Bounce-Less Bungee Cord Promises Gentler Jump

By Eric Bland, for Discovery News

The next time you bungee jump off a cliff, new materials developed in the United States and Canada may be able to provide you with a smoother ride.

Based on mermaid's necklace, a gooey, stringy material snails use to protect their growing embryos, the synthetic substance could have a range of applications, from bounce-less bungee cords to replacement, artificial ligaments for knees and other joints.

"These delicate little critters are tossed around for months and months by very large breakers and manage to survive," said Herbert Waite, a professor at the University of California, Santa Barbara, and co-author of a new paper in the journal Nature Materials who is studying the mermaid's necklace.

"You could put something that delicate in a leather or plastic pouch, subject it to that same environment, and it would be very damaged."

Washed up on the beach, mermaid's necklace resembles a translucent, gooey string of pearls several feet long.

At the molecular level, mermaid's necklace resembles a twisted ladder, similar to DNA, but with three stringers instead of two.

As the twisted triple helix emerges from the whelk, a snail found on the East Coast of the United States, the creature layers the strands on top of each other, forming a small, tube-shaped casing. The 50 to 100 strands give the necklace the strength of plastic and the flexibility of rubber.

Pulled in opposite directions, mermaid's necklace stretches like a rubber band, the bonds between the coiled triple helices breaking one by one as the material elongates.

Unlike a rubber band, however, once the maximum length is reached, mermaid's necklace doesn't quickly bounce back. The triple helices slowly re-form the broken bonds, shortening the strand back to its original resting length.

If a person jumped off a bridge using a cord made of mermaid's necklace, the bungee jumper would come to a gentle halt before being slowly raised back up.

Mermaid's necklace is far from the only biological material inspiring scientists to create a synthetic analog. Other biomemetic materials based on abalone shells or drag line spider silk have received extensive attention over the years.

Yet despite many attempts to create a synthetic analog of these super strong, super tough natural materials, none has fully replicated the genuine article.

Mermaid's necklace could be one of the first materials to have an effective synthetic counterpart, says Bob Shadwich, a scientist who studies biomemetic materials at the University of British Columbia.

Spider silk protein, for example, can be made from transgenic goats, but human scientists still can't weave those proteins together the way spiders can.

Mermaid's necklace proteins, on the other hand, "show a very strong propensity to self-assemble, which makes producing the material much easier," said Shadwick.

In fact, one of Shadwick's students has already electospun a synthetic version of mermaid's necklace. Electrospinning was developed decades ago to produce synthetic materials like nylon. The student "just hasn't gotten to the point of testing its material properties yet," said Shadwick.

If a synthetic version of mermaid's necklace is developed, there would be a wide range of potential applications for this material: parachute cord that provides a gentle stop instead of an abrupt jerk, rope that automatically raises a fallen climber back to his starting position, and self-healing, artificial tendons and ligaments, just to name a few.

"It's not far fetched at all," said Shadwick. "It's just a matter of getting it done."

While many scientists are working on synthetic analogs of mermaid's necklace and spider silk for the benefit of humans, Waite says that he is focused on studying animals like the channeled whelk to help preserve them.

In the coming years, "40 percent of all marine species will become extinct due because of man made reasons," said Waite.

"A lot of people are focused on these animals only because they are a treasure trove of applications, but those applications won't be around if these species vanish," he added

Genetically Engineered Silkworms Spin Like Spiders

By Eric Bland, for Discovery News

If Spider-Man ever ran out of webs, he could now enlist an army of silkworms to spin extra high-tensile spider silk.

Scientists have created a genetically modified silkworm that spins a new kind of silk: a hybrid of silkworm silk and spider silk.

The new material alone could shake up the textile industry, while future silk hybrids could be used in everything from bulletproof clothing to artificial tendons.

"Compared to normal spider silk, it's not as strong," said Malcolm Fraser, a scientist from the University of Notre Dame. "But we are confident that, this being our first attempt, that we will be able to tweak the system to bring the system closer to the strength of true spider silk."

Fraser, along with professor Randy Lewis from the University of Wyoming, developed the spider-silk-spinning silkworms.

Silkworms have helped clothe people for thousands of years by reliably producing large quantities of a soft, supple and luxurious material.

Spider dragline silk is significantly stronger than silkworm silk -- so strong that it can best steel wire -- but it is hard to make.

"They just don't produce enough silk," said Fraser, who notes that a golden cloth on display at the American Museum of Natural History in New York City required more than one million spiders to produce. "One million silkworms can produce considerably more silk than one million spiders."

The new silk is a hybrid of spider silk and silkworm silk. It is stronger and finer than silkworm silk, but not quite as strong as spider silk. "It would definitely be stronger (than a normal silk shirt)," said Lewis. "But it wouldn't flow like silkworm silk does."

"It's a fabulous accomplishment," said Cheryl Hayashi, a spider silk expert and a professor at the University of California, Riverside.

Other groups have produced spider silk protein in plants, in bacteria and even in goat's milk. But spider silk protein is not the same as spun spider silk. The silkworms have the necessary body parts to spin the protein into silk threads -- and to produce it in large quantities.

The new silk alone could shake up the textile industry by creating a softer, stronger fabric that still looks like silk.

Fraser and his team, however, have bigger plans in mind.

In this work the Notre Dame and University of Wyoming scientists replaced only one of multiple silk-producing genes in silkworms with spider silk genes. Eventually they want to replace multiple silkworm silk-producing genes with spider silk genes.

In particular, they hope to insert genes from the newly discovered Darwin's Bark Spider (Caerostris darwini), which produced silk twice as strong as any other. That's more than 10 times stronger than Kevlar, a fabric commonly found in bulletproof vests.

Mass produced, stronger-than-steel spider silk will also have a range of biomedical applications, said Fraser and Lewis. Hybrid silk could be speed wound-healing, eliminate or reduce the need for cadaver-derived tendons and ligaments.

Αρχαία ελληνικά στα δημοτικά σχολεία της Οξφόρδης από το Σεπτέμβρη!

Από το Σεπτέμβριο θα ξεκινήσει η διδασκαλία των αρχαίων ελληνικών στα δημοτικά σχολεία της Οξφόρδης, απόφαση που ελήφθη από το βρετανικό υπουργείο Παιδείας. Η εφημερίδα Guardian μάλθιστα πραγματοποίησε δημοσκόπηση στην ιστοσελίδα της, στην οποία το κοινό απάντησε, σε ποσοστό 80%, ότι η διδασκαλία αρχαίων ελληνικών "είναι καλή ιδέα. Τα αρχαία ελληνικά είναι η ρίζα του πολιτισμού".

Όπως σημειώνει στο σχετικό άρθρο της η Daily Telegraph, μετά από την επιτυχία που συνάντησε προηγούμενο πρόγραμμα για την εισαγωγή λατινικών σε δεκάδες δημοτικά σχολεία της χώρας, τα αρχαία ελληνικά θα διδάσκονται σε τρία σχολεία στην περιοχή της Οξφόρδης (160 μαθητές) παράλληλα με μαθήματα ελληνικής ιστορίας και πολιτισμού,.

Πρόκειται για το σχέδιο Ίρις του οποίου ηγείται οργάνωση με θέμα την προαγωγή της διδασκαλίας των κλασικών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση στη Βρετανία. Η δρ. Lorna Robinson, η οποία ηγήθηκε της μάχης για την επαναφορά και των λατινικών στα σχολεία, θεωρεί πως τα αρχαία ελληνικά θα έχουν μεγάλη επιτυχία, αφού «θα παράσχουν μια καθαρή και συναρπαστική βάση για την κατανόηση πολλών πολυπλοκοτήτων της αγγλικής γραμματικής».

Πηγή: TXXS

Οι «υποδοχείς γεύσης» των πνευμόνων, ελπίδα για το άσθμα

Όχι μόνο η γλώσσα, αλλά οι πνεύμονες διαθέτουν «υποδοχείς γεύσης», που ανοίγουν μόλις «γευτούν» κάτι πικρό. Η νέα ανακάλυψη θεωρείται ότι μπορεί να ανοίξει το δρόμο για νέα αποτελεσματικότερα φάρμακα κατά του άσθματος.

Ερευνητές του πανεπιστημίου του Μέριλαντ, υπό τον πνευμονολόγο καθηγητή Στέφεν Λίτζετ του τμήματος φυσιολογίας της Ιατρικής Σχολής, που παρουσίασαν τη σχετική μελέτη στο ιατρικό περιοδικό «Nature Medicine», έκαναν πειράματα με ποντίκια και διαπίστωσαν ότι ο «βομβαρδισμός» αυτών των υποδοχέων των πνευμόνων με ουσίες που είχαν πικρή γεύση, βοηθούσαν στο άνοιγμα των αεραγωγών, κάτι που, εκτός από το άσθμα, μπορεί να βοηθήσει και σε άλλες παθήσεις των πνευμόνων, όπως το εμφύσημα και την χρόνια βρογχίτιδα.

Οι «υποδοχείς γεύσης» που ανακαλύφθηκαν στους λείους μυς των πνευμόνων, δεν είναι ακριβώς ίδιοι με αυτούς του στόματος, καθώς δεν στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο, παρόλα αυτά ανταποκρίνονται αυτόματα στην επαφή τους με τις πικρές ουσίες και ωθούν τους αεραγωγούς να ανοίξουν. Η αντίδραση φαίνεται πως έχει κάποια -άγνωστη μέχρι τώρα- προστατευτική δράση στον οργανισμό.

«Οι υποδοχείς αυτοί άνοιξαν τους αεραγωγούς περισσότερο από κάθε άλλο φάρμακο που υπάρχει σήμερα για την θεραπεία του άσθματος ή της χρόνιας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας», δήλωσε ο υπεύθυνος της μελέτης. Στο άσθμα και στις παρεμφερείς πνευμονικές παθήσεις, οι μύες των αεραγωγών συστέλλονται, με συνέπεια οι αεραγωγοί (μέσω των οποίων κινείται ο αέρας και φτάνει οξυγόνο στα κύτταρα) να στενεύουν, με συνέπεια να χρειάζονται φάρμακα προκειμένου να χαλαρώσουν ξανά οι μύες και να μπορέσει ο ασθενής να αναπνεύσει φυσιολογικά.

Ο Λίτζετ δήλωσε ότι ένα εισπνεόμενο φάρμακο σε μορφή σπρέι που θα περιέχει κάποια ουσία με πικρή επίγευση, για παράδειγμα κινίνο ή σακχαρίνη, θα μπορούσε να βελτιώσει ή και να αντικαταστήσει τα σημερινά φάρμακα. Προειδοποίησε όμως ότι, απλώς τρώγοντας πικρά φαγητά, ο ασθενής δεν θα μπορέσει να καταπολεμήσει μια κρίση άσθματος. Όπως είπε, η καλύτερη λύση θα είναι η μελλοντική δημιουργία χημικών τροποποιήσεων πικρών φυτικών ουσιών για την ανάπτυξη των κατάλληλων φαρμάκων.

Μελλοντικές έρευνες θα μελετήσουν τη δράση των πικρών ουσιών στους πνεύμονες των ανθρώπων, ώστε να διασφαλιστεί ότι δεν έχουν παρενέργειες (π.χ. δεν προκαλούν φλεγμονή). Εκπρόσωπος της βρετανικής οργάνωσης ασθματικών «Asthma UK» δήλωσε ότι ένα μεγάλο μέρος των ασθενών δεν μπορούν να ελέγξουν τα συμπτώματά τους με τα υπάρχοντα φάρμακα, συνεπώς είναι ζωτική η ανάγκη για έρευνες σχετικά με νέα πιο αποτελεσματικά φάρμακα. Προειδοποίησε όμως ότι, αν και καλοδεχούμενη η νέα ανακάλυψη για τη δράση των πικρών ουσιών, οποιεσδήποτε νέες θεραπείες, αν καταστούν εφικτές, θα χρειαστούν ακόμα πολλά χρόνια.

Πηγή: TVXS

Πιο γρήγορες κι από κομπιούτερ στους μαθηματικούς υπολογισμούς οι μέλισσες

Πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα, που απαιτούν ολόκληρες ημέρες ακόμη και σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, μπορούν να λύνουν οι μέλισσες, σύμφωνα με νέα βρετανική επιστημονική έρευνα.

Η μελέτη των ερευνητών του πανεπιστημίου του Royal Holloway Λονδίνου, υπό τον δρα Νάιτζελ Ρέιν της Σχολής Βιολογικών Επιστημών, δημοσιεύτηκε στο αμερικανικό περιοδικό οικολογίας και βιολογίας «The American Naturalist». Από αυτή διαπιστώθηκε ότι οι μέλισσες μαθαίνουν να πετούν ακολουθώντας τη συντομότερη δυνατή διαδρομή ανάμεσα στα λουλούδια που έχουν προηγουμένως ανακαλύψει με τυχαία σειρά, με τον τρόπο αυτό ουσιαστικά «λύνοντας» το λεγόμενο «πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή», ένα διάσημο και δισεπίλυτο γρίφο στον χώρο των οικονομικών και των μαθηματικών.

Στο πρόβλημα αυτό, ένας άνθρωπος (πωλητής) καλείται να βρει τη συντομότερη δυνατή διαδρομή ανάμεσα σε όλους τους προορισμούς που πρέπει να επισκεφτεί. Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές λύνουν το πρόβλημα συγκρίνοντας το μήκος όλων των πιθανών διαδρομών και επιλέγοντας τον πιο σύντομο. Όμως οι μέλισσες φαίνεται να κάνουν ουσιαστικά το ίδιο πράγμα κάθε μέρα, χωρίς καν τη βοήθεια κομπιούτερ, απλώς με ένα εγκέφαλο που δεν είναι μεγαλύτερος από ένα σπόρο φυτού.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, καθημερινά οι μέλισσες ξεκινούν να επισκεφτούν μια πληθώρα λουλουδιών σε διάφορες τοποθεσίες και, επειδή θέλουν να κάνουν εξοικονόμηση ενέργειας για το πέταγμά τους, «υπολογίζουν» μια διαδρομή που τους επιτρέπει να βρίσκονται στον αέρα το ελάχιστο δυνατό χρονικό διάστημα.

Χρησιμοποιώντας τεχνητά άνθη, συνδεμένα με υπολογιστές, οι ερευνητές έδειξαν ότι οι μέλισσες δεν χαράζουν μια πορεία απλώς με βάση την τυχαία σειρά που βρήκαν προηγουμένως τα λουλούδια, αλλά πάνε από λουλούδι σε λουλούδι ακολουθώντας συγκεκριμένο «σχέδιο», που τους επιτρέπει να πετάνε όσο γίνεται λιγότερο. Αφού εντοπίσουν τις θέσεις των λουλουδιών, στη συνέχεια οι μέλισσες επιστρέφουν σε αυτά έχοντας μάθει -με μυστηριώδη τρόπο- να ακολουθούν πια τον καλύτερο δυνατό δρόμο, δηλαδή τον πιο σύντομο, ώστε να εξοικονομούν χρόνο και ενέργεια (ή χρήμα, όπως θα έλεγε ένας πωλητής!).

«Παρά τους μικροσκοπικούς εγκεφάλους τους, οι μέλισσες είναι ικανές για εντυπωσιακά κατορθώματα στη συμπεριφορά τους. Πρέπει να καταλάβουμε με ποιο τρόπο μπορούν να λύσουν το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή χωρίς κομπιούτερ», δήλωσε ο υπεύθυνος της έρευνας.

Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι μια τέτοια ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει και τους ανθρώπους σε διάφορα πρακτικά προβλήματα, όπως στην καλύτερη ρύθμιση της κυκλοφορίας σε ένα δίκτυο (π.χ. κυκλοφοριακό) ή στην εκτεταμένη αλυσίδα τροφοδοσίας μιας επιχείρησης, που στέλνει φορτηγά σε όλα σημεία του ορίζοντα και θέλει να εξοικονομήσει χρόνο και χρήμα στις μετακινήσεις.

Πηγή: TVXS