TacTech – مجله علم و فناوری

نویسنده: هستی

  • تولید کربن از هوا

    محققان مؤسسه فناوری کارلسروهر در آلمان فرآیندی نوآورانه ایجاد کرده اند که تولید کربن را از کربن دی‌اکسید (CO2) موجود در جو انجام می دهد. نصب فاز اول این پروژه می تواند 0.001 تن (دو کیلوگرم) CO2 را در یک روز از هوای محیط خارج کند و آن را به 0.5 کیلوگرم کربن جامد تبدیل کند.

    این پروژه تحقیقاتی با نام NECOC (دی اکسید کربن منفی به کربن) با همکاری INERATEC و Climeworks طراحی شده است.
    در بیانیه مطبوعاتی آمده است: “این تلاش‌ها بخشی از هدف برای خنثی‌سازی کربن آلمان است و از آن می‌خواهد چرخه‌های کربن در صنایع خود را در اسرع وقت ببندد تا به آنجا برسد.”

    رسیدن به اهداف

    هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) نیاز به حذف و ذخیره دائمی CO2 موجود در جو را برای دستیابی به هدف 1.5 درجه ای تعیین شده برای افزایش دما تا سال 2030 نشان داده است.

    دکتر بنجامین دیتریش از موسسه مهندسی فرآیند حرارتی KIT (TVT) می گوید: “اگر می‌خواهیم تولید صنعتی را ادامه دهیم، باید راه‌حل‌های فناوری کاملاً جدیدی پیدا کنیم. پتانسیل تامین صنعتی کربن تولیدی پیشنهاد می شود که در «تولید باتری، مصالح ساختمانی، رنگ ها و در بخش کشاورزی» مورد نیاز است.”

    کربن عمدتاً از منابع سوخت فسیلی در سراسر جهان تولید می شود.

    دیتریش گفت: “اگر این کربن به طور دائمی محدود باقی بماند، ما با موفقیت انتشار منفی را با بخشی از عرضه منابع پس از فسیلی به عنوان بخشی از استراتژی مدیریت کربن آینده ترکیب می‌کنیم.”  تیم می گوید که این امر به آینده ای پایدار کمک مضاعف می کند.

    تولید کربن

    نحوه جذب CO2 توسط سیستم

    این فرآیند شامل سه مرحله است. یک جاذب برای جداسازی CO2 از هوای محیط اولین مرحله از چرخه را تشکیل می دهد. CO2 در فاز دوم به یک راکتور ریزساختار منتقل می شود و با هیدروژن یک الکترولایزر متصل واکنش می دهد.

    این واکنش منجر به اجزای کربن و اکسیژن می شود که پیوندهای جدیدی تشکیل می دهد و CO2 به متان و آب تبدیل می شود. در حالی که آب به الکترولیز برمی گردد، متان، از جمله کربن، به راکتوری با قلع مایع ختم می شود.

    در مرحله آخر، “یک واکنش پیرولیز، مولکول های متان را شکافته و هیدروژن ایجاد می کند که می تواند برای تقسیم CO2 برگردانده شود.” کربن باقیمانده که به صورت میکرو گرانول روی قلع شناور است را می توان به صورت مکانیکی حذف کرد. تولید کربن با این فرآیند انجام می شود.

    این تیم قادر به تغییر پارامترهایی مانند سطح دما برای تولید تغییرات کربن مختلف مانند گرافیت، کربن سیاه یا حتی گرافن بود.

    مرحله دوم به مقیاس کردن فرآیند کمک خواهد کرد

    فرصت‌ها برای افزایش مقیاس و بهینه‌سازی فرآیند برای توسعه، هدف اولیه فاز دو پروژه خواهد بود.

    مدیر پروژه دکتر لئونید استوپل گفت: “ما در حال برنامه ریزی هستیم تا با بهبود بازیابی انرژی از گرمای فرآیند، این روش را از نظر انرژی کارآمدتر کنیم.”

    این تیم همچنین به دنبال ادغام ذخیره سازی حرارت در دمای بالا و گرمایش مستقیم خورشیدی در این فرآیند است. تولید کربن از هوا، انسان را یک قدم دیگر به پاکسازی جو نزدیک می کند.

  • تولید انبوه کامیون برقی 7.5 تنی آغاز شد

    Tevva تولید تجاری کامیون برقی متوسط خود را پس از دریافت تاییدیه نوع خودروی جامعه اروپا (ECWVTA) آغاز کرد.
    این خودروساز بریتانیایی اکنون می‌تواند تولید و فروش انبوه TEV75، کامیون الکتریکی 7.5 تنی خود را آغاز کند. تاییدیه نظارتی حیاتی که توسط آژانس صدور گواهینامه خودرو (VCA) و آژانس حمل و نقل سوئد (STA) اعطا شده است، Tevva را قادر می سازد تا محصول خود را در سراسر بریتانیا و اروپا خرده فروشی کند.

    اولین کامیون‌های الکتریکی تولید انبوه از پایگاه خود در بریتانیا تحویل داده شده‌اند و مشتاقانه توسط مشتریانی از جمله Expect Distribution، Travis Perkins و Royal Mail دریافت خواهند شد. این شرکت در بیانیه ای اعلام کرد: “امیدوار است در سال 2023 به یک نقطه عطف فروش 1000 کامیون برقی دست یابد.”

    ماموریت Tevva برای کربن زدایی صنعت حمل و نقل به دنبال تلاش های تولیدکنندگان دیگر مانند تسلا و ولوو است.
    آشر بنت، بنیانگذار و مدیر عامل شرکت Tevva، گفت: “ما ماموریت داریم تا کامیون‌های پایدار را در دسترس قرار دهیم و معتقدیم فناوری ما به بخش حمل‌ونقل و دولت‌های اروپا قدرت می‌دهد تا به اهداف خالص صفر خود(کربن) برسند.”

    راه ترکیبی

    کامیون برقی پیشنهادی با یک بار شارژ مسافت 227 کیلومتری را از باتری متوسط 105 کیلووات ساعتی خود ارائه می دهد. این کامیون برای ناوگان حمل و نقل شهری در نظر گرفته شده است. Tevva همچنین قصد دارد علاوه بر سیستم الکتریکی، نسخه هیبریدی با افزایش برد هیدروژنی را نیز معرفی کند. انتظار می‌رود این مدل بردی معادل 570 کیلومتر داشته باشد و شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا وظایف مسافت طولانی را انجام دهند.

    به گفته این شرکت، سوخت هیدروژنی برای شارژ باتری مناسب‌تر است، «گزینه‌های باز برای بردهای طولانی‌تر، محموله‌های سنگین‌تر و سوخت‌گیری سریع و امکان کارکرد بیشتر را فراهم می‌کند».
    این بر اساس چگالی انرژی بالاتر هیدروژن در مقایسه با باتری های لیتیومی است. این شرکت بر این باور است که چنین ترکیبی باعث رقابتی‌تر شدن محصولاتش می‌شود و کمترین هزینه‌ها و انتشار گازهای گلخانه‌ای را ممکن می‌سازد.

    اشر گفت: “با استفاده از منابع سوخت هیدروژن و الکتریکی، می‌توانیم ترکیب انرژی در حمل‌ونقل را بازنگری کنیم. فشار وارده بر شبکه برق خود را کاهش دهیم و پذیرش کامیون‌های الکتریکی را تسریع کنیم.”

    مشخصات انواع کامیون برقی

    مدل فقط الکتریکی دارای یک موتور دوگانه با 192 کیلووات قدرت و 596 نیوتن متر گشتاور است. میانگین برد حدود 170 کیلومتر ذکر شده است. شارژر نوع 2 حدود 5 ساعت طول می کشد تا خودرو تا 90 درصد شارژ شود، در حالی که شارژ سریع 22 کیلوواتی پشتیبانی می شود. بار ارزیابی شده این کامیون 2942 کیلوگرم است و فاصله بین دو محور آن 4815 میلی متر است.

    مدل هیبریدی با یک مخزن هیدروژن 9 کیلوگرمی عرضه می شود و برد 428 کیلومتر را ارائه می دهد. این مدل دارای یک بسته باتری 112 کیلوواتی کمی بزرگتر است. اما ارقام قدرت و گشتاور با تنها نوع الکتریکی یکسان است. ظرفیت بار نیز به 2718 کیلوگرم کاهش یافته است.

  • سرعت یادگیری کودکان به این ماده شیمیایی وابسته است

    در مقایسه با بزرگسالان، بچه‌ها سریع یاد می‌گیرند. یعنی سرعت یادگیری کودکان بالاتر است. مغز در حال رشد آنها با سرعتی حیرت‌انگیز اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند. به نوعی نورون‌های آنها نه تنها دانش جدید را آسان‌تر در خود جای می‌دهند، بلکه آن را محکم نگه می‌دارند، حتی در سیلی دائمی از تجربیات جدید.

    اکنون، تیمی از دانشمندان علوم اعصاب از دانشگاه رگنسبورگ در آلمان و دانشگاه براون در ایالات متحده ممکن است کشف کرده باشند که چه چیزی مغزهای جوان را بسیار کارآمد می کند. همین امر سرعت یادگیری کودکان را بالاتر می برد.

    همه اینها ناشی از یک ماده شیمیایی مغز به نام GABA (اسید گاما آمینوبوتیریک) است که در کودکان در حین یادگیری و پس از یادگیری افزایش می یابد و مغز جوان آنها را به “اسفنج های بزرگ” تبدیل می کند.

    تاکئو واتانابه، یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: “اغلب فرض بر این است که کودکان کارآمدتر از بزرگسالان یاد می‌گیرند. اگرچه پشتیبانی علمی برای این فرض در بهترین حالت ضعیف بوده است.”

    در جستجوی مکانیسم‌های مغزی درگیر، این تیم از یک تکنیک تصویربرداری عصبی پیشرفته به نام MRS عملکردی (fMRS) برای اندازه‌گیری غیرمستقیم غلظت GABA در قشر بینایی بچه‌ها در طول یک فعالیت یادگیری بصری استفاده کرد تا تفاوت آن با بزرگسالان را ببیند. اندازه گیری ها در 55 کودک 8 تا 11 ساله و 56 بزرگسال بین 18 تا 35 سال انجام شد که شامل سه دوره مختلف بود: قبل از شروع تکلیف یادگیری بصری، در طول فرآیند یادگیری و پس از پایان فعالیت.

    نتایج نشان داد که سطوح GABA در بزرگسالان در کل آزمایش ثابت می ماند. در همین حال، سطوح GABA در کودکان بسیار ماجراجویانه‌تر بود.

    واتانابه در ادامه می‌گوید: “آنچه ما دریافتیم افزایش سریع GABA در کودکان است که با یادگیری مرتبط است.”
    نه فقط در طول یادگیری، سطوح بالای GABA تا دوره پس از یادگیری نیز ادامه داشت. واتانابه می گوید، این یک یافته وحیانی است.

    GABA یک پیام رسان شیمیایی در مغز است که در فرآیند یادگیری اطلاعات جدید مهم است. همچنین نقش کلیدی در تثبیت، یک “دوره خنک کننده” پس از یادگیری ایفا می کند که در آن شبکه های عصبی جدید شکننده ادغام می شوند و اطلاعات با موفقیت ذخیره می شوند.

    اما اگر چیز جدیدی در طول دوره سرد شدن آموخته شود، پدیده‌ای به نام «تداخل رتروگراد» شروع می‌شود، جایی که اطلاعات آموخته‌شده قبلی نادیده گرفته می‌شود یا از بین می‌رود.(از مغز ما خارج می‌شود.)

    به این فکر کنید که یک شیرینی پای را بعد از خارج شدن از فر خنک کنید. استراحت دادن به آن به نشاسته های موجود در پرکننده این فرصت را می دهد تا به صورت ژلی در بیایند که همه چیز را به خوبی در جای خود نگه می دارد. با این حال، اگر در طول دوره سرد شدن پای را برش دهید، پرکننده داغ لوله‌ها روان است و بیرون می‌ریزد.

    سرعت یادگیری کودکان

    سرعت یادگیری کودکان

    با دانش جدید از سطوح GABA در بچه‌ها، تیم آزمایش‌های رفتاری انجام داد تا ببیند آیا این چیزی است که باعث می‌شود یادگیری بصری سریع‌تر تثبیت شود یا خیر. چیزی که آنها پیدا کردند شگفت آور بود.

    بزرگسالان برای تثبیت به یک “دوره خنک کننده” یک ساعته نیاز داشتند. با این حال، کودکان توانستند در عرض 10 دقیقه دوباره یاد بگیرند بدون اینکه چیزهایی را که قبلاً یاد گرفته بودند نادیده بگیرند. به عبارت دیگر، به لطف سطوح عالی GABA آنها، آنها بسیار سریعتر تنظیم می شوند.

    محققان در مقاله خود نوشتند: “ما دریافتیم که انعطاف پذیری در برابر تداخل رتروگراد و بنابراین تثبیت در واقع در عرض چند دقیقه پس از پایان تمرین در کودکان رخ می دهد، در حالی که یادگیری در بزرگسالان حداقل یک ساعت پس از تمرین در حالت شکننده بود.”

    سباستین فرانک، یکی از نویسندگان این مطالعه توضیح می دهد: “این تثبیت سریع یادگیری در کودکان، آنها را قادر می سازد تا موارد بیشتری را در مدت زمان معین یاد بگیرند و یادگیری را در کودکان کارآمدتر از بزرگسالان می کند.”

    محققان همچنین دریافتند که جلسات متوالی یادگیری به نظر می‌رسد غلظت GABA را در کودکان افزایش می‌دهد و به تثبیت سریع‌تر یادگیری قبلی اجازه می‌دهد.

    فرانک در ادامه افزود: “بنابراین، نتایج ما به GABA به عنوان یک بازیگر کلیدی در کارآمد کردن یادگیری در کودکان و سرعت یادگیری کودکان اشاره می‌کند.”

    در حالی که باید توجه داشت که این مطالعه در یادگیری بصری انجام شده است، واتانابه معتقد است که این یافته ها را می توان به انواع دیگر یادگیری شامل حافظه تعمیم داد. جالب است که از این یافته ها می توان برای کمک به بزرگسالان در یادگیری کارآمدتر استفاده کرد.

    واتانابه می گوید: “به عنوان مثال، یک فناوری یا درمان جدید می تواند برای افزایش میزان GABA در مغز بزرگسالان ایجاد شود. این یکی از کاربردهای احتمالی است.”

  • ارتباط بین نوشیدن آب کافی و پیری

    این یک واقعیت غیرقابل انکار است که نوشیدن آب برای سلامتی ما مفید است. علاوه بر کمک به متابولیسم، نقش مهمی در مرطوب نگه داشتن پوست نیز دارد. طبق مطالعه جدید مؤسسه ملی سلامت (NIH)، نوشیدن آب نیز افراد را به روشی سالم با افزایش سن مرتبط می کند.

    محققان رابطه بین چندین نشانگر سلامتی و سطح نمک خون را بررسی کردند که با کاهش مصرف مایعات افزایش می یابد. این مطالعه شامل اطلاعات سلامتی بود که از 11255 شرکت کننده در یک دوره 30 ساله به دست آمد.

    آنها کشف کردند که در مقایسه با بزرگسالان با سطح سدیم سرم در وسط محدوده طبیعی، آنهایی که سطح سدیم سرم آنها در انتهای محدوده طبیعی است، بیشتر احتمال دارد به بیماری های مزمن مبتلا شوند و علائم پیری بیولوژیکی پیشرفته را نشان دهند. بزرگسالان با سطوح بالاتر خطر مرگ زودتر در زندگی را داشتند.

    دکتر ناتالیا دمیتریوا، نویسنده مطالعه گفت: “نتایج نشان می دهد که نوشیدن آب (هیدراتاسیون) مناسب ممکن است پیری را کاهش دهد و زندگی عاری از بیماری را طولانی کند.”

    این تحقیق مبتنی بر کار قبلی است که در مارس 2022 منتشر شد و ارتباط بین محدوده طبیعی بیشتر سطوح سدیم سرم و خطرات بالای نارسایی قلبی را کشف کرد. مطالعه خطر آترواسکلروز در جوامع (ARIC) که شامل مطالعات فرعی شامل هزاران سیاه و سفیدپوست از سراسر ایالات متحده است، منبع هر دو یافته است.

    از زمانی که اولین مطالعه فرعی ARIC در سال 1987 آغاز شد، توصیه های بالینی برای تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری قلبی ارائه شده است.

    نوشیدن آب

    نوشیدن آب از طریق 15 نشانگر سلامت ارزیابی شد

    محققان چگونگی ارتباط سطح سدیم سرم با پیری بیولوژیکی را ارزیابی کردند که از طریق 15 نشانگر سلامتی ارزیابی شد. آنها کشف کردند که افراد با سطوح طبیعی سدیم سرم بیش از 135 تا 146 میلی اکی والان در لیتر (mEq/L) احتمال بیشتری داشت که نشانه های پیری بیولوژیکی را با سرعت بیشتری نشان دهند.

    دیمیتریوا در ادامه افزود: “افرادی که سدیم سرم آنها 142 میلی اکی والان بر لیتر یا بالاتر است، از ارزیابی میزان مصرف مایعات خود سود خواهند برد.”

    وی خاطرنشان کرد که اکثر مردم می توانند بدون خطر مصرف مایعات خود را به مقادیر توصیه شده افزایش دهند و این امر با آب و همچنین مایعات دیگر مانند آب میوه ها، سبزیجات و میوه های با محتوای آب بالا امکان پذیر است.

    هدف این است که اطمینان حاصل شود که بیماران به اندازه کافی مایعات مصرف می کنند و در عین حال عواملی مانند داروها را که ممکن است منجر به از دست دادن مایعات شوند، ارزیابی می کنند.

    مانفرد بوهم، MD، نویسنده مطالعه گفت: “پزشکان همچنین ممکن است نیاز به برنامه درمانی فعلی بیمار مانند محدود کردن مصرف مایعات برای نارسایی قلبی داشته باشند.”

  • چرا بعضی آدم ها به سرعت چاق میشوند

    بر اساس یک مطالعه جدید توسط محققان دانشگاه کپنهاگ، برخی از افراد دارای ترکیبی از میکروب های روده هستند که باعث می شود نسبت به دیگران در برداشت انرژی بهتر عمل کنند. این یک گام مهم به سوی درک این موضوع است که چرا برخی افراد راحت‌تر از دیگران چاق میشوند، حتی زمانی که به همان اندازه غذا می‌خورند.

    استادیار هنریک روگر از گروه تغذیه و ورزش دانشگاه کپنهاگ می گوید: “ما ممکن است کلیدی برای درک این موضوع پیدا کرده باشیم که چرا برخی افراد نسبت به دیگران وزن بیشتری اضافه می کنند. حتی زمانی که غذای بیشتری نمی خورند یا به طور متفاوتی غذا نمی خورند. اما این باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.”

    مطالعه مدفوع افراد

    محققان انرژی باقیمانده در مدفوع 85 دانمارکی را برای ارزیابی کارایی میکروب های روده آنها در جذب انرژی از غذا بررسی کردند. آنها همچنین ترکیب میکروب های روده هر شرکت کننده را ترسیم کردند.

    بر اساس یافته‌ها، حدود 40 درصد از شرکت‌کنندگان به گروهی تعلق دارند که به طور متوسط نسبت به 60 درصد دیگر انرژی بیشتری از وعده‌های غذایی دریافت می‌کنند. محققان همچنین دریافتند افرادی که بیشترین انرژی را از وعده های غذایی دریافت می کنند، به طور متوسط 10 درصد بیشتر وزن دارند که معادل تقریبا 9 کیلوگرم بیشتر است.

    نتایج نشان می‌دهد که اضافه وزن ممکن است به چیزی بیش از میزان تغذیه سالم یا میزان ورزش مرتبط باشد. همچنین ممکن است به ترکیب میکروب های روده فرد مرتبط باشد. بر این اساس، برخی از افراد ممکن است دچار آسیب شوند زیرا میکروب های روده آنها در جذب انرژی بسیار کارآمد هستند. به دلیل این اثربخشی، ممکن است کالری بیشتری از همان مقدار غذا برای میزبان انسان در دسترس باشد.

    چاق

    روگر می گوید: “این واقعیت که باکتری‌های روده ما در استخراج انرژی از غذا عالی هستند، اساساً چیز خوبی است. زیرا متابولیسم باکتری‌ها در غذا، انرژی اضافی را به شکل اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه، که مولکول‌هایی هستند که بدن ما می‌تواند تولید کند، فراهم می‌کند. استفاده به عنوان سوخت تامین کننده انرژی. اما اگر بیشتر از آنچه می سوزانیم مصرف کنیم، انرژی اضافی که توسط باکتری های روده تامین می شود ممکن است به مرور زمان خطر چاقی را افزایش دهد.

    بررسی زمان سفر دستگاه گوارش

    محققان همچنین مدت زمان سفر غذا در بدن ما را برای هر فرد مورد بررسی قرار دادند که همه آنها الگوهای غذایی مشابهی داشتند. محققان این فرضیه را مطرح کردند که افرادی که سفرهای گوارشی طولانی دارند، بیشترین مواد مغذی را از رژیم غذایی خود دریافت خواهند کرد. با این حال، این مطالعه دقیقا خلاف این را کشف کرد.

    روگر اضافه می کند: “ما فکر می‌کردیم که زمان سفر گوارشی طولانی‌تری وجود خواهد داشت که امکان استخراج انرژی بیشتری را فراهم می‌کند. اما در اینجا، می‌بینیم که شرکت‌کنندگانی که دارای باکتری‌های روده نوع B هستند که بیشترین انرژی را استخراج می‌کنند، سریع‌ترین عبور را از طریق سیستم گوارشی نیز دارند. که به ما چیزی برای فکر کردن داده است.

    خیلی جالب است که گروهی از افرادی که انرژی کمتری در مدفوعشان باقی مانده است نیز به طور متوسط وزن بیشتری دارند و چاق هستند. با این حال، این مطالعه دلیلی برای ارتباط مستقیم این دو عامل ارائه نمی دهد. امیدواریم در آینده این موضوع را بیشتر بررسی کنیم.”

    در حالت کلی در این مطالعه و تحقیق بررسی شد که آیا استخراج انرژی از رژیم غذایی در 85 بزرگسال دارای اضافه وزن، تخمین زده شده توسط چگالی انرژی مدفوع خشک، با زمان انتقال روده و تغییرات در تنوع جامعه میکروبی و ساختار کلی طبقه بندی شده به عنوان انتروتیپ مرتبط است یا خیر.

  • کدام حیوانات زمان را سریعتر درک می کنند

    تحقیقات جدید دانشگاه گالوی نشان می‌دهد حیواناتی که می‌توانند پرواز کنند یا شکارچیان دریایی هستند، سریع‌ترین درک از زمان را دارند. نتایج مطالعه در نشست سالانه انجمن اکولوژیکی بریتانیا در ادینبورگ توسط دکتر کوین هیلی ارائه شد.

    همانطور که توسط انجمن اکولوژیکی بریتانیا (BES) بیان شده است، این مطالعه که بزرگترین نوع خود تا به امروز است. سرعتی را که بیش از 100 حیوان درک زمانی یا توانایی ردیابی تغییرات در محیط را تجربه می‌کنند، بررسی کرد. دانشمندان کشف کردند که حیواناتی که سبک زندگی فعال دارند، سیستم های بینایی دارند که می توانند به سرعت تغییرات را دریافت کنند.

    آنها می توانند تغییرات را 300 بار در ثانیه ببینند

    گونه‌هایی مانند مگس‌ها و سنجاقک‌ها می‌توانند تغییرات را با بالاترین سرعت تشخیص دهند، با دیدی که می‌تواند 300 هرتز (قابلیت دیدن تغییرات 300 بار در ثانیه)، به طور قابل‌توجهی سریع‌تر از انسان‌ها که می‌توانند در 65 هرتز ببینند. در مهره داران، سریع ترین چشم ها متعلق به مگس گیرها بود که می توانستند در 146 هرتز ببینند. ماهی قزل آلا 96 هرتز و سگ ها 75 هرتز. کندترین چشم ها متعلق به ستاره دریایی تاج خار با سرعت 0.7 هرتز بود.

    دکتر کوین هیلی توضیح داد: “داشتن دید سریع به یک گونه کمک می کند تا تغییرات سریع در محیط را درک کند. چنین درک دقیقی از تغییرات بسیار مفید است اگر به سرعت حرکت کنید یا نیاز به مشخص کردن مسیر حرکت طعمه داشته باشید.”

    “با نگاهی به طیف گسترده ای از حیوانات، از سنجاقک گرفته تا ستاره دریایی، یافته های ما نشان می دهد که درک یک گونه از زمان خود با سرعت تغییر محیط آن مرتبط است. این می تواند به درک ما از فعل و انفعالات شکارچی-شکار یا حتی نحوه تغییر کمک کند. جنبه هایی مانند آلودگی نوری ممکن است برخی از گونه ها را بیش از سایرین تحت تأثیر قرار دهد.

    حیوانات

    یک یافته غیرمنتظره

    به طور غیر منتظره، این مطالعه نشان داد که بسیاری از شکارچیان زمینی زمان را کندتر از شکارچیان آبزی درک می کنند.

    دکتر کوین هیلی اظهار داشت: “ما فکر می کنیم این تفاوت ممکن است به این دلیل باشد که، در محیط های آبی، شکارچیان می توانند به طور مداوم موقعیت خود را هنگام جستجوی طعمه تنظیم کنند. در حالی که در محیط های خشکی، شکارچیانی که به سمت طعمه پرتاب می شوند، مانند عنکبوت در حال پریدن، قادر به انجام تنظیمات نیستند.”

    از آنجایی که نیاز به انرژی زیادی دارد و با سرعتی که سلول‌های شبکیه در نورون‌های شبکیه چشم می‌توانند دوباره شارژ شوند، محدود می‌شود، همه حیوانات توانایی درک سریع زمان را ندارند. حیواناتی که بینایی آنها نیاز به تغییرات سریع ندارد از این انرژی برای اهداف دیگری مانند رشد یا تولید مثل استفاده می کنند.

    آزمایشات نور سوسوزن

    تجزیه و تحلیل این مطالعه از داده‌های جمع‌آوری‌شده از مطالعات مختلف استفاده کرد که از آزمایش‌هایی با نورهای سوسوزن برای آزمایش درک زمان استفاده کردند. در هر آزمایش از الکترورتینوگرام‌ها، ابزارهای تخصصی، استفاده می‌شد تا تعیین کند حیوان با چه سرعتی می‌تواند سرعت چشمک زدن نور را تشخیص دهد و همزمان سرعت انتقال اطلاعات توسط عصب بینایی را ثبت کند. این فرکانس همجوشی فلیکر بحرانی است.

  • ژن های تازه شناسایی شده نشان می دهد که انسان ها به طور مداوم در حال تکامل هستند

    آیا انسان ها هنوز در حال تکامل و تغییر ژن هستند؟ این سوال برای بسیاری یک راز است، زیرا حدود هفت میلیون سال از زمانی که انسان ها دودمان شامپانزه ها را ترک کردند می گذرد. عواملی که ما را مجبور به انطباق، تکامل و زنده ماندن در محیط‌های خشن در گذشته می‌کردند دیگر مرتبط نیستند.

    امروزه انسان ها عمر طولانی تری دارند و امکانات بهداشتی پیشرفته ای در اختیار دارند. ما تقریباً همیشه در یک محیط راحت و محافظت شده زندگی می کنیم. عوامل خارجی (همچنین به عنوان فشار انتخاب شناخته می‌شوند) که قبلاً ما را در حالت بقای مداوم نگه می‌داشتند، دیگر بر ما تأثیر نمی‌گذارند.

    پس آیا این بدان معناست که تکامل ما متوقف شده است؟

    تیمی از محققان کالج ترینیتی دوبلین (TCD) و مرکز تحقیقات علوم زیست پزشکی الکساندر فلمینگ (BSRC Fleming) در یونان این سوال را به تفصیل بررسی کردند. جالب اینجاست که آنها در طول مطالعه خود با 155 ژن جدید در دودمان انسانی مواجه شدند. این ژن‌های تازه کشف‌شده قویاً نشان می‌دهند که انسان هنوز به طور مداوم در حال تکامل است.

    اسرار مرتبط با ژن های جدید

    محققان استدلال می کنند که ژن های جدید در ژنوم انسان نیز می توانند در نتیجه تکثیر DNA شکل بگیرند. با این حال، این مورد در مورد 155 ژن تازه شناسایی شده صادق نیست. آنها ژن ها را با توجه به ارتباط آنها با مواد ژنتیکی موجود بررسی کردند و دریافتند که ژنها کاملاً جدید هستند.

    آنها از بخش هایی از DNA منحصر به فرد پدید آمدند. اهمیت این ژنهای جدید را می توان از این واقعیت درک کرد که 44 ژن از 155 ژن با ناهنجاری های رشد در کشت های سلولی مرتبط بودند.

    بنابراین آنها می توانند به ما کمک کنند تا نقایص رشد را شناسایی کرده و از سلامت مطلوب سیستم های زنده اطمینان حاصل کنیم. الگوهای موجود در DNA منحصربه‌فرد همچنین نشان می‌دهد که ژنهای جدید می‌توانند با بیماری‌های مختلف خاص انسان نیز مرتبط باشند.

    به عنوان مثال، محققان متوجه سه ژن با نشانگرهای DNA مرتبط با اختلالاتی مانند دیستروفی میله مخروطی (اختلال چشمی که باعث شکستن شبکیه در طول زمان می‌شود و در نهایت فرد را نابینا می‌کند)، سندرم آلازامی (به اختلال در رشد فیزیکی و فکری می‌شود)  و دیستروفی عضلانی را مشاهده کردند.

    نویسندگان پیشنهاد کردند که یک ژن خاص از این مجموعه جدید به محض اینکه اجداد ما از دودمان گوریل بیرون آمدند، در انسان منشأ گرفته است. این ژن اکنون با رشد بافت قلب انسان مرتبط است.

    نویسنده ارشد این مقاله، ضمن تاکید بر اهمیت ژن های تازه شناسایی شده، گفت: نادیده گرفتن این ژن‌ها راحت است، زیرا مطالعه آنها بسیار دشوار است. اما من فکر می‌کنم که به طور فزاینده‌ای تشخیص داده می‌شود که نیاز به بررسی و بررسی دارند. اگر در آنچه که فکر می کنیم در اینجا داریم درست باشیم، چیزهای بسیار مرتبط تری از نظر عملکردی در ژنوم انسان پنهان شده است.”

    ژن

    ژن‌ها و سازگاری‌های جدید نشانه‌های تکامل هستند

    تکامل اساساً تغییر در رفتار، فیزیولوژی و ساختار ژنتیکی ما نسبت به نسل‌های قبلی است. جالب اینجاست که مطالعه حاضر تنها کار تحقیقاتی نیست که ثابت می کند انسان به طور مداوم در حال تکامل است. مطالعات مختلفی در گذشته انجام شده است که تغییرات تکاملی جاری را روشن می کند.

    به عنوان مثال، در سال 2016، گروهی از دانشمندان دانشگاه کرنل دریافتند که بسیاری از مردم در پونا، هند، که (و نسل های قبلی آنها) فقط رژیم های گیاهخواری می خورند، دچار جهش ژن FADS2 (اسید دساتوراز 2) شده اند. این جهش خاص به بدن آنها اجازه می دهد تا اسیدهای چرب امگا را به مواد مغذی مغذی مغز تبدیل کند. چنین جهش هایی در گوشتخواران یا افرادی که از رژیم غذایی همه چیز خوار استفاده می کنند مشاهده نشد.

    یک مطالعه در سال 2020 از دانشگاه استنفورد نشان می دهد که در 150 سال گذشته، میانگین دمای بدن انسان از 37 درجه سانتی گراد (98.6 درجه فارنهایت) به 36 درجه سانتی گراد (97.9 درجه فارنهایت) تغییر کرده است. به گفته ناسا، میانگین دمای زمین در همان سال ها 1.1 درجه سانتیگراد (1.9 درجه فارنهایت) افزایش یافته است.

    بسیاری از کارهای تحقیقاتی دیگر وجود دارد که نشان‌دهنده پیشرفت‌های جدید دیگر در بدن و ژنوم انسان است. همه این سازگاری‌های جدید، تغییرات جدید و ژن‌های جدید شواهد قوی نشان می‌دهند که تکامل انسان هنوز ادامه دارد.

    155 ژن تازه کشف شده همچنین دارای مقادیر زیادی اطلاعات ناشناخته در مورد ژنتیک انسان هستند. بنابراین، مطالعه حاضر گام بزرگی در جهت شناسایی و مطالعه تغییراتی است که احتمالاً در آینده دچار آن خواهیم شد.

    نیکولاس واکیرلیس، نویسنده اصلی و محقق جوان در BSRC Fleming، گفت: “در مطالعات آتی بسیار جالب خواهد بود که بفهمیم این میکرو ژنها چه کاری می توانند انجام دهند و آیا ممکن است مستقیماً در هر نوع بیماری دخیل باشند یا خیر.”

  • محققان چینی از تقسیم آب دریا هیدروژن تولید می کنند

    یک تیم تحقیقاتی در چین دستگاهی برای تقسیم آب شور دریا برای تولید مستقیم هیدروژن ساخته اند. این دستگاه، یک الکترولیز آب دریا مبتنی بر غشاء است که به رفع مشکلات واکنش جانبی و خوردگی روش‌های سنتی کمک می‌کند.

    تیمی به سرپرستی Zongping Shao، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه فناوری نانجینگ چین، مطالعه خود را در مجله Nature منتشر کرده و ادعا کردند که مدل آنها “بیش از 3200 ساعت در شرایط کاربردی عملی بدون شکست کار کرد”.

    چرا روش های سنتی پایدار نیستند؟

    بیشتر هیدروژنی که امروزه تولید می شود از منابع سوخت فسیلی است که می تواند به میزان قابل توجهی به کربن در زمین اضافه کند.
    در این مقاله آمده: “الکترولیز آب شور الکتروشیمیایی با استفاده از انرژی تجدیدپذیر به عنوان ورودی، روشی بسیار مطلوب و پایدار برای تولید انبوه هیدروژن سبز است.”

    با این حال، یک مشکل وجود دارد. خواص آب نمک منجر به خوردگی الکترودهای مورد استفاده در سیستم های مختلف می شود که اغلب آنها را غیرقابل تحمل می کند. استفاده از پوشش های پلی آنیون برای مقاومت در برابر خوردگی توسط یون های کلرید یا الکتروکاتالیست های بسیار انتخابی به اندازه کافی برای کاربردهای عملی کمک نکرده است.

    یک فرآیند نمک‌زدایی می‌تواند مشکل را حل کند، “اما به انرژی اضافی نیاز دارد و از نظر اقتصادی جذابیت کمتری دارد.” اندازه تجهیزات درگیر در فرآیند نمک‌زدایی نیز چنین محلول‌هایی را انعطاف‌پذیرتر می‌کند.

    هیدروژن

    راه جدید پیشنهادی

    یک الکترولیز معمولا از دو الکترود پوشیده شده با کاتالیزور تشکیل شده است و یک غشاء اجزای تشکیل دهنده – هیدروژن و اکسیژن را از هم جدا می کند. تشکیل گاز کلر بسیار خورنده در فرآیند منجر به تجزیه سریع کاتالیزورها و الکترودها می شود. یون های منیزیم و کلسیم موجود در آب دریا نیز می توانند غشاها را مسدود کنند. این عوامل باعث کاهش کارایی و طول عمر کلی این دستگاه ها می شود.

    سرپرست تیم در توضیحات تکمیلی اضافه کرد: “استراتژی ما الکترولیز مستقیم آب دریا کارآمد، انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر را به روشی مشابه تقسیم آب شیرین بدون افزایش قابل‌توجه در هزینه بهره‌برداری انجام می‌دهد.”

    این تیم از یک محلول الکترولیت غلیظ هیدروکسید پتاسیم برای غوطه ور کردن الکترودها استفاده می کند و یک غشای متخلخل به جداسازی محلول الکترولیت از آب دریا کمک می کند. غشای غنی از فلوئور آب مایع را مسدود می کند اما اجازه می دهد تا بخار آب از آن عبور کند.

    در طول الکترولیز، آب موجود در محلول الکترولیت به اجزای تشکیل دهنده آن تقسیم می‌شود. این منجر به تغییر فشار بین الکترولیت و آب دریا می شود و باعث تبخیر آب دریا می شود. در همان زمان، آب از طریق غشاء به الکترولیت می گذرد و دوباره به آب مایع تبدیل می شود و ذخیره را برای چرخه بعدی دوباره پر می کند.

    نکته مهم این است که این پیکربندی و مکانیسم نوید کاربردهای بیشتر در تصفیه همزمان پساب بر پایه آب و بازیابی منابع و تولید هیدروژن در یک مرحله را می دهد. محققان معتقدند دستگاه آنها در کنار تولید هیدروژن، قادر به بازیابی لیتیوم از آب دریا نیز خواهد بود. کاربردهای بیشتر دستگاه به فعالیت هایی مانند تمیز کردن آب شیرین صنعتی گسترش می یابد.

  • سپر حرارتی ناسا برای مبارزه با آتش سوزی در جنگل

    همانطور که صنعت فضایی جهانی برای اکتشاف فضایی انسان در مریخ و فراتر از آن آماده می شود، به فناوری هایی نیاز دارد که ورودی های جوی را ایمن تر کند. اینجاست که آزمایش پرواز در مدار پایین زمین ناسا برای فن آوری سپر حرارتی (LOFTID) مطرح می شود. امسال، آژانس فضایی ایالات متحده برای اولین بار با موفقیت فناوری جدید سپر حرارتی را در مدار آزمایش کرد. ما در اسپیسد جزییات این آزمایش رو برایتان توضیح می دهیم.

    اساساً به عنوان یک سیستم شکستن بادی عظیم برای فضاپیماها عمل می کند و پرواز فضایی را بسیار ایمن تر می کند. این می‌تواند به انسان‌ها کمک کند تا با خیال راحت روی مریخ فرود بیایند و همچنین نقاط بیشتر منظومه شمسی را کشف کنند. نه تنها این، بلکه این فناوری در اینجا روی زمین نیز کاربرد بسیار عملی دارد. زیرا می توان از آن برای مبارزه با آتش سوزی جنگل ها استفاده کرد.

    آزمایش موفقیت آمیز سپر حرارتی مداری ناسا

    LOFTID روی موشک United Launch Alliance Atlas V در 10 نوامبر پرتاب شد.
    این موشک از ارتفاع تقریبی 125 کیلومتری در مدار زمین مستقر شد و تقریباً دو ساعت پس از پرتاب در اقیانوس نزدیک هاوایی سقوط کرد. این پرواز آزمایشی برای تجزیه و تحلیل پتانسیل فناوری انجام شد که روزی می‌تواند به مأموریت‌های فضایی اجازه دهد تا یک محافظ گرمایی فشرده و انعطاف‌پذیر را در محفظه بار حمل کنند که می‌تواند قبل از ورود ماموریت به جو سیاره مقصد خود باز شود.

    سپر حرارتی

    این فناوری به دلیل خطرات ورود به جو سیاره ای که شرایط متفاوتی نسبت به زمین دارد، می تواند حیاتی باشد. برای مثال جو مریخ بسیار نازک‌تر از زمین است و فرود مریخ‌نورد Perseverance ناسا به جو آن به‌عنوان «هفت دقیقه وحشت» توصیف شد.

    فناوری LOFTID می تواند به آتش نشانان روی زمین کمک کند

    آئروشل LOFTID ناسا با قطر شش متر به عنوان یک سیستم ترمز عظیم عمل می‌کند و نسبت به پوسته‌های معمولی و بسیار کوچک‌تر نیروی هوای بسیار بیشتری ایجاد می‌کند. ناسا در وب سایت خود توضیح می دهد که این فناوری برای مقاومت در برابر دمای ورود مجدد به جو بیش از 2900 درجه فارنهایت (1600 درجه سانتی گراد) ساخته شده است.

    آژانس فضایی می افزاید که سپر حرارتی دارای «سه لایه است: یک لایه پارچه فیبر سرامیکی بیرونی برای حفظ یکپارچگی سطح، یک لایه میانی عایق برای جلوگیری از انتقال گرما و یک لایه داخلی که از رسیدن گاز داغ به ساختار بادی جلوگیری می کند. سیستم سپر حرارتی انعطاف پذیر نیز تاشو، بسته بندی، قابل استقرار و سفارشی است.”

    LOFTID یکی از نمونه‌های بسیاری از فناوری‌های ساخته شده برای فضا است که می‌تواند کاربردهای عملی فوق‌العاده مهمی بر روی زمین نیز داشته باشد. مواد محافظ حرارتی توسعه یافته برای LOFTID، در واقع، قبلاً برای ساخت یک پناهگاه گرمایی اولیه برای کمک به مقابله با آتش‌سوزی جنگل‌ها استفاده شده است. ناسا با مرکز فناوری و توسعه میسولا (MTDC) خدمات جنگلی ایالات متحده همکاری کرده است تا پناهگاه های آتش سوزی موثرتری برای نجات جان انسان ها ایجاد کند. به این معنی که مواد مقاوم در برابر حرارت آنها می تواند انسان ها را در فضا و زمین نجات دهد.

  • واکنش مغر موقع حالت تهوع و استفراغ

    حالت تهوع و استفراغ احتمالا یکی از غیرقابل پیش بینی ترین اتفاقاتی است که می تواند در هر زمان برای هر کسی اتفاق بیفتد. ممکن است افراد زیادی را در حال استفراغ روی زمین دیده باشید، اما آیا می دانید که مردم حتی در فضا استفراغ می کنند؟ در آگوست 1961، گرمن تیتوف، فضانورد شوروی، اولین فردی بود که در فضا استفراغ کرد.

    اگرچه دانشمندان استفراغ را به عنوان یک روش طبیعی برای از بین بردن مواد سمی یا غیرقابل هضم از روده ما تعریف می کنند، یک مطالعه جدید نشان می دهد که چیزهای بیشتری در مورد آن وجود دارد. اخیراً، تیمی از محققان مؤسسه ملی علوم زیستی چین (NIBS) از مغز موش ها در زمانی که موش ها میل به استفراغ را احساس می کردند، نقشه برداری کردند.

    محققان ادعا می کنند که با درک آنچه در داخل مغز در طول حالت تهوع و استفراغ اتفاق می افتد، می توانند داروهای ضد تهوع بهبود یافته ای را برای بیماران سرطانی که باید تحت شیمی درمانی قرار گیرند، توسعه دهند.

    با کنترل نورون ها می توانید استفراغ را کنترل کنید

    برخلاف انسان، موش‌ها در مقایسه با اندازه بدنشان لوله‌های غذا و هوای طولانی دارند. علاوه بر این، ماهیچه های بدن آنها برای مقاومت در برابر استرس ناشی از کوبیدن بسیار ضعیف است. بنابراین موش ها (و سایر جوندگان) هرگز نمی توانند استفراغ کنند. با این حال، آنها میل به استفراغ را احساس می کنند، به همین دلیل اوغ می زنند.

    پنگ کائو یکی از نویسندگان مقاله می نویسد: “مکانیسم عصبی اوغ زدن شبیه استفراغ است. در این آزمایش، ما با موفقیت الگویی را برای مطالعه برآمدگی ناشی از سم در موش ایجاد کردیم که با آن می‌توانیم پاسخ‌های دفاعی مغز به سموم را در سطوح مولکولی و سلولی بررسی کنیم.”

    در طول مطالعه خود، محققان دو گروه از موش ها را مشاهده کردند. محققان سعی کردند با قرار دادن آنها در معرض انتروتوکسین A استافیلوکوکی (SEA)، یک سم باکتریایی که منجر به چندین مشکل مرتبط با روده در انسان می‌شود، مانند آنتریت، بیماری روده و اسهال، خمیدگی را در اعضای گروه اول ایجاد کنند. موش های گروه دوم تحت آب شور قرار گرفتند.

    حالت تهوع و استفراغ

    نتیجه

    بدن موش‌هایی که در معرضSEA قرار داشتند به‌گونه‌ای واکنش نشان داد که بدن سگ هنگام استفراغ واکنش نشان می‌دهد. عضلات بدن و دیافراگم آنها تحت انقباضات همزمان قرار گرفت و دهان آنها بسیار بازتر از موش هایی بود که آب شور داشتند. محققان همچنین متوجه فعال شدن و آزاد شدن چندین انتقال دهنده عصبی شدند.

    آنها مشاهده کردند که در حین باز کردن، مغز موش‌ها دستور آزادسازی سروتونین از سلول‌های انتروکرومافین در روده را صادر کرد. در داخل روده، گیرنده های عصبی وجود دارند که سیگنال ها را مستقیماً به مغز می فرستند. سروتونین آزاد شده همچنین با گیرنده های مغزی تعامل دارد و این تعامل منجر به فعال شدن نورون های Tac1+DVC (کمپلکس واگ پشتی) واقع در ناحیه واگ پشتی مغز موش می شود. جالب اینجاست که وقتی محققان نورون‌های Tac1+DVC را غیرفعال کردند، رفتار اوغ زدن در موش‌ها کاهش یافت.

    چرا برای بیماران سرطانی اهمیت دارد؟

    آنها متوجه شدند که وقتی یک بیمار سرطانی تحت شیمی درمانی قرار می گیرد، مکانیسم دفاعی بدن او نیز منجر به رفتارهایی مانند حالت تهوع و استفراغ می شود. این عوارض جانبی ناخواسته زندگی بیماران سرطانی را ناراحت کننده تر می کند. کائو و تیمش فکر کردند که شاید با غیرفعال کردن نورون‌های Tac1+DVC، می‌توانند حالت تهوعی را که در نتیجه شیمی‌درمانی ایجاد می‌شود، کاهش دهند.

    به منظور اثبات این نظریه، آنها موش ها را در معرض داروی شیمی درمانی به نام دوکسوروبیسین قرار دادند. همانطور که انتظار می رفت این آزمایش باعث شد موش ها به حالت اول بروند. سپس محققان نورون های Tac+DVC را غیرفعال کردند و کار کرد! آنها متوجه شدند که پس از غیرفعال شدن نورون‌ها، رفتار اوغ زذن تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

    این یافته ها همچنین روشن می کند که چرا و چگونه برخی از داروهای ضد تهوع موجود از قبل با مسدود کردن گیرنده های سروتونین به طور موثر عمل می کنند. با این مطالعه، اکنون می‌توانیم مکانیسم‌های مولکولی و سلولی تهوع و استفراغ را بهتر درک کنیم، که به ما در تولید داروهای بهتر کمک می‌کند.