2003/11.

Kitekintés

KÖRNYEZETVÉDŐK A NANOTECHNOLÓGIÁK ELLEN

A genetikailag módosított növények elleni harcban edzett környezetvédők új céltáblája a nanotechnológia, egyesek már a kutatások betiltását követelik. Attól tartanak, hogy a bio- és nanotechnológia összeházasításával új életformák jöhetnek létre, s ezek viselkedése megjósolhatatlan és ellenőrizhetetlen.

Brüsszelben tartott júniusban ülést az Action Group of Erosion Technology and Concentration (ETC) nevű kanadai szervezet. Politikai támogatást akarnak szerezni Európában a nanotechnológiák ellen. Egészen őrült ötletek is elhangzottak: az egyik aktivista szerint nanorobotokból burgonyát lehet létrehozni, és ez veszélyezteti a hagyományos mezőgazdaságot. A mindössze nyolc embert foglalkoztató szervezet fellépése tavaly márciusban bejárta már a világsajtót, amikor a nanotechnológiai kutatások betiltására hívtak fel. Az ETC korábban Rural Advancement Foundation International néven az agrobiotechnológiai cégek, például a Monsanto ellen küzdött, bennük látta a fejlődő világ kis farmereinek ellenségét.

Hiba lenne a kezdeményezést kézlegyintéssel elintézni. Az irracionális nézetek is visszahangot keltenek a nagyközönségben. A biotechnológia és a nanotechnológia sok ellenzője nem is a két technológia konkrét veszélyei miatt aggódik. A multinacionális vállalatok kezébe került fejlett technológiák általános környezeti és társadalmi hatásaitól tartanak. Az ETC hiteltelen állításaitól függetlenül vannak megválaszolandó kérdések a nanotechnológiákkal kapcsolatban.

Egyes kutatók azzal igyekeznek megnyugtatni az aggódókat, hogy a nanotechnológiákban nincs is semmi új, ezek egyszerűen a hagyományos kémiai, anyagtudományi, fizikai, mérnöki tudományok kiterjesztései. Ez az érv nem lesz hatásos, mivel az elmúlt néhány évben a nagyközönség ennek éppen az ellenkezőjét hallotta rendszeresen. Szinte napi gyakorisággal jelentek meg a nanotechnológiák sikertörténetei a médiában. (A nanotechnológiák már évi hárommilliárd USD befektetést vonzanak.) Ha ez a technológia jótékony csodákra képes, akkor nyilván ártani is tud.

Nyílt eszmecserékben kell az emberek elé tárni a nanotechnológia lehetséges kockázatait és azok kezelési lehetőségeit. Eddig keveset foglalkoztak a szervezetbe jutott nanorészecskék esetleges káros hatásaival. A hatvan szénatomból álló fullerén molekulákról kiderült, hogy egymással összekapcsolódva más szerves anyagokhoz hasonlóan abszorbeálja őket a talaj. Ha azonban a molekulák külön-külön, vékony vízréteggel körülvéve vannak jelen a talajban, akkor szabadon mozognak. Megfigyelték, hogy a giliszták könnyen befogadják a nanorészecskéket, így azok a táplálékláncon keresztül elérhetik az embert is. Az emberi szervezetre gyakorolt hatások erősen függenek a méretektől. Összekapcsolódott szén nanocsövek a tüdőben ugyanúgy viselkedtek, mint a közönséges por, ám az egyedi szálak sérüléseket okoztak a tüdőben és a belekben. Elővigyázatossági intézkedéseket kell foganatosítani a nanotechnológiai laboratóriumokban.

A nanotechnológiák esetleges veszélyei már a politikusok, kormányszervek érdeklődését is felkeltették. Az amerikai képviselőházban több pénzt javasoltak a nanotechnológiák etikai és társadalmi hatásainak tanulmányozására. A brit kormány felkérte a Royal Societyt és a mérnökakadémiát a potenciális hatások vizsgálatára. Az USA környezetvédelmi kormányszerve idén hatmilliárd dollárt költ hasonló célokra. Az ETC brüsszeli fellépésén több európai parlamenti képviselő is jelen volt.

Tavaly jelent meg a bestseller-szerző, Michael Crichton Prey című kötete, amelyből film is készül. A történet szerint biológiai úton szintetizált nanorobotok óriási pusztítást végeznek Amerikában. A film bemutatása után tízmilliók fognak "tudni" valamit a nano-technológiákról.

A szakemberek döntő többsége meg van győződve arról, hogy a fizika és a kémia más területeihez hasonlóan a nanotechnológiáknál is az előnyök vannak túlsúlyban. A kockázatokkal foglalkozó kutatások eredményeit a nagyközönség elé kell tárni. Nem lesz könnyű az új tudomány hasznos eredményeit a kockázatokkal együtt úgy bemutatni, hogy kiderüljön, azok sem nem csodaszerek, sem nem sorscsapások.

Don't Believe the Hype. Nature. 424, 6946, 17 July 2003, 237.

Brumfiel, Geoff: A Little Knowledge... Nature. 424, 6946, 17 July 2003, 246-248.

Jéki László


ÚJ, "VIZES" FÖLD-MODELL

A Föld vékony kérge és fémes olvadt magja között fekszik a kőzetekből álló köpeny. A köpenyben végbemenő áramlások miatt mozognak a kéreglemezek, tágulnak a repedések a tengerfenéken. Keveset tudunk az áramlások részleteiről, közvetlen megfigyelési lehetőség híján szeizmológiai, geokémiai, ásványfizikai, folyadékdinamikai részadatokból és számítógépes szimulációkból lehet következtetéseket levonni. Két, egymásnak alapjaiban ellentmondó leírás született. David Bercovici és Karato ShunIchiro új modellje ezeknek az ellentmondásoknak feloldását adja.

Az egyik, elsősorban geokémikusok által favorizált modellben a köpeny két rétegből áll. 660 kilométer alatti mélységekben még ott vannak a Föld kialakulásakor csapdába esett nemesgázok és a hőtermelő radioaktív elemek (urán, tórium, kálium). A felső rétegből mindezek hiányoznak, csak az alsó réteg tárolja őket, és onnan időnként feltörnek. Az utóbbi években végzett szeizmikus mérések részletes képet adtak hideg táblák lesüllyedéséről, ezek a 660 kilométeres határon is áthatolva süllyednek a mélybe. Ha létezik ez a mélybe áramlás, akkor léteznie kell egy felfelé áramlásnak is, amely felhozza a mélyréteg anyagát. Néhány millió év alatt ez az egész köpenyre kiterjedő áramlás eltüntette volna a két réteg összetétele közti különbséget. Tehát az egyik modell szerint a köpeny két, eltérő összetételű rétegből áll, és ezekben külön-külön zajlanak az áramlások a 660 kilométer mélységben levő határ alatt és felett, míg a másik modell szerint a köpeny egészét keverik át az áramlások. Újabb mérések is megerősítik a mélységtől függő eltérő anyagösszetételt. A két ellentmondó modell mindegyike mellett találni bizonyítékokat.

Bercovici és Karato modellje lehetőséget ad a geokémiai és a szeizmikus modell összekapcsolására. Egyes ásványok (angolul wadsleyte és ringwoodite) nagyon jól oldódnak vízben. Ezek az ásványok nagy nyomás alatt léteznek a 410-660 kilométer mélységben, egy átmeneti zónában. Ebben a zónában a szerzők szerint nagy a víztartalom: 0,2-2 súlyszázalék. Az átmeneti zónában felfelé mozgó anyag 410 kilométernél átalakul, olivin ásvány keletkezik és víz szabadul fel. Víz hatására csaknem valamennyi kőzet olvadáspontja több száz fokkal csökken. A szerzők feltételezése szerint a felfelé áramló anyagból felszabadult víz, majd az ezáltal okozott olvadáspont-csökkenés hatására vékony, mintegy tíz kilométer vastag, olvadt szilikátokból álló réteg alakul ki. Ez a réteg megtartja a vizet, és ebben gyűlnek fel az ott előforduló szilárd ásványok kristályszerkezetéhez nem illeszkedő anyagok, például az urán és a tórium. Az olvadt réteg nem áramlik feljebb, mert az ottani nyomásokon az olvadék sűrűbb, mint a szilárd anyag. Végül a leereszkedő hideg táblák ezt az anyagot is magukkal ragadják, emiatt lesz nagyjából állandó a vizes réteg vastagsága. Az olvadt réteg lényegében szűrőként viselkedik, ezért a rétegben feldúsult anyagok hiányoznak a felső rétegből.

Az új modell részletes számítógépes szimulációja még hátravan. Jogos kérdés, hogy az olvadt réteget miért nem fedezték már fel korábban a szeizmikus mérési adatokban. Lehet, hogy ott rejtőzik az adatokban, de a mindössze tíz kilométer vastag réteg kimutatása nem könnyű.

Hofmann, Albrecht W.: Just Add Water. Nature. 425, 6953, 4 September 2003 24.

Bercovici, David - Karato, ShunIchiro: Wholemantle Convection and the Transition-Zone Water Filter. Nature. 425, 6953, 4 September 2003, 39-43.

Jéki László


A SZTRATOSZFÉRA ÉS AZ IDŐJÁRÁS

A sztratoszféra az atmoszféra tíz és ötven kilométer közötti tartománya. Hagyományos felfogás szerint a sztratoszféra passzívan befogadja az alatta fekvő troposzférából felfelé áramló energiát, hullámokat, de nem hat vissza az időjárásra. Újabb adatok alapján viszont úgy tűnik, hogy a sztratoszféra visszahatása megváltoztatja a troposzférában kialakuló időjárás mintázatokat. A troposzférában dinamikusak a változások, a sztratoszféra kevésbé változékony. A sztratoszférára a néhány hónapos időskálán bekövetkező, félteke méretű időjárásváltozások hatnak. A sztratoszférában is előfordulnak hirtelen változások, például a hőmérséklet húsz fokkal vagy többel is változhat egy-két nap alatt.

A troposzférából kaotikusan felfelé mozgó hullámokból a sztratoszféra keringésében hosszúidejű változások jönnek létre. Ezek a változások hatnak aztán vissza az időjárásra, okoznak változásokat a troposzférában. Szoros összefüggést mutattak ki az ún. Északi-sarki oszcilláció (a tengerszinti légnyomás változása Izland és az Azori-szigetek között) és a sztratoszféra Északi Sark feletti örvénylésének erőssége között. Az alsó sztratoszférában zajló északi örvénylés erőssége kihat a felszíni jelenségekre. Ez az összefüggés lehetővé teheti, hogy előrejelezzék az üvegházhatást keltő gázok koncentrációjának növekedésére várható klimatikus választ. A troposzféra melegedésére a sztratoszférikus örvénylés lehűléssel reagál. A klímamodellek azonban eltérően ítélik meg, hogy az üveg-házhatású gázok gyarapodására hogyan válaszol a sztratoszféra. Ha jelentősen megerősödnek a felfelé mozgó hullámok, akkor legyőzhetik a troposzféra melegedése miatti lehűlést, és végül melegebb és gyengébb örvénylés alakul ki a sztratoszférában. Ismeretes, hogy a Nap tizenegy éves ciklusa miatt változó erősségű ibolyántúli sugárzás hat a sztratoszféra ózontartalmára és hőmérsékletére, de nem tudni, hogy ezek a sztratoszférabeli változások továbbterjedneke a lenti rétegekre.

A szakértők egyetértenek abban, hogy a trópusi óceánokkal együtt a sztratoszféra is szerepet játszik a klimatikus rendszer memóriájának meghatározásában. A sztratoszféra hatással van a troposzféra időjárására, az északi féltekén elsősorban télen, a délin pedig tavasszal. A hatás erőssége és kiterjedtsége összemérhető az El Niño-Déli oszcilláció jelenségével. A sztratoszféra szerepet játszhat a sarki jégsapkák hosszúidejű változásában, a tengerfelszín hőmérsékletében és az óceánmélyi keringési rendszerben. A sztratoszféra-troposzféra csatolás kutatásával elsősorban azokat a dinamikai folyamatokat kellene megérteni, amelyekkel a troposzféra a sztratoszféra változásaira reagál. Ennek ismeretében megbízhatóbbá válhat az időjárás-előrejelzés, és ki lehet számítani az üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése, a sztratoszférikus ózon csökkenése, a Nap változásai és a vulkánkitörések klimatikus hatásait.

Baldwin, Mark P. et al.: Weather form the Stratosphere? Science. 301, 5631, 18 July 2003, 317-318.

Jéki László


HOLD-ENERGIA

Norvégiában, a világon elsőként, apály-dagály erőművet kötöttek be egy lakossági elektromos hálózatba - írta a New Scientist online szeptember 22-én (www.newscientist.com). A leginkább egy szélmalomra hasonlító, tenger alatti szerkezet a Hold tömegvonzásának hatására bekövetkező vízmozgás energiáját hasznosítja. A Hammerfeld város villamosenergia-ellátásába besegítő prototípus körülbelül harminc-negyven háztartás fogyasztását fedezi. Bjorn Bekken, aki a Hammerfeld Stroem vállalatnál irányítja ezeket a fejlesztéseket, úgy véli: a működési tapasztalatok birtokában egy éven belül megépítik a második generációs erőműveket, és kb. két év múlva megindulhat a tömeggyártás a nemzetközi piacra.

Becslések szerint Európában évente 48 terrawatt energiát lehetne így termelni. A szakemberek, a Brit-szigeteket is beleszámítva, 106 olyan helyet számoltak össze Európa partjainál, amely alkalmas lehet ilyen erőmű telepítésére. Sokak szerint azonban ezek egyelőre túlságosan drágák, a norvég fejlesztők viszont azzal érvelnek, hogy a tömeggyártás jelentősen mérsékli majd az árakat.

Az apály-dagály ciklusok nagy előnye, hogy a nap 24 órájában kihasználhatók, szemben más megújuló energiaforrásokkal, például a nap- vagy szélenergiával.

Gimes Júlia


ÉLŐ ÓVSZER AZ AIDS ELLEN

Élő óvszerként védheti meg a nőket az AIDS-fertőzéstől az a genetikailag módosított baktérium, amelyet a neves kaliforniai Stanford Egyetemen állítottak elő Peter Lee vezetésével. Mivel a világon rengeteg nő számára probléma, hogy partnerét kondom használatára bírja, az AIDS kutatásában fontos irány a lokálisan alkalmazható szerek keresése. Az elmúlt években számos ilyet találtak, azonban ezek elpusztítják a hüvely természetes védelmét segítő mikroflórát is, ezáltal fogékonyabbá tesznek a fertőzésekkel szemben.

Lee-nek és munkatársainak az volt a koncepciójuk, hogy ezt a természetes védelmi vonalat nem elpusztítani kell, hanem megerősíteni. Ennek egyik baktériumán, az úgynevezett Lactobacillus jensenii-n olyan genetikai módosítást hajtottak végre, amelynek következtében a mikroorganizmus HIV-vírus elleni anyagot termel. Ez a fehérje megköti, csapdába ejti a vírust, megakadályozva ezzel, hogy bejusson azokba a sejtekbe, amelyekben szaporodni tud. A kémcsőkísérletek sikeresnek bizonyultak: laboratóriumi vírustörzsek esetében sikerült teljesen megakadályozni, hogy a vírus megfertőzze az emberi sejteket, egy, a közelmúltban, betegekből izolált törzs esetén pedig több mint felerészben. A szakemberek szerint lehetséges, hogy a baktériumon másféle genetikai módosításokat is végre lehet majd hajtani, és ez többféle mechanizmusú védekezést jelentene az AIDS-fertőzéssel szemben.

Természetesen még vizsgálatok egész sorát kell elvégezni addig, amíg kiderül, hogy valójában mire is jó ez az elképzelés. A terv mindenesetre az, hogy a nők a baktérium fagyasztva szárított változatát tablettában szedhetik, és a mikroorganizmusok, a hüvelyben megtelepedve és elszaporodva, védelmet nyújtanak majd az AIDS ellen.

Persze a kutatóknak ötletességük ellenére is szembe kell nézni azzal az óriási ellenszenvvel, amely ma a világ számos részén a genetikailag módosított élőlényeket övezi.

New Scientist online, 2003.09.09.

Gimes Júlia


KUTYAGÉNEK

Közzétették a kutyák géntérképének első, hozzávetőleges vázlatát. A Rockvillei Genomkutató Intézetben, Ewen Kirkness vezetésével a DNS-lánc kb. 80 %-át derítették fel, ez kb. kétmillió bázispárt jelent. (Science, 301, 1898-1903, 2003.) Az összes "betű" leolvasásával ez év végére, jövő év elejére készülnek el. Az ember, a patkány és az egér után a kutya a negyedik emlős, amelynek megfejtik a teljes örökítőanyagát. Az előzetes eredmények szerint a kutya 18 473 génjének van emberi megfelelője, ez meghaladja a 18.311 egérgént, vagyis - vonják le a következtetést a kutatók - az ember genetikailag jobban hasonlít a kutyához, mint az egérhez. A munka tudományos jelentőségét egyebek között az adja, hogy a kutyabetegségek jól ismertek, jól dokumentáltak, több mint 360 genetikai betegségüknek van emberi megfelelője is, így az eredmények használhatók az örökletes humán kórok kutatásában. Persze segíthet a kutyák evolúciójának, életének megértésében - máris kiderült, hogy jóval több, szaglásban szerepet játszó génjük van, mint az embernek -, de szerepet játszhat egészségesebb fajták kitenyésztésében is.

Egyébként kilencéves, és erősen őszül az az eb, amelynek genomját feltérképezték. Tulajdonosa Craig Venter, aki annak idején a Humán Genom Programot erősen meggyorsította azáltal, hogy egy magánvállalkozást - s ezzel óriási versenyt - hozott létre az emberi örökítőanyag betűinek leolvasásában. Venter egyébként egyike volt annak az öt embernek, akik örökítőanyagát a Humán Genom Program során megfejtették.

Gimes Júlia


<-- Vissza az 2003/11. szám tartalomjegyzékére