Sombrerogalaxen på ny bild och vad vi ser.

 

Bild https://webbtelescope.org Sombrerogalaxen även katalogiserad som NGC 4594, är en spiralgalax med en massa som motsvarar 800 miljarder solar. Den finns mellan stjärnbilderna Jungfrun och Korpen.

Webbteleskopets bild av Sombrerogalaxen lyser inte med den karakteristiska glödande kärna som syns i synligt ljus istället avslöjas en slät inre skiva då bilden tas i infrarött ljus. Den skarpa upplösningen hos Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) sätter fokus på detaljer i galaxens yttre ring vilket ger insikter om hur stoft som är en viktig byggsten i astronomiska objekt i universum fördelas. Galaxens yttre ring som verkade slät som ett snötäcke i bilder från NASA:s pensionerade rymdteleskop Spitzer visar intrikata klumpar i  infrarött ljus.

Astronomerna beskriver det som att stoftets klumpiga natur är vad MIRI detekterar som kolhaltiga molekyler som kallas polycykliska aromatiska kolväten vilket kan tyda på närvaron av unga stjärnbildningsområden. Men till skillnad från vissa galaxer som studerats med Webb, inklusive Messier 82, där 10 gånger så många stjärnor blir till som i Vintergatan är Sombrerogalaxen inte en av dessa där snabb stjärnbildning sker. Ringarna i galaxen producerar mindre än en solmassa av stjärnor per år, jämfört med Vintergatans ungefär två solmassor per år.

Det  supermassiva svarta hålet som är en aktiv galaxkärna, i mitten av Sombrerogalaxen är ganska foglig fast den har en massa på 9 miljarder solmassor. Det klassificeras som en aktiv galaxkärna med låg ljusstyrka, som långsamt drar till sig infallande material i form av gas och stoff från galaxen, samtidigt som den skickar iväg en ljusstark relativt svag jetstråle.

I Sombrerogalaxen finns cirka 2 000 klotformiga stjärnhopar, samlingar av hundratusentals gamla stjärnor som hålls samman av gravitation. Denna typ av system fungerar som ett pseudolaboratorium för astronomer att studera stjärnor – tusentals stjärnor inom ett system med samma ålder, med varierande massor och andra egenskaper vilket är en spännande möjlighet för jämförelsestudier.

I MIRI-bilden finns galaxer i olika former och färger i rymdens bakgrund. De olika färgerna på dessa bakgrundsgalaxer kan berätta för astronomer om deras egenskaper och innehåll inklusive hur långt bort de befinner sig.

Tiden med Webbteleskopet är mer konkurrenskraftig än någonsin. Det har kommit in 2 377 förslag från astronomer om önskad tid med teleskopet till slutdatumet för ansökningar den15 oktober 2024 och av cirka 78 000 timmars observationstid från juli 2025 och ett år framåt. Men allt kan inte godkännas då tiden inte räcker till för detta.

Förslagen täcker ett brett spektrum av vetenskapliga ämnen där avlägsna galaxer är bland de mest efterfrågade observationstiderna, följt av exoplaneters atmosfärer, stjärnor och stjärnpopulationer och exoplanetsystem.

Detta verkar finnas under ytan på Uranus och Neptunus

 

Bild https://vcresearch.berkeley.edu  En sprängskiss av en isjätteplanet som Uranus eller Neptunus. I en ny teori föreslås att under den täta atmosfären finns ett vattenrikt lager (blått) som har separerats från ett djupare lager av hett, högtryckskol, kväve och väte (bärnsten). Trycket pressar ut väte ur metan- och ammoniakmolekyler och skapar skiktade kolväteskikt som inte kan blandas med vattenskiktet, vilket förhindrar konvektionen vilket skapar ett dipolärt magnetfält. Bild med tillstånd av tidningen Quanta till https://vcresearch.berkeley.edu.

Planetforskare har två teorier  om vad som kan finnas under de tjocka, blåaktiga väte- och heliumatmosfärerna av isjättarna Uranus och Neptunus antingen finns  diamantregn eller superjoniskt vatten.

Burkhard Militzer, planetforskare vid University of California, Berkeley, föreslår nu en alternativ teori - att det inre av dessa planeter är skiktat i två lager och att dessa två lagren likt olja och vatten på jorden inte blandas. Denna konfiguration förklarar planeternas ovanliga magnetfält på ett troligt sätt och antyder att det är osannolikt att tidigare teorier om planeternas inre skulle bestå av diamantregn eller superjoniskt vatten inte är sant.

I en artikel som publiceras nyligen i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, hävdar Burkhard Militzer att en djup ocean av vatten ligger precis under molnlagren och under vattnet en mycket komprimerad vätska av kol, kväve och väte. Datorsimuleringar visar att temperaturerna och trycket i planeternas inre bildat en kombination av vatten (H2O), metan (CH3) och ammoniak (NH3) som skulle naturligt separeras i två lager, främst på grund av att väte skulle pressas ut ur metan och ammoniak som utgör en stor del av det  inre.

Dessa oblandbara lager skulle förklara varför varken Uranus eller Neptunus har ett magnetfält likt jordens. Det var en av de överraskande upptäckterna om vårt solsystems isjättar som gjordes av Voyager 2-uppdraget i slutet av 1980-talet. Då  en planet svalnar från sin yta och nedåt sjunker kall och tätare materia medan klumpar av varmare vätska stiger upp som kokande vatten - en process som kallas konvektion. Om interiören är elektriskt ledande kommer ett tjockt lager av konvekterande material att generera ett dipolmagnetfält som liknar det för en stavmagnet. Jordens dipolfält, skapat av dess flytande yttre järnkärna vilket producerade ett magnetfält som går i en slinga från nordpolen till sydpolen och är anledningen till att kompasserna pekar mot polerna.

Men Voyager 2 upptäckte att ingen av de två isjättarna har ett sådant dipolfält utan istället oorganiserade magnetfält. Detta innebär att det inte finns någon konvektiv rörelse av materia i ett tjockt lager i planeternas djupa inre.

För att förklara dessa observationer föreslog två olika forskargrupper för mer än 20 år sedan att planeterna måste ha lager som inte kan blandas vilket förhindrar storskalig konvektion och ett globalt dipolärt magnetfält. Konvektion i ett av lagren kan dock ge upphov till ett oorganiserat magnetfält. Men ingen av forskargrupperna kunde förklara vad dessa icke-blandande lager bestod av.

För tio år sedan försökte Militzer upprepade gånger lösa problemet med hjälp av datorsimuleringar bestående av cirka 100 atomer där proportionerna av kol, syre, kväve och väte speglade den kända sammansättningen av grundämnena i det tidiga solsystemet. Vid de tryck och temperaturer som förutspåddes för planeternas inre – 3,4 miljoner gånger jordens atmosfärstryck respektive ca 4450 Celcius kunde han inte hitta hur  dessa lager kunde bildas.

Förra året kunde han dock med hjälp av maskininlärning köra en datormodell som simulerade beteendet hos 540 atomer och fann då att lager bildas naturligt när atomerna värms upp och komprimeras.

– En dag tittade jag på modellen och då hade vattnet separerats från kol och kväve. Det jag inte kunde göra för 10 år sedan hände nu, beskriver han. Det ena är vattenrikt och det andra är kolrikt, och i Uranus och Neptunus är det det kolrika systemet som ligger under. Den tunga delen stannar i botten och den lättare delen stannar på toppen och den kan inte göra någon konvektion.'"

"Jag kunde inte upptäcka detta utan att ha ett större system av atomer detta  system kunde jag inte simulera för 10 år sedan", tillade han.

Mängden väte som pressas ut ökar med tryck och djup och bildar ett stabilt skiktat kol-kväve-väteskikt, nästan som  plastpolymer, beskriver han. Medan det övre, vattenrika lagret sannolikt konverterar för att producera det observerade oorganiserade magnetfältet, kan det djupare, stratifierade kolväterika lagret inte göra det.

När han modellerade gravitationen som produceras av Uranus och Neptunus i flera lager, matchade gravitationsfälten de som uppmättes av Voyager 2 för nästan 40 år sedan. Militzer förutspår att under Uranus 3 000 mil tjocka atmosfär finns ett vattenrikt lager som är cirka 5 000 mil tjockt och under det ett kolväterikt lager som även detta är cirka 5 000 mil tjockt. Uranus steniga kärna är ungefär lika stor som planeten Merkurius. Även om Neptunus är mer massiv än Uranus är den mindre i diameter med en tunnare atmosfär, men med lika tjocka vattenrika och kolväterika lager. Dess steniga kärna är något större än Uranus, ungefär lika stor som Mars.

Forskningen stöddes av National Science Foundation (PHY-2020249) som en del av Center for Matter at Atomic Pressures.

Den hos oss vanliga röda ekorren är mycket anpassningsbar

 

Bild wikipedia.

Vetenskapliga undersökningar före och under COVID-19-nedstängningen i Berlin 2020 visar att röda ekorrar i städerna är extremt flexibla när det gäller att anpassa sina dagliga aktiviteter till närvaron av människor, tamhundar, tamkatter och rovdjur. Med hjälp av viltkameror har forskare från Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (Leibniz-IZW) och medborgarforskare registrerat röda ekorrars aktiviteter i privata trädgårdar (den vanligaste ekorren även i Sverige) och fastigheter under längre tidsperioder och jämfört dem mellan olika tider på dygnet och årstider.

I en artikel i den vetenskapliga tidskriften "Frontiers in Ecology and Evolution" beskriver forskarna de rumsliga och tidsmässiga nischer som de röda ekorrarna upptar och fann att de var mer aktiva under nedstängningen av samhället under covidåren än tidigare och drar även slutsatsen att röda ekorrar är speciellt rädda för tamkatter.

Ekorrar som lever i stora städer står inför en mängd utmaningar. Samtidigt erbjuder urbana kolonilotter, trädgårdar och parker många lämpliga livsmiljöer för vilda djur. En viktig överlevnadsstrategi för röda ekorrar är att anpassa sina aktiviteter till närvaron av människor och deras husdjur samt naturligt förekommande rovdjur för att utnyttja livsmedelsresurserna effektivt och samtidigt minimera risken för att skadas eller dödas. I synnerhet tvingar den ständiga störningen som orsakas av sällskapsdjur, till exempel fritt strövande tamkatter ekorrarna att avsevärt begränsa sin aktionsradie i både tid och rum. De undviker vissa områden helt och är bara aktiva i andra områden under korta perioder.

Forskarlaget, som leddes av professor Stephanie Kramer-Schadt, chef för Leibniz-IZW Department of Ecological Dynamics och professor vid Technische Universität Berlin, analyserade data från viltkameror från Berlins medborgarforskningsprojekt "Wildlife researchers" (Wildtierforscher).

Uppgifterna registrerades under 2019 och 2020 under fyra undersökningar, våren och hösten före och våren och hösten under SARS-CoV-2-nedstängningarna. De vetenskapliga undersökningarna fokuserade på de dagliga och säsongsbetonade aktivitetsmönstren hos röda ekorrar i olika urbana sammanhang och deras reaktioner på närvaron av människor, tamkatter, tamhundar och vilda djur som mård.

– Våra analyser visar att röda ekorrar i första hand ändrar sitt beteende för att undvika rovdjur och inte människor, sammanfattar Kramer-Schadt. "De uppvisar ett tydligt riskhanteringsbeteende och en anpassning av sin tidsmässiga aktivitet när det behövs. När det inte fanns några rovdjur på bilderna från kamerafällorna såg vi en ökning av deras aktivitet och ekorrarna använde tiden till att leta efter föda på marken.

Men när rovdjur var närvarande minskade de sin aktivitet för att minimera risken att själva bli byten. Frigående tamkatter utgjorde det största hotet mot ekorrarma vilket bekräftar tidigare studier som visat negativa effekter av tamkatter för ekorrar och andra vilda djur. Resultaten visar att  ekorrens liv är en dynamisk balansgång mellan födointag och minimering av predationsrisk. "Vi kunde visa att aktiviteten hos  ekorren i privata trädgårdar ökade under covid-nedstängningarna. Under denna tid stannade de flesta människor hemma och vissa tog tillfället i akt att göra sina trädgårdar mer djurvänliga genom att plantera lokala växtarter eller installera fågel- och ekorrmatare. De extra födokällorna kan ha uppmuntrat ekorrar att besöka trädgårdar med matare, beskriver Drenske.

Observationen understryker hur viktig trädgårds- och stadsplaneringsplaneringen är för djurlivet i städerna – med överraskande positiva effekter: Till exempel ger den regelbundna närvaron av människor i stadsträdgårdar skydd mot rovfåglar som är vanliga i staden. Rovfåglar  håller ett mycket större säkerhetsavstånd till människor än ekorrar gör.

Något som inte finns med i rapporten är ekorrarnas eventuella rädsla för trafiken.

De första kvasarerna trotsar fysikens lagar

 

En kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. Bilden ovan från wikipedia visar Kvasaren 3C 273 som finns i stjärnbilden jungfrun på ett foto taget av rymdteleskopet Hubble.

Nya bevis har upptäckts om att supermassiva svarta hål bildades redan under den första miljarden år efter BigBang. Studien, har gjorts av forskare vid INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica i Rom Italien) vilka analyserat 21 avlägsna kvasarer och visat att dessa objekt befinner sig i en fas av extremt snabb tillväxt. Detta ger värdefulla insikter om hur de bildats och utvecklats tillsammans med galaxen vari de finns.

De har observerats i röntgenbandet av rymdteleskopen XMM-Newton och Chandra. Resultaten tyder på att de supermassiva svarta hålen i mitten av dessa stora kvasarer, de första som bildades under den kosmiska gryningen, kan ha nått sina extraordinära massor genom mycket snabb och intensiv ackretion, vilket ger en rimlig förklaring till deras existens i universums tidiga skede.

Kvasarer är aktiva galaxer som drivs av de centrala supermassiva svarta hålen (så kallade aktiva galaxkärnor) och som avger en enorm mängd energi när de drar till sig materia. De är extremt ljusstarka och avlägsna från oss. Kvasarerna som undersökts i den här studien är bland de mest avlägsna objekt som någonsin observerats och dateras till en tid då universum var mindre än en miljard år gammalt.

I arbetet visade analysen av röntgenstrålning från dessa objekt ett helt oväntat beteende hos de supermassiva svarta hålen. Ett samband fanns mellan formen på röntgenstrålningen och hastigheten på de materievindar som kastas ut av kvasarerna. Detta förhållande kopplar vindhastigheten som kan nå tusentals kilometer per sekund till temperaturen på gasen i koronan. Det område som avger röntgenstrålning närmast det svarta hålet. Koronan visade sig vara kopplad till de kraftfulla ackretionsmekanismerna i det svarta hålet självt. Kvasarer med lågenergi av röntgenstrålning och därmed lägre temperatur i koronan uppvisar starkare vindar. Detta indikerar en mycket snabb tillväxtfas som överskrider en fysisk gräns för ansamling av materia som kallas Eddington-gränsen, vilket är anledningen till att denna fas kallas "super-Eddington". Omvänt tenderar kvasarer med högre energiutsläpp av röntgenstrålning att uppvisa svagare vindar.  https://sv.wikipedia.org/wiki/Eddington-luminositet

– Vårt arbete tyder på att de supermassiva svarta hålen i mitten av de första kvasarerna som bildades under den första miljarden år av universums existens faktiskt kan ha ökat sin massa mycket snabbt vilket utmanar fysikens gränser, beskriver Alessia Tortosa, huvudförfattare till studien och forskare vid INAF i Rom. Upptäckten av detta samband mellan röntgenstrålning och vindar är avgörande för att förstå hur så stora svarta hål kunde ha bildats på så kort tid, vilket ger en konkret ledtråd för att lösa ett av de största mysterierna inom modern astrofysik.

Resultatet uppnåddes främst genom att analysera data som samlats in med rymdteleskopet XMM-Newton vid Europeiska rymdorganisationen ESA, vilket möjliggjorde cirka 700 timmars observationer av kvasarerna. Det mesta av datan som samlats in mellan 2021 och 2023 som en del av det fleråriga XMM-Newton Heritage Programme, under ledning av Luca Zappacosta, forskare vid INAF i Rom, är en del av HYPERION-projektet som syftar till att studera hyperluminösa kvasarer under universums kosmiska gryning. Den omfattande observationskampanjen leddes av ett team av italienska forskare och fick stöd från INAF som finansierade programmet och därmed stödde spjutspetsforskning om den evolutionära dynamiken i universums tidiga strukturer.

– I HYPERION-programmet fokuserade vi på två nyckelfaktorer: å ena sidan det noggranna urvalet av kvasarer att observera och att välja ut titanerna, det vill säga de som hade samlat på sig så mycket massa som möjligt och å andra sidan den djupgående studien av deras egenskaper i röntgenstrålning, något som aldrig tidigare gjorts på ett så stort antal objekt från den första tiden av universum, beskriver Luca Zappacosta, forskare vid INAF i Rom. Resultaten vi får är genuint oväntade, och de pekar alla på en super-Eddington-tillväxtmekanism hos de svarta hålen.

Studien ger viktiga insikter för framtida röntgenuppdrag, som ATHENA (ESA), AXIS och Lynx (NASA), som är planerade att skjutas upp mellan 2030 och 2040. Faktum är att de erhållna resultaten kommer att vara användbara för att förfina nästa generations observationsinstrument och för att definiera bättre strategier för att undersöka svarta hål och aktiva galaxkärnor i röntgenstrålning vid mer avlägsna kosmiska epoker. Dessa är nyckelelement för att förstå bildandet av de första galaktiska strukturerna i universums första tid.

Studien publicerades den 20 november 2024 i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Kan den snabba tillväxten berott på att det under de första tiotals miljonerna åren fanns stora mängder av gas som gjorde att kvasarbildning mm tog en otroligt accederande  fart.

Hur forntida européers arvsanlag förändrades till sina miljöer under 7 000.

 

Bild https://cns.utexas.edu/

"Genom att studera forntida DNA kan vi nå tillbaka i tiden och spåra evolutionära förändringar direkt i historiska populationer", beskriver forskaren Vagheesh Narasimhan, biträdande professor i integrativ biologi och statistik och datavetenskap vid UT Austin. "Vi avslöjar genetiska signaturer som till stor del har försvunnit eller maskerats i dagens arvsmassa."

Forskarna studerade mer än 700 prover från arkeologiska platser i Europa och delar av det som idag är Ryssland. Proverna sträcker sig från den neolitiska perioden (cirka 8 500 år sedan) till den sena romerska perioden (cirka 1 300 år sedan). Forskare kunde avslöja spår av naturligt urval – tecken på genetisk anpassning till miljöpåfrestningar  som inte går att upptäcka i moderna européers DNA. Dessa fynd ger inte bara en inblick in i ett avlägset förflutet utan illustrerar även hur genetiska egenskaper som är gynnsamma för överlevnad och välbefinnande kan försvinna över tid.

Studier av moderna genetiska prover står inför utmaningar när det gäller att upptäcka forntida naturliga selektionshändelser. Det naturliga urvalet lämnar subtila signaturer i vår arvsmassa signaturer spm kan erodera över generationer på grund av rekombination där DNA-segment blandas och späds ut. Dessutom kan uråldriga anpassningssignaler maskeras av genetisk drift – slumpmässiga fluktuationer i frekvensen som att gener dyker upp – och populationsblandning sker vilket gör att vissa adaptiva egenskaper försvinner från genpoolen. Forntida DNA ger en direkt inblick i genomet hos individer som levde närmare i tiden till dessa händelser, vilket gör det möjligt för forskare att observera evolutionära förändringar innan de gick förlorade. På så sätt hjälper forntida DNA forskarna att rekonstruera den historiska dynamiken i mänsklig anpassning.

Forskargruppen använde ett nytt statistiskt tillvägagångssätt som är unikt lämpat för att undersöka forntida DNA-data. Denna nya teknik gjorde det möjligt för teamet att upptäcka tecken på naturligt urval mer effektivt än traditionella metoder. Teamet grupperade proverna i fyra tidsperioder: yngre stenåldern, bronsåldern, järnåldern och historisk tid. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för dem att spåra genetiska förändringar som svar på förändringar i livsstil, till exempel övergången från jakt, fiske och samlande till jordbruk.

– Vår metod ger en tydligare bild av hur och när vissa egenskaper valdes ut, särskilt när dessa signaler har gått förlorade i moderna genom, säger Devansh Pandey, doktorand i cell- och molekylärbiologi och medförfattare till artikeln.

Genom att studera människans anpassning under övergången från jakt och samlande till jordbruk samt utvecklingen av samhällen på statlig nivå kunde forskarna observera hur gener förändrades när människor levde närmare varandra och domesticerade djur.

Totalt identifierade studien 14 regioner i genomet (arvsmassan) som verkar ha genomgått ett betydande naturligt urval under dessa tidsperioder. Till exempel visade gener som är associerade med egenskaper som att det blev möjligt för tidiga européer att producera D-vitamin och smälta mjölk i vuxen ålder starka tecken på selektion,  egenskaper som  uppstod under de senaste tidsperioderna. Medan ljus hudpigmentering sannolikt hjälpte tidiga jordbrukare att producera D-vitamin i mindre soliga klimat, gjorde förmågan att smälta animalisk mjölk det möjligt för människor att använda mjölk som näringskälla efter att kor och mjölkproduktion blev vanlig i Europa.

"Det är möjligt att denna förmåga att smälta mejeriprodukter var viktig för att överleva under perioder av missväxt, matbrist och sjukdomar", beskriver Narasimhan.

Forskarna fann också att immunrelaterade gener utsattes för selektivt tryck under flera tidsperioder, sannolikt när forntida befolkningar anpassade sig till nya sjukdomar som introducerades av jordbrukets spridning och efterföljande migrationer. Intressant nog kunde ungefär hälften av dessa adaptiva signaler bara upptäckas under de äldsta tidsperioderna, vilket innebär att de senare försvann på grund av genetisk drift eller maskerades av omfattande populationsblandning.

Forskningen ger en oöverträffad bild av hur europeiska befolkningar har anpassat sig till miljöutmaningar under årtusenden vilket hjälper oss att förstå hur vissa egenskaper har bestått och andra försvunnit eller förändrats över tid. Fynden visar vikten av forntida DNA för att rekonstruera mänsklig historia och visar hur egenskaper som en gång gav en överlevnadsfördel hos tidiga européer försvunnnit i dagens genetiska landskap.

Mariana Harris och Nandita Garud från UCLA som var medförfattare till artikeln som publicerats  i tidskriften Natur Kommunikatio. Forskningen finansierades av Paul G. Allen Family Foundation, Good Systems Fellowship for Ethical AI vid UT Austin, Paul G. Allen Foundation, Research Corporation for Science Advancement, University of California Hellman Fellowship, National Science Foundation och National Institutes of Health.

Forskning i vulkaniska grottor på jorden lär oss söka efter liv i Mars grottor

 

Bild https://www.usf.edu  En inblick i lavarörssystemet La Corona på Lanzarote, Spanien, där det finns enorma ansamlingar av gips och andra sulfater.

Genom studier av lavarör (grottor som bildas efter vulkaniska utbrott när lavan svalnar) har ett internationellt forskarlag avslöjat ledtrådar om jordens forntida miljöer som kan vara betydelsefulla i sökandet efter liv på Mars. Bogdan P. Onac, professor vid USF School of Geosciences i Florida samarbetade i studien med forskare från Portugal, Spanien och Italien för att belysa hur lavatunnlar kan fungera som värdefulla analoger till grottor på Mars och sökandet efter utomjordiska liv i dessa.

 På den spanska ön Lanzarote, strax väster om Nordafrika, utforskade teamet sex lavarör för att samla in mineralavlagringar. En del av rören är så stora att de används till underjordiska konserter. "Lavatunnlarna på Lanzarote upptäcktes för flera år sedan men vi är först med att genomföra en så detaljerad studie av mineraler och mikroorganismer där. påtalar Onac.

I studien, som publicerats i Communication Earth & Environment har Onac och hans team använt en rad avancerade molekylära, isotopiska och mineralogiska tekniker för att undersöka fyndigheterna och skapa en omfattande förståelse av mineraler som fanns här. De lärde sig att den vulkaniska bergarten i lavarören skapade en skyddande miljö som hjälpte till att skydda mineralerna och organiska föreningar från vittring. I slutändan bevaras mineralerna som register över tidigare ekosystem.

Teamet hittade bevarade biosignaturer, inklusive kalcium- och natriumsulfater. Detta tyder på mikrobiell aktivitet och att mikroorganismer såsom bakterier när de var aktiva i grottan. Studien bidrar till vår förståelse av geologiska och miljömässiga förändringar på jorden och lyfter fram lavatunnlar som potentiella tillflyktsorter för mikrobiellt liv vilket ger konsekvenser för astrobiologin, särskilt när det gäller att identifiera biosignaturer på Mars och andra himlakroppar", beskriv Onac.

Med tanke på att Mars lavarör är liknande de på jorden avskärmade och sannolikt innehåller sulfatrika mineraler kan de också innehålla tecken på tidigare mikrobiellt liv (om det funnits) vilket ger oss ledtrådar om potentiellt liv på Mars. Resultaten kan ha stor betydelse för hur forskare utforskar planeter i framtiden. Teamet kommer att publicera fler studier av dessa lavatunnlar under de kommande månaderna och de planerar även att undersöka nybildade lavatunnlar på Island.

Hur mikrober skapar den giftigaste formen av kvicksilver i fisk (metylkvicksilver)

 

Bild https://www6.slac.stanford.edu  Metylkvicksilver som koncentreras i fisk och sedan konsumeras av människor – är en viktig bidragande orsak till kvicksilverförgiftning. Nu har forskare avslöjat nya detaljer om hur mikrober producerar metylkvicksilver vilket kan ligga till grund för hur nya saneringsstrategier ska utarbetas. (Dwayne Meadows, NOAA/NMFS/OPR via Flickr)

Kvicksilver är giftigt och blir än giftigare om det omvandlas till metylkvicksilver  en form av kvicksilver som är så skadlig att bara några miljarddelar av ett gram kan orsaka allvarliga och bestående neurologiska skador på ett växande foster. Metylkvicksilver tar sig ofta in i våra kroppar via fisk och skaldjur som vi äter. Men att bli av med det i miljön finns det inget enkelt sätt att göra på.

Nu har forskare med hjälp av högenergirik röntgenstrålning vid Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) vid det amerikanska energidepartementets SLAC National Accelerator Laboratory identifierat en oväntad stor aktör i metylkvicksilverförgiftning i form av en molekyl som kallas S-adenosyl-L-metionin (SAM).

Studien om upptäckten är publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences och i den beskrivs den molekyl den upptäckt som kan det hjälpa forskare att hitta nya sätt att ta itu med metylkvicksilverförgiftning.

"Ingen visste innan upptäckten hur kvicksilver metyleras biologiskt", beskriver Riti Sarangi, senior forskare vid SSRL:s program för strukturell molekylärbiologi och medförfattare till artikeln. – Vi måste förstå den grundläggande processen innan vi kan utveckla en effektiv strategi för rening av metylkvicksilver. Studien visar ett steg i den riktningen.

I den nya artikeln behandlas ett smalt men viktigt mysterium om hur metylkvicksilver produceras. Forskare visste att det mesta av det kvicksilver vi konsumerar kommer från industriella utsläpp som tar sig ut i vattendrag där mikrober omvandlar det till metylkvicksilver. Den formen koncentreras sedan i fisk – och i slutändan oss  när den rör sig uppåt i näringskedjan.

Ändå var forskarna inte säkra på hur mikroorganismer producerar metylkvicksilver. En viktig förväxlingsfaktor, beskriver Sarangi, är att proteinsystemet som omvandlar kvicksilver till metylkvicksilver, kallat HgcAB, bara finns i mycket små mängder i mikrober vilket gör det extremt svårt att samla in och rena tillräckligt för att studera. Minsta exponering för syre och ljus inaktiverar HgcAB.

I ett arbete som sträcker sig över 10 år och samarbeten mellan nationella laboratorier och universitet har professor Steve Ragsdale vid University of Michigan och hans doktorand Katherine Rush, nu biträdande professor vid Auburn University och postdoktorala medarbetaren Kaiyuan Zheng utvecklat ett nytt protokoll för att ge tillräckligt med stabilt HgcAB för att kunna undersöka hur det omvandlar kvicksilver till metylkvicksilver.

– Vi har jobbat med många väldigt svåra proteiner, men den här hade allt man inte vill ha i ett protein om man ville rena det. Det var väldigt komplicerat, beskriver Ragsdale.

När teamet hade renat tillräckligt med HgcAB transporterade de proverna – kylda med flytande kväve och avskärmade från ljus – till SSRL för röntgenabsorptionsspektroskopimätningar. Där använde SSRL-forskaren Macon Abernathy en metod som kallas extended X-ray absorption fine structure spectroscopy för att studera HgcAB.

Medan tidigare studier antog att metylgruppen i fråga kom från metyltetrahydrofolat, en vanlig metyldonator vid cellulära reaktioner finner den nya studien att den kom av SAM istället. Forskarna sa att resultaten, som begränsar sig till de viktigaste aktörerna i produktionen av metylkvicksilver, kan hjälpa till i utvecklingen av miljösaneringsstrategier.

"Ingen har provat det ännu, men kanske kan analoger till SAM utvecklas som kan ta itu med metylkvicksilver i miljön", säger Ragsdale.

SSRL är en användaranläggning för DOE Office of Science. SSRL Structural Molecular Biology-programmet stöds av DOE Office of Science och NIH National Institute of General Medical Sciences.

Ännu finns kvicksilver i fisk vilket kan förvåna då kcicksilverbetat utsäde som var en av anledningarna till förgiftning och fågeldöd på 1960 talet ligger långt tillbaka i tiden nu. Men kanske förklaringen finns här.