част ще измрат по пътя от радиация, но малка фракция ще оцелее.

No_panspermia_zone_by_cpufx

След милиони години и недостатъчна защита, около една на милион сухо-замразени бактерии ще оцелее, пресмята Дартнел. При скоростта, която може да ни бъде осигурена от соларния съд според очакванията ни и пресмятанията на Моднър, милион години са достатъчно дълъг период, за да се пропътуват около 500 светлинни години. Факт е, че може би няма да има значение дали микробите са пристигнали мъртви. Пол Уесън, астрофизик от Университета Херцберг в Канада, смята че дори разпокъсани тела на микроби, и просто фрагменти от ДНК и други биомолекули, могат да накарат живота да се развие. Той нарича идеята си – “некропанспермия“.

Алтернативно решение е покритие дебело няколко метра върху космическият кораб, което би минимизирало голяма част от космичните лъчи и респективната увреда от тях. Друго решение е да се съживяват от време на време “пътниците”, за да могат да поправят повредите по ДНК  и впоследствие пак да се суспендира състоянието им.

Тези опции разбира се биха изисквали доста по-голям космически кораб, което проваля идеята на Моднър – а именно да се направи директната панспермия относително евтина. И преди всичко проект, който няма да донесе плодове дори за милиарди години и чийто успех или провал ще бъде неизвестна величина, изглежда не много атрактивен по отношение на привличането на големи обеми субсидиране.

6a00d8341bf67c53ef0120a8883ee2970b-300wiЦената на нискотехнологичният подход визиран от Моднър зависи от доста фактори. Колко капсули трябва да се приземят на млада планета, за да могат да речем да имат някакъв шанс да се установят? Моднър предлага стотици, докато МакКеу се чувства по-оптимистично – “Шансовете на някакъв индивидуален организъм да се развие или на някаква отделна капсула да попадне на плодородна почва е нищожен разбира се. Добрата страна е, че ще е лесно да се направят милиарди от тях. Милиарди, може би много милиарди ще са нужни, Дори най-близките планетарни системи са дребни цели и повечето капсули ще пропуснат. Минусът е също, че планетарните системи са подвижни цели и ще е нужно ултра-прецизно измерване на движенията им преди да се изпрати някаква неуправлявана мисия до тях и същата да има някакви шансове за успех.  Това би трябвало да е възможно със следващите поколения от масиви телескопи до няколко десетилетия.”

Марк Милис от Фондацията Тау-Зеро, който промотира изучаването на междузвездните пътувания е скептичен в това отношение: “Трудно е да се уцели междузвездна цел, и е много по-трудно да се уцелят такива цели с пасивни кораби, вместо с такива, които могат да коригират курса си докато се движат.
Целта се превръща в малък проблем в един от грандиозните планове на Моднър. Той се надява да засели цели региони с формиращи се звезди, които съдържат десетки нови звезди, като например облака Ро-Офиучи, разположен на около 500 светлинни години (на снимката по-долу).

Rho-200-450D-NoFilt-800-2013-0409-0410--81x300--640x

Това е голяма цел и не е проблем да бъде улучена. Негативът тук е, че подобна масивна бомбардировка ще изисква вероятно милиони пъти повече капсули, отколкото единична планета или диск от формиращи се планети. А и след като са веднъж там, повечето от неустрашимите твари може да се наложи да чакат милиони години докато нещо твърдо се формира, като през цялото време ще бъдат изложени на интензивен дъжд от космическа радиация.
Ако флотата от елементарни космически кораби не може да се справи, то може би ще ни е необходим по-изискан в технологично отношение подход. Сал задвижван не от слънчеви лъчи, а от огромни лазери на земна орбита би могъл теоретично да развие скорост от хиляди километри в секунда, съкращаващ времето за пътуване и излагането на радиация и фактически дори би могъл да бъде прицелен по-прецизно отколкото слънце-задвижваните кораби. Сложна роботизирана система пък би могла да навигира микробиалните пътници към по-обещаващи нови светове.

И докато предизвикателствата са огромни, без съмнение е факта, че ще бъде по-лесно да се изпратят бактерии вместо хора. Те са просто наши далечни роднини, но както Моднър се мотивира – родът си е род. “Животът е едно голямо семейство и целта на живота е да се разпространява. И ако успеем да засеем живот на няколко стотин планети, реално можем да стартираме множество вериги от еволюция. Надявайки се някои да еволюират до разумни същества.”

МакКей се съгласява тук – “Разглеждайки Вселената ние търсим и виждаме редица различни неща, но нещото което е може би най-интересно е, единственото нещо което има извор на стойност, е животът. Харесвам аргумента, че хората трябва да търсят, за да разширят богатството и диверсификацията на живота.

Пълна анихилация

Налице е разбира се риск, че правим нещата точна наобратно. Присъствието на земни колонисти може да предотврати нови форми на живот да еволюират. Дори по-лошо, колонистите биха могли да унищожат нативните форми на живот.

Или пък да вземем под внимание следната обратна ситуация – “Как бихме реагирали, ако друга цивилизация изпрати на Земята направляван пакет за панспермия съдържащ извънземни микроби и той афектира земната биосфера по негативен за нас начин? Ако не сме сигурни, че микробите няма да навредят на вече съществуващ живот, то по-добре е да не ги пращаме. Единственият довод може би като последен пристан е, ако планетата ни е изправена пред пълна анихилация от надвиснал соларен инцидент, астероид или катастрофа с комета.

Други са по-малко разтревожени. “Моето усещане е, казва Дарнел, милиарди капсули-семена могат да бъдат пратени до облаците, в които се формират новите звездни системи и де факто да се адаптират към техните условия, по този начин ще бъдат по-добре екипирани и по-добри в това да надделеят над нови пристигащи, но това може и да не се случи разбира се.”

Предназначени за целта телескопи като телескопа на НАСА – Terrestrial Planet Finder биха могли да търсят знаци от живот в други светове преди да се пратят каквито и да било капсули. Те разбира се не са в състояние да открият някакви ранни етапи на развиващ се живот, но те ще разкрият дали има установена вече биосфера. Ако не открият такива знаци, това ще е доказателство, че животът там не е готов за начало и се нуждае от услужлива ръка.
Ако от друга страна живота, който открием е изобилен, то няма да има нужа от направлявана панспермия. Галактическо партньорство от подобен род с извънземен живот може да бъде знак, че живота е готов да еволюира или разпространи бързо между звездните системи посредством натурална панспермия или и двете заедно.
Или може би както Карл Сейган предложи през 1966 г., че друга цивилизация е имала тази идея преди милиарди години и успешно е разпръснала семена по протежение на галактиката.

Били ли са нашите предци самотни оцелели в малък звезден кораб, който се е разбил кацайки върху гола и безплодна планета далеч от дома?

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Хапни!

Posted: February 25, 2015 in New Scientist
Скакалец в чинията ви - сн.Гардиън

Скакалец в чинията ви – снимка в.Гардиън

Ядливите насекоми са сочени за следващата глобална суперхрана. Но както Сандрин Сьорстемонт открива, тук има уловка.

От тъмният ъгъл на кухнята, готвачът Бен Риди издърпва пластмасов контейнер, който се е превърнал в дом за гигантска хлебарка. Във всяка друга кухня подобна гледка ще бъде причина да се извика контрола по вредителите. Но тук в Nordic Food Labs – голяма къща-лодка намираща се в Копенхаген, трансформирана в работещата ръка на  изследователското звено на световноизвестният ресторант Номатис, инсектите са само едни от многото потенциални суровини, подготвяни да изминат пътя от малката ферма, в която биват отглеждани до блюдо подходящо за поставяне в чинията ви.

Риди и готвачите му приготвят меню за Фестивала, събитие промотиращо яденето на инсекти в Welcome Collection в  Лондон, където Бен се надява да превъзмогне западната инстинктивна погнуса по отношение на необичайните му рецепти. Лакомствата включват френски муселин с плънка от пюре на ларва на восъчна пеперуда, запечени в масло щурци, и силен коктейл от мравки.

И не са само готвачите занимаващи се с изискана кухня тези, които се опитват да сложат шестокрако блюдо в менюто. Растяща е нагласата, че насекомите са суперхраната на бъдещето. Те осигуряват потенциална алтернатива на месото, не само по-приемлива като устойчиви показатели от свинското и говеждото, но и така също алтернатива богата на витамини и минерали.
Единствената пречка към тази протеинова нирвана е мисленето, което се базира на нашата неохота да поставим насекоми някъде близо до устата си, а какво остава вътре в нея. И от правителства през готвачи и енергийни блокчета със щурци – дело на предприемачи, има натиск да се намерят начини, та да ни направят всички нас –  инсектояди.

Но, е ли тази неохота наистина твърдото препятствие седящо на пътя към глобалният, устойчив източник на протеин? Или пък има други капани по пътя към консумацията на насекоми? В световен мащаб около 1900 вида насекоми се идентифицират като ядливи, като важно е да се отбележи, че в части от Африка, Азия и Централна и Южна Америка, хората ги ядат от векове. През последните няколко години обаче, правителства и групи по опазване на околната среда изказват нарастващ интерес към това да се сложат инсекти на всекиму в чинията.
В съответствие с доклад на ООН, спрямо настоящият ръст на популацията, ще е нужно продукцията на храна да се увеличи със 70% до 2050-та г. Търсенето ще бъде главно на храни богати на протеин, но не е налична достатъчно земя достъпна, за да се увеличат гледаните животни спрямо желания ръст.  Докладът на ООН идентифицира насекомите като начин да се запълни тази пролука. И не само че предимството им е, че могат да бъдат отглеждани на частица от мястото необходимо за традиционните видове гледани за месо, но и така също че отпадъците от тях съдържат по-малко амоняк, който на свой ред прави почвата киселинна, и в добавка емитират по-малко газове вредни за атмосферата.

Но по-важното е, че те са истински извор на протеин. Брашнените червеи съдържат например повече протеин отколкото еквивалентно количество свинско. Порция от 100 грама от сушени мухи или пък мексикански скакалци съдържа около 28 грама протеин, които ще открием в 226 грама пържола. Доста от насекомите са богати на витамини и минерали, в частност на цинк и желязо, които липсват в много диети; две ларви на копринената пеперуда съдържат 10 пъти повече желязо отколкото това, което се съдържа в 100 грама печено говеждо, а 100 грама порция от сготвени гъсеници – популярно блюдо в Ангола, удовлетворява дневните ни нужди не само от желязо и цинк, но така също и мед и тиамин. Повечето насекоми дори съдържат фибри и ненаситени мазнини, което се отразява и на вкуса им. Суровите австралийски личиники уичита за пример, имат вкус на бадеми, но не и текстура на такива.

Преди обаче Западната култура да се възползва от този Рог на Амалтея, от хората е необходимо да превъзмогнат тази психологическа преграда свързана с ядене на нещо, което обичайно се свързва с нечистотия (Вж. по-долу “Пременените инсекти“). Добрата новина е, че е напълно вероятно в рамките на 25 години да се превърнем в ентусиазирани ентомофаги. За нещастие обаче, предпочитанията ни са –  само половината от проблема.

Нещо диво

Един от основните проблеми е откриването на богат източник на инсекти. Хранителни или не, ще са ви нужни доста от тях, за да се почувствате заситен. В Мексико, някои ресторанти ще напълнят тако с 25 грама мравки и го сервират като лек обяд, но пък в Тайланд, и в най-обожаващите насекоми като храна страни, същите са предимно деликатес. Така че, откъде ще намерим достатъчно насекоми, за да се компенсира цялостния недостиг от говеждо?

Ще бъде катастрофално да се опитваме да ги “събираме” от природата. Според Марсел Дике, ентомолог във Вагенинген, Холандия –  “Ако всеки започне да прави това, съществува риск от преексплоатация”. Разбира се, на Запад мисълта за “фуражна” златна треска може и да е далеч в бъдещето, но проблемите вече се зараждат в Мексико, където няколко вида са застрашени от хранителните навици на растящата популация. Увеличаващото се търсене от страна на ресторантите, както в Мексико, така и в чужбина, застрашава в момента 14 вида, включително ларвите на пеперуди.
Което е важно да се отбележи, яденето на инсекти, може да бъде почти толкова проблемно както за хората, така и за инсектите. Няма начин да се узнае какво са консумирали дивите насекоми; може да е изобилствало с потенциално опасни микроби. И докато съществува законодателна рамка относно това колко насекоми за пример, са приемливи като замърсител в други храни, няма закони, които да регулират специфично приготвянето на същите. За да се унищожат микробните пътешественици, на готвачите се препоръчва да бланшират насекомите, след това да ги замразяват или да ги пречистват посредством храненето им с чиста храна за 24 часа – в момента обща практика при сервирането на охлюви.
Проблемът е, че има други контаминанти, които могат да се окажат трудни за премахване. При изследване на гигантски термити и ларви на хоботника по американската палма- два вида обичайно употребявани като храна в зоната, Адедойн Дейвис Банждо от Университета Олабиси Онабанджо в Нигерия и екипа му откриват значителни количества тежки метали, включително олово и кадмий. Най-вероятния виновник, който можем да посочим с пръст са химичните пестициди разпръсквани около хабитатите на насекомите или замърсяването на въздуха от индустриалните зони. За хората, редовно хранене с тези контаминирани насекоми може да доведе до увреда на белите дробове, проблеми с имунната система и дори психологически нарушения.
Следва, че поради много причини, дивите насекоми са извън картината. Единствената витална алтернатива е отглеждането. Ферми за насекоми вече “кацнаха” в няколко страни. В Тайланд, където инсектите се консумираха основно от местното селско население, но в момента се наблюдава нарастващо търсене от града, фермите помагат да се осигури ресурса целогодишно. Отглеждането на щурци беше въведено в страната преди около 15 години и се превърна в голям бизнес. В момента има около 20000 ферми, които масово произвеждат щурци в бетонни кошери, които помещават по около 2000 индивида във всеки отделен съд.

Thailand Six Legged Livestock

Фермерите на инсекти в северните страни няма да могат да се справят толкова лесно обаче. Репутацията на насекомите за жилавост в епидемични размери е подвеждаща. Скакалците за пример се нуждаят от високи температури, за да оцеляват. Добрите новини според Дайк, който отглежда скакалци с изследователски цели последните 30 години са,  че няма опасност от фермерите, които гледат насекоми да пресъздадат библейска напаст ако “добитъка” им бъде изпуснат в подходящ климат.

tinyfarms.jpg.662x0_q100_crop-scale

Така че, кои инсекти могат да бъдат гледани на север? Откриването на отговора на този въпрос ще изисква екстензивни опити и грешки, поради различният за всеки вид начин на размножаване при изменения в условията. Изискванията могат да варират почти в толкова широк аспект по отношение на видовете насекоми, колкото варират между пилета, прасета и рогат добитък, показва настолната ферма и учи респективно готвачите в  Nordic Food Labs.

Всяко насекомо, което минава през етап на ларва и какавида е по-сложно,” казва Рийд. Така че, хлебарките могат и да се репродуцират лесно, но ядливите бръмбари са по-трудни.

В Европа, в Холандия се павира пътят, който има за цел да се фокусира върху по-малко-чувствителна, масова продукция на различни видове като например мигриращи скакалци, брашнени червеи и ларви на бръмбари. Поради причината, че скакалците се развъждат в малки, претъпкани пространства в див вид, те могат да бъдат развъждани масово в кутии изхранвайки се с трева. Брашнените червеи процъфтяват на тъмно, независимо че е необходимо и подгряване, когато биват отглеждани в по-студени климати, което редуцира техните екологични предимства.

Изследване върху енергийната разходимост в продукцията на брашнени червеи показа, че енергията необходима е повече от тази, която се ползва за получаването на еквивалентно количество мляко или пилешко, но сходна на тази необходима за свинското или говеждото. Освен това имаме и факта, че количеството необходима енергия може да бъде редуцирано посредством използването на предимството което имаме по отношение на излишъка от телесна температура отделяна от по-големите ларви, която може да се ползва, за да поддържа по-малките топли.

Уроците научени в Холандия могат да бъдат адаптирани в други страни от Запада, за да ги подпомогне да установят наченки в това да направят насекомите част от нормалното хранително снабдяване. Но има още дълъг път преди фермите за инсекти да се превърнат в нещо нормално като птицеферма или млекодобивна ферма.

Какво се случва например, когато насекомите се разболеят? “Няма ветеринари за тях,” казва Марион Питърс, която се сблъсква с тази липса на познание, когато открива Bugs Originals – холандският снабдител за ядливи насекоми. ‘”Ние по същество не знаем нищо за болестите при насекомите. Ако например те заболеят, не знаем как да ги лекуваме.” Но едно е сигурно, рано или късно, болест ще удари малките ферми. Освен това имаме проблема с липсата на оборудването. Инсект-фермите са толкова нови като технология в северното полукълбо, че не е налице никаква технология опосредстваща човешкия труд. Но такава е необходима, казва Дики, защото ако например отпадъците от насекомите не се премахват в необходимото време, те просто отново ще ги изяждат. Така ръчния труд необходим за поддържането на “клетките” чисти е главна пречка към масовата продукция. Решаването на тези проблеми разбира се е само въпрос на време и усилие, като по-трудният за преглъщане проблем е разбира се – вкусът.

Тънкото небце ще ви каже, че отгледаните във ферма насекоми просто не са толкова добри като тези добити на открито. В редки случаи някои от фермерите е известно се поддават на това да ползват за подхранването продукти, които да смъкват допълнително цените надолу, за пример щурци да се хранят с рибни продукти. “Те са на вкус като развалена риба впоследствие,” споделя Риди.

Друг проблем засега е, че за да отговаря на вкусовите изисквания предявени към него, готвачи като Риди в момента плащат космически цени за вкусни специмени развъждани за зоопаркове, вместо да купува тези гледани във ферми в Холандия. “Малките скакалци, които купуваме ни струват малко състояние всеки и това е на редуцирани цени,” споделя той. При тези цени, за да получите същите 25 грама протеин, които ще откриете в пържола струваща£3.40, ще ви се наложи да отделите около £60. Но новините не са чак толкова лоши. Дори и да не се превърнат в основна храна, има начин насекомите да революционизират хранителната верига на 21-ви век: просто посредством поставянето на допълнително стъпало надолу в хранителната верига. Те по същество могат да допринесат доста бидейки нов източник на храна за добитъка. Храненето на животни, които използваме за месо с насекоми би изисквало по-малък психологически преход: пилетата за пример, особено тези гледани на открито хапват доста насекоми.
И изменящите се регулации в ЕС скоро ще бъдат модифицирани така, че да позволят шестокраките видове като храна за добитъка. “Храненето на прасета с инсекти може да бъде алтернатива на рибното брашно, чиито цени вече са до небесата,” казва Дик. “И тъй като рибните популаци са пред реален риск да бъдат изчерпани, това е и една дружелюбно настроена към околната среда алтернатива.”

Насекомите могат да станат дори по-привлекателни по отношение на цена и околна среда, ако започнем да ги храним с хранителни отпадъци. Дик в момента разглежда перспективите на превръщането на остатъчни продукти от производството на бира и хлебни изделия в храна за шестокраките. И докато хората може и да не харесват насекоми хранени с нежелани отпадъци, то животните едва ли биха възразили.

Но може би най-интригуващата полза е потенциала на насекомите в ролята им на натурален антибиотик. Хитинът, който е главен компонент  на екзоскелета при насекомите и се открива и при мекотелите, показва признаци на подсилване на имунната система след прием, увеличава здравословната чревна флора и инхибира растежда на няколко патогена. Изследователи в Университета по технологии в Тайланд откриват, че пилета хранени със суплементи съдържащи малки количества хитин-съдържащи скариди дава като резултат по-малко нарастване на бактериите в храносмилателната система на животните и респективно по-малобройни чревни E. coli и salmonella. Инкорпорирането на насекоми в животинското изхранване в САЩ за пример, може да редуцира прекомерната употреба на антибиотици, което е фактор в растежа на бактериите резистентни към тях.

Трудно е да се предвиди какви ще са отношенията ни с ядливите животински видове след 25 години. Дори Риди, който харесва визията за новата съставка, казва, че е малко вероятно инсектите да заемат мястото или да заместят месото в голям мащаб.
Което е ясно обаче, ако се осланяме само на продукцията на месо, ще е необходима земя и енергия, която планетата не може да си позволи. Истинският проблем може би идва оттам, не какъв протеин консумираме, а по колко. “Можем да поставим инсектите като храна за богатите или храна за бедните, но може би трябва просто да приемем факта, че не трябва да ядем толкова много месо.”

И докато го казва сервира финалното блюдо от неговият изкушаващ пир – топка от покрит с пчелен восък сладолед в меден сос Комбуча – трудно е да се спори при такъв вид довод, да не се ядат насекоми. Но високата цена на добитите извън сезона ларви е напомнящ фактор за това, че това блюдо ще остане инцидентен деликатес, поне за известно време.

eat-mor-bugs

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Сладки мечти

Posted: February 25, 2015 in New Scientist

Да откриеш подсладител без захар, който да излъже вкусовите ти луковици е лесно. Мозъкът е истинската цел и трудност.

Съдържа нула калории! – Безброй безалкохолни напитки се тупат по гърдите с този слоган като призив към тези от нас, които са постоянно ангажирани в безкрайната борба с разширяващата се линия на талията. Свободните от калории подсладители със сигурност имат какво да предложат. Производителите на храни и напитки станаха толкова добри в това да използват заместители на захарта, че е почти невъзможно за тях да се открие дали или не са част от реалното – а именно, вкусовите тестове за сукроза.

И докато изкуствените подсладители може би объркват вкусовите ни луковици, расте съмнението, че мозъка ни е толкова лесно да бъде измамен. Възможно ли е апетитът ни за сладки храни, да е нещо повече от харесване на сладкото? Ако е така, целият обем от стратегии за отслабване може да се нуждае от сериозно осмисляне.

Незахарните подсладители извървяха дълъг път. Един от първите и може би най-лошият беше оловото. Римляните са приготвяли виното си в оловни съдове, оставяйки филтрата от сладкия на вкус метал в храната си. Практиката надживява Римската империя с няколко века, и се смята за главен виновник за смъртта на голям брой благородници, включая Папа Климент II, който умира през 1047 г.

Местното население в Южна Америка използва открай време билка наречена стевия, която съдържа химикали, които са сладки на вкус, но които не се метаболизират в храносмилателният тракт.

Тези така да се каже ранни експерименти не са били заинтересовани от свалянето на килограми, а просто са търсели начин да се подслади храната, в свят в който рафинирата захар е била оскъдица.

Захаринът е първият индустриално произвеждан изкуствен подсладител, открит в късните години на 19-ти век и скоро придобил неимоверна популярност.  Таксите и рестриктивните патенти поддържат цената висока и черният пазар го разпространява по протежение на Европа: доклад от 1911г. твърди, че има 129 контрабандисти на захарин само в Цюрих.
Захаринът обаче има мощен остатъчен вкус. Не напраазно си е спечелил място в английският речник като епитом (бел.авт – образец) за неприятна сладост.

Оттогава-насам парад от подсладители излезе на сцената, тук се включват цикламата, аспартам, сукрозо-подобната (и много сладка) сукралоза, както и няколко други, включая един наречен Ребиана, добит от южноамериканска билка.

И дори обаче производителите да стават все по-добри в смесването на тези съставки, в опита си да избегнат специфичните вкусове, то тяхната способност да ни помогнат да намалим калорийният си прием и да поддържаме теглото си в норма, са все още под въпрос. Изследвания проведени през 80-те, показват че редовната употреба на изкуствени подсладители може дори да накара хората да ядат повече, посредством стимулиране на апетита без естественото му задоволяване. И независимо дали методиката в някои от тези изследвания е под въпрос, то съмненията остават налице.

В лова на истината се включва и Гуидо Франк, психиатър от Университета на Колорадо в Денвър. Същият има определен интерес към хранителните нарушения. За да сравни как мозъка реагира на сукралоза и сукроза. За да сравни как мозъка реагира на сукралоза и сукроза, той използва подсладителя и захарта в изследване с 12 жени, като настройва концентрациите, по начин такъв че да бъдат еднакво сладки. “Те съзнателно не могат да ги различат,” казва Франк. Само че при разглеждане на мозъчния отговор с функционален ЯМР (fMRI), той забелязва ясни разлики.

Отговора на сладостта

Сукрозата предизвиква силна активация в “зоните за възнаграждение” на мозъка, които се активират в отговор на действия, които носят задоволство като ядене и пиене. Сукралозата не активира тези зони толкова силно, но синхронизира активността на цяло съзвездие от вкусово-асоциирани мозъчни зони – и го прави много по-силно от сукрозата (Neurolmage, vol 39, p 1559). Франк е на мнение, че сукралозата активира мозъчни зони, които регистрират вкусови задоволства, но не достатъчно силно, за да предизвикат насищане. “Това може да те накара да хапнеш нещо сладко или нещо калорично впоследствие.”

Сходни резултати има и при експерименти със сканиране на мозъка проведени от Пол Смийтс, невролог в медицинският център към Университета в Утрехт, Холандия. Той дава на доброволци две версии на оранжадена напитка. Едната е подсладена със захар, а другата с бленда от некалорични подсладители – аспартам, захарин, цикламат и калиев ацесулфам. И двете напитки предизвикват сходни модели на мозъчна активация, с изключение на това, че некалоричната бленда се проваля в това, да освети бучка с размери на череша в зоната на удоволствие, наричана caudate nucleus.

Смийтс представя резултатите си по време на срещата на Организацията по картографиране на човешкият мозък през 2009-та в Сан Франциско.  В паралелно по смисъла си изследване, което отива отвъд мозъчната карта, публикувано през юли, 2009 от Едуард Чамбърс, изследовател от Университета в Бирмингам, се добавя допълнителна тежест над идеята, че сладките храни предизвикват доста повече от сладост.
За целта Чамбърс кара осем колоездачи да въртят педалите в 60-минутно упражнение, докато измерва нивото на работа, което изпълняват телата им. По време на упражнението в различни дни той им казва да си жабурят устата с разтвор или на глюкоза или на захарин, но без да го гълтат впоследствие.

Смивката на глюкоза подобрява постиженията на колоездачите с малко, но постоянно ниво сравнено със захарина. Вкусът, който се усеща от колоездачите сякаш подсказва, че повече калории са на път и това ерго е достатъчно, за да мотивира мозъка им да накара краката да работят по-здраво.

Реално изненадващите резултати идват по-късно, когато Чамбърс кара колоездачите да се жабурят с разтвор или на захарин самостоятелно или захарин плюс калоричната, но не сладка захар, наречена малтодекстрин. Колоездачите се справят значително по-добре, когато се жабурят с малтодекстринов разтвор, независимо че двата тестови разтвора носят един и същ идентичен вкус на захарин. (The Journal of Physiology, vol 587, P 1779)·
Всички тези резултати подсказват, че мозъкът има някакъв начин за установяването на калориите, докато храната е още в устата. Според Чамбърс – “Това е несъзнателен отговор и като такъв е независим от възприемането на сладостта.”

Когато Чамбърс впоследствие изпълнява fMRI скенер на тези атлети, той получава някакво виждане и обяснение за този несъзнателен отговор от мозъка. Комбинацията от захарин и малтодекстрин активира две мозъчни зони асоциирани с т.нар “възнаграждение” – striatum и anterior cingulate – при които фактически захарина се проваля в опитите си да активира.

И докато това откритие може и да изглежда лошо от гледна точка на напитките с нула калории, то може да бъде всъщност началото на истинският прогрес в намирането на начини за помощ на хората в това да редуцират калорийният си прием.

Единият подход се фокусира върху информацията, която се изясни през последното десетилетие и описваща ролята на рецепторните протеини върху вкусовите ни луковици. Това са тези рецептори, които откриват вкусовите молекули в нашата храна. И докато изглежда имаме около 30 различни рецептора за горчиво, то има само един за сладко, формиран от двойка протеини наречени  TlR2 и T1R3- разположен е върху вкусовата луковица близо до върха на езика и което не е изненада, свързва се както с захари, така и с изкуствени подсладители.  Тези рецептори се превърнаха в фокус на усилието за създаването на по-добри заместители на захарта и могат да решат проблема с остатъчният вкус, който дълго тормози изкуствените подсладители, но те ни казват всъщност малко относно несъмнената способност на мозъка да направи разлика между захари и изкуствени подсладители. Вместо това е може би текстурата, това което е ключът, казва Джайрам Шандрашекар, невролог в Медицинският Институт Хауърд Хюз в Джанела Фарм, Вирджиния. Джайрам е човекът, който помага да се идентифицират тези рецептори.

Поради факта, че захаринът е няколко стотин пъти по-сладък от захарта, Чембърс използва много малко от него – ефекта от това е, че глюкозната и малтодекстриновата напитки са доста по-вискозни отколкото чисто захариновата. Мозъкът може би вземе под внимание тези едва доловими текстури. “Когато ядете нещо сладко, можете да активирате два пътя, единият за сладостта и другият за текстурата,” казва Шандрашекар. “Заедно, те ви доставят по-добро усещане, отколкото просто самостоятелният път на сладкото.” Некалоричен агент, тип пълнител, който да сгъстява некалоричната напитка може да реши проблемa. Подобни пълнители вече се използват в голям обем от продукти, от смутита до енчилади.

Алтернативен подход е под развитие в Зеномикс в Сан Диего, Калифорния. Компанията разработва безвкусна молекула наречена S6973, която не активира рецептора за сладост,  но го изменя по начин такъв, че той се свързва по-здраво със сукрозата. “Това води след себе си ефекта захарната молекула да стои върху рецептора двойно по-дълго,” казва Грант Дю Боа, химик по ароматите в Coca-Cola Company в Атланта, която финансира изследването. “По този начин можете да си вземете напитка, която нормално съдържа 10% захар, да я приготвите с 5% захар и вкусът да остане същият.”
S6973 може би ще разочарова тези от нас, които биха искали да компенсират гощавка за милион калории с пиене на сода с нула калории, но преди всичко питиетата с подобрители на сладостта все пак ще съдържат близо половината от захарното съдържание на нормалните напитки. Но това всъщност може да е плюс, ако за разлика от своите нулево-калорийни братовчеди, тези напитки съумеят да убедят мозъка, че получава калориите, които жадува.

И независимо от това какво показва тестът за вкус, те може би дори ще преминат мозъчния тест.

Червата, бидейки на фронтовата линия с населения с вредители външен свят, съдържат голямо количество имунна тъкан, която се учи да различава приятел от враг посредством взимане на проби от чревната флора. При мишките, които нямат микробиом, имунната тъкан се проваля в това да се развие правилно и в съответствие с това носи по-малко молекули, които усещат и реагират на заплахи от патогени.

Микробите по същество дори помагат оформянето на вътрешностите. Микровилите – тънки нишки, които формират вътрешната тъкан на червата и увеличават повърхността по протежение на която храната може да бъде абсорбирана, се развиват абнормално при мишки лишени от микробиом.

Открития като тези поддържат идеята, че нашите чревни микроби действат колективно, за да изградят един вътрешен свят, и по-скоро нещо като екстра орган с негови собствени функции. Но изследването на това как точно чревната микрофлора взаимодейства бяха трудни, тъй като множество от бактериите не се развиваха в лабораторни условия. Това като цяло се измени с въвеждането на технологиите на генома. Възможността да се извлече ДНК директно от пробите и да се развие, даде хляб за развитието на изследвания, които рисуват картината на това какво живее в нас, или поне в единия край, откъдето произлизат фекалните проби. Излиза, че нашите дебели черва са доминирани главно от два типа бактериални дивизии Firmicutes и Bacteroidetes, и малки количества Proteobacteria.

Малко количество от флората са гъби и протозои за които всъщност се знае малко. Същото се отнася и за вирусите, които се крият в червата ни, хранейки се с бактериите там. Става дума за почти непознати видове, които варират в голяма степен от човек до човек (Nature, vol 466, p 334).
Друг подход наречен метагеномика изучава на какво всъщност са способни тези микроби. За разлика от обикновените изследвания на геномиката, които се фокусират върху индивидуални организми, този засяга събирането на всички гени в дадена екосистема, за да се създаде глобален “метагеном” – нещо като списък с части, които са нужни за функционирането на тази екосистема.

Най-детайлният списък публикуван към днешна дата е публикуван през 2010 от MetaHIT – (Метагеномика на човешкият чревен тракт) – консорциум базиран в ЕС. Изследователите изучават фекални проби взети от 124 европейски зрели индивида и откриват впечатляващата цифра от 3.3 милиона различни микробиални гена, значещо че те превъзхождат нашия собствен човешки комплекс около 150 пъти (Nature, vol 464, p 59). Не всеки разполага със всичките микробиални гени, но при сравнение на участниците в изследването, екипът идентифицира комплекс от гени, които всички съвместяваме. Способен на повече от 6000 биохимични функции, този “минимален метагеном” представлява ядрото от гени, необходимо за оцеляването на цялата екосистема.

Та какво точно правят тези гени? Много от тях изглежда запълват метаболитни дупки в нашия собствен геном. Известно е например, че ние не сме в състояние да синтезираме достатъчно VitB или какъвто и да е VitK без помощта на чревната ни флора, но микробите имат и множество други полезни функции. За пример, те съдържат гени, които могат да конвертират сложни карбохидрати до по-прости молекули наричани късоверижни мастни киселини, важен енергиен източник покриващ между 5-15% от нуждите ни.

Други гени от ядрото на метагенома разрушават растителна целулоза и сложни захари като пектина, откриван в плодовете и зеленчуците, което ни позволява да се храним с, и усвояваме храни, с които иначе не бихме могли ако не бяха тези гени.

Идеята, че чревната флора има пасивна роля в регулирането на биохимията ни отдавна не седи на преден план. Джеръми Никълсън от Кралския Колеж в Лондон казва: “Убедени сме, че те са много, много активни“. Той открива, че чревният микробиом дори афектира способността ни да метаболизираме и отговаряме на болкоуспокояващото парацетамол (ацетаминофен)  (Процедури на National Academy of Sciences, vol 106,p 14728). Проекта MetaHIT открива, че микробиалните гени изглежда са въвлечени в това да метаболизират лекарства и други не-диетарни съставки, като например токсини и хранителни добавки. Така че навярно фармацевтичните компании, ще се наложи да имат впредвид както човешкия геном, така и микробиалния геном в разработката на нови лекарства. По този начин персонализираната медицина току-що стана изключително усложнена.
Става ясно и какво се случва, когато отношенията ни с чревната флора тръгнат зле. Сред участниците в проекта MetaHIT има група хора с възпалителни заболявания на червата като улцеративен колит и болест на Крон. Предишни изследвания показват, че тази група биха имали по-ниска диверсификация на бактериални видове в червата си.

Със сигурност е ясно, че тези в изследването MetaHIT притежават 25% по-малко микриобиални гени сравнено със здрави хора. Междувременно изследване при мишки показва, че баланаса между микробите в червата може да играе роля в развитието на диабет тип 2. Хората с болестта приютяват по-големи пропорции от бактериите Bacteroidetes вместо Firmicutes, изложено и публикувано в PLos One,vol 5, p ego85.

16632229-abstract-word-cloud-for-gut-flora-with-related-tags-and-terms

Чревната флора може да бъде асоциирана и с затлъстяването. Когато екипа воден от Джефри Гордън от Вашнгтонският Университет в Сейнт Луис взима за пример микроби от червата на слаби и затлъстели мишки и ги транслаплантира в чисти от бактерии мишки, той открива, че тези с микробиом на затлъстели животни качват значително повече тегло. (Nature, vol 444, p 1027). По-подробни изследвания показват, че микробиома на затлъстели хора показва по-голяма способност да усвоява енергия от храната (Obesity, vol 18, p190).

И тъй като тези асоцииации са по-скоро сугестивни, не е ясно дали нашата чревна микрофлора в действителност причинява здравословни проблеми или дали те (микробите) просто се променят като следствие. Системата е толкова сложна, че ще бъде много трудно да се докаже причинна връзка.  С повече успех, детайлни изследвания на структурата на микробиалните общности при здрави и болни индивиди, ще бъде стартова точка за разработването на терапии. Тук се включва лекарства, пробиотици, храни които променят поведението на нашите чревни екосистеми, а дори и фекални трансплантанти (New Scientist, 22 January,p 8). И това е само началото. Американският Проект на Човешкият Микробиом е подкрепен със $115 милиона. Целта му е да изучи микробиомите в червата и други места по тялото на 300 индивида. Проекта ще анализира над 12,000 проби и ще изследва заболявания като Болестта на Крон и некротизиращите ентероколити.
Междувременно, други изследователи се питат дали има налице връзки с микробната флора, които могат да подпомогнат обяснението защо затлъстяването, диабета, автоимунните заболявания и определени видове рак са във възхода си сред западните общества. Възможно ли е нашият модерен начин на живот да има вредни ефекти върху екологията на микробиома ни? Според Никълсън – “Изложени сме на всичките тези видове странни и чудесни храни, които сме нямали преди, а и околната ни среда е много по-чиста. И това не е всичко, тенденцията ни да използваме прекомерно количество антибиотици, може би оказва продължително и вредно въздействие върху микробиома ни.”
Наскоро публикувано изследване показа, че композицията на чревната ни флора се променя драматично в отговор на курс от антибиотици, преди да започне да се възстановява в рамките на седмица (Proceedings of the National Academy of Sciences, vol 108, p 4554). “Най-често се съвзема, но не изцяло,” казва Лес Детлефсън от Университета в Станфорд, член на изследователският екип. Той спекулира, че повтарящи се нарушения в екологичният баланс на чревния микробиом, биха могли перманентно да изменят функционирането на екосистемата – изменение, което впоследствие би се предало от родител на дете. “Всеки път, когато смущаваме общността, е като хвърляне на зарове“.

Работата върху това, какво точно означава всичко, не на последно място и ненарушаването на зашеметяващо сложните отношение между нас, нашите микроби и всички участници на нашите геноми е една от най-взискателните задачи изправена пред лицето на днешните биолози. Така, че може би разплитането на тези заплетени сложни комплексни въпроси ще изисква и кооперация между различни по обхват дисциплини, оформящо и научен суперорганизъм казано в аспекта на статията.

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Безброй микроби живеят в самите нас, правейки ни това което сме…

Gut-flora-for-good-health

В Института по Генома към Университета във Вашингтон проявяват необичаен интерес към бебешкото ако. Те се надяват, че изследването на пресни проби от местното неонатално отделение ще им помогне в отключването на мистерията засягаща некротизиращите ентероколити, болест на червата, която убива до 1/10 от родените преждевременно бебета.

Заболяването засяга бактерия естествено, само че засега е трудно да се хвърли вина върху конкретна една такава, подсказвайки ни че това може и да не е инфекциозна болест в конвенционалният смисъл. Една от възможностите е причината да е прекъсването на връзката между чревна бактерия и тялото.  Ако е така, абнормална комбинация от бактериални видове в техните изпражнения, би могло да индикира кои бебета ще заболеят. Това е това, което търсят в Вашингтонският Университет в Сейнт Луис, Мисури.

Изследването е част от по-голямо начинание наречено Международен Консорциум за Човешкия Микробиом, който се цели в това да идентифицира и изучи всички микроби живеещи в и извън телата ни. Това начинание трансформира нашето разбиране за организмите колонизиращи вътрешностите ни. И реално се разбира, че “вредителите”, които полагаме неимоверния усилия да изтребим с антибактериални спрейове, като цяло не са наши врагове. Всъщност сме “заключени” в една интимна и витална връзка с тях, и това оформя физическото ни развитие, помага да се тренира имунната ни система и ни екипира с комплект от метаболитни свойства, които иначе не бихме притежавали.

Всеки от нас е част от огромна и сложна микробо-човешка екосистема, която е по-малко индивидуален и по-скоро “суперорганизъм“. Виждането на нещата в този аспект кара изследователите да развият по-холистичен подход към изучаването на човешката биология. И вместо да визират некротизиращите ентероколити като обикновено инфекциозно заболяване за пример, то можем да гледаме на тях по-скоро като на нещо като екологична бедствие – катастрофичен сценарий във взаимодействието между видове.

По сходен начин заболяване като Болестта на Крон и дори състояния като затлъстяването и диабета, биха могли да имат корени в отношенията ни с нашата вътрешна флора. Всъщност повишаващата се превалентност на тези състояния подсказва, че вътрешната ни еко-система е вероятно изправена пред заплаха причинена от модерният начин на живот и съпътстващите здравословни проблеми. И може би скоро ще се тревожим както за биоразнообразието около нас, така и за това във телата ни.

Микробиолозите изучаващи човешкият микробиом обожават да цитират статистически данни и без съмнение числата са главозамайващи. Нормално човек е дом на около 100 трилиона микроба, повечето от които бактерии, но така също и вируси, гъби, протозои и археи. Ти човеко, всъщност си малцинство в своето собствено тяло: микробите те надвишават като брой  спрямо твоите собствени клетки в порядък от 10 към 1. Твоите микроби може би добавят няколко килограма към теглото ти и те са образно казано навсякъде, колонизирали са червата, устата, кожата, нежните тъкани и гениталиите. Всъщност единственото време, когато някой е свободен от микроби е в утробата.  Ние сме родени на 100% хора, но умираме на 100% в микробиален вид. Между тези две състояния има просека от неизучена екология, която ни помага да сме това, което сме.

Никъде другаде трансформацията от индивидуален към суперорганизъм не е толкова драматична както е в червата, които се явяват дом на по-голямата част от нашият микробиом. По време на нормално раждане, бебето захваща вагинални и фекални микроби от своята майка. По този начин бебетата родени чрез цезарово сечение придобиват различен комплект микроби от ръцете на хората, които ги израждат.

През първите няколко месеца от раждането чревната флора претърпява няколко драматични изменения, като различните видове се вкореняват и почват да процъфтяват, отговаряйки на развитието на имунната система на бебето и измененията в средата му и начина на хранене. Има големи разлики между отделните индивиди в зависимост например от това дали новороденото е кърмено или не. Докато навърши 3 години, по-голямата част от чревната флора вече е оформена, с най-голямата част от тези микроби заселени в дебелото черво.

Всеки от нас носи стотици видове от общо възможен репертоар от повече от 1000 различни микроба  (Nature, vol 464, p 59). Тази вариация между хората рефлектира фактори като генна карта, начин на живот, околна среда и хранене. Като цяло обаче, много микробни видове се съвместяват от всички нас, а последните изследвания показват, че общата екологична композиция на микробите в храносмилателната система, попада в една от трите функционални групи или “ентеротипи”. (Nature, DOI:10.1038/natureo9944).

Няма никакво съмнение, че ще бъдем в сериозни неприятности без тази вътрешна менажерия. Балансирана и здрава чревна флора ни пази, за да не могат болестворните микроби да окупират техните предпочитани ниши. Чревната флора има дял и в разработката на имунната система.

*(Бел.авт) – В Евангелие от Марк 5:9, пише, как Христос пътувал към Герасена и на пътя му се изпречил мъж, който изглеждал изглеждал отпаднал и с бесен поглед. Съсухреният човек заговорил Божия син, който искал да узнае какво е името на клетия. А той отговорил: Легион ми е името; защото сме мнозина.

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

– Втора и заключителна част от космическата одисея на микробите – “Иди напред и се размножи“.

-“Сладки мечти” – истините, лъжите, сладките измами зад изкуствените подсладители, те ли лъжат нас или ние лъжем себе си? По-сладко ли ни става от това?

-“Хапни!” – дали насекомите ще бъдат следващата суперхрана или пък не? Препечен скакалец с малко мед, моля!

-“Аз съм легион” – микробите, които живеят в теб, те правят този, когото си!

A fronte praecipitium a tergo lupi