Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν έναν πλανήτη ελεύθερης εμβέλειας με απίστευτο μαγνητισμό

 

Μόλις 20 έτη φωτός από τον Ήλιο, ένας παράξενος απατεώνας πλανήτης χωρίς αστέρι περιφέρεται στον Γαλαξία μας. Και, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal, αυτός ο παράξενος, νομαδικός κόσμος έχει ένα μαγνητικό πεδίο που είναι 4 εκατομμύρια φορές ισχυρότερο από αυτό της Γης. Παραδόξως, ο εξωπλανήτης φαίνεται να είναι ικανός να παράγει θεαματικά σέλας που θα έκαναν το δικό μας βόρειο σέλας να ντραπεί. 

Οι νέες παρατηρήσεις, που έγιναν με τον Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, είναι οι πρώτες ραδιοπαρατηρήσεις ενός αντικειμένου πλανητικής μάζας έξω από το ηλιακό μας σύστημα, καθώς και η πρώτη φορά που οι ερευνητές μέτρησαν το μαγνητικό πεδίο ενός τέτοιου σώματος.

Προσαρμογή μεγέθους SIMP

Το SIMP J01365663+0933473 (για λόγους απλότητας θα το ονομάσουμε SIMP) είναι ένα παράξενο και αδέσμευτο αντικείμενο που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2016. Ο Simp θεωρήθηκε ότι ήταν ένας καφέ νάνος εκείνη την εποχή, ένα αντικείμενο που είναι πολύ μεγάλο για να είναι πλανήτης αλλά πολύ μικρό για να είναι αστέρι. Ωστόσο, πέρυσι, μια άλλη μελέτη έδειξε ότι ο SIMP είναι αρκετά μικρός, με μάζα 12,7 φορές και 1,2 φορές την ακτίνα του Δία, ώστε να θεωρείται πλανήτης — αν και μαμούθ.

"Αυτό το αντικείμενο βρίσκεται ακριβώς στο όριο μεταξύ ενός πλανήτη και ενός καφέ νάνου, ή "αποτυχημένο αστέρι" και μας προσφέρει μερικές εκπλήξεις που μπορούν δυνητικά να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τις μαγνητικές διεργασίες τόσο στα αστέρια όσο και στους πλανήτες", δήλωσε η Melodie Kao του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Αριζόνα. που ηγήθηκε της νέας μελέτης για το SIMP, σε δελτίο τύπου.

 

Το SIMP είναι επίσης αρκετά ζεστό για έναν πλανήτη, με θερμοκρασία επιφάνειας πάνω από 1.500 βαθμούς Φαρενάιτ (825 Κελσίου). Ο θερμότερος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα είναι η Αφροδίτη, με μέση θερμοκρασία περίπου 875 βαθμούς Φαρενάιτ (470 βαθμοί Κελσίου), ενώ ο Ήλιος, ένα σχετικά μικρό και δροσερό αστέρι, έχει θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 10.000 βαθμούς Φαρενάιτ (5.500 βαθμούς Κελσίου). Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η Αφροδίτη παίρνει το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητάς της από τον Ήλιο. Και εφόσον το μοναχικό SIMP δεν περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι, η θερμότητά του πρέπει να έχει απομείνει από τον αρχικό σχηματισμό του πριν από περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια. Έτσι, με την πάροδο του χρόνου, ο πλανητικός Γολιάθ θα συνεχίσει να εκπέμπει τη ζεστασιά του.

Απαράμιλλος Μαγνητισμός

Το SIMP, σύμφωνα με την τελευταία έρευνα, δεν είναι μόνο γιγάντιο για τα πλανητικά πρότυπα, αλλά έχει επίσης ένα μαγνητικό πεδίο που είναι εκατομμύρια φορές ισχυρότερο από το δικό μας. Αν και το μαγνητικό πεδίο βοηθά το SIMP να παράγει θεαματικά σόου φωτός, τα σέλας δεν δημιουργούνται με τον ίδιο τρόπο που δημιουργούνται στη Γη.

Ο Δίας έχει, μακράν, το πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο ηλιακό σύστημα. Το μαγνητικό πεδίο του Δία είναι σχεδόν 20.000 φορές ισχυρότερο από αυτό της Γης, με αποτέλεσμα τα εκπληκτικά φωτεινά σέλας. Τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια επιταχύνονται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του Δία προτού συντριβούν σε άτομα στην ανώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη με ταχύτητες περίπου 3.000 μιλίων (5.000 χιλιομέτρων) ανά δευτερόλεπτο.

Το βόρειο και το νότιο φως σχηματίζονται από μια παρόμοια διαδικασία στη Γη. Ωστόσο, τα φορτισμένα σωματίδια που προκαλούν τα σέλας της Γης προέρχονται κυρίως από τον Ήλιο με τη μορφή ηλιακού ανέμου. Τα φορτισμένα σωματίδια στον Δία, από την άλλη πλευρά, προέρχονται κυρίως από το φεγγάρι του Ιώ, παρά από τον ηλιακό άνεμο. Δεδομένου ότι το SIMP δεν έχει αστέρι που το βομβαρδίζει με άνεμο όπως η Γη, οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα σέλας του SIMP μπορεί να παράγονται περισσότερο σαν του Δία, πράγμα που σημαίνει ότι το SIMP μπορεί να έχει φεγγάρι.

Αυτή η σχηματική απεικόνιση του μαγνητικού πεδίου του Δία δείχνει τον τόρο πλάσματος Io (κόκκινο), ο οποίος είναι γεμάτος με ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια, και τον σωλήνα ροής του Io (κίτρινο-πράσινο), που συνδέει την Io με την ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία σαν γιγάντιος ομφάλιος λώρος, που γεννά σέλας κοντά στο πόλους του πλανήτη.

Yned/Wikimedia Commons

Μαγνητικός ανιχνευτής

Για να ανακεφαλαιώσουμε: Ο SIMP φαίνεται να είναι ένας τεράστιος μαγνητικός εξωπλανήτης χωρίς αστέρι που μπορεί να έχει φεγγάρι που δημιουργεί λαμπρά σέλας ενώ περιπλανιέται στον Γαλαξία μας.

Μπά. Αυτό είναι εντυπωσιακό. Πώς όμως αυτό το συναρπαστικό εύρημα θα βοηθήσει τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για το σύμπαν;

«Αυτό το συγκεκριμένο αντικείμενο είναι συναρπαστικό γιατί η μελέτη των μηχανισμών του μαγνητικού δυναμό μπορεί να μας δώσει νέες ιδέες για το πώς μπορεί να λειτουργήσει ο ίδιος τύπος μηχανισμών σε εξωηλιακούς πλανήτες», είπε ο Κάο. «Πιστεύουμε ότι αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν να λειτουργήσουν όχι μόνο σε καφέ νάνους, αλλά και σε αέριους γίγαντες και σε γήινους πλανήτες».

Με άλλα λόγια, το SIMP θα βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα πώς δημιουργούνται τα μαγνητικά πεδία στους εξωπλανήτες. Αλλά περιμένετε, δεν είναι μόνο αυτό!

«Η ανίχνευση του SIMP J01365663+0933473 με το VLA μέσω της ραδιοεκπομπής του σέλας σημαίνει επίσης ότι μπορεί να έχουμε έναν νέο τρόπο ανίχνευσης εξωπλανητών, συμπεριλαμβανομένων των ασύλληπτων απατεώνων που δεν περιφέρονται γύρω από ένα γονικό αστέρι», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Gregg Hallinan του Caltech.

Λοιπόν, ορίστε το. Το SIMP είναι ένα συναρπαστικό αντικείμενο από μόνο του, αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι αυτή η νέα έρευνα ανοίγει την πόρτα σε νέες γνώσεις σε επεξηγηματικά μαγνητικά πεδία και σέλας, καθώς και βοήθεια στην αναζήτηση εξωπλανητών που φαίνεται να εκτιμούν την ιδιωτικότητά τους.

Δείτε την πιο λεπτομερή εικόνα της επιφάνειας του Ήλιου που τραβήχτηκε ποτέ

 

Ένα νέο ηλιακό τηλεσκόπιο στη Χαβάη τράβηξε την πρώτη του φωτογραφία και βίντεο από τον Ήλιο. Οι εικόνες είναι οι όψεις με την υψηλότερη ανάλυση του αστεριού μας που τραβήχτηκαν ποτέ, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες στην επιφάνεια του Ήλιου πλάτους μόλις 18 μιλίων.

Το ηλιακό τηλεσκόπιο Daniel K. Inouye βρίσκεται στο ηφαίστειο Haleakala του Maui. Το μεγαλύτερο ηλιακό τηλεσκόπιο στη Γη, με κύριο κάτοπτρο πλάτους 4 μέτρων (περίπου 13 πόδια), θα είναι σε θέση να επιλύει μικρότερες λεπτομέρειες στον Ήλιο από ποτέ. Οι επιστήμονες ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα τα εναπομείναντα μυστήρια για το πλησιέστερο αστέρι μας χάρη στα εξελιγμένα όργανα του τηλεσκοπίου και την υψηλή ανάλυση.

Ένα αστέρι που αναβλύζει

Τα κύτταρα πλάσματος στην επιφάνεια του Ήλιου είναι ορατά ως ένα κοκκώδες σχέδιο στην εικόνα του "πρώτου φωτός" του τηλεσκοπίου. Σε μια διαδικασία γνωστή ως συναγωγή, το καυτό πλάσμα από το εσωτερικό του Ήλιου ανεβαίνει στην επιφάνεια, ψύχεται και βυθίζεται ξανά, παρόμοια με το νερό που αναβλύζει σε μια κατσαρόλα που βράζει.

 

Οι πρώτες φωτεινές εικόνες της επιφάνειας του Ήλιου από το ηλιακό τηλεσκόπιο Daniel K. Inouye δείχνουν κυψέλες μεταφοράς στο μέγεθος του Τέξας και λεπτομέρειες τόσο μικρές όσο 30 χιλιόμετρα (18 μίλια) σε πλάτος. Εικόνα: NSO/NSF/AURA

Οι φωτεινότερες περιοχές της φωτογραφίας είναι εκεί όπου το νέο πλάσμα έχει μόλις ανέβει από κάτω, ενώ οι πιο σκοτεινές περιοχές είναι εκεί όπου το πιο ψυχρό πλάσμα βυθίζεται πίσω. Σε αυτή την πρώτη εικόνα από το τηλεσκόπιο, οι κόκκοι έχουν περίπου το μέγεθος του Τέξας.

Μερικά από τα μεγαλύτερα εναπομείναντα μυστήρια για το άστρο μας συνδέονται με τις φυσαλίδες του θερμού πλάσματος στον Ήλιο. Επειδή το πλάσμα είναι ηλεκτρικά φορτισμένο, οι κινήσεις του μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία. Πολλές από τις πιο δυναμικές συμπεριφορές του Ήλιου, όπως οι ηλιακές καταιγίδες που μπορούν να διαταράξουν τους δορυφόρους και τα δίκτυα ισχύος στη Γη, προκαλούνται από τα μαγνητικά πεδία του.

Σύμφωνα με τη Rebecca Centano Elliott, μια ηλιακή επιστήμονα στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας, «οι περισσότερες ηλιακές καταιγίδες προέρχονται από μέρη στον Ήλιο όπου υπάρχει ισχυρός μαγνητισμός, ισχυρές συγκεντρώσεις μαγνητικών δυνάμεων».

 

Μαγνητικά μυστήρια

Οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να προβλέψουν καλύτερα πότε θα συμβούν δυνητικά επικίνδυνες ηλιακές καταιγίδες όταν μπορούν να κατανοήσουν και να παρακολουθήσουν καλύτερα τα μαγνητικά πεδία στον Ήλιο.

Πολλά από τα όργανα του τηλεσκοπίου είναι κατάλληλα για τη μελέτη μαγνητικών πεδίων, επειδή μπορούν να μετρήσουν τις ιδιότητες του φωτός εκτός από τη φωτεινότητα και το χρώμα που περιέχουν πληροφορίες για τις μαγνητικές δυνάμεις στην ατμόσφαιρα του Ήλιου.

Επιπλέον, η ικανότητα του τηλεσκοπίου να καταγράφει περισσότερες λεπτομέρειες στην επιφάνεια του Ήλιου από ποτέ θα βοηθήσει τους επιστήμονες να δοκιμάσουν θεωρίες σχετικά με τη λειτουργία του Ήλιου που προηγουμένως διέφευγαν από την παρατήρηση.

«Αυτό είναι ένα τεράστιο άλμα για τον τομέα μας, νομίζω, όσον αφορά τις παρατηρήσεις», λέει ο Centano Elliott.

Οι επιστήμονες βρήκαν έναν μυστικό «διακόπτη» που επιτρέπει στα βακτήρια να αντιστέκονται στα αντιβιοτικά - και αποφεύγει τις εργαστηριακές εξετάσεις εδώ και δεκαετίες

 

Οι επιστήμονες βρήκαν στοιχεία για έναν νέο τύπο αντίστασης στα αντιβιοτικά, γνωστό ως ετεροανθεκτικότητα, που δεν ανιχνεύεται σε τυπικές κλινικές δοκιμές. Σε αυτό, ένα μικρό ποσοστό βακτηρίων σε έναν πληθυσμό μπορεί να αποφύγει τα αντιβιοτικά, αλλά δεν θα κυριαρχήσει μέχρι να εκτεθεί στα αντιβιοτικά. (Πίστωση εικόνας: Εικονογράφηση © Amanda Konishi 2024)

Το 2021, ένας άνδρας στα 50 του μεταφέρθηκε στη μονάδα εντατικής θεραπείας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Emory στην Ατλάντα. Υπέστη σηπτικό σοκ λόγω βακτηριακής λοίμωξης που είχε εξαπλωθεί στο αίμα του. Ο ένοχος; Klebsiella pneumoniae, η οποία ήταν ανθεκτική στα περισσότερα αντιβιοτικά.

Τελικά, προέκυψε η ελπίδα: Ένας κύκλος δύο εβδομάδων ενός αντιβιοτικού που ονομάζεται cefiderocol φαινόταν να καθαρίζει τη μόλυνση. Αλλά μόλις 10 ημέρες αργότερα, ο άνδρας μεταφέρθηκε εσπευσμένα στη ΜΕΘ, όπου οι γιατροί ανακάλυψαν μια μάζα γεμάτη πύον που κάλυπτε το συκώτι του. Τα ίδια βακτήρια είχαν επιστρέψει με εκδίκηση.

Οι γιατροί έστειλαν το δείγμα αίματος του ασθενούς στον David Weiss, μικροβιολόγο στο Emory Antibiotic Resistance Center. Ο Weiss ανακάλυψε ότι τα βακτήρια ήταν πλέον πολύ ανθεκτικά στην κεφιδερόκολη.

Γρήγορα ειδοποίησε τους γιατρούς. Αλλά ακόμη και μετά την αλλαγή αντιβιοτικών, ο άνδρας πέθανε.

Η περίπτωση του άνδρα υπογραμμίζει μια άπιαστη στρατηγική που χρησιμοποιούν τα βακτήρια στον αγώνα εξοπλισμών τους ενάντια στα αντιβιοτικά - έναν κρυφό τύπο αντίστασης που μπορεί να ενεργοποιηθεί σχεδόν αμέσως, αλλά δεν αφήνει γενετικό ίχνος. Και μπορεί να είναι σχεδόν αδύνατο να εντοπιστεί χρησιμοποιώντας τυπικές εργαστηριακές δοκιμές. Οι ερευνητές αναγνωρίζουν όλο και περισσότερο ότι αυτή η βακτηριακή στρατηγική, που ονομάζεται «ετεροανθεκτικότητα», μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο στις αποτυχίες των αντιβιοτικών. Η αναγνώριση αυτής της βακτηριακής στρατηγικής, λένε οι ειδικοί, είναι το πρώτο βήμα για την καταπολέμησή της.

«Αν και αυτό είναι ένα ανησυχητικό φαινόμενο που μελετάμε τώρα, στη μεγάλη εικόνα και στο μέλλον, νομίζω ότι θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να βοηθήσουμε πολύ τους ασθενείς», δήλωσε ο Weiss.

Ένα νέο είδος αντίστασης

Για δεκαετίες, μικροβιολόγοι όπως ο Weiss θεωρούσαν την αντίσταση στα αντιβιοτικά ως κάτι που ένα βακτηριακό είδος είτε είχε είτε δεν είχε. Αλλά «τώρα, συνειδητοποιούμε ότι αυτό δεν συμβαίνει πάντα», είπε.

Κανονικά, τα γονίδια καθορίζουν πώς τα βακτήρια αντιστέκονται σε ορισμένα αντιβιοτικά. Για παράδειγμα, τα βακτήρια θα μπορούσαν να αποκτήσουν μια γονιδιακή μετάλλαξη που τους επιτρέπει να απενεργοποιούν χημικά τα αντιβιοτικά. Σε άλλες περιπτώσεις, τα γονίδια μπορεί να κωδικοποιούν πρωτεΐνες που εμποδίζουν τα φάρμακα να διασχίσουν τα βακτηριακά κυτταρικά τοιχώματα. Αλλά αυτό δεν ισχύει για τα ετεροανθεκτικά βακτήρια. νικούν τα φάρμακα που έχουν σχεδιαστεί για να τους σκοτώνουν χωρίς γονίδια καλής πίστης αντίστασης. Όταν δεν εκτίθενται σε αντιβιοτικό, αυτά τα βακτήρια μοιάζουν με όλα τα άλλα βακτήρια.

Όταν τα τυπικά ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια πολλαπλασιάζονται, περνούν γονίδια ανθεκτικότητας στην επόμενη γενιά, δημιουργώντας μια λεγεώνα πληθυσμών ανθεκτικών στα αντιβιοτικά που συλλογικά αντιτίθενται στη θεραπεία. Αντίθετα, τα βακτήρια σε έναν ετεροανθεκτικό πληθυσμό είναι ευαίσθητα στα αντιβιοτικά. Όμως, σε ορισμένες δόσεις ενός αντιβιοτικού, ένα μικρό ποσοστό αυτού του πληθυσμού - μόλις 1 στο εκατομμύριο - μπορεί να γίνει ανθεκτικό και να επιβιώσει από τα φάρμακα ενώ ο υπόλοιπος πληθυσμός σταματά να αυξάνεται και πεθαίνει.

Επειδή αυτά τα ανθεκτικά κύτταρα είναι διάσπαρτα με κύτταρα ευαίσθητα στα αντιβιοτικά, είναι δύσκολο για τους μικροβιολόγους να ανιχνεύσουν τα ανθεκτικά.

Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν αφιερώσει χρόνια ερευνώντας γιατί και πώς αναπτύσσεται η ετεροαντίσταση, ώστε να μπορέσουν να βελτιωθούν στην ανίχνευση αυτών των βακτηρίων. Τώρα, νέες ενδείξεις αρχίζουν επιτέλους να εμφανίζονται.

Τρία επικαλυπτόμενα τρυβλία Petri με βακτηριακή ανάπτυξη

Εργαστηριακά πιάτα που δείχνουν διαφορετικά επίπεδα βακτηριακής ανάπτυξης. Για να ανιχνεύσουν την ετεροανθεκτικότητα, οι ερευνητές πρέπει να δοκιμάσουν βακτήρια σε πλάκες με ποικίλη βακτηριακή πυκνότητα και συγκέντρωση αντιβιοτικών, που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να χρειαστούν εκατοντάδες πλάκες για να βρουν ετεροανθεκτικά βακτήρια. (

Πίστωση εικόνας: Ca-ssis μέσω Getty Images)

Πρόσωπο με πρόσωπο με αδίστακτα βακτήρια

Η πρώτη συνάντηση της Karin Hjort με την ετεροαντίσταση έγινε τυχαία. Πριν από περίπου 10 χρόνια, η Hjort, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα στη Σουηδία, ανέπτυξε βακτήρια. Στέλεχος προς στέλεχος, χορήγησε θανατηφόρες δόσεις αντιβιοτικών, χαρακτηρίζοντας τυχόν επιζώντες ως «ανθεκτικούς» και παγώνοντάς τους. Όταν ξεπάγωσε τους επιζώντες, έψαξε για γενετικές αλλαγές ή μεταλλάξεις, που συνήθως αποτελούν τη βάση της ικανότητάς τους να εξαπατούν τον θάνατο.

Αλλά αυτή τη φορά, όταν έβγαλε τα φαινομενικά ανθεκτικά στελέχη, "τα έβαλε σε σειρά" και «δεν βρήκε καμία μετάλλαξη",.

Η Hjort δεν μπορούσε να καταλάβει τι συνέβαινε. Φαινόταν σαν αυτά τα βακτήρια να είχαν χάσει την αντοχή τους κατά την κατάψυξη. Στη συνέχεια, όμως, ανακάλυψε μια ερευνητική εργασία δεκαετιών που περιγράφει ένα φαινόμενο που οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ντέιβις ονόμασαν «ετεροανθεκτικότητα», στο οποίο ένας πληθυσμός ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων μπορούσε να αναδυθεί με ασυνήθιστα γρήγορο ρυθμό από έναν φαινομενικά ευαίσθητο πληθυσμό.

Στην πραγματικότητα, η «ετεροαντίσταση» αναφέρθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1940. Αλλά το φαινόμενο είναι πολύ δύσκολο να μελετηθεί, και χωρίς σαφή ορισμό, οι επιστήμονες αγωνίζονται να συγκρίνουν τις παρατηρήσεις τους.

«Όλοι φώναζαν «ετερόανθεκτοι» με διαφορετικούς τρόπους – δεν υπήρχε κανένα πρότυπο για να το δούμε», είπε στο Live Science ο Omar El-Halfawy, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Regina στον Καναδά. Μερικοί άνθρωποι χρησιμοποιούν τον όρο για να περιγράψουν μια κατάσταση στην οποία πολλαπλοί τύποι βακτηρίων με διαφορετικά επίπεδα ανοχής στα αντιβιοτικά ταυτίζονται με ένα άτομο. Άλλοι το χρησιμοποιούν για να περιγράψουν ένα σενάριο όπου δύο διαφορετικά τεστ ευαισθησίας στα αντιβιοτικά δίνουν διαφορετικά αποτελέσματα.

Αποφασισμένος να διευθετήσει το ζήτημα, το 2015 ο El-Halfawy εξέτασε κάθε μελέτη που μπορούσε να βρει και που περιέγραφε την ετεροανθεκτικότητα. Τελικά, αποφάσισε, η ετεροανθεκτικότητα εμφανίζεται όταν ένα μέρος ενός πληθυσμού βακτηριακής καλλιέργειας μπορεί να αντέξει πολύ υψηλότερη συγκέντρωση αντιβιοτικών από τον υπόλοιπο πληθυσμό. Οι επιστήμονες υιοθέτησαν αυτόν τον ορισμό το 2015 και ο αριθμός των δημοσιεύσεων με κριτές για την ετεροαντοχή διπλασιάστηκε έκτοτε.

Χαζεύοντας το τεστ

Το κλάσμα των ανθεκτικών βακτηρίων σε έναν ετεροανθεκτικό πληθυσμό μπορεί να είναι οπουδήποτε από 1 στο 1 εκατομμύριο έως 1 στα 10.000. Είναι τόσο σπάνιο που οι τυπικές κλινικές μικροβιολογικές εξετάσεις το χάνουν εύκολα.

«Ουσιαστικά, αυτό που προσπαθείτε να κάνετε είναι να ανιχνεύσετε μια ανθεκτική βελόνα σε μια ευαίσθητη στοίβα από άχυρα», είπε ο Weiss.

Ενώ τα βακτήρια συχνά μεταπίπτουν από το να είναι ευαίσθητα στα αντιβιοτικά σε ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, αυτή η μετάβαση συνήθως συμβαίνει σε μικρές αυξήσεις και σε τουλάχιστον αρκετές ημέρες. Με την ετεροαντίσταση, η μετάβαση είναι σχεδόν άμεση.

Η εναλλαγή μεταξύ ευπαθών σε ανθεκτικό και μετά ξανά μπερδεύει τις αναλύσεις δοκιμών.

"Κάθε φορά που αναπτύσσετε ένα στέλεχος, θα αυξάνεται λίγο διαφορετικά", είπε ο Weiss. "Τη μια μέρα, μπορεί να εμφανιστεί ως ανθεκτικό, την επόμενη μέρα, μπορεί να είναι ευαίσθητο. Στην πραγματικότητα, "η ύπαρξη ασυνεπών, ασύμφωνων αποτελεσμάτων δοκιμών ήταν σαν χαρακτηριστικό γνώρισμα του στελέχους ότι είναι ετεροανθεκτικό."

Το τυπικό τεστ ευαισθησίας στα αντιβιοτικά έχει ως εξής: Ένας πληθυσμός βακτηρίων, με σταθερή πυκνότητα περίπου 10.000 έως 100.000 κυττάρων σε ένα χιλιοστόλιτρο ζωμού, δοσολογείται με διαφορετικές συγκεντρώσεις ενός αντιβιοτικού μέχρι να σταματήσουν να πολλαπλασιάζονται ή να πεθάνουν.

Όμως, σύμφωνα με την Hjort, αυτή η διαδικασία δεν έχει σχεδιαστεί για να εντοπίσει την ετεροαντίσταση. Επειδή αυτές οι τυπικές δοκιμές ανιχνεύουν μόνο συμπεριφορές σε ολόκληρο τον πληθυσμό, εξαιρετικά σπάνια φαινόμενα όπως η ετεροανθεκτικότητα θα χαθούν. «Το σφάλμα είναι τεράστιο, ακόμα κι αν χρησιμοποιούμε περισσότερα βακτήρια», είπε.

Μέχρι στιγμής, η μόνη μέθοδος για τον εντοπισμό της ετεροανθεκτικότητας ονομάζεται πληθυσμιακή ανάλυση προφίλ (PAP). Για να πραγματοποιήσουν αυτό το τεστ, οι μικροβιολόγοι αναπτύσσουν βακτήρια κατά τη διάρκεια της νύχτας, τοποθετούν μερικά σε μια σειρά από τρυβλία Petri που περιέχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις αντιβιοτικών και παρακολουθούν την ανάπτυξη των βακτηρίων. Επειδή το PAP καλύπτει μια σειρά από βακτηριακές πυκνότητες, το τεστ μπορεί να εντοπίσει μοτίβα που δεν ανιχνεύονται κανονικά από τυπικές δοκιμές.

Αλλά η μέθοδος είναι επίπονη, είπε η Hjort. Όταν επιπλέον μεταβλητές - όπως ο τύπος του αντιβιοτικού ή η κυτταρική πυκνότητα - προστίθενται στην εξίσωση, ο αριθμός των πιάτων τριπλασιάζεται ή τετραπλασιάζεται, είπε η Sofia Jonsson, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα που συνεργάζεται με την Hjort.

"Αν κάνετε ένα μεγάλο πείραμα, μπορεί να είναι 200 πλάκες για να μετρήσετε", και κάθε πλάκα μπορεί να έχει εκατοντάδες βακτηριακές αποικίες για μέτρηση, είπε ο Jonsson. Επειδή είναι τόσο κουραστικό, το PAP δεν γίνεται συνήθως σε κλινικό περιβάλλον.

Ο Weiss υπέθεσε ότι για την ανίχνευση ετεροανθεκτικότητας, μελλοντικές δοκιμές θα χρειαζόταν να παρακολουθούν τα βακτήρια σε επίπεδο μονοκυττάρου και να έχουν ανάλυση κυττάρων 1 στο 1 εκατομμύριο. Κάποιες έρευνες κάνουν ήδη βήματα προς αυτή την κατεύθυνση, είπε, αλλά καμία από αυτές τις εξελίξεις δεν έχει φτάσει ακόμη στην κλινική.

Αυτό είναι ζωτικής σημασίας, διότι με ένα γρήγορο τεστ, οι ασθενείς με ετεροανθεκτικές βακτηριακές λοιμώξεις θα μπορούσαν να λάβουν τα σωστά φάρμακα από την αρχή, αντί να επιδεινωθεί η ασθένειά τους για μέρες ή εβδομάδες προτού οι γιατροί δοκιμάσουν φάρμακα που λειτουργούν.

 

Μια σειρά από συσκευασίες blister γεμάτες με χάπια

Τα αντιβιοτικά επιλέγονται συνήθως για ασθενείς με βάση τυπικές κλινικές δοκιμές, οι οποίες δεν ανιχνεύουν ετεροανθεκτικότητα. Εάν οι επιστήμονες μπορέσουν να βρουν έναν εύκολο τρόπο να το ελέγξουν, οι ασθενείς θα μπορούσαν να λάβουν την κατάλληλη φαρμακευτική αγωγή από την αρχή. (Πίστωση εικόνας: Tanja Ivanova μέσω Getty Images)

Το «ράγισμα» της υπόθεσης

Επειδή η ετεροανθεκτικότητα εμφανίζεται χωρίς μόνιμες γενετικές μεταλλάξεις, η ομάδα της Hjort ήθελε να μάθει εάν υπήρχαν προσωρινές αλλαγές στο βακτηριακό γονιδίωμα που θα μπορούσαν να εξηγήσουν το φαινόμενο.

Από την παρατήρηση της Hjort, δύο ομάδες βακτηρίων θα μπορούσαν να έχουν τουλάχιστον οκταπλάσια διαφορά στην ανοχή στα αντιβιοτικά σε έναν ετεροανθεκτικό πληθυσμό. Για να καταλάβει γιατί, δοκίμασε μια χούφτα πολυανθεκτικά στελέχη βακτηρίων όπως τα Escherichia coli, Salmonella enterica, K. pneumoniae και Acinetobacter baumannii έναντι 28 αντιβιοτικών. Αυτά τα «Gram-αρνητικά» βακτήρια έχουν μια εξωτερική μεμβράνη που τα προστατεύει από τοξικές ουσίες. Δεν έχει εγκριθεί ούτε μία νέα κατηγορία αντιβιοτικών που να στοχεύει αρνητικά κατά Gram βακτήρια τα τελευταία 50 χρόνια.

Χρησιμοποιώντας μια τεχνική αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος, η Hjort και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι ορισμένα βακτήρια έγιναν ετεροανθεκτικά επειδή έφτιαξαν προσωρινά αντίγραφα υπαρχόντων γονιδίων που τους βοήθησαν να αποφύγουν τα αντιβιοτικά.

Νωρίτερα φέτος, επέκτεινε τη μελέτη για να συμπεριλάβει το gram-θετικό βακτήριο Staphylococcus aureus που προκαλεί κοινές λοιμώξεις του δέρματος. Αυτά τα βακτήρια δεν έχουν εξωτερικές μεμβράνες και οι μηχανισμοί αντίστασής τους είναι γενικά διαφορετικοί από εκείνους των gram-αρνητικών στελεχών.

Η Hjort και η ομάδα της εξέτασαν για αντοχή στα αντιβιοτικά σε 40 δείγματα ασθενών που περιείχαν S. aureus που απομονώθηκαν από ασθενείς νοσοκομείων στη Δανία, τη Νορβηγία, την Ισπανία και τη Σουηδία. Τα τυπικά τεστ πρότειναν ότι όλα τα βακτήρια θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν και με τα έξι αντιβιοτικά.

Ωστόσο, το αποτέλεσμα PAP αποκάλυψε ετεροανθεκτικότητα σε περισσότερα από τα μισά από αυτά τα αντιβιοτικά. Αυτά τα βακτήρια δεν είχαν τυπικά γονίδια αντίστασης στα αντιβιοτικά και δεν είχαν κάνει αυθόρμητα αντίγραφα γονιδίων που να ήταν προστατευτικά όπως τα gram-αρνητικά βακτήρια.

Αντίθετα, η ετεροανθεκτικότητα συσχετίστηκε με χρωμοσωμικές σημειακές μεταλλάξεις - αλλαγές σε μεμονωμένα ζεύγη βάσεων σε διάφορα γονίδια - που θα μπορούσαν να αντιστραφούν εάν συνέβαινε άλλη μετάλλαξη. Δεν είναι ακόμα σαφές τι κάνουν αυτές οι μεταλλάξεις και γιατί η ετεροαντίσταση φαινόταν να εμφανίζεται μόνο έναντι ορισμένων φαρμάκων.

Αλλά η μεταβλητότητα στον τρόπο με τον οποίο εμφανίζεται η ετεροανθεκτικότητα, ανάλογα με το φάρμακο και το είδος που εμπλέκεται, υποδηλώνει ότι οι θεραπευτικές προσεγγίσεις θα πρέπει να είναι διαφορετικές, είπε η Hjort.

Η αναζήτηση συνεχίζεται

 Οι επιστήμονες έχουν πλέον αναφέρει βακτηριακή ετεροανθεκτικότητα σε σχεδόν κάθε κατηγορία αντιβιοτικών. Ο Hjort πιστεύει ότι χρειάζεται ένα πολύ μεγαλύτερο κλινικό σύνολο δεδομένων για την πλήρη κατανόηση της σχέσης μεταξύ της ετεροανθεκτικότητας και των αποτελεσμάτων των ασθενών.

Ένας καλός τρόπος για να ξεκινήσετε, είπε, είναι με την κατάλληλη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτά τα βακτήρια αναπτύσσουν την ετεροαντίστασή τους εξαρχής.

Ο Βάις συμφώνησε.

Γνωρίζοντας τον μηχανισμό δράσης, "ίσως είμαστε σε θέση να αναπτύξουμε νέα φάρμακα που μπορούν να αντιστρέψουν την ετεροανθεκτικότητα και να κάνουν τα βακτήρια ευαίσθητα στο αρχικό φάρμακο", είπε. "Είναι πάντα καλύτερο να γνωρίζεις τον εχθρό σου."

Από το Live Science

The Carrington Event – ​​Η πιο ισχυρή γεωμαγνητική καταιγίδα στην ιστορία

 

Στις 28 Αυγούστου 1859, το γεγονός του Κάρινγκτον ξεκίνησε με μια μαζική εκτίναξη μιας ηλιακής στεφανιαίας μάζας που έπληξε τη μαγνητόσφαιρα της Γης και προκάλεσε την πιο ισχυρή γεωμαγνητική καταιγίδα στην ιστορία. Το ονόμασαν ηλιακή υπερθύελλα.

Η ηλιακή δραστηριότητα, με πολυάριθμες κηλίδες και εκρήξεις, ξεκινά στις 28 Αυγούστου και συνεχίζεται μέχρι τις 2 Σεπτεμβρίου. Την 1η Σεπτεμβρίου, λίγο μετά το μεσημέρι, ο Βρετανός αστρονόμος Ρίτσαρντ Κάρινγκτον παρατήρησε τη μεγαλύτερη προεξοχή, η οποία προκάλεσε μαζική εκτόξευση μάζας από το στέμμα του Ήλιου. Κατευθύνεται στη Γη και φτάνει σε μόλις 18 ώρες (συνήθως 2-3 ημέρες), προκαλώντας την ισχυρότερη γεωμαγνητική καταιγίδα που έχει παρατηρηθεί ποτέ, με συνολική ισχύ που ισοδυναμεί με δέκα βόμβες υδρογόνου. Αυτό το φαινόμενο αργότερα ονομάστηκε Γεγονός Κάρινγκτον, γνωστό και ως Ηλιακή Υπερθύελλα.

Κατά τη διάρκεια της υπερκαταιγίδας, η Γη κυριολεκτικά ηλεκτρίζεται –σε πολλές χώρες ο τηλέγραφος σταματάει– υπάρχουν ηλεκτροπληξία, οι πόλοι του τηλεγράφου εκτοξεύουν σπινθήρες. Ορισμένοι τηλεγραφείς συνεχίζουν να στέλνουν και να λαμβάνουν μηνύματα για έως και ενάμιση λεπτό, παρόλο που είναι αποσυνδεδεμένοι.

Σέλας παρατηρούνται σε όλο τον κόσμο, ακόμη και στην Καραϊβική. Για παράδειγμα, στα Βραχώδη Όρη (στην οροσειρά Cordillera, στη δυτική ακτή της Αμερικής), ο ουρανός λάμπει τόσο φωτεινός που οι χρυσοθήρες ξυπνούν και αρχίζουν να φτιάχνουν πρωινό, νομίζοντας ότι είναι πρωί.

Οι άνθρωποι στις βορειοανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες μπορούσαν να διαβάσουν μια εφημερίδα υπό το φως του Βόρειου Σέλας. Η ακτινοβολία έχει παρατηρηθεί πολύ μακριά από τους πόλους σε μέρη όπως η υποσαχάρια Αφρική (Σενεγάλη, Μαυριτανία, ακόμη και η Μονρόβια, Λιβερία), το Μοντερέι και το Τάμπικο στο Μεξικό, το Κουίνσλαντ, την Κούβα, τη Χαβάη, ακόμη και από γεωγραφικά πλάτη κοντά στον ισημερινό, όπως Κολομβία.

Εάν συμβεί τώρα μια τέτοια ηλιακή υπερθύελλα, οι συνέπειες θα είναι πολύ πιο καταστροφικές – παγκόσμια ηλεκτρονικά συστήματα, από το GPS έως τα συστήματα πληρωμών, θα καταρρεύσουν, θα υπάρξουν αμέτρητα προβλήματα με την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, για να μην αναφέρουμε τις συνδέσεις κινητής τηλεφωνίας και το Διαδίκτυο. Ευτυχώς, μέχρι τη στιγμή που η καταιγίδα χτυπήσει τη Γη, θα υπάρχουν αρκετές ώρες για να προετοιμαστούν οι άνθρωποι και να ελαχιστοποιηθούν οι ζημιές.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι γεγονότα αυτής της έντασης συμβαίνουν κατά μέσο όρο περίπου μία φορά κάθε 500 χρόνια. Η ισχυρότερη καταιγίδα από την αρχή της διαστημικής εποχής (από το 1957) σημειώθηκε στις 13 Μαρτίου 1989, με ένταση περίπου 3 φορές ασθενέστερη από το γεγονός του Κάρινγκτον.