Magyarok és Einstein almája

Publikálás dátuma
2017.10.18 07:17

Fotó: /
Lélegzetelállító eredményekhez vezethet a neutroncsillag-összeolvadásból származó gravitációs hullámok észlelése. Így újabb csatornán tudjuk megfigyelni a bolygókat.

A szenzációs felfedezés, miszerint két neutroncsillag összeolvadása nyomán tudósoknak először sikerült egy időben gravitációs hullámokat és fénysugárzást is meg figyelnie, alapjaiban változtatja meg a csillagászatot. A megfigyelésükre létrehozott amerikai LIGO és európai Virgo obszervatóriumoknak magyar munkatársaik is vannak, ezért - hogy a hírben foglaltakra bővebb magyarázatot kapjunk, Frei Zsoltot, Széchenyi-díjas asztrofizikust, az ELTE Fizikai Intézetének igazgatóját, a magyar LIGO csoport vezetőjét kérdeztük.

- Két hete kapott három fizikus Nobel-díjat, mert először sikerült kimutatniuk a gravitációs hullámokat. Mik ezek valójában? Mi közük ahhoz a valósághoz, amit mi gravitációként észlelünk a hétköznapokban, azaz mi történik Einstein szerint, amikor az alma lelesik a fáról?

- Einstein elmélete szerint a tér a tömegek közelében görbül, és az objektumok úgy mozognak, ahogy azt ez a görbület megkívánja. Ezt egy gumihálóval szoktuk vizuálissá tenni, legyen ez a tér: ha erre egy súlyosabb golyót ejtünk - legyen ez a Föld -, tölcsér keletkezik, ha ebbe egy almát ejtünk, az elindul a golyó felé, azaz leesik a földre. Ha ebben a képben a központi golyó a Nap és egy másik gömbölyű testet körbe-körbe gurítunk a tölcsér falán, akkor megkapjuk a központi égitest körül ellipszis pályán keringő Földet. Ha viszont két nehéz golyót teszünk középre, és a kezünkkel megkeverjük őket, a gumihálóban hullámzás, fodrozódás keletkezik és tovaterjed: azt láthatjuk, hogy a háló négyzetrácsainak a vízszintes oldalai hosszabbak a merőleges oldalai kicsit rövidebbek, azaz téglalap alakúak lesznek.

- Végül is száz évet kellet várni ahhoz, hogy ezt az Einstein által megjósolt jelenséget, azaz a tér fodrozódását a valóságban ki lehessen mutatni. Mi volt ennek az oka?

- Az, hogy ennek a jelenségnek a nagyságrendje tíz a mínusz huszonegyediken. Tehát, ha egy távoli galaxisban két egymás körül keringő feketelyuk fodrozza a teret, az egy méterrúd hosszát az atommag, azaz egy proton méretének a milliomod részével változtatja meg. A Naphoz legközelebbi csillag 4 fényévnyire van, ez ilyen távolságra átszámítva, egy emberi hajszálnak felel meg. Azért kellett tehát a mérésre száz évet várni, mert nagy pontosságú eszközökre volt hozzá szükség. Az a lézersugár, amellyel ezt megtehetjük, négy kilométeres. A mérés 2015. szeptember 14-én egy ezer fős társaságnak sikerült, miután húsz évig építették, tökéletesítették ezt a műszert. A friss Nobel-díjasok ennek a kísérletnek az alapötletét vázolták fel 1970-es években. Mi magyarok ebben az ezerfős csoportban vagyunk egy kicsi láncszem. Végeztünk méréseket, építettünk az obszervatóriumban hardvert, részt vettünk a szoftverek írásában, cikkek közzétételében.

A bolygók a központi csillag által meggörbített térben haladnak a csillag körüli zárt pályán, mint egy lankás gödör peremén körbehaladó labda.

A bolygók a központi csillag által meggörbített térben haladnak a csillag körüli zárt pályán, mint egy lankás gödör peremén körbehaladó labda.

- Mi volt annak az eseménynek a jelentősége, amellyel kapcsolatban a legújabb bejelentést tették, mi történt 2017. augusztus 17-én?

- Az eddigi négy gravitációs hullám észlelésekor a fekete lyukak - mivel a fényt sem engedik vonzásukból kiszabadulni - nem voltak láthatók. Azt reméltük, és ez is történt a látható neutroncsillagok összeolvadásakor, hogy fényt is kibocsátottak. A gravitációs sugárzás helyét nagyjából tudtuk, a távcsöveket a megfelelő helyre irányítva meg is találtuk az objektumot. Ez volt az első eset, hogy ilyet sikerült megfigyelni. Mivel a neutroncsillagoknak kisebb a tömege, mint a feketelyukaké, ezért a kibocsátott jel erőssége is kisebb, így azt gondoltuk, még évek telhetnek el, míg a megfelelő érzékenységű eszközök a kezünkben lesznek mérésükhöz. Szerencsénk volt, egy közeli galaxisban, 130 millió fényévre tőlünk történt az esemény, ezért jelenlegi műszereink is elegendőek voltak.

- Bebizonyosodott, hogy a gravitációs hullámok fénysebességgel terjednek?

- Igen, ezt vártuk, de ezt is ki kellett mutatni.

- Gammasugárzás is keletkezett, amely a gravitációs hullámok után két másodperccel érték el a Földet. Ez hogyan kapcsolódik az eddig elmondottakhoz?

- A gravitációs hullám alakjából és abból, hogy nagyon nagy energiájú gammasugárzás is érkezett, tudjuk, hogy tényleg két neutroncsillag ütközött össze, mert az csak akkor keletkezhetett. Neutroncsillagok a Napnál legalább négyszer-ötször nagyobb csillagok felrobbanása után maradnak vissza. Rendkívül sűrűek, csak neutronokból állnak, egy kávéskanálnyi ilyen csillag-anyag egy milliárd tonnát nyom.

- Mi a távolabbra mutató jelentősége ezeknek a felfedezéseknek?

- Megszületett a sokcsatornás csillagászat, ezután nem csak a fény- vagy a rádióhullámok tartományában tudjuk meg figyelni a csillagokat, hanem egy újabb csatornán, a gravitációs hullámokén is. A több információs forrás révén többet tudhatunk meg a fizikai folyamatokról, mint eddig.

Galaxiskatalógussal járultak hozzá magyar tudósok a LIGO legújabb észleléséhez
Mintegy 2,5 millió galaxist tartalmazó katalógussal járult hozzá Frei Zsolt és kutatócsoportja a LIGO és a VIRGO által észlelt neutroncsillag-összeolvadás helyszínének azonosításához. Az ELTE-n működő Eötvös Gravity Research Group (EGRG) kutatócsoport által, többek között Raffai Péter adjunktus, és diákjainak alapos munkája nyomán összeállított katalógus a fizikai jellemzőik alapján rangsorolja a galaxisokat. A most észlelt neutroncsillag-összeolvadás esetén, mivel a LIGO nem tudja pontosan meghatározni a gravitációs hullámok forrásának irányát, az ELTE által adott adathalmaz első csoportjában 15 olyan galaxis szerepelt, ahol a tudósok szerint a legvalószínűbb a gravitációs hullámok keletkezése. Ezt követte egy 83 galaxist tartalmazó "második legvalószínűbb kör", amelyben ténylegesen szerepelt az a galaxis is, ahonnan augusztus 17-én neutroncsillag-összeolvadásból származó gravitációs hullámokat észleltek a LIGO detektorai. - MTI

2017.10.18 07:17

Küszöbön áll a nagy genom rejtvény megoldása

Publikálás dátuma
2018.09.22 16:30

Fotó: / Dmitry Kalinovsky
A molekuláris biológia fejlődésével a nagyon ritka betegségek is diagnosztizálhatóvá válnak. A személyre szóló gyógyászat kapujához érkeztünk.
Az elmúlt években sikerült felgyorsítani, és ezzel olcsóbbá is tenni a génfeltérképezési technológia – az úgynevezett génszekvenálás – folyamatát. Az első emberi géntérkép elkészítése még 13 évig tartott, és több mint kétmilliárd fontba került. Az új módszerrel a DNS-t több százezer, több millió, vagy akár több milliárd darabra szabdalják, és ezeknek az olvasását egyszerre végzik el, majd egymáshoz "ragasztják" őket, és összehasonlítják a referencia sorrenddel. Mindezzel akár néhány napra lerövidíthető a szekvenálás folyamata. Így vált lehetővé, hogy Nagy-Britanniában ez év októberében megkezdje működést 13 orvosi genomközpont – adja hírül a The Guardian.

Ezekben a központokban nem diagnosztizált, ritka kórokban szenvedő emberek, valamint rákos betegek DNS-térképét is elkészítik. A daganatok növekedését okozó genetikai elváltozások pontos megismerésével például az orvosok sokkal hatásosabb kezeléseket alkalmazhatnak. Az EU meghatározása szerint ritka betegségnek az számít, amely 10 000 ember közül maximum 5-öt érint. 6-8 ezer ilyen létezik, az orvosi irodalom hetente ad hírt egy-egy újról. Vannak köztük jól ismert, öröklődő betegségek, mint a cisztás fibrózis, a Huntington-kór, vagy a gyermekkori rák, de olyan kevéssé ismert fejlődési rendellenességek is, mint a PURA-szindróma, amely teljes fejlődési visszamaradásban jelentkezik, és négy évvel ezelőtt hivatalosan még nem is létezett.

A ritka betegségek háromnegyede gyerekeknél jelentkezik, az ezekben szenvedők egyharmada nem éri meg 5. életévét. A beteg gyerekek szenvedése mellett a szülők is kálváriát járnak: diagnosztizálások sorozatára kénytelenek hordani gyermekeiket, míg kiderül, mi a baj, ha egyáltalán kiderül. Úgy becsülik, a ritka betegségek 80 százalékát genetikai rendellenességek okozzák, ám a gének megismerésében bekövetkezett hatalmas fejlődés ellenére az egyes betegekben történt mutációk feltárása nem egyszerű folyamat. "Ha egyszer megvan a pontos diagnózis, a hasonló betegségben szenvedőktől szerzett ismeretek alapján tudhatjuk, mi várható a jövőben, és így pontos ismereteket adhatunk a családoknak az esélyekről" – mondja Helen Firth, a Cambridge-i Egyetemi Kórházak klinikai genetikusa.

Az új technológiák lehetővé tették, hogy 12 ezer ritka fejlődési rendellenességben szenvedő brit gyermek és felnőtt, valamint szüleik DNS-ét szekvenálják, és ezeket összehasonlítva meghatározzák azokat a mutációkat, amelyek még az ivarsejtekben, vagy embriófázisban alakultak ki. Noha a betegségek így könnyebben meghatározhatóak, hatásos kezelések nem feltétlenül léteznek: a szülők azonban ismerve a pontos diagnózist, alapítványokat, társaságokat hozhatnak létre sorstársaikkal, megkönnyítve a gyógymódok kifejlesztését és saját helyzetük elviselését. A gének feltérképezése azonban még nem tökéletes, akár azért, mert a DNS-nek csak egy meghatározott szakaszát vizsgálják, vagy azért, mert bizonyos szakaszokat még nem tudnak elolvasni. Az eredményesség ma 97, 3 százalékos.

Jövőbeli kórokat is előre jeleznek

A szekvenálások során nem csak már megjelent betegségek genetikai háttere tárható fel, a jövőben várható kórokra utaló elváltozások is észrevehetők. Az egyik brit génszekvenáló projekt, a DDD úgy döntött, ezeket a másodlagos találatokat nem közlik a páciensekkel. Egy másik, a 100 000 Genom projekt felkínálja a lehetőséget: a résztvevők, ha akarják, megtudhatják hordoznak-e olyan genetikai elváltozást, amelyek például magas koleszterinszintre vagy bizonyos rákfajtákra hajlamossá teszik őket, de különbséget tesznek azok között a betegségek között, amelyek ellen lehet valamit tenni, például megelőző műtéttel, és amelyek ellen egyelőre nem. Az Egyesült Államikban minimum-listát tettek közzé azokról a génekről, amelyeket ha a szekvenálás során másodlagosan megtaláltak, ajánlott, hogy közöljék a beteggel. Jelenleg 59 ilyen gén van.

2018.09.22 16:30
Frissítve: 2018.09.22 16:30

Áramot is termel a gyilkos kórokozó

Publikálás dátuma
2018.09.22 13:11
Illusztráció: AFP
Fotó: AFP/
A liszteriózis nevű fertőző betegségért felelős baktérium eddig nem ismert tulajdonságát fedezték fel: elektromos áramot termel.
A Listeria baktérium a flavoproteineknek nevezett fehérjék környezetében elektromos áramot termel – derült ki a kaliforniai Berkeley bioelektronikai, molekuláris és sejtbiológiai, valamint biofizikai tanszékeinek közös kutatócsoportja által - derült ki a Nature-ben megjelent tanulmányból.
A Listeria monocytogenes baktérium felelős a főleg szennyezett élelmiszerek útján terjedő, ritka, de gyakran halálos kimenetelű liszteriózis nevű fertőző betegségért.
Olyan organizmusok, például baktériumok létezéséről eddig is tudtak a kutatók, amelyek bizonyos esetekben elektromosságot termelnek. De a liszteriózis kórokozója akár az emberi emésztőrendszer oxigénhiányos közegében is képes erre -  írta a Qubit
A kutatók megtalálták azokat a géneket is, amelyek az elektromosság előállításához szükséges fehérjéket kódolják és azt is megállapították, hogy a baktériumoknak szükségük van a belekben sűrűn előforduló flavoproteinekre ahhoz, hogy az elektromos aktivitás létrejöhessen. A LiveScience beszámolója szerint a kutatók a továbbiakban a pontos mechanizmust és annak akár ipari léptékű felhasználhatóságát vizsgálják.
2018.09.22 13:11
Frissítve: 2018.09.22 13:11