Ősrobbanás után infláció
A WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) műhold mérési adatai alapján a Világegyetem őstörténetének eddig ismeretlen mélységeibe sikerült bepillantani. Mindössze billiomod másodperccel az Ősrobbanás után az Univerzum viharos gyorsasággal tágult. Az új adatok az eddig legerősebb bizonyítékot szolgáltatják a korai Univerzum inflációs jellege mellett. A WMAP űrszonda a Világegyetem mikrohullámú háttérsugárzásának eloszlását méri. Ez a háttérsugárzás a Világegyetemnek az Ősrobbanás után 380 ezer évvel fennállt állapotáról ad információt.
A Világegyetem inflációs modelljét Alan H. Guth (MIT) dolgozta ki 1979-ben. Az infláció itt azt jelenti, hogy a korai szakaszban, billiomod másodperccel az Ősrobbanás után a Világegyetem gyorsulva tágult, egy mikroszkopikusan kicsiny térrész tágult szempillantásnyi idő alatt csillagászati méretűvé. Az inflációs modell érvényességére az első bizonyítékot a mikrohullámú háttérsugárzás nagy léptékben egyenletes eloszlása szolgáltatta. Az újabb bizonyíték a háttérsugárzás finom eltéréseinek feltárásából származik.
Korábbi vélekedés szerint a korai Univerzumban a sugárzás hullámai, fodrozódásai nem függtek a hullámok méretétől, fényességük egyforma volt. Az inflációs modellek szerint viszont a nagyobb hepehupák fényesebbek, mint a kisebbek. (Az inflációs modelleknek is több változatuk született meg, ezek részletkérdésekben eltérnek egymástól, de ebben a kérdésben megegyeznek.) A nagy hullámok korábban keletkeztek, mint a kisebbek, mai nagyobb méretük ugyanis annak köszönhető, hogy hosszabb ideig „éltek” inflációs korban. Az infláció előrehaladtával csökkent az inflációt előidéző hatás ereje, ezért a később keletkezett, kisebb hullámzások kevésbé fényesek. A WMAP új, nagyon finom felbontású adatai pont ilyen összefüggést mutattak, a kisebb hullámzások a nagyobbaknál kevésbé fényesek.
Az eredmény az inflációs modellek egy részével nem fér össze, ezeket kizárhatjuk. Maradt azonban jó néhány változat, amelyek összhangban vannak a mérési adatokkal annak ellenére, hogy fizikai alapjaik jelentősen különböznek. Ezek között egyelőre nem tudunk dönteni. A bizonytalanságot fokozza, hogy a mérési adatokhoz teljesen más, nem inflációs elmélet is illeszthető. Paul Steinhardt és Neil Turok egy ciklikus univerzummodellt dolgoztak ki. Elméletük szerint a Világegyetem egy „nagy reccs” során összeroppan, majd egy Ősrobbanással új ciklusba kezd. A nagy reccs és a nagy bumm újra és úja végbemegy, az átalakulás pedig ingadozásokat kelt a mikrohullámú sugárzásban. Ebben a leírásban is a nagy foltok lesznek a fényesebbek, ahogy a WMAP kimérte.
Néhány éven belül kísérleti tények alapján dönthetünk az inflációs és a ciklikus modell között. Az inflációs elmélet szerint a mikrohullámú háttérsugárzás polarizációját az infláció idején fellépett gravitációs hullámok is befolyásolták. A ciklikus modell nem számol ilyen hatással. A tisztázáshoz a mainál pontosabb mérésekre lesz szükség, ilyen feladat vár az Európai Űrügynökség Planck-űrszondájára, felbocsátását a jövő évre tervezik.
http://wmap.gsfc.nasa.gov/results
J. L.
Változó állandó?
Állandók-e valóban azok a fizikai állandók, amelyek alapvető szerepet játszanak világunk leírásában? Időről időre szinte valamennyi állandóval kapcsolatban felmerül ez a kérdés. Legfrissebben a proton/elektron tömegarány változását mutatták ki mérésekkel. A változás, ha valóban létezik, természetesen kicsi és lassú, mindössze 0,002 % 12 milliárd év alatt.
Wim Ubach és munkatársai Amszterdamban, a Szabad Egyetemen azt vizsgálták, hogyan nyeli el a hideg hidrogéngáz egy ultraibolyában sugárzó lézer fényét. A hidrogénmolekulában két proton és két elektron van, az elnyelt fény hullámhossza pedig függ a kétféle alkotóelem tömegének arányától. A mérés megadta a proton/elektron tömegarány mai értékét. Ezt vetették egybe az Európai Déli Obszervatórium Chilében felállított teleszkópjainak méréseivel. Két olyan, 12 milliárd fényévre levő hidrogénfelhőt tanulmányoztak, amelyet távoli kvazárok világítottak meg hátulról. Meghatározták a hidrogén által elnyelt frekvenciákat.
A mai laboratóriumi és a 12 milliárd éves csillagászati értéket összevetve a mai proton/elektron tömegarány 0,002 %-kal kisebbnek adódott a hajdaninál. Magyarázat egyelőre nincs. A szakértők nem tartják valószínűnek, hogy az idők folyamán a proton vesztett volna a tömegéből. Egyes elméleti feltevések azzal számolnak, hogy a részecskék négynél több dimenzióban vannak, és az extra dimenziók alakjának változása okozza a tömegarány változását. Lehet, hogy a fénysebesség lelassulása bújik meg a háttérben. Lehet, hogy az általános relativitáselmélet viselkedik különös módon. Lehet, hogy a tömegarány változása nem volt folyamatos, hanem a világegyetem történetének legelején megváltozott és azóta állandó.
Peplow, Mark: A Universal Constant on the Move, Nature News. 20 April 2006. (http://www.nature.com/news/2006/060417/pf/060417-7_pf.html)
Peplow, Mark: Shifting Constant Could Shake Laws of Nature, Nature. 27 April 2006. 440, 1094–1095.
Reinhold, Elmar et al. (2006): Indication of a Cosmological Variation of the Proton-Electron Mass Ratio Based on Laboratory Measurement and Reanalysis of H2 Spectra Physical Review Letters. 96. 151101
J. L.
A Vega már nem jó
standard lámpának?
Az északi éjszakai égbolt második legfényesebb csillaga, a Vega alapvető referencia a csillagászatban. Néhány évtizedes szakmai vita után egyértelművé vált, hogy a Vega nem lassan, hanem nagyon gyorsan forog.
Deane M. Peterson és munkatársai optikai interferometriai, minden korábbinál jobb felbontású mérésekkel feltárták, hogy a csillag fényességeloszlása aszimmetrikus. Szinte pontosan (4,5 fok eltéréssel) pólusával fordul felénk, forgási sebessége 93 %-a annak, amelynél darabokra töredezne.
A Vega az a standard, amelynek elektromágneses színképéhez kalibrálják a teleszkópokat az ultraibolyától a látható fényen át az infravörös tartományig. A kalibrálás során a Vegát lassan forgó, egyenletes hőmérsékleteloszlású testnek tekintik. A friss mérések szerint a pólusoknál a hőmérséklet 10 000 kelvin, az egyenlítőnél viszont csak 8000 kelvin, a forgás pedig gyors. Emiatt újra kell gondolni a Vega „standard lámpa” szerepét, és újra kell számolni az égitestek spektrális energiaeloszlásáról a Vegához illesztett eszközökkel gyűjtött adatokat. A nagy felszíni hőmérsékletkülönbség miatt kétségessé váltak a csillag összetételére, mindenekelőtt fémtartalmára vonatkozó modellszámítások. A fémtartalom megváltozása miatt viszont változik a Vega kora is, az eddig becsült 370 millió év helyett mintegy 570 millió éves lehet.
A Vegát törmelékhalmaz veszi körül. A törmelékhalmaz által elnyelt, majd újra kisugárzott infravörös sugárzásból következtettek a törmelékkorong sűrűségére, részecskéinek méretére. Ezt is újra kell gondolni, mivel a törmelékkorong az egyenlítői övezetben a korábban feltételezettnél hidegebb sugárzási környezetben található. A korongban jelenleg is bolygók formálódhatnak. Ha a csillag 200 millió évvel idősebb, mint amivel eddig számoltak, akkor a bolygókeletkezési elméleteket is újra kell gondolni.
Gray, Richard: A Whirling Dervish. Nature. 13 April 2006. 440, 873–874.
Peterson, Deane M. et al.: Vega is a Rapidly Rotating Star. Nature. 13 April 2006. 440, 896–898.
J. L.
Rákgénekre is tesztelhetik a brit lombikbébi- programok embrióit
Nagy-Britanniában engedélyezték, hogy a beágyazódás előtti genetikai vizsgálatokat bizonyos rákgénekre is kiterjesszék. A közelmúltig csak olyan, egyetlen gén hibájához kötődő betegségek génjeit lehetett tesztelni, amelyeknél a génhiba jelenléte biztosan kiváltja az adott súlyos vagy halálos kórképet. Például a 40 éves kor körül jelentkező halálos idegrendszeri kórkép a vitustánc (Huntington-kór), a vérzékenység, a cisztás fibrózis, vagy az ugyancsak gyermekkorban jelentkező, és a szemek eltávolítását igénylő örökletes rák, a retinoblasztoma „szűrésére” volt lehetőség, és a lombikbébi-programok során Íilletve az anyaméhben lévő magzatokon ugyanazokat a genetikai vizsgálatokat lehetett elvégezni.
Most a hatóság (Human Fertilisation and Embryology Authority – HFEA) szélesítette a tesztek körét, de csak a beágyazódás előtti genetikai diagnosztikában: tíz klinikán engedélyezte háromnapos embriók sejtjein a 80 %-os emlőrákkockázatot jelentő BRCA1 és BRCA2, illetve a 80 százalékos vastagbélrák rizikót adó HNPCC gének tesztelését. A BRCA1 gén rosszindulatú petefészek-daganat szempontjából is 40 %-os kockázatot jelent. Ezek a betegségek azonban csak felnőttkorban, és a génhiba nem jelenti biztosan a rák kialakulását, csak az esély nagyfokú emelkedését. A tényekhez tartozik az is, hogy az említett génekhez kötődő emlő-, petefészek- vagy vastagbélrákok az összes ilyen megbetegedés néhány százalékát teszik ki, tehát ha az embrió nem hordoz ilyen géneket, az nem jelenti azt, hogy élete során elkerüli ezeket a daganatos betegségeket.
E vizsgálatok engedélyezése azt jelenti: a lombikbébiprogramokban részt vevő párok dönthetnek, hogy az ilyen géneket hordozó embriókat beültessék-e az anyába vagy sem. Magzatvédő szervezetek és fogyatékkal élők közösségei máris tiltakoznak ezellen, mondván, hogy „tökéletesítési koncepcióról, eugenikáról” van szó. Pedig a fogyatékos vagy krónikus betegségben szenvedő emberek is élhetnek teljes életet.
A HFEA érvei szerint Nagy-Britanniában az embriószelektálás szabályai szigorúak, és a genetikai szűrések lehetőségeinek mostani bővülése nem jelenti azt, hogy például az asztma, az ekcéma vagy a skizofrénia kockázatának megállapítására is lehet majd ilyen vizsgálatokat végeztetni, és azt sem, hogy „szociális” szempontok alapján is – például intelligencia – szélesítik majd a kört. A humán reprodukciós hatóság ugyanakkor hozzáteszi: a rák súlyos betegség, és a szülőknek joguk van ahhoz, hogy a lehető legegészségesebb gyermekük szülessen. Hangsúlyozzák, hogy döntésüket széleskörű társadalmi, szakmai, etikai vita alapján hozták.
A genetikai tesztek elvégzésének szabályai az egyes országokban különbözőek. Az USA-ban ezt nem ellenőrzik, Németországban tilos a preimplantációs genetikai diagnózis, Magyarországon az Egészségügyi Tudományos Tanács Humán Reprodukciós Bizottságának engedélye szükséges hozzá.
nature.com 2006. 05. 11.
newscientist.com 2006. 05. 10.
G. J.
Rákgyógyászat rákrezisztens egerek sejtjeivel
Új irányt nyithat a rákkutatásban amerikai kutatók felfedezése (Wake Forest University School of Medicine), akik rendelkeznek egy olyan, laboratóriumi egértörzzsel, amely immunis a daganatokra. Hogy az állatokat mi teszi védetté a daganatokkal szemben, azt nem tudják, minden ilyen egyed egyetlen, 1999-ben felfedezett mutáns egérből származik. A kísérleteket végző Mark Willingham szerint egy olyan mobilis génről lehet szó, amely képes egyik kromoszómáról a másikra átjutni. Hasonló képességekkel rendelkező állatot nem találtak a 1999-es mutáns leszármazottain kívül, de a kutatók más rákrezisztens törzsek létezését is valószínűsítik.
A Zheng Cui által vezetett legújabb kísérletekről a New Scientist számolt be május elején. Eszerint a daganatrezisztens állatokból származó fehérvérsejtek a többi egeret is megvédték a daganatoktól még akkor is, ha nagyon agresszív tumorsejtek halálos adagjával fertőzték meg őket. Ha pedig a védett állatokból származó fehérvérsejteket olyan egerekbe juttatták, amelyek előrehaladott rákbetegségben szenvedtek, az állatok meggyógyultak, szervezetükből gyorsan eltűnt a rák, és még tíz hónappal később sem jelent meg újabb tumor. A „rezisztens sejtterápiának” állítólag semmiféle mellékhatását nem tapasztalták, a különleges egerek szervezete olyan agresszív tumort is legyőzött, amelyet semmilyen korábbi terápiával nem lehetett kezelni. A kutatók remélik, hogy a mechanizmus az emberi gyógyászatban is felhasználható lesz.
Az egerekben megfigyelt öröklődési mintázat alapján feltételezik, hogy egyetlen, dominánsan öröklődő génről van szó, és akkor talán létezik egy „kapcsoló”, amelynek bekapcsolásával megváltoztatható egy jelátviteli mechanizmus, és kiváltható a tumor ellen küzdő viselkedés – nyilatkozta Willingham. Akkor pedig lehetségessé válik majd az ilyen kapcsolók tervezése.
newscientist.com 2006. 05. 09.
A cisztás fibrózis nevű örökletes betegségben szenvedő pácienseknél gyakran okoz krónikus, akár végzetes fertőzést a korai kamaszkorban a tüdőben megtelepedő Pseudomonas aeruginosa nevű baktérium. Amerikai kutatók Eric Smith vezetésével arra a kérdésre kerestek választ, hogy a baktérium milyen genetikai trükkökkel tartja fenn éveken át életképességét. Egy betegből nyolc éven át rendszeresen kitenyésztették a kórokozót, és részletes genetikai vizsgálatokat végeztek rajta. Megállapították, hogy a baktérium olyan mutációkat szenvedett el, amelyek csökkentették a virulenciáját, más genetikai változások viszont antibiotikum-rezisztenciához vezettek. Bizonyos mutációk általánosnak tűnnek; azokat más betegeknél is megtalálták. A kutatók szerint ezek az általánosabb változások új terápiás célpontokat kínálnak a krónikus fázisban lévők kezeléséhez.
Genetic Adaptation by Pseudomonas aeruginosa to the Aairways of Cystic Fibrosis Patients. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0602138103
G. J.
Jéki László – Gimes Júlia
<-- Vissza a 2006/6 szám tartalomjegyzékére
<-- Vissza a Magyar Tudomány honlapra
[Információk] [Tartalom] [Akaprint Kft.]