Frekvenca X

Raziskujemo drzno misel: osnovna človeška anatomija in naši vedenjski vzorci so kar nekako obstali pred nekaj deset tisoč leti. Vse to pa daje vtis, da smo ljudje iz procesov naravne selekcije izstopili. "Evolucija in naravna selekcija sta v svojem bistvu genetika plus čas. In vse metode za njuno opazovanje se torej vrtijo okrog opazovanja genetskih različic – naj gre za koristne ali škodljive – ki se pojavljajo pogosteje, kot bi se, če bi bile zgolj naključne," razloži dr. Mark Thomas, profesor evolucijske genetike na University College v Londonu.

"Osnovni učinek naravne selekcije je to, da poveča pogostost določenih genetskih različic skozi čas; in sicer z večjo hitrostjo, kot bi to pričakovali, če bi bilo na delu golo naključje. In to je v osnovi tudi način, kako naravno selekcijo merimo."

Kako to, da se v našem DNA sploh pojavijo spremembe? Razlog zanje so mutacije. Genetski zapis človeške vrste obsega 3,2 milijardi baznih parov. Na generacijo se pojavi približno 30 mutacij, a ta številka je zanemarljiva. V daljšem časovnem obdobju se zgodijo spremembe v človeških spolnih celicah, nikakor pa ne v telesnih celicah. Mutacije so v resnici gonilo variabilnosti in sprememb, kar je edina stalnica. Tisto, kar nam je v zadnjih letih dala molekularna genetika je, dejstvo, da za dramatične spremembe ne potrebujemo nekega novega seta genov. Da se lahko zgodi sprememba, torej potrebujemo le manjšo spremembo v zaporedju človeških črk. Torej – Ali smo ljudje zaradi svojih tehnologije in kulture dejansko izstopili iz procesov naravne selekcije? Dr. Petra Golja, profesorica anatomije in evolucije človeka na Biotehniški fakulteti v Ljubljani, se s tem nikakor ne strinja.

"Procesi, ki so poganjali evolucijo nekoč, so povsem isti kot tisti, ki poganjajo evolucijo danes. Nikakor ni nobenega razloga, zakaj bi ljudje izstopili iz tega procesa. Pomenilo bi, da smo zaustavili proces mutiranja našega dednega materiala. Do tega ni prišlo in do tega ne bo prišlo."

"Zamisel o tem, da se je evolucija za nas ustavila, je prisotna že 20 ali 30 let. Celo nekateri moji kolegi na mojem oddelku so to trditev zagovarjali. Zdi se mi, da so to utemeljevali s tem, da danes velika večina otrok preživi do odraslosti, medtem ko je v preteklosti odraslost doživel le manjši delež vseh otrok. Smrtnost otrok je bila v preteklosti izjemno visoka. Njihov argument je torej bil, da spremembe, ki omogočajo preživetje otrok do odraslosti, in so bile vedno glavno gonilo naravne selekcije, danes nimajo več posebne teže. Vendar ta argument pozablja, da je oblik naravne selekcije še veliko veliko več." – dr. Mark Thomas

Eden izmed primerov naravne selekcije je laktozna toleranca. V zadnjih osem ali deset tisoč letih so ljudje v zelo različnih skupnostih po vsem svetu razvili sposobnost presnavljanja mlečnega sladkorja, tudi v odraslosti. Pred deset tisoč leti tega ni zmogel noben odrasel človek. In tega ne zmore niti noben drug sesalec. Pri ljudeh pa danes tretjina odraslih zmore presnavljati mlečni sladkor. Znanstveniki ocenjujejo, da je vsako generacijo v odraslost preživelo pet odstotkov več ljudi s sposobnostjo presnove laktoze kot tistih brez nje. V čem pa se danes resnično razlikujemo od naših prednikov?

"Tisto, kar nas danes razlikuje od naših prednikov, je zunanji izgled. Nekoč je bila povprečna višina mladih odraslih moških 168 cm. Če pogledamo današnjo telesno višino, je okoli 180 cm. To je ogromna sprememba, ki se je zgodila v obdobju enega stoletja. V našem genetskem kodu se pravzaprav ni zgodilo nič, kar bi vplivalo na ta zunanji izgled." – dr. Petra Golja

O dopingu in njegovem preprečevanju se pogovarjamo z dr. Lovrom Žiberno, farmakologom, nekdanjim kolesarjem in uradnikom za nadzor dopinga na kolesarskih dirkah. Zakaj je sloves kolesarstva kot športa z največ dopinga sporen, kako testiramo in odkrivamo doping, je vloga znanosti glede dopinga pravzaprav protislovna? Razmišljamo tudi o tem, zakaj je doping v športu družbeno nesprejemljiv, na drugih področjih družbenega življanja pa (še) ne. Katera glasbena dela so nastala pod vplivom dopinga, kako vsakodnevno uporabljajo doping v Silicijevi dolini in na kateri točki v karieri doping najpogosteje uporabljajo akademiki?

"Športnik odgovarja za vsako prisotnost dopinških snovi, ni potrebno, da športniku dokažemo naklep, krivdo ali pa zavestno uporabo teh snovi."

Vsi dopinški testi morajo biti validirani, kar pomeni, da mora biti izvedeno precejšnje število ponovitev, da ne pride do lažno ponovljivih rezultatov. V testirno skupino so vključeni vrhunski športniki. Njihovi treningi potekajo strogo načrtovano. 

"Vsak dan morajo sporočiti svojo lokacijo: kje spijo, kje trenirajo, kdaj potujejo, kdaj bodo tekmovali. Za vsak dan morajo navesti tudi eno uro, ko se morajo ob sporočeni uri gibati na določeni lokaciji. Če želimo športnika testirati in ni na lokaciji, ki jo je navedel, je to prvi opomin. Po treh opominih v pol leta sledi disciplinski postopek."

Prepovedane snovi in postopke na seznam uvrsti strokovni konzorcij 12 strokovnjakov Svetovne antidopinške organizacije, ki se sestanejo in pregledajo, ali so se pojavile kakšne snovi, ki vsebujejo vsaj dva od treh kriterijev. Prvi kriterij je, da snov dokazano vpliva na izboljšanje telesnih zmogljivosti. Drugi kriterij je, da uporaba snovi predstavlja dejansko ali potencialno grožnjo za zdravje športnika, da ima toksikološke učinke. Tretji kriterij pa je, da so bila z uporabo teh snovi kršena olimpijska načela. 

Epidemija koronavirusne bolezni v zadnjih tednih pri nas upada, zdi se, da je pred nami prijetno poletje. A koronavirus se še vedno širi med nami, strokovna skupnost opozarja, da moramo jesen pričakati z zadostnim številom precepljene populacije. Na ramenih znanstvenih dosežkov so nam na voljo visoko učinkovita cepiva, ki poleg zaščite pred simptomatsko boleznijo, zmanjšujejo tudi prenos virusa v populaciji. Kaj želimo doseči s cepljenjem proti covid in drugim nalezljivim boleznim, kaj je kolektivna imunost in kako določimo njen prag za določeno nalezljivo bolezen? Zakaj cepiti tudi otroke in mladostnike?

Dr. Uroš Seljak je pred kratkim prejel Gruberjevo nagrado s področja kozmologije, ki jo podeljuje ameriška univerza Yale. V intervjuju pojasni, kako se je vroče vesolje 379 tisoč let po nastanku dovolj ohladilo, da je postalo prozorno. Takratno svetlobo tudi zdaj, to je skoraj 14 milijard let pozneje, opazimo kot mikrovalovno sevanje ozadja. V utemeljitvi nagrade Gruberjeve fundacije so zapisali, da je dr. Seljak leta 1997 pokazal, kako iz opazovanj tega sevanja izluščiti starost in sestavo vesolja, pa tudi, kaj je ta svetloba doživela na poti do nas. Njegovi dosežki so pomembna motivacija za iskanje polarizacije v sevanju ozadja.

Dr. Uroš Seljak je eden najbolj citiranih slovenskih znanstvenikov in predavatelj na univerzi Berkeley v ZDA.

Dr. Uroš Seljak je leta 2019 prejel tudi nagrado za znanstveno fotografijo vesolja.

foto: Uroš Seljak

S pomočjo kozmoloških podatkov, uporabo statističnih metod in izkušnjami, je mogoče razumeti tudi druga znanstvena področja. Raziskovalna skupina dr. Uroša Seljaka med drugim tako analizira tudi potek pandemije koronavirusa, veliko izzivov vidijo tudi na področju podnebnih sprememb.  

Ko se simbol za baterijo v telefonu obarva rdeče, to pomeni znak za alarm. Vsi vemo, da se s starostjo telefona to dogaja vse pogosteje. Na tak znak smo vse bolj pozorni tudi v električnih avtomobilih, kjer baterije predstavljajo največji del cene in teže avtomobila. Če v naših družbah pridobivajo vse večji pomen, kaj se torej dogaja na področju razvoja zmogljivejših baterij?

"Razvoj baterijskih sistemov gre v smeri uporabe elementov, ki so na voljo v zemeljski skorji in ki nam omogočajo multifunkcionalnost - se pravi, da lahko materiali opravljajo več funkcij, ne le prenos naboja. Magnezij je enakomerno prisoten v zemeljski skorji - včasih se pošalim, da ga je že samo v donatu dovolj, da bi poganjal celo Evropo." - dr. Robert Dominko, Kemijski inštitut

Posel sestavljanja baterij je trd, napredek pa se meri v odstotkih. V katere smeri bo šel razvoj baterijskih sistemov, kako bodo vplivali na naše ravnanje z okoljem in kako bo ogrodje naprave ali vozila postalo - baterija?

"Strukturne baterije so dovolj trdne, da bi lahko postale del karoserije ali ohišja avtomobila. Take baterije niso več le slepi potnik, ampak aktivni element avtomobila. Tako njihova teža ni več težava." - dr. Matej Huš

Si torej že lahko zamislimo letalo, ki ga bo poganjala elektrika, ali telefone, ki bodo debeli le kot kreditna kartica?

"Predstavljajte si, da bi bi ogrodje telefona izdelali iz strukturne baterije. Tak telefon bi bil debel le toliko kot kreditna kartica. Pridobili bi torej tudi pri prostornini, ne le pri teži. Verjamem, da bi jih v prenosnih računalnikih in pametnih telefonih uporabili že v nekaj letih, če bi imeli industrijo, ki bi jih proizvajala." - dr. Leif Asp, Univerza Chalmers

Gosti: dr. Matej Huš, dr. Robert Dominko (Kemijski inštitut), dr. Leif Asp (Univerza Chalmers, Švedska)

V sklepnem delu nove serije Frekvence X bomo sklenili surovinske tokove, reciklirali odpadne materiale in ustvarili take, ki jih lahko vedno znova uporabimo. Ali pa bomo samo preverili, kakšne so zdajšnje razmere, in pogledali na okoljski kompas.

"Krožno gospodarstvo presega okvire debat o gospodinjskih odpadkih in sežigalnicah. Malo znano dejstvo je, da imamo v Sloveniji veliko podjetij, ki izdelujejo primarne materiale, kot so jeklo, aluminij, steklo, različni gradbeni materiali in papir. Ta industrija ima ta hip zelo velik okoljski odtis prek porabe surovin, energentov in emisij." – Andrej Gnezda, Umanotera

Tomaž Rodič, Center odličnosti Vesolje-SI,

Jure Berk, inovator in podjetnik,

Boris Azinović, Zavod za gradbeništvo Slovenije,

Alenka Mauko Pranić, vodja oddelka za materiale na ZAG in 

prof. dr. Igor Drstvenšek, Fakulteta za strojništvo Maribor.

Materiali nas ne obdajajo le na vsakem koraku, ob njihovi pomoči lahko korake tudi spreminjamo. Preoblikovanje, rezanje in odrezavanje so klasične proizvodne tehnologije, ki jih vsi poznamo. V zadnjih 35 letih pa so neverjeten vzpon doživele dodajalne tehnologije, še bolj natančno tista, ki ji danes radi rečemo kar 3D-tisk.

"Pojavljajo se nove tehnologije, kjer bomo funkcionalne dele iz prašnatih materialov sestavili v funkcionalne celote šele v vesolju. Odprtih je veliko možnosti, ki jih za zdaj nismo izkoristili niti na Zemlji." – prof. dr. Tomaž Rodič, Center odličnosti Vesolje-SI

Če kupimo več tisoč loterijskih srečk, imamo večjo verjetnost, da se med njimi skriva dobitek. Podobno velja za viruse, večkrat ko se replicirajo, večja je verjetnost, da po naključju pridobijo mutacije. Nekatere izmed njih so lahko biološko pomembne in za virus v nekem trenutku tudi koristne. Lahko mu omogočajo hitrejše širjenje, morda pogosteje ponovno okužijo tiste, ki so se s starejšo različico že srečali. Kako razumeti virusno evolucijo, zakaj je pomembno spremljanje novih različic in kaj vse to pomeni za prihodnost pandemije?

Obdajajo nas na vsakem koraku. Že veke jih oblikujemo v oblačila, orodja in umetnine. Omogočajo odkrivanja novih svetov, na našem pa se iz odpadkov čedalje bolj uspešno spreminjajo v nove proizvode.

"Prve gradbene materiale je narekovalo okolje – nekje je bil na voljo kamen, drugje les in glina. Morali so biti lokalno dostopni in enostavni za uporabo brez kakšnega orodja ali obdelave. Pozneje se je z razvojem tehnologije obdelave gradbenih materialov pojavil obdelan les, obdelan kamen, pozneje opeka in predhodniki današnjih malt in betonov." – dr. Aljoša Šajna, vodja laboratorija za beton Zavoda za gradbeništvo Slovenije

Osnovne zahteve pri gradbenih materialih so jasne: biti mora funkcionalen. Ustrezna pa mora biti tudi specifična teža, meja plastičnosti, prožnost, trdota, zlomna trdnost, odpornost proti mehanski in termični utrujenosti, abrazivni obrabi, oksidaciji in koroziji. Kompatibilen mora biti z drugimi materiali, zanesljiv in enostaven za oblikovanje ali vgradnjo. Seveda igrata pomembno vlogo tudi cena in ekološka sprejemljivost. Zahtev res ni malo, a pri nečem, kar bo svojo funkcijo opravljalo sto ali več let, ni kaj dosti prostora za improvizacijo.

Trobčarji, znanstveno proboscidi, so red sesalcev, prepoznavnih po trobcu, dolgem mišičastem organu iz zraslih nosu in zgornje ustnice, močno podaljšanih sekalcih, ter po tem, da je večina njihovih vrst v evolucijski zgodovini dosegla precejšnjo velikost. Od geološke dobe miocena naprej je šlo za zelo uspešno in razvejano skupino s številnimi rodovi in vrstami. Od teh danes živijo le še tri – afriški gozdni in afriški savanski ter azijski slon.

Njihova zgodba je zgodba neprestanega prilagajanja, evolucijskih vzponov in padcev; vse do konca zadnje velike poledenitve, ko so izumrli številni predstavniki tega nekdaj mogočnega reda sesalcev. Za njimi so po skoraj vsem svetu ostali številni fosilni ostanki, ki pričajo o njihovih neverjetnih adaptacijskih rešitvah ter o okoljih, katerih ključni sestavni del so bili.

"Najstarejši ostanki v Sloveniji so starejši od 20 milijonov let, to je bila odkrita spodnja čeljustnica prodinoterija. Spodnjo čeljust je imel podaljšano z okli, ki so šrtleli navzdol. Druge vrste slonov so imele okle obrnjene navzgor." – mag. Matija Križnar, geolog in paleontolog ter višji kustos v Prirodoslovnem muzeju Slovenije