Natečaj za najboljši poljudni prispevek o znanstvenem raziskovanju

Natečaj je zaključen, rezultate si lahko ogledate tukaj.

Raziskovalci večinoma nismo mojstri v poljudnem pripovedovanju in pisanju o svojih raziskavah. Čeprav se zavedamo, da je obveščanje javnosti o raziskavah, podprtih z javnim denarjem, potrebno in koristno, in čeprav smo pogosto ponosni na svoje dosežke, o njih le redko govorimo izven strokovnih krogov.

Za dosežki, o katerih poročamo jedrnato in v strogo strokovnem jeziku, pa je tudi veliko zanimivih zgodb! Povejte nam svojo. Delite z nami vznemirljive trenutke spoznanj in dvomov, povejte nam, česar ne vemo ali pojasnite, česar nismo razumeli.

»Znanost na cesti« objavlja natečaj za najboljši prispevek o znanstvenih raziskavah.  K sodelovanju vabimo raziskovalce z vseh raziskovalnih področij. Pričakujemo kratke prispevke o lastnih znanstvenih raziskavah, dosežkih, zmotah ali izzivih. Namenjeni so nestrokovni javnosti, ki jo zanima znanost. Napisani naj bodo v živem slogu in javnosti razumljivem jeziku, vendar ne nerealno senzacionalistično, ohranjena naj bo potrebna strokovnost.

Prispevek (zgodba) naj ima privlačen naslov in naj ne bo daljši od 4000 znakov s presledki.  Vsebuje lahko eno sliko, ki naj bo umeščena v besedilo.

Če gre za skupinsko delo več avtorjev, naj bo jasno razvidno, kdo je glavni pisec. Vsak avtor lahko sodeluje z največ  dvema prispevkoma. Podatek o avtorju/avtorjih  naj vsebuje ime in priimek, institucijo in elektronski naslov.

Prispevke pošljite  v formatu word ali pdf  po elektronski pošti na naslov znanost@satena.si, Subject: ZnC-zgodba in sicer do 8.marca 2015. Rezultati bodo objavljeni na spletni strani www.znanostnacesti.si, nagrade pa podeljene na prvem predavanju 5. cikla «Znanost na cesti«.

Glavni kriteriji ocenjevanja bodo zanimivost, razumljivost in strokovnost oz. njihova dobra uravnoteženost.

Ocenjevalna komisija:

• Renata Dacinger, novinarka, RTV Slovenija,  urednica oddaje Ugriznimo znanost
• Denis Oštir, novinar, POP TV
• Uroš Škerl, novinar, DNEVNIK
• Maja Žorga Dulmin, prevajalka na področju leposlovja, humanistike in  lektorica
• dr. Kristina Žagar, raziskovalka, Institut „Jožef Stefan“

Pet najboljših prispevkov bo nagrajenih:

1. mesto: 100 eur +  majčka z znakom ZnC-pisec
2.-5. mesto: majčka z znakom ZnC-pisec

Za dodatne informacije v zvezi z natečajem pišite na znanost@satena.si

Rezultati

Izmed 13 poslani prispevkov je komisija izbrala pet najboljših in med njimi kot najboljšega prispevek dr. Marine Dermastia z Nacionalnega inštituta za biologijo

Po sledeh udomačitve koruze

Vse naše poljščine so iz divjih rastlinskih vrst udomačili naši predniki, tako kot so iz divjih živalskih vrst udomačili živino in hišne ljubljenčke. Do nedavnega so si bili botaniki soglasni le o kraju in približnem času udomačitve koruze pred 6000 do 10.000 leti, danes pa je potrjen tudi njen neposredni prednik – teozint, samonikla trava iz Srednje Amerike. Znanstveniki so s številnimi genetskimi in molekulsko-biološkimi analizami že dokazali, da je današnja koruza (Zea mays ssp. mays) podvrsta teozinta (Zea mays ssp. parviglumis) in je rezultat enega samega udomačitvenega dogodka. Kljub temu pa do naše raziskave še niso izdelali citološke študije, ki bi odkrila, kaj se je med udomačitvijo spremenilo v notranjosti zrna, zaradi katerega koruzo sploh gojimo. Povedano z drugimi besedami – nihče si notranjosti zrna teozinta ni pogledal pod mikroskopom.

V naši raziskovalni skupini smo se vrsto let ukvarjali s citološkimi analizami razvoja zrna koruze, tako da je bila podobna analiza teozintovih zrn logično nadaljevanje. Raziskava pa je na glavo postavila nekaj nikoli raziskanih idej, povezanih z udomačitvijo koruze. Pokazala je, da so številne značilnosti zrn, ki so jih opisovali kot posledico udomačitve, že prisotne tudi v teozintu. Edina pomembnejša razlika med teozintom in koruzo je razporeditev endoreduplikacije – posebne oblike celičnega cikla, pri kateri se ne povečuje število celic, temveč se le podvaja jedrna DNA. Prav boljše poznavanje tega procesa bi lahko pomembno prispevalo k izboljšavi te pomembne poljščine.

Največja morfološka razlika med teozintom in koruzo je v zgradbi posebnih enosemenskih plodov ali zrn. Teozint ima majhen storž, na katerem je v dveh vrstah nanizanih 5 do 10 drobnih zrn. Zrna so zelo majhna, trikotnih ali trapezastih oblik in temno obarvana. Zrna so dobro zavarovana v posebno trdem ovoju, medtem ko so zrela zrna v koruznem storžu odkrita. Zrela zrna teozinta imajo dobro izoblikovano ločitveno ali abscizinsko plast, ki omogoča raztresanje zrn in s tem razširjanje semen. Kot posledica udomačitve naj bi koruzna zrna ločitvene plasti izgubila in zato ob zrelosti ostajajo pritrjena na storžu.
Zelo zanimivo je tudi ozadje same raziskave, ki s končno objavo predstavlja uspešno znanstveno-raziskovalno zgodbo.

Teozintova zrna smo dobili po prijateljski liniji in to so bila sploh prva, ki smo jih videli «v živo». Pri tem nam niso bile prav v nobeno pomoč objavljene slike na internetu. Tako smo bili odvisni od zaupanja v vir zrn, kar se je kasneje pokazalo za zelo naivno. Zrna smo posadili, iz njih so zrasle koruzi podobne, a precej bolj razrasle rastline s socvetji, ki so se začela razvijati ob koncu avgusta. Cvetove smo ročno oprašili, po oploditvi pobrali nastala zrna in na njih izvedli prav vse analize, ki smo jih pred tem opravili na koruzi. Napisali smo članek in ga poslali v objavo. Recenzije so bile takoj zelo ugodne. Dobili smo le pomislek enega recenzenta, ki si je na zemljevidu ogledal Slovenijo in glede na geografski položaj menil, da bi teozint pri nas težko cvetel že avgusta. Prosil je za slike in po njihovem ogledu zaključil, da je naš teozint skrižan s koruzo. Zrna so bila večja kot teozintova, imela so še ovoj, ki ga je koruza izgubila, a je bil na vrhu odprt. Glede na to, da smo razvojne procese opazovali znotraj ovoja, je sicer sklepal, da so naši zaključki pravilni in zagotovo zelo pomembni za znanstveno sredino, ki se ukvarja s koruzo. Seveda bi jih morali izvesti na izvornem teozintu. Prijazno nam je poslal naslov, kjer smo zrna dobili in jih ponovno posadili. Pravi teozint pa v našem rastlinjaku ni cvetel ne avgusta, ne septembra, niti oktobra in niti novembra. Ko smo že skoraj izgubili upanje, smo kot božično darilo zagledali prva socvetja. Vse naprej je bilo le še vprašanje ponovne analize.

Rezultate raziskave smo objavili v reviji American Journal of Botany (AJB), uvrščeni med 10 revij, ki so v zadnjih 100 letih najbolj zaznamovale področji biologije in medicine. Raziskava je že pred objavo sprožila veliko zanimanje in je bila predstavljena tudi na naslovnici revije. Objavo članka je uredništvo AJB pospremilo s posebno izjavo za javnost na spletni strani Eureka Alert, kjer pod pokroviteljstvom Ameriškega združenja za napredek znanosti (AAAS) izhajajo najzanimivejše novice iz sveta znanosti. Novico so v sledečem tednu povzele različne spletne strani, ki objavljajo znanstvene novosti; sami rezultati pa so kot citati del novih raziskav koruze.

Marina Dermastia
Nacionalni inštitut za biologijo
Večna pot 111, 1000 Ljubljana
marina.dermastia@nib.si

2. mesto: Raziskave urbane geokemije na področju varstva okolja – Primer: poseljeno območje Idrije

Geokemija je veda v znanosti, ki se ukvarja s sestavo, zgradbo, lastnostmi in spremembami kemičnih elementov in njihovih spojin v geoloških materialih. V zadnjem času so urbana okolja pogosto predmet raziskovanj v geokemičnih študijah in za te raziskave je bil uveden tudi izraz urbana geokemija. Namen urbane geokemije je bolje razumeti izvore, transportne poti, spremembe in usodo kemičnih elementov ter njihovih spojin v urbanih okoljih ter oceniti njihov vpliv na rastline, živali in ljudi. Poseben poudarek je na urbanih materialih, kot so npr. urbana tla, saj so slednjim ljudje in ostala živa bitja pogosto izpostavljeni. Z uporabo različnih geokemičnih metod v urbanih materialih določamo geokemične parametre, zato da odkrivamo nove znanstvene ugotovitve in hkrati pridobivamo praktične informacije, ki so ključne za razvoj novih okoljevarstvenih smernic, izboljšav na področju prostorskega planiranja in podobno.

Na Geološkem zavodu Slovenije smo najnovejše raziskave urbane geokemije v Sloveniji izvedli v poseljenem območju Idrije, kjer so vsi segmenti okolja močno onesnaženi z živim srebrom (Hg) zaradi procesov rudarjenja in pridobivanja Hg. Ugotovili smo, da so urbana tla Idrije kritično onesnažena glede na državne smernice za nevarne snovi v tleh (najvišja dovoljena vsebnost Hg v tleh je 10 mg/kg). Urbana tla Idrije tako niso primerna za vzgojo rastlin za prehrano ljudi in živali ali zadrževanje vode in infiltracije zaradi možnih škodljivih učinkov ali vplivov na človeka in okolje. Prostorska porazdelitev vsebnosti Hg v zgornjem sloju tal (Slika) je pokazala, da se višje vsebnosti (140-1210 mg/kg) pojavljajo v jugozahodnem delu urbanega območja Idrije in vzdolž rek Nikove in Idrijce.

Glavni razlogi za visoko stopnjo onesnaženja so geogeni (orudene kamnine) in antropogeni (rudarski odpadki in nekdanja območja pridelovanja rude) izvori Hg v podlagi tal. Z oddaljenostjo od močno onesnaženih predelov se vsebnosti Hg postopoma zmanjšujejo v vse smeri, vendar so še vedno povišane (8-140 mg/kg). To ponazarja velik vpliv emisij Hg iz nekdanjih predelovalnic rude na onesnaženje, daleč od vira (predelovalnica).

Onesnažena urbana tla Idrije tako predstavljajo velik okoljevarstveni izziv, saj se v poseljenem delu Idrije onesnažena tla pogosto uporabljajo za pridelavo zelenjave v vrtovih ali pa kot javne površine, kot so zelenice, parki, otroška igrišča in rekreacijske površine. Zato smo raziskave Hg poglobili in določili še različne lastnosti Hg, kot so oblike vezave Hg in vodotopni delež Hg v tleh. Ocenili smo, da je v povprečju nekaj manj kot polovica Hg v tleh porazdeljenega med oblike Hg, ki so bolj dovzetne za transformacije v ekosistemu in potencialno biološko dostopne. Analize vodotopnega deleža Hg pa so pokazale, da se v porno vodo iz tal lahko izluži do 2% celotnega Hg v tleh, kar niti ni tako malo, glede na močno povišane celotne vsebnosti Hg in glede na vodotopni delež Hg, ki je v tleh neonesnaženih območij običajno pod mejo določljivosti. Hg, ki se izlužuje v talno porno vodo, je najlažje topni del Hg v tleh. Predstavlja potencialni vir Hg za privzem Hg v rastline ali onesnaženje podzemne vode.

Z urbanimi geokemičnimi raziskavami smo uspeli opredeliti stanje onesnaženosti urbanih tal v poseljenem območju Idrije. Sedaj pa nas čakajo nadaljnJi izzivi, kot so ocena tveganja ter vplivov onesnaženih urbanih tal na okolje in ljudi.

Bavec, Š. Geokemične raziskave v urbanem območju Idrije s poudarkom na živem srebru, Doktorska disertacija, Univerza v Ljubljani, 2015, 190 str.

Bavec, Š., Gosar, M., Biester, H., Grčman, H., 2015 Geochemical investigation of mercury and other elements in urban soil of Idrija (Slovenia). Journal of geochemical exploration, sprejeto v tisk 4. 11. 2014.

Špela Bavec
Geološki zavod Slovenije
spela.bavec@geo-zs.si

3. mesto: Ko sovražnik postane prijatelj

Anže Rogelj z Biotehniške fakultete

4. mesto: Kako odpadek narediti uporabnejši s pomočjo mikrotehnologije

Proizvodnja metana kot alternativnega vira energije iz materialov, ki so cenovno ugodni in široko dostopni, postaja vedno aktualnejša. Temelji na anaerobni razgradnji organske snovi vse do nastanka bioplina. Lignoceluloza, sestavljena iz lignina, celuloze in hemiceluloze, predstavlja enega najbolj razširjenih obnovljivih materialov na svetu (gospodinjski odpadki, odpadki lesne industrije, pivovarske industrije in kmetijstva). Zaradi izredno rigidne zgradbe pa njihova uporaba v bioplinski industriji še ni razširjena, saj je razgradnja teh materialov – hidroliza izredno slaba. Hidroliza je prva stopnja v bioplinskem procesu, ki zagotavlja hranila v obliki monomerov za nadaljnje korake. Vršijo jo anaerobne, hidrolitske bakterije. V kolikor že prvi korak procesa predstavlja ozko grlo, dobrih izplenov končnega produkta ni pričakovati. V sklopu doktorske disertacije sem skušala to težavo razrešiti na biološki način, ki je okoljsko najbolj sprejemljiv. Namreč, obstaja že veliko kemijskih in fizikalnih metod za mehčanje lignocelulozne zgradbe, vendar so le-te močno energijsko potratne, relativno drage in navadno vključujejo uporabo agresivnih kemikalij.

S pomočjo že znanih informacij o anaerobnih mikroorganizmih sem poiskala tiste, ki znajo razgraditi lignocelulozo. Osredotočila sem se na vampne bakterije, ki imajo encime za razgradnjo celuloze in hemiceluloze. Predvidevala sem, da bi dodajanje takih bakterij v bioplinske bioreaktorje lahko imelo ugoden vpliv na hidrolizo lignoceluloznega materiala. To bi pomenilo bolje razgrajen in izkoriščen material in več sproščenih hranil za preostale anaerobne bakterije v bioreaktorju, ki proizvajajo vmesne produkte, iz katerih nato arheje proizvajajo bioplin. Na podlagi različnih encimskih testov sem izbrala naslednje bakterije za bioaugmentacijo: Pseudobutyrivibrio xylanivorans Mz5, Ruminococcus flavefaciens 007C, Fibrobacter succinogenes S85 ter Clostridium cellulovorans. Slednji ne izvira iz vampa, ampak je bil izoliran iz metanogenega bioreaktorja. Testirala sem njihov vpliv na pospešitev bioplinske proizvodnje iz lignoceluloznega materiala tako, da sem jih dodala ob zagonu bioplinskega procesa posamično ali v različnih medsebojnih kombinacijah. Bioplinski proces sem pustila teči 30 dni in hkrati izvajala stalno spremljanje različnih procesnih parametrov.

Izkazalo se je, da dodane bakterije, kljub izredno dobrim encimskim sposobnostim, niso vse enako dobro vplivale na izboljšanje razgradnje lignoceluloze in povečanje bioplinske proizvodnje. Pomemben dejavnik, ki ga je potrebno upoštevati, je tudi kompatibilnost z bioplinsko mikrobno združbo. Dodatek P. xylanivorans Mz5 v bioreaktorje je pospešil metansko proizvodnjo za kar 20 %, medtem ko se je R. flavefaciens 007C pri tem izkazal celo negativno. Preostale testirane kombinacije bakterij so se izkazale s povprečno pospešitvijo proizvodnje metana za 4-7 %.

Z različnimi molekularnimi genetskimi tehnikami sem dobila vpogled še v zgradbo mikrobne združbe v bioreaktorjih. Bakterijska združba se je v 30 dneh spremenila največ ravno v bioreaktorjih z dodanim P. xylanivorans Mz5 (kar za 35 %). To kaže na vpliv, ki ga ima dodana bakterija na preostalo združbo bioreaktorja in na moč preživetja v izjemno pestri in številčni združbi saj so analize pokazale, da v bioreaktorju preživi kar 6 dni. Arhejska združba, ki je sicer veliko manjša od bakterijske in zato tudi bolj občutljiva na razna nihanja pogojev v bioreaktorju, pa se ob dodatku bakterij v enem mesecu ni spremenila.

Rezultati tako potrjujejo uspešnost modifikacij že ustaljenih tehnoloških procesov proizvodnje bioplina, saj lahko dodatek ustreznih bakterij močno izboljša razgradnjo lignoceluloze, kar razširja možnost izbire materialov in predstavlja nov korak k razvoju okoljske biotehnologije.

Maša Čater
Biotehniška fakulteta
masa.cater@gmail.com

5. mesto: Fotopretvorba barvila za barvanje celičnih jeder lahko privede do napačnih znanstvenih zaključkov

Moderna medicina se vedno bolj usmerja od blaženja simptomov k dejanskemu odpravljanju vzrokov bolezni ter k obnovi poškodovanih tkiv in organov. Pri tem imajo veliko vlogo različne vrste celic, ki so kjučna sestavina zdravil za napredna zdravljenja. V človeškem telesu se nahaja več kot 200 različnih vrst celic. Kadar jih uporabljamo za zdravljenje je pomembno, da znamo ločiti različne vrste celic med sabo ter jih uspešno uporabiti pri regeneraciji. Ker samo na osnovi različnega izgleda ne moremo ločiti vseh vrst celic, jih ločujemo glede na to katere označevalce izražajo na svoji površini ali v svoji notranjosti. Označevalec je določena molekula, ki je prisotna samo na/v izbrani vrsti celic. K celicam dodamo protitelesa, ki prepoznajo označevalec (po principu ključ ključavnica) in se nanj vežejo. Da pa to vezavo vidimo, so protitelesa označena s fluorecenčnim barvilom. Ko fluorescenčno barvilo osvetlimo z laserjem določene barve zasveti. Barvila so lahko različnih barv zato lahko hkrati barvamo različne molekule v celicah. Celice po barvanju opazujemo s fluorescenčnim mikroskopom, ki je opremljen z ustreznimi filtri, s katerimi zaznamo svetlobo, ki jo barvila oddajajo. Dve zelo pogosti barvili, ki se za te namene uporabljata, sta barvilo FITC (fikoeritrin) in barvilo DAPI (celotno ime 4′,6-diamidino-2-fenilindol dihidroklorid). Barvilo FITC zasveti zeleno ob osvetlilitvi z modrim laserjem, barvilo DAPI pa modro ob osvetlitvi z UV laserjem. DAPI se močno veže na DNA (dedni zapis v celici) ter se pogosto uporablja za označevanje celičnih jeder.

Na slike je prišlo do fotopretvorbe barvila DAPI zato celična jedra zdaj svetijo zeleno, na desni pa ne in jeder zato ne vidimo. Pred kratkim smo ugotovili, da pri določenih pogojih pride do pojava, ki smo ga imenovali fotopretvorba barvila DAPI in se le-to začne obnašati kot zeleno barvilo FITC. Ko smo celice obarvane z barvilom DAPI najprej pogledali pod setom filtrov za zeleno barvilo FITC so bile celice neobarvane (desni del slike). Nato smo celice opazovali s setom filtrov za DAPI ter pričakovano opazili močno modro obarvana celična jedra. Ponovno smo zamenjali set filtrov na zelenega in opazili močno zeleno obarvana jedra (levi del slike). Ugotovili smo, da opazovanje pri UV svetlobi spremeni barvilo DAPI tako, da ga nato lahko opazujemo v zelenem kanalu.

Najbolj nas je presenetilo, da kljub temu, da sta barvili DAPI in FITC v uporabi že več deseteletji nikjer v strokovni literaturi nismo zasledili opisov fotopretvorbe barvila DAPI. Menimo, da je pojav zelo pomemben, če ga namreč ne poznamo lahko napačno interpretiramo rezultate poskusa. Tudi sami smo namreč ta pojav najprej zamenjali za obarvanje jedrnega proteina OCT4. Protein OCT4 v celičnem jedru je pomeben označevalec embrionalnih matičnih celic. Če se v nahaja v jedru neke celice, je to pomemben znak, da gre za matično celico s sposobnostjo za razvoj v vse celice človeškega telesa. Zaradi fotopretvorbe barvila DAPI smo najprej napačno menili, da se v celicah izraža OCT4 nato pa smo opazili, da če premaknemo preparat na drugi del, ki ga še nismo opazovali pod UV svetlobo, ne vidimo zelenega signala.

Ker se barvilo DAPI pogosto uporablja za ostrenje slike pri mikroskopiranju ter iskanje ustreznega območja za opazovanje, lahko fotopretvorba predstavlja resno težavo in generira lažno pozitivne rezultate. Temu pojavu se lahko izognemo tako, da uporabljamo nizko koncentracijo barvila DAPI za barvanje in da vedno najprej opazujemo ostale barve (rdečo, zeleno) ter šele kot zadnjo modro.

dr. Mojca Jež
Zavod RS za transfuzijsko medicino
mojca.jez@gmail.com