Zielona Sahara, czyli jak powstał starożytny Egipt

Przy okazji przedłużającej się zimy i dyskusji na temat zmian klimatu warto uzmysłowić sobie, że wpływ na te zmiany ma bardzo wiele czynników i tak naprawdę, to nie wiemy jak będzie w Polsce za 50 czy 100 lat. Jedyne co możemy zrobić to przyglądać się zmianom z przeszłości i wyciągać wnioski na przyszłość. To takie okrągłe zdanie, z którego nic nie wynika, m.in. dlatego, że wachlarz przyczyn i skutków jest ogromny. Przykładem niedawnych zmian klimatycznych, których do końca jeszcze nie rozszyfrowaliśmy jest tzw. wilgotny okres afrykański, który związany był z holoceńskim optimum klimatycznym.

Być może niektórzy pamiętają film "Angielski pacjent", który rozpoczyna się sceną malowania sylwetek pływaków, znanych z jaskini, w której umiera później główna bohaterka. Jaskinia Pływaków (Cave of Swimmers) położona jest w pd.-zach. Egipcie, na płaskowyżu Gilf Kebir, w pobliżu granicy z Libią. Oprócz wspomnianych pływaków, wśród rysunków naskalnych pełno jest zwierząt, w tym słoni, żyraf, antylop, bydła i kóz. No i łowców. Jaskinię odkrył w 1933 r. podróżnik węgierski László Almásy, który napisał później, że rysunki obrazują bujne życie, które kiedyś kwitło na tym pustynnym płaskowyżu. Jednak przed wojną brakowało ludziom wyobraźni i wiedzy na temat zmian klimatu, więc sugestie Almásy'ego traktowano jako jego fantazje. Wydawało się przecież niemożliwe, żeby największa pustynia świata była nie tak dawno rajskim ogrodem.

Swimmer's cave (Photo Credit: Paul Ealing 2011 via Compfight cc)

Ale takich scen jak na płaskowyżu Gilf Kebir jest na Saharze więcej. W połowie XIX w. niemiecki badacz Afryki, Heinrich Barth, podróżując z Trypolisu do Timbuktu natknął się jako pierwszy Europejczyk na saharyjskie petroglify. Wspominał później, że przedstawione na nich bogactwo życia ogromnie kontrastowało z bezludnym krajobrazem pustyni. Podobnie jak niemal sto lat później, Barthowi również trudno było wyobrazić sobie, że Sahara wyglądała kiedyś zupełnie inaczej.

Ennedi w Czadzie (Photo Credit: marches-lointaines.com via Compfight cc)

Dzisiaj wiemy, że petroglifów na Saharze przedstawiających bogaty świat zwierzęcy jest bardzo dużo. Właściwie to należy uznać, że Sahara jest największym na świecie skupiskiem rysunków naskalnych. Wszystkie pochodzą sprzed ok. 9-6 tys. lat temu i wszystkie pokazują Saharę jako bujną sawannę lub zakrzewiony step. Dziś wiemy także, że petroglify pokazują prawdę. Sahara była kwitnącą krainą 7 tysięcy lat temu. Archeolodzy nazywają ten okres neolitem subpluwialnym, albo mokrą czy też zieloną Saharą. Geolodzy lub geografowie umieszczają te wydarzenia w holocenie.

Świat petroglifów Gilf Kebir i obecnej Sahary.

Holocen rozpoczął się wraz z końcem ostatniego glacjału. Było to ok. 10-11 tys. lat temu i holocen, jak na razie, trwa do dziś. Holocen oczywiście nie był klimatycznie jednorodny i mamy w nim kilka okresów cieplejszych i zimniejszych. Pomijając obecne zmiany, które nawet w skali holocenu są bardzo krótkie, najcieplejszy okres nazywany atlantyckim przypada na czas od 8 000 do 5 000 lat temu, czyli na wspomniane wydarzenia wilgotnego okresu afrykańskiego.

Z badań osadów jeziornych rozmieszczonych na Saharze wiemy, że poziom wód w okresie atlantyckim był znacznie wyższy, a samych jezior było też więcej. Dla przykładu, wysychające dziś jezioro Czad było wtedy większe od Morza Kaspijskiego (miało ponad 400 tys. km²). Takich megajezior było na Saharze kilka: megajezioro Fezzan w Libii, megajeziora Chotts w Algierii czy megajezioro Turkana.  

Wilgotna Sahara przypominała leżący na południe od niej Sahel, pokryty sawanną. Zamieszkiwały ją liczne zwierzęta, łącznie z wymarłym żyrafowatym siwaterium czy pelorowisem, reprezentującym dzikie bydło. Wierzyć się nie chce, ale suchy dzisiaj jak pieprz masyw Tibesti pokrywały lasy dębowe i orzechowe. Rosły także lipy, olchy i wiązy, a u podnóża tego wulkanicznego masywu drzewa oliwne i jałowce. Doliny wypełniały rzeki pełne ryb. Krajobrazu dopełniali zaś łowcy-zbieracze, którzy w wolnych chwilach, popasając rysowali na skalnych ścianach saharyjską sielankę.

Badania przybrzeżnych osadów Atlantyku wykazały też, że wilgotna Sahara dostarczała znacznie mniej pyłu, co dowodzi istnienia zwartej pokrywy roślinnej znacznie zmniejszającej erozję eoliczną. Z zapisu w rdzeniach z dna oceanicznego wiemy też, że Sahara wyschła nagle. W przeciągu 100-200 lat zaczęła dostarczać tyle pyłu pustynnego co dzisiaj. Środowisko wilgotnej sawanny zastąpione zostało wybitnie suchą pustynią. Podobnie było też na Półwyspie Arabskim.

Wykresy zmian w ciągu ostatnich 20 tys. lat:
A) ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi;
B) poziom wód w jeziorach afrykańskich;
C) ilość wody wypływającej z Nilu;
D) ilość pyłu w osadzie z rdzenia oceanicznego pobranego u wybrzeży Mauretanii;
E) zmiany w składzie izotopu wodoru wosku roślinnego z jeziora Tanganika (deMenocal & Tierney, 2012).

Jak do tego wszystkiego doszło? Zazielenienie Sahary związane jest z przesunięciem się strefy monsunów bardziej na północ od równika, w ten sposób, że swoim zasięgiem objęły Saharę. Pokrywa się to z okresem maksimum nasłonecznienia wyliczonym dla 20^oN na podstawie zmian parametrów orbity Ziemi. Orbita Ziemi ulega cyklicznym zmianom przebiegającym w trzech podstawowych cyklach, tzw. cyklach Milankovicia: cyklu ekscentryczności (ok. 400 lub 100 tys. lat), cyklu nachylenia ekliptyki (ok. 40 tys. lat) oraz cyklu precesji (ok. 26 tys. lat). W przypadku wilgotnego okresu afrykańskiego, mamy zaznaczony silny wpływ precesji Ziemi na ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.

Ennedi - pozostała namiastka zielonej Sahary
(Photo Credit: _desertsky via Compfight cc)

Obliczono, że ok. 10 tys. lat temu, wraz z początkiem holocenu, na 20^oN dostarczane było ok. 480 W/m² energii słonecznej. Obecnie jest to ok. 450 W/m².Większenie nasłonecznie i wydłużone lato powodowało zwiększenie się różnicy temperatur pomiędzy lądem a oceanem. Latem Sahara nagrzewała się szybciej i mocniej od oceanu co wytwarzało szeroki pas niskiego ciśnienia nad lądem, zasysający wilgotne powietrze znad tropikalnego Atlantyku. W efekcie, letnie monsuny zasilały w wodę olbrzymie połacie północnej Afryki. Oczywiście, zimą występował odwrotny efekt, gdyż lądy szybciej wychładzają się od oceanu (bezwładność cieplna). Proste modele uwzględniające tylko oddziaływanie atmosfery pokazują, że zwiększenie letniego nasłonecznienia o 7% (czyli tyle ile podczas okresu atlantyckiego) spowodowało zwiększenie opadów monsunowych w Afryce o co najmniej 17%.

Przedstawione powyżej wykresy wyraźnie pokazują, że zmiany na Saharze miały gwałtowny charakter. Przejście od trwającego ponad 5 tys. lat okresu wilgotnego do suchego trwało zaledwie nieco ponad 100 lat (3-4 pokolenia ludzkie). Z zielonej krainy nie zostało nic, oprócz petroglifów. Ludność, która zamieszkiwała Saharę musiała przemieścić się w inne, bardziej przyjazne miejsca. Część z nich znalazała się w dolinie Nilu i dała początek cywilizacji starożytnego Egiptu. I to jest największa nauka na przyszłość - nic nie jest wieczne i do niczego nie należy się przyzwyczajać.

Źródła:
fot. w nagłówku: pteroglify z Gilf Kebir. Photo Credit: Paul Ealing 2011 via Compfight cc

deMenocal, P., Ortiz, J., Guilderson, T., Adkins, J., Sarnthein, M., Baker, L., & Yarusinsky, M. (2000). Abrupt onset and termination of the African Humid Period: Quaternary Science Reviews, 19 (1-5), 347-361 DOI: 10.1016/S0277-3791(99)00081-5

deMenocal, P. B. & Tierney, J. E., 2012. Green Sahara: African Humid Periods Paced by Earth's Orbital Changes. Nature Education Knowledge 3(10):12.

Czytaj więcej

Wielkanocne jaja dinozaurów

Malowanie czy też inne ozdabianie jaj ma długą tradycję. Ale nie sądziłem nigdy, że aż tak długą. Niektórzy paleontolodzy sądzą wręcz, że część wielkanocnych pisanek bardziej przypomina jaja dinozaurów niż jaja ptaków. Jednym z dowodów na poparcie tej tezy, jest odkrycie w hiszpańskich Pirenejach gniazda z jajami dinozaurów sprzed 70 mln lat (Lopez-Martinez & Vicens, 2012).

Oczywiście, pisanka zrobiona z kurzego jajka przypomina kurze jajko, ale nie wszystkie pisanki robiono z kurzych jaj. Mało tego, nie wszystkie pisanki robiono z jaj. Za to jaja robiono już chyba ze wszystkiego. Słynne "jajo z kinderniespodzianką" robione jest z czekolady. Onegdaj w "Cepelii" można było kupić drewniane jajka wielkanocne, a najdroższe jajka świata, pochodzące z pracowni Petera C. Faberge, robiono z drogocennych kamieni.

Twórcy takich sztucznych jaj musieli się wzorować na czymś. Jeśli dobrze przyjrzymy się ptasim jajom, to zauważymy, że ich przekrój wzdłuż dłuższej osi nie tworzy elipsy, tylko właśnie, takie ściśnięte z jednego krańca jajo (jeden koniec ostry, drugi tępy). Tak wygląda większość ptasich jaj. Natomiast przekrój przez jaja dinozaurów jest bardziej symetryczny - zbliżony do elipsy. A tak właśnie wygląda część jaj wielkanocnych. Są symetryczne i zbliżone kształtem do jaj dinozaurów bardziej niż do jaj ptaków.

Naukowcy z Uniwersytetu w Leicester, których od dziecinnych lat intrygowało pytanie skąd zajączek wielkanocny bierze jajka wielkanocne, postanowili podejść do sprawy metodycznie. Zestawili ze sobą kształty wielkanocnych pisanek i porównali je z kształtami jaj ptasich i diznozaurzych. Okazało się, że choć pisanki odpowiadają najczęściej kształtom jaj kurzych, myszołowów czy kondorów, część idealnie pasuje do przekroju jaj dinozaurów odkrytych w Pirenejach.

Przekrój przez skorupę jaja z oorodzaju Sankofa.
Widok spod mikroskopu polaryzacyjnego (Lopez-Martinez & Vicens, 2012)

Pirenejskie jaja opisano jako jaja małych teropodów z grupy tzw. non-avian, czyli tych spoza linii rozwojowych prowadzących do współczesnych ptaków. Struktura krystaliczna ich skorupy jest częściowo zbliżona do struktury jaj współczesnych ptaków. Jednak mimo wszystko jaja zaliczono do nowego oorodzaju Sankofa. Tak, tak, jaja też mają swoją systematykę taksonomiczną. Zatem jajo oorodzaju Sankofa może być jajem jakiegoś teropoda o zupełnie innej nazwie.

Porównanie kształtu pisanek z kształtem jaj ptasich (jasnoszare) i dinozaurzych (ciemnoszare).

Tak czy siak, wniosek nasuwa się sam. Zajączek wielkanocny przynosił pisanki z gniazd dinozaurów, jeszcze w czasach zanim pojawiły się pierwsze ssaki łożyskowe.

Mam teraz kilka dni, żeby to wszystko sobie poukładać w głowie :)

Źródła:
LÓPEZ-MARTÍNEZ, N., & VICENS, E. (2012). A new peculiar dinosaur egg, Sankofa pyrenaica oogen. nov. oosp. nov. from the Upper Cretaceous coastal deposits of the Aren Formation, south-central Pyrenees, Lleida, Catalonia, Spain Palaeontology, 55 (2), 325-339 DOI: 10.1111/j.1475-4983.2011.01114.x

Zdjęcie w nagłówku: Photo Credit: nikitagubanov via Compfight cc

Czytaj więcej

Ann E. Hodges i jej małżeństwo - ofiary meteorytu

Niedawny deszcz meteorów nad okolicami Czelabińska w Rosji spowodował zainteresowanie zagrożeniem jakie dla człowieka niosą tego typu zjawiska. Onet.pl grzmi, że Europa powinna chronić mieszkańców przed niebezpieczeństwami z kosmosu. Z informacji podawanych w mediach wynika, że liczba rannych w Rosji przekroczyła już 1000. Jeśli jednak wczytamy się dokładnie w te doniesienia zauważymy, że to głównie osoby poranione kawałkami szkła z okien rozbitych przez falę uderzeniową po eksplozji meteoru w atmosferze ziemskiej. Jakie zatem jest prawdopodobieństwo, że meteoryt trafi prosto w człowieka, np. w biodro?

Prawdopodobieństwo jest niewielkie, a nawet bardzo niewielkie. Nie wiem, jak to dokładnie wyliczyć i podać liczbowo, ale myślę, że nikt z nas nie oberwie meteorytem. Jestem nawet pewien. No chyba, że złośliwy kolega lub koleżanka akurat będą mieli meteoryt w ręce i w nas rzucą. Ale tak z nieba, to nie, nie spadnie na nas. Skąd ta pewność?

Klip wyjaśniający jakie jest prawdopodobieństwo upadku meteorytu

Z dotychczasowych obserwacji. Jak na razie, jedyną, w pełni udokumentowaną ofiarą bezpośredniego uderzenia meteorytu była Ann Elizabeth Hodges. 30 listopada 1954 roku pani Hodges leżała sobie na sofie w wynajętym mieszkaniu w Alabamie (USA), kiedy przez dach wpadł do pokoju meteoryt wielkości dużego jabłka, odbił się od drewnianego pudła radia i uderzył ją w biodro i udo. Meteoryt, nazwany później Hodges, ważył niecałe 4 kg i zaliczony został ostatecznie do grupy dość powszechnych meteorytów oliwinowo-bronzytowych.

Meteoryt Hodges i radio, od którego się odbił
(fot. Muzeum Historii Naturalnej w Alabamie)

Cała historia ma swój dalszy ciąg. Lata 50-te to czas zimnej wojny i przedmiot, który spadł z nieba i ranił obywatela amerykańskiego nie mógł umknać uwadze armii amerykańskiej. Armia wysłała po niego helikopter, podejrzewając, że to jakaś nowa broń komunistów. Kiedy pani Hodges, ranna w biodro, leżała w szpitalu a meteoryt w sejfie US Air Force, w sądach rozpoczęła się batalia o to, do kogo meteoryt należy.

Niespodziewanie prawo do meteorytu zaczęła rościć sobie Birdie Guy, właścicielka, od której państwo Hodges wynajmowali mieszkanie. Jednak pani Ann E. Hodges była pewna, że meteoryt jest jej. Twierdziła: "To Bóg przeznaczył go dla mnie. Poza tym, to w końcu we mnie uderzył!". Prawnicy, wobec braku kontaktu z Bogiem, orzekli, że zgodnie z prawem meteoryt należy do właścicielki posesji - wdowy Birdie Guy. Jednak opinia publiczna była innego zdania i w końcu, pod jej naciskiem, meteoryt wylądował z powrotem w ramionach pani Hodges. Najbardziej ucieszył się z tego mąż pani Hodges - Eugene, który postanowił sprzedać obiekt za, bodajże, $ 5500. Nie znalazł się jednak nabywca i transakcja nie doszła do skutku a meteoryt dwa lata później przekazany został do muzeum historii naturalnej w Alabamie.

Ann Hodges i dziura, przez którą wpadł meteoryt
(fot. Muzeum Historii Naturalnej w Alabamie)

Meteoryt nie przyniósł rodzinie Hodges nie tylko pieniędzy, ale i szczęścia. Małżeństwo rozpadło się w 1964 roku, a Eugene twierdził, że żona od czasu wypadku nigdy już nie była taka sama. Cóż, można powiedzieć, że była bardzo wyjątkowa, jedyna. Albo prawie jedyna.

Jest bowiem jeszcze kilka innych doniesień o bezpośrednich uderzeniach meteorytów w istoty żyjące na Ziemi. Podobno już w starożytnych Chinach takie rzeczy się zdarzały. Z kolei, w 1911 roku, w Egipcie, meteoryt Nakhla zabił psa. Pod wpływem uderzenia pies wyparował, więc nie udało się tego sprawdzić. Kroniki donoszą również, że w 1677 roku jakiś włoski zakonik zginął od uderzenia meteorytu (no comments). W 1992 roku, niewielki (~3 g) meteoryt uderzył ugandyjskiego chłopca, podobno. Nie zrobił mu jednak żadnej krzywdy, bo wcześniej odbił się od gałęzi (nie pamiętam skąd to wziąłem). A w 2009 roku Gerrit Blank, niemiecki 14-latek stwierdził, że jego także uderzył meteoryt. Ponieważ było to w drodze do szkoły, nauczyciele i rodzice nie dali mu wiary i postarali się udowodnić chłopcu, że historia jest zmyślona i do szkoły nie wolno się spóźniać. Udało im się.

Nie wiem, jaki jest morał z całej tej historii. Być może, gdyby Eugene Hodges chciał mniej za meteoryt, ich małżeństwo by się nie rozpadło?

Źródła:
The Day the Meteorite Fell in Sylacauga – By John C. Hall, 14 pp, illus., 2010. [link]

Fotografia w nagłówku: Toby Keller / Burnblue via Compfight cc

Czytaj więcej

Darwinowskie walentynki

Wychodząc naprzeciw zbliżającemu się zapotrzebowaniu na ten jedyny i niepowtarzalny upominek walentynkowy, postanowiłem umieścić kilka pomysłów do wykorzystania przez darwinowskich ewolucjonistów.
Przedstawione poniżej darwinowskie walentynki są dość inspirujące, więc zakładam, że część z Was "zapłodniona" prezentowanymi pomysłami, sama coś wyczaruje dla swej lub swego, naturalnie dobranego partnera.

Przykład 1 - walentynka raczej dla niego. Korzystać w przypadku niebezpieczeństwa popełnienia mezaliansu.

Przykład 2 - walentynka unisex, pozycja socjo-ekonomiczna obojga bez znaczenia, podkreśla niecodzienne zalety ciała.

Przykład 3 - Uwierzyłeś w politykę prorodzinną, mam dla Ciebie walentynkę.

Przykład 4 - walentynka dla byłego (eksa).

 

Przykład 5 - walentynka bez pomysłu, kiedy już naprawdę nie możesz nic wymyślić (od niego dla niej/niego).

Przykład 6 - nie stać Cię na nowy chałat, wykorzystaj tę walentynkę, może los się odmieni (raczej od niej dla niego). Uwaga! Nie pomylić z przykładem 1!

Na koniec rada - Nie zapomnij podpisać się.

Źródła:
Poniższe wzory "walentynek" pochodzą z gugli, więc pozwoliłem sobie nie wpisywać pod każdym źródeł. Z góry przepraszam wszystkich Autorów.

Czytaj więcej

Najstarsze ssaki łożyskowe

Ostatni wspólny przodek wszystkich współczesnych ssaków łożyskowych uganiał się po drzewach w poszukiwaniu owadów. Nie musiał obawiać się pożarcia przez dinozaury, bo żył później niż do tej pory sądzono - już po wymarciu dinozaurów na granicy kreda/paleogen. Ssaki łożyskowe i mezozoiczne dinozaury nigdy się nie spotkały. Najstarszy znany szkielet niewątpliwego ssaka łożyskowego Protungulatum donnae pochodzi z osadów datowanych na jakieś 200-400 tys. lat po ostatnim dinozaurze, czyli na wczesny paleocen. Poznane mezozoiczne ssaki takie jak Eomaia czy Juramaia, które wcześniej zaliczano do przodków łożyskowców, wyrzucono teraz na zewnątrz linii rozwojowej ssaków łożyskowych (Placentalia) a nawet poza przodków Placentalia - Eutheria. Teraz Eomaia zaliczana jest do bocznej, wygasłej jeszcze w kredzie linii, gdzieś pomiędzy Eutheria a Monotremata (stekowce).

Wspólny przodek wszystkich
ssaków łożyskowych (by Carl Buell)

Tak przynajmniej wynika z badań Maureen A. O'Leary i zespołu (2013) opublikowanych w ostatnim numerze Science. Hipotetyczny przodek wszystkich ssaków łożyskowych, który pojawił się tuż po zniknięciu wielkich, mezozoicznych dinozaurów (nie wliczając w to ptaków, oczywiście) miał zapewne miłe futerko, także na długim ogonku. Ważył od 6 do 245 gramów, rodził jedno ślepe, nieowłosione młode. Miał dość przyzwoicie pofałdowany mózg i po trzy pary zębów trzonowych w szczęce. Żył sobie gdzieś na południowym superkontynencie - Gondwanie, i stamtąd rozprzestrzenił się na cały świat. Ten obraz wczesnego Placentalia nie jest oczywiście zaskoczeniem, bo tak właśnie wyobrażaliśmy sobie naszych odległych przodków. Jednak tym razem rekonstrukcja jest podobno tak dokładna, że można niemalże policzyć włosy wspomnianego futerka.

Aby to osiągnąć, zespół naukowców zbadał ponad 4.5 tys. cech anatomicznych pochodzących z 86 żyjących i wymarłych ssaków. Żeby w pełni docenić rozmach przedsięwzięcia wystarczy wspomnieć, że dwa lata zajęło badaczom samo ustalenie cech, które będą badać, a kolejne trzy zbieranie wszystkich danych. Wynikało to m.in. z dużej różnorodności badanych łożyskowców i odmiennej terminologi stosowanej np. do opisu szczura i wieloryba.

Wiewiórecznik to nie naczelny (Photo Credit: letdown102 via Compfight cc)

Zebrane dane anatomiczne porównano z DNA oraz danymi molekularnymi żyjących gatunków i zapodano do analizy programowi Morphobank. Program utworzył drzewo powiązań filogenetycznych, które pokazuje pokrewieństwa pomiędzy różnymi taksonami, a także ich ewolucyjną przeszłość. Np., wynika z niego, że wiewióreczniki i lotokotowate (latające lemury) są w tym samym stopniu spokrewnione z naczelnymi (Primates), do których sami się zaliczamy. A zdarzało się wcześniej, że wiewióreczniki zaliczano do Primates. Z innych ciekawostek: afrykańskie słonie pochodzą od wymarłych przodków z Ameryki. Musiały więc przejść dość wcześnie przez Atlantyk, kiedy jeszcze był w stadium inicjalnego ryftu i był stosunkowo wąski, albo go jeszcze nie było..

Przedstawione dane pokazują dość spójny obraz radiacji wczesnych ssaków łożyskowych, jednak spodziewam się dalszych zmian. Może jakaś nie budząca wątpliwości skamieniałość z Chin?

Źródło:
O'Leary, M., Bloch, J., Flynn, J., Gaudin, T., Giallombardo, A., Giannini, N., Goldberg, S., Kraatz, B., Luo, Z., Meng, J., Ni, X., Novacek, M., Perini, F., Randall, Z., Rougier, G., Sargis, E., Silcox, M., Simmons, N., Spaulding, M., Velazco, P., Weksler, M., Wible, J., & Cirranello, A. (2013). The Placental Mammal Ancestor and the Post-K-Pg Radiation of Placentals Science, 339 (6120), 662-667 DOI: 10.1126/science.1229237

fot. w nagłówku  Photo Credit: Kaptain Kobold via Compfight cc

Czytaj więcej

Myszy i ludzie i próchnica

Próchnica zębów to efekt przyjęcia rolniczego trybu życia. W skali czasu ewolucji człowieka jest to więc problem stosunkowo młody. Jakieś 10 tysięcy lat. Wtedy człowiekowi zaczęły psuć się zęby. Wydaje się, że było to spowodowane dość gwałtowną zmianą diety. Wzbogaceniem pożywienia w gluten, żywność przetworzoną a przede wszystkim w cukry. Ale jest jeszcze coś, czego do niedawna nie brano pod uwagę. Rolniczy tryb życia zbliżył człowieka do gryzoni, a szczególnie do myszy. I to dzięki myszkom ludzie nabawili się próchnicy. Jak to możliwe?

Próchnica zębów u człowieka powodowana jest głównie przez Gram-dodatnią beztlenową bakterię Streptococcus mutans. Znajduje się ona w tzw. florze bakteryjnej jamy ustnej każdego człowieka i razem z polisacharydami tworzy wokół zębów bakteryjny biofilm. Nic złego nie dzieje się do czasu kiedy sfermentowane cukry z pożywienia nie sięgną bakteryjnego biofilmu. Wtedy tworzą się niszczące zęba kwasy. Jeśli zdarza się to od czasu do czasu, naturalne procesy remineralizacji uzupełniają ubytki. Jeśli jednak spożycie cukrów (węglowodorów) jest zbyt częste, ząbki zaczynają się psuć. Ale co z tymi myszami?

Streptococcus mutans - czy to paciorkowiec, który pochodzi od gryzoni? (fot. CDC PD)

Ano - bakteria S. mutans jest bardzo blisko spokrewniona ze Streptococcus ratti, której naturalnym środowiskiem jest jama ustna szczurów i myszy. Wiele wskazuje na to, że S. mutans z jamy ustnej człowieka jest ewolucyjnym potomkiem S. ratti. Wraz z upowszechnieniem się rolnictwa i zbliżeniem człowieka do myszy, bakterie z jamy ustnej gryzoni przeniosły się do jamy ustnej człowieka, gdzie przekształciły się z biegiem czasu w nowy gatunek (Cornejo et al., 2012). Czytelnikom pozostawiam przyjemność wymyślenia sposobu w jaki bakterie przedostały się jednej jamy do drugiej oraz, czy ludzie w ramach wymiany też czymś zarazili myszki.

I tak, ok. 10 tysięcy lat temu flora bakteryjna jamy ustnej człowieka wzbogaciła się o nowy gatunek bakterii, na którą nasze zęby nie były przygotowane.

Oczywiście, pomysł mysiej bakterii ma swoich sceptyków, którzy podkreślają główną rolę nadmiernego spożycia cukrów w rozwoju próchnicy. Jako przykład podaje się Aborygenów, u których próchnica pojawiła się nagle wraz "europejskim" cukrem. Ale czy ktoś znał wcześniejszy skład flory bakteryjnej jamy ustnej Aborygenów?

Źródła:
Cornejo, O., Lefebure, T., Pavinski Bitar, P., Lang, P., Richards, V., Eilertson, K., Do, T., Beighton, D., Zeng, L., Ahn, S., Burne, R., Siepel, A., Bustamante, C., & Stanhope, M. (2012). Evolutionary and Population Genomics of the Cavity Causing Bacteria Streptococcus mutans Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/mss278

fot. w nagłówku  Photo Credit: PKMousie via Compfight cc

Czytaj więcej

Po co nam dwie dziurki w nosie?

 Zagadka dwóch dziurek w nosie rozwiązana! Od dziś wiadomo, że dwie dziurki służą do wąchania stereo. Mechanizm przestrzennego węchu stwierdzono u amerykańskiego kreta Scalopus aquaticus. Jak każdy kret, tak i ten jest ślepy, ma dość przytępiony zmysł dotyku a jednak potrafi w skuteczny sposób zdobywać pokarm. Drogę do zdobyczy bezbłędnie wskazuje mu węch stereo. Ta cecha jest być może wspólna dla wielu ssaków.

Doświadczenie, któremu poddano kreta było dość proste. Krecik wychylał się z norki otoczonej półokręgiem z wydrążonymi wzdłuż niego otworami, w których umieszczano jedzenie. Za każdym razem gdzie indziej. I za każdym razem ślepy kret bezbłędnie trafiał do dziury z pokarmem, i to w ciągu niespełna 5 sekund. Ogólna prawidłowość była taka, że najpierw kret wychylał czubek nosa i ruszał nim "tam-i-z-powrotem" i w ciągu sekundy decydował o kierunku dalszego wysuwania się - prosto do celu.

Co też tam wywąchały nasze kreciki? (Photo Credit: jrwi via Compfight cc)

Żeby utrudnić kretowi życie i przetestować jego przestrzenny węch, zatkano mu jedną dziurkę nosa. Też trafiał, ale szło mu już gorzej i znosiło go w jedną stronę. W lewo, gdy zatkano mu prawą dziurkę i w prawo gdy zatkano lewą. Brakowało mu po prostu drugiej dziurki do korekty kierunku - z zatkaną dziurką był monowęchowy.

Sama konstatcja węchu stereo jest ciekawa, gdyż do tej pory uważano, że krety lokalizują swoją zdobycz dzięki słuchowi i wąsom czuciowym na pysku. Miałyby pod tym względem gorzej od np. gwiazdonosa. W rzeczywistości okazuje się, że węch jest ich najbardziej rozwiniętym zmysłem.


Artykuł z opisanym eksperymentem ukazał się w Nature Communications i jest w wersji Open Access, więc polecam szczególnie.

ps. Stereoskopowe widzenie, stereofoniczne słyszenie, to może stereoodorowe węszenie? Co sądzicie drodzy Czytelnicy?

Źródło
fot. w nagłówku  Photo Credit: jackhynes via Compfight cc

Catania, C.K., 2013. Stereo and serial sniffing guide navigation to an odour source in a mammal. Nature Communications 4, 1441. doi:10.1038/ncomms2444

Czytaj więcej

Związki partnerskie u mięczaków

Trudno ostatnio uciec od tematu związków partnerskich. Przysłuchując się zupełnie mimowolnie dyskusji publicznej na ten temat, odkryłem, że właściwie chodzi tak naprawdę o to, kto z kim i dlaczego. W swej naiwności nie spodziewałem się, że prawie całość dyskusji będzie skupiała się na związkach homoseksualnych oraz że przy okazji odgrzebany zostanie transseksualizm posłanki Grodzkiej. Patrząc na rzecz chłodnym okiem przyrodnika, pomyślałem - Całe szczęście, że nie jesteśmy mięczakami!

Tak, mięczaki są pod względem seksualności wyjątkowo barwne. Pisanie ustawy o związkach partnerskich dla mięczaków wymagałoby zapewne jeszcze większej liczby mięczako-posłów i budziłoby jeszcze większe emocje w mięczakowej (mięczaczej?) populacji mięczako-wyborców. Redaktor Mięczak musiałby zaprosić do studia więcej opcji związków partnerskich, bo mięczaki są bardzo często gynandromorfami lub zmieniają w ciągu życia płeć. Tak po prostu, bez operacji. Zresztą nie tylko one, ale akurat o mięczakach będzie tym razem.

Obojniakami nie będę się zajmował, bo ich ustawa o związkach partnerskich nie rusza. Z góry przepraszam liczną rzeszę obojniaczych mięczaków. W przypadku ślimaków płucodysznych (Pulmonata), 100% ich obojniaczej populacji może czuć się w tej chwili zawiedziona. Na szczęście problem obojniactwa dotyczy tylko 9% małży i 3% ślimaków przodoskrzelnych (Prosobranchia) (Heller, 1993).

Będzie za to o zmianie płci w ciągu życia u mięczaków, a szczególnie ślimaków. O tym, że u wielu grup organizmów płeć nie jest zdeterminowana raz na zawsze, ale może zmieniać się w ciągu życia samorzutnie, lub w zależności od warunków. Wśród kręgowców takim przykładem są ryby. U mięczaków zmiana płci występuje samorzutnie także w przypadku ślimaków. Jest to tzw. płeć protandryczna. Co ciekawe, ostatnio podkreśla się znaczenie stresu na przebieg zmiany płci (Merot & Collin, 2012).

Dominujący samiec stresuje rybki w ławicy, które przechodzą na płeć żeńską (Photo Credit: stuandgravy via Compfight cc )

W przypadku ryb stres spowodowany monopolizacją zasobów i agresją ze strony dominującego samca podnosi poziom kortyzolu u pozostałych ryb. To z kolei prowadzi do zahamowania wytwarzania się androgenów i powoduje samorzutne przejście na płeć żeńską zdominowanych rybek. Także u mięczaków stres prowadzi do samorzutnej zmiany płci. Ogólna teoria głosi, że wzrost śmiertelności wśród mięczaków powoduje zmniejszenie się optymalnych rozmiarów mięczaka podlegającemu zmianie płci.

Crepidula moulinsi (fot. Udo Schmidt CC-BY-SA)

Sprawdzenie tej prawidłowości wymagało poddania ślimaków z rodzaju Crepidula testom na głodzenie i pragnienie. Swoją drogą to ślimaki te cieszą się szczególną popularnością wśród badaczy transseksualnych mięczaków.
A w badaniach wyszło, że wygłodzone i spragnione ślimaki wcześniej porzucały swoje męskie cechy płciowe i dłużej przebywały w tzw. fazie przejściowej. Powodowało to, że wychodząc z fazy przejściowej i stając się samicami, były większe niż podczas bezstresowego życia. Mało tego, ślimaki nigdy nie powracały do męskich cech. W przypadku polepszenia się warunków po prostu szybciej przechodziły z fazy przejściowej do żeńskiej (Merot & Collin, 2012).

Tytułem podsumowania przestrzegam przed prostym przenoszeniem wniosków z mięczaków na ludzi. Ale może niepotrzebnie.

Źródła
fot. w nagłówku -  Photo Credit: Christopher Wenger via Compfight cc

Heller, J., 1993.  Hermaphroditism in molluscs. Biological Journal of the Linnean Society 48: 9-42.

Merot, C., Collin, R., 2012. Effects of stress on sex change in Crepidula cf. marginalis (Gastropoda: Calyptraeidae). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 416-417: 68-71.

Czytaj więcej

Kopalny reumatyzm

Choroby reumatyczne stanowią dość pokaźną grupę przewlekłych schorzeń. W ich skład, oprócz reumatoidalnego zapalenia stawów, wchodzi mnóstwo innych dolegliwości, których w popularnym ujęciu nie podejrzewa się o reumatyczne konotacje. A jednak. Reumatyzm to choroba układowa tkanki łącznej, a więc dotyczyć może wielu narządów takich jak stawy, skóra, mięśnie czy narządy wewnętrzne typu jelita. Do chorób reumatycznych zalicza się także niektóre nowotwory, np. szpiczaka mnogiego. Na choroby reumatyczne cierpią nie tylko ludzie. Wydaje się wręcz, że jest to przypadłość tak stara jak sama tkanka łączna u kręgowców. Najstarsze dowody kopalne interpretowane jako zapalenie stawów z zajęciem stawów kręgosłupa pochodzą sprzed 245 mln lat (dolny trias) i są o ponad 100 mln starsze od znanych wcześniej reumatycznych zwyrodnień kości późnojurajskich dinozaurów.

W potocznym ujęciu reumatyzm najczęściej łączy się z reumatoidalnym zapaleniem stawów (RZS). Jak wszystkie choroby reumatyczne, RZS zaliczany jest do przewlekłych schorzeń autoimmunologicznych, o - jak to lekarze określają - nieznanej etiologii. W przypadku tego schorzenia, oprócz swoistych objawów klinicznych, pacjenci najczęściej cechują się występowaniem określonych przeciwciał zwanych czynnikiem reumatoidalnym, który można oznaczyć z pobranej próbki krwi. Jak to jednak w przyrodzie bywa, czynnik reumatoidalny może, ale nie musi towarzyszyć chorobom reumatycznym. Jest wręcz grupa chorób reumatycznych, która jest charakteryzowana brakiem czynnika reumatoidalnego. Należy do nich seronegatywna spondyloartropatia.

Spondyloartropatia, inaczej nazywana zapaleniem stawów z objęciem stawów kręgosłupa, zawiera w sobie kilka "przyjemniaczków" takich jak zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa (ZZSK) (fot. w nagłówku) czy łuszczycowe zapalenie stawów. Chorób tych nie można obecnie wyleczyć, można tylko łagodzić skutki ich występowania oraz próbować spowalniać ich przebieg. Jak już wspomniałem, są to choroby autoimmunologiczne, więc uwaga lekarzy skupiona jest na funkcjonowaniu układu odpornościowego, a w szczególności na wytwarzaniu przez układ immunologiczny swoistych przeciwciał, które błądzą po tkance łącznej atakując zdrowe komórki. Dlaczego tak się dzieje u niektórych, że układ immunologiczny obraca się przeciw zdrowym komórkom - nie do końca wiadomo.

W przypadku seronegatywnej spondyloartropatii dopatrzono się pozytywnej korelacji pomiędzy tą chorobą a występowaniem antygenu HLA-B27 (ludzki antygen leukocytarny B27). Większość, bo ok. 90% chorych jest nosicielami tego antygenu. Na szczęście nie każdy kto posiada taki antygen, zachoruje, ale jest niestety w grupie ryzyka. Dotyczy to szczególnie Skandynawów czy, ogólnie, nacji z północno-zachodniej Europy, gdzie obecność macierzystego allotypu HLA-B*2705 jest najsilniej skorelowana z przypadłościami reumatycznymi. Co ciekawe, podejrzewa się, że obecność pozostałych alleli HLA-B27 lepiej zabezpiecza przed niektórymi infekcjami wirusowymi. Częstotliwość występowania alleli odmiennych od B*2705 wzrasta w obszarach gdzie malaria jest powszechna a połączenie tych odmiennych alleli z reumatyzmem jest mniejsze (Mathieu i in., 2009). Być może jest to efekt presji selekcyjnej. B*2705 był eliminowany, a pozostałe allele zabezpieczały przed malarią i przy okazji nie powodowały reumatyzmu? Powraca jednak pytanie: co wywołuje spondyloartropatię w obecności HLA-B27?

Jednymi z podejrzanych o wywoływanie stanu zapalnego, który przeradza się w chroniczne zapalenie w wyniku niekończącej się odpowiedzi immunologicznej są bakterie. W tzw. zespole Reitera czynnikiem zapalnym są bakterie czerwonki (pałeczki Shigella). Do grupy bakterii, które także mogą doprowadzić do reumatyzmu zaliczane są Gram-ujemne pałeczki z rodzaju Chlamydia, Salmonella czy Yersinia. Osobny temat stanowią zakażenia krętkiem Borrelia, które również mogą doprowadzić do dolegliwości reumatycznych.

Jak w takim razie rozpoznać reumatyzm w stanie kopalnym, i to jeszcze sprzed 245 mln lat? Jak już wspomniałem, jednym ze schorzeń z grupy spondyloartropatii jest zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa (ZZSK). Rozwój tej choroby prowadzi w skrajnym przypadku do zrośnięcia kręgów kręgosłupa i do braku jakiejkolwiek ruchomości na odcinku zrośnięcia. U człowieka wygląda to w ten sposób, że kręgosłup zaczyna się stopniowo wyginać do przodu w zakrzywiony do tyłu łuk, bez możliwości wyprostowania (patrz fot. w nagłówku). U zwierząt mechanizm jest podobny a zrośnięte kręgi dobrze zachowują się w stanie kopalnym.

Zrośnięte kręgi w wyniku zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa sprzed 245 mln lat (wg Cisneros et al., 2010)

Na taki zrośnięty fragment kręgosłupa bazalnego archozaura natrafiono w osadach dolnego triasu w słynnym basenie Karoo w RPA (Cisneros i in., 2010). Badania tomografem komputerowym wykazały, że kręgi zrosły się za życia zwierzęcia, co w efekcie przyczyniło się do śmierci zwierzaka. Wcześniejsze doniesienia o najstarszej kopalnej spondyloartropatii pochodziły z późnojurajskich kości dinozaurów z rodzaju Camarasaurus (Rothschild et al., 2002). Ciekawe, czy te triasowe schorzenia mogły mieć bakteryjną etiologię?

Źródła:
Zdjęcie w nagłówku - zaawansowane stadium zesztywniające zapalenia stawów kręgosłupa. Photo Credit: Wonderlane via Compfight cc

Cisneros JC, Gomes Cabral U, de Beer F, Damiani R, & Costa Fortier D (2010). Spondarthritis in the triassic. PloS one, 5 (10) PMID: 20976231

Mathieu A, Paladini F, Vacca A, Cauli A, Fiorillo MT, & Sorrentino R (2009). The interplay between the geographic distribution of HLA-B27 alleles and their role in infectious and autoimmune diseases: a unifying hypothesis. Autoimmunity reviews, 8 (5), 420-5 PMID: 19185064

Rothschild B, Helbling M 2nd, & Miles C (2002). Spondyloarthropathy in the Jurassic. Lancet, 360 (9344) PMID: 12433512

Czytaj więcej

Korwin-Mikke, jemioła i co z tego wynika

Jemioła większości z nas kojarzy się z krzaczkiem zwisającym nad naszymi głowami podczas świąt Bożego Narodzenia. Łatwo zapomnieć o niej przez resztę czasu, gdy tymczasem nad naszymi głowami zwisa przez okrągły rok ponad 1300 gatunków jemioły, które pasożytują na tysiącach gatunków drzew na całym świecie. W tym sezonie świąteczno-noworocznym jemioła w mediach wywołana była już niezliczoną ilość razy. Ja zapamiętałem sobie jednak wpis Janusza Korwina-Mikke, który we właściwy dla siebie sposób, stwierdził, że biskupi miewają czasami dobre pomysły. A dotyczyło to decyzji biskupa anglikańskiego, który, gdy Anglię naszła plaga jemioły, ogłosił, że pod jemiołą całować się wolno. W purytańskich czasach młodzieńcy ochoczo rzucili się na jemiołę, znosząc ją do domów. Efekt był podwójny - likwidacja pasożytniczej jemioły i zwiększony przyrost naturalny.

Pana Janusza cenię za wiele rzeczy, pamiętam jego występy w sejmie I kadencji, jednak mam wrażenie, że ostatnio hołduje zasadzie "nie znam się, to się wypowiem". Jemioła (Viscum spp.) to nie do końca pasożyt, to w istocie półpasożyt - samodzielnie przeprowadza fotosyntezę, jest jednak podłączona do tkanek drzewa-żywiciela, z którego pobiera wodę i sole mineralne. Jej rola w ekosystemie nie jest jednak negatywna, co może sugerować termin pasożyt czy półpasożyt. Właściwie, można zaryzykować twierdzenie, że jemioła jest pożyteczna, potrzebna i sprzyja bioróżnorodności.

Jemiołuszka przepada za jemiołą (fot. jweckst)

Najłatwiej chyba pożyteczną rolę jemioły przedstawić na przykładzie dość znanego ptaszka - jemiołuszki. Jak sama nazwa wskazuje, jemiołuszka żywi się owocami (jagodami) jemioły. Oczywiście nie tylko, ale jeśli tylko może, preferuje ten pokarm nad innymi. Dzięki temu wywiązał się ciekawy układ jemioła - jemiołuszka, dzięki któremu ptak je to co lubi, a jemioła może się rozmnażać. Jej nasiona uwięzione w owocu, przechodzą bez problemu przez układ trawienny jemiołuszki i mają szansę zakiełkować na gałęzi po wydaleniu przez ptaka.
Przykład pokazuje, że owoce jemioły mogą być pokarmem dla wielu zwierząt, w tym ptaków, ssaków czy owadów. Mało tego, plątanina zielonych pędów jemioły jest świetnym miejscem gniazdowania wielu gatunków ptaków.

Przykład z jemiołuszką pokazuje, że układ jemioła - ptak może być uzależniający. Szczególnie dla jemioły. Obecnie znamy 90 gatunków ptaków reprezentujących 10 rodzin, które specjalizują się w objadaniu owocami jemioły. Słodkim nektarem jemioły odżywiają się także niektóre gatunki kolibrów.

To jednak nie wszystko. Niedocenianą, ale ogromną rolę spełniają też obumarłe gałązki jemioły, które opadną na leśne podłoże. Okazuje się, że opadła jemioła zawiera o wiele więcej składników odżywczych w swych liściach niż liście drzewa-żywiciela. Właśnie ze względu na swój półpasożytniczy sposób życia. Stanowią więc liście jemioły doskonałe pożywienie dla zwierząt, które zimą mają kłopoty ze znalezieniem pełnowartościowego pokarmu.

Doświadczenia przeprowadzane w lasach eukaliptusowych Australii pokazały, że jemioła może pełnić w ekosystemie kluczową rolę, a opad obumarłych gałązek jemioły jest w chyba najważniejszy. Do wniosków takich badacze doszli usuwając jemiołę z rzeczonego zagajnika eukaliptusowego i obserwując zmiany w ekosystemie. Po trzech latach stwierdzono, że jedna piąta gatunków kręgowców zamieszkujących poprzednio teren badań zniknęła. Większość z nich zjadała insekty penetrujące podłoże lasu, zatem wniosek nasuwał się sam. Populacja insektów była regulowana dostępnością opadłych liści jemioły. I to one pełnią w ekosystemie ważniejszą rolę niż owoce, za którymi tak przepadają jemiołuszki.

Kolejny wniosek, jaki mnie się nasunął, to taki, że po wycałowaniu się pod jemiołą powinniśmy odnieść ją do lasu. Niech służy aż do wiosny.

Źródła: 
Watson D.M. & Herring M. (2012). Mistletoe as a keystone resource: an experimental test, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 279 (1743) 3853-3860. DOI: 10.1098/rspb.2012.0856 

fot. w nagłówku flickr.com http://www.flickr.com/photos/allerleirau/

Czytaj więcej