Za to w zamian chętnie opowiem co nieco o tym jak działają takie rzeczy jak petardy i fajerwerki. Wspólnym przodkiem tych wyrobów jest proch czarny wynaleziony w Chinach w IX wieku. Został odkryty całkiem przypadkowo na dworze ówcześnie panującej dynastii Tang. Tamtejsi alchemicy łączyli z sobą różne materiały według zasad „wu xing” co oznacza dosłownie „pięć przemian”
Chińczycy znali pięć żywiołów które wpływają na siebie zgodnie z zasadą yin i yang. Yin oznacza w tym wypadku cykl kreacji a Yang cykl destrukcji poszczególnych elementów. Z ziemi rodzi się metal który staje się cieczą, z tego drewno, z drewna ogień, z ognia ziemia. Brzmi abstrakcyjnie, ale nabiera sensu, gdy spojrzymy na żywioły leżące naprzeciwko siebie. Ziemia zasypuje wodę, a więc powstaje gleba z której zrodzi się drewno, woda zgasi ogień a więc powstanie popiół, i tak dalej. To cykl Yang czyli destrukcji, która uruchamia kreację kolejnych elementów w cyklu Yin. No i mieszali owi alchemicy różne rzeczy, no i raz wyszła im mieszanina węgla drzewnego (drewno), saletry potasowej (metal) i siarki (ziemia). No i zastosowali na tym jeden z żywiołów – ogień. Efekt tego cyklu przemian był taki, iż jeden z pierwszych historycznych zapisów na ten temat zaczyna się od instrukcji aby pod żadnym pozorem nie ucierać składników jednocześnie w jednym naczyniu. W ramach ciekawostki fotografie siarki i saletry potasowej, czyli azotanu potasu, aby przybliżyć, skąd ten pomysł na „metal” i „ziemię”.
fot. domena publiczna
Sama reakcja spalania takiego prochu wydaje się być pozornie prosta. Pierwszy z zapisów reakcji pamiętam z szkoły, drugi jest bardziej rozbudowany. Zarówno jeden jaki drugi niestety nie oddaje w pełni tego co tam zachodzi, a winowajcą jest ów węgiel drzewny.
Skład chemiczny produktu o nazwie „węgiel drzewny” to absolutnie nie jest tylko swojskie C z Układu Okresowego 🙂 Zawiera on różne domieszki w zależności od gatunku drzewa, sposobu wypalania a nawet tego gdzie drzewo wcześniej rosło. Tym samym poprawne zapisanie równania takiej reakcji jest właściwie niemożliwe gdyż powstające produkty spalania mogą inicjować kolejne reakcje. W chemii organicznej w takich sytuacjach mói się iż następują „różne reakcje następcze”. Pierwsze pokazy fajerwerków, jak łatwo się domyślić, odbywały się w Chinach i miały znaczenie religijne – huk miał odstraszyć złe duchy. Były to wyroby dość proste – w bambusowej rurze umieszczano proch i zamykano jeden z końców przy pomocy gipsu lub pakuł. Mniejsze egzemplarze to pierwowzór dzisiejszych petard. Z czasem do prochu zaczęto dodawać różne dodatki które zapewniały dodatkowe efekty takie jak światło, świst, różne kolory itp. Są to na przykład różne sole metali, bądź same sproszkowane metale które zapewniają różne kolory oraz zwiększają temperaturę spalania a tym samą jasność. Aby uzyskać kolory dodaje się związki sodu, baru, miedzi czy też np. strontu. Związki magnezu lub glinu podnoszą zaś temperaturę reakcji. Warto zapytać dlaczego właściwie powstają różne kolory. No to wróćmy do szkolnych definicji – eksplozja to szybkie i gwałtowne spalanie generujące lokalne zmiany ciśnienia (fala uderzeniowa) i zmianę temperatury. Czyli: została wyzwolona jakaś energia której cześć przenoszą fotony. Coś się pali, a skoro widzimy płomień, to bez wątpienia musi to być światło widzialne a światło, jak pamiętamy, to oczywiście strumień fotonów. Część trafia do naszych oczu a część trafia do tych różnych związków chemicznych, które są w składzie fajerwerków. Atom zaś po otrzymaniu takiej dodatkowej porcji energii przechodzi w tzw. stan wzbudzony, w którym elektron przeskakuje na wyższy orbital. Aby mógł wrócić do stanu podstawowego i stabilności musi się pozbyć tego nadmiaru energii, a więc musi taki foton wyemitować.
Energia takiego wyemitowanego fotonu jest określona stałą Plancka i częstotliwością, a skoro każda cząstka potrafi być falą, to taka fala ma określoną długość a więc powstają różne barwy – dlatego właśnie da się produkować fajerwerki o określonym kolorze, w zależności od użytego związku chemicznego. Taki kwantowy przeskok z orbitalu na orbital powoduje właśnie tą emisję światła o różnych barwach.
fot. domena publiczna
Wszędzie ta mechanika kwantowa…
I bardzo was proszę. Nie strzelajcie w Sylwestra!
(c) by Lucas Bergowsky Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem.
Kiedy chodziłem do szkoły, organizmy „wyższe”, czyli eukarionty, wyposażone w jądro komórkowe, dzielono z grubsza na trzy królestwa: zwierząt, roślin i grzybów. Nie bardzo było wiadomo, co zrobić z tłumem gatunków niepasujących do schematu (często mikroskopijnych, mało znanych przeciętnemu człowiekowi). Jeśli posiadały zdolność do fotosyntezy, wrzucano je do worka z napisem „glony (algi)” i traktowano jako prymitywnych krewnych roślin. Jeśli pełzały lub przebierały rzęskami czy też wiciami i były cudzożywne, wpadały do worka z napisem „pierwotniaki”; traktowano je jako prymitywne, jednokomórkowe zwierzęta. Niektóre przypominały grzyby, były więc traktowane jako ich prymitywni kuzyni, czyli pierwotniaki grzybopodobne.
Spotkanie dwóch śluzowców: plazmodium śluzka krzaczkowatego (Ceratiomyxa fruticulosa var. porioides) i zrosłozarodnie rulika nadrzewnego (Lycogala epidendrum).
Wraz z postępem wiedzy zupełnie zmieniły się poglądy na ewolucję i stosunki pokrewieństwa różnych grup organizmów. Trzy tradycyjne „królestwa” trudno dziś odnaleźć na ogromnym drzewie rodowym eukariontów. Każde z nich stanowi jedno z odgałęzień większej grupy, która sama stanowi część jeszcze większej supergrupy, a takich supergrup jest wiele i trzeba być specjalistą lub stale nadążać za postępem biologii, żeby się w nich połapać. Grzyby (Fungi), które kiedyś uważano za coś w rodzaju roślin i włączano do obszaru badań botaników, są w istocie bliskimi krewnymi zwierząt (Metazoa). Wraz z kilkoma pomniejszymi gałązkami drzewa życia należą do większej grupy zwanej Opisthokonta. Ta z kolei stanowi część supergrupy Amorphea, której drugą ważną gałęzią są Amoebozoa. Ich klasycznym, przedstawicielem jest pełzak odmieniec (Amoeba proteus), czyli dobrze wszystkim znana podręcznikowa „ameba”. Ale Amoebozoa to grupa duża, obejmująca mniej więcej 2500 opisanych dotąd gatunków (i z pewnością wiele nieopisanych). Jest to także grupa bardzo różnorodna. Jedno z jej odgałęzień, obejmujące ponad jedną trzecią liczby gatunków, stanowią śluzowce. W odróżnieniu od pełzaków śluzowce można oglądać bez mikroskopu, To są właście te „grzybopodobne pierwotniaki”, o których wspomniałem wyżej.
Skupienia walcowatych zarodni paździorka (Stemonitis sp.) na cienkich trzonkach.
Cykl życiowy śluzowców wygląda na ogół następująco: ich formy haploidalne (z jednym kompletem chromosomów) żyją sobie w wilgotnym środowisku jako jednokomórkowce (pełzające lub poruszające się za pomocą wici), odżywiając się bakteriami, zarodnikami grzybów itp. Kiedy spotkają się dwie takie komórki należące do różnych typów koniugacyjnych (czyli „płci”, których śluzowce, podobnie jak grzyby, mogą mieć setki w obrębie jednego gatunku), mogą się one połączyć w diploidalną amebowatą zygotę (zawierającą dwa zestawy chromosomów). Jądro zygoty ulega podziałom mitotycznym (tzn. każde jądro potomne zachowuje podwójny zestaw chromosomów). Wskutek kolejnych podziałów liczba jąder zaczyna rosnąć wykładniczo. Nie zachodzi jednak podział na komórki. Cały śluzowiec staje się wielojądrowym komórczakiem, tak zwaną śluźnią, czyli plazmodium. Odżywia się intensywnie i rośnie szybko, pochłaniając drobny pokarm organiczny.
Zlepniczek walcowaty (Tubifera ferruginosa).
Wkrótce liczba jąder osiąga tysiące, a nawet miliony. Plazmodium pełznie po podłożu jako cienka, galaretowata masa, czasem jaskrawo ubarwiona i o widocznej żyłkowatej konsystencji, zmieniając kształt i wykonując pulsujące ruchy. W końcu zaczyna poszukiwać właściwego miejsca dla wytworzenia owocników. W tym celu śluzowiec może się wspiąć na zmurszały pieniek, źdźbło trawy lub żywe drzewo. Usadowiwszy się w wybranym miejscu, przestaje pobierać pokarm i zaczyna tworzyć owocniki, w których powstają zarodniki. Owocniki miewają różne kształty, często o niewiarygodnie kunsztownej strukturze. Mogą tworzyć pojedyncze zarodnie z trzonkiem lub bez; zarodnie mogą się zlewać w jedną zbitą strukturę o poduszkowatym kształcie, zwaną zrosłozarodnią (aethalium); istnieje też kilka pośrednich typów budowy. W krótkim czasie (do kilku dni) owocniki dojrzewają. Wyodrębniają się w nich jednojądrowe komórki ulegające mejozie, czyli podziałowi na komórki haploidalne, przekształcające się w zarodniki. Są one uwalniane z zarodni i roznoszone przez wiatr lub zwierzęta. Zarodniki są odporne na działanie czynników naturalnych i mogą długo pozostawać w uśpieniu, ale jeśli znajdą dogodne warunki (odpowiednia wilgotność i temperatura), ożywają, rozwijając się w ruchliwe haploidalne jednokomórkowce. Cykl życiowy zamyka się.
Pianka okazała (Mucilago crustacea), chętnie sadowiąca się na łodygach niskich roślin i źdźbłach trawy.
Na pierwszym z prezentowanych tu zdjęć (wszystkie wykonałem osobiście) widać dwa gatunki śluzowców. Jeden z nich, stanowiący tło, to śluzek krzaczkowaty (Ceratiomyxa fruticulosa, w tym przypadku odmiana porioides). Żółta masa na zdjęciu to jego pełznące plazmodium, które nie wytworzyło jeszcze owocnika. Kuliste kształty to zrosłozarodnie rulika nadrzewnego (Lycogala epidendrum). Śluzek należy do małej grupy pozostającej poza obrębem głównej gałęzi ewolucyjnej śluzowców. Oddzielił się od nich bardzo dawno – setki milionów, a może nawet miliard lat temu. Jego zarodniki nie powstają wewnątrz owocnika, ale na jego powierzchni. W przypadku tej odmiany owocniki tworzą śnieżnobiałą, gąbczastą, koronkową masę. Rulik to też ciekawy przypadek. Opublikowane kilka tygodni temu wyniki badań genetycznych próbek z kilku kontynentów dowodzą, że Lycogala epidendrum to w istocie kompleks co najmniej sześćdziesięciu, a prawdopodobnie ponad stu bliźniaczo do siebie podobnych gatunków. Niewątpliwie to samo dotyczy wielu innych śluzowców.
Gładysz kruchy (Leocarpus fragilis), często spotykany na spadłych gałązkach, liściach lub igliwiu.
Śluzowiec z drugiego zdjęcia to paździorek (Stemonitis sp.). Gatunek trudno ustalić bez starannych badań mikroskopowych. Praktycznie identyczny paździorek utrwalił się w birmańskim bursztynie z okresu kredowego (100 mln lat temu). Jest to najstarszy znany śluzowiec kopalny, a zarazem dowód na niezmiernie powolną ewolucję tych organizmów, jeśli chodzi o wygląd i tryb życia. Paradoksalnie, choć śluzowce skrajnie rzadko zachowują się w formie skamieniałej, można je uznać zbiorowo za żywe skamieniałości. Wbrew pozorom nie są jakąś egzotyczną osobliwością, ale żyją wszędzie wokół nas i wcale nietrudno je znaleźć. Trzeba tylko wiedzieć, czego się szuka, i wyrobić sobie zmysł obserwacyjny. W naszej strefie klimatycznej najlepszym miesiącem na poszukiwania jest październik (aczkolwiek nawet zima nie wyklucza obserwacji), a najbardziej obiecujące miejsca to murszejące pieńki lub kłody, najlepiej porosłe mchem. Ale śluzowce pojawiają się w najdziwniejszych miejscach. Żałobnię białonóżkę (Diachea leucopodia) znalazłem w plastikowym odpływie rynny własnego domu. Trafiłem na nią, kiedy miała jeszcze formę żyłkowanego plazmodium, i miałem okazję śledzić wszystkie etapy powstawania owocników.
Zrosłozarodnia samotka zmiennego (Reticularia lycoperdon), śluzowca osiągającego duże rozmiary i czasem mylonego z purchawkami.
Typy koniugacyjne i owocniki przywodzą na myśl cykle rozwojowe grzybów, ale podobieństwo jest powierzchowne. Śluzowce różnią się od grzybów między innymi zdolnością do ruchu, czasem zdumiewająco szybkiego (odnotowany rekord to 1,35 mm/s) i do osiągania celu w sposób, który trzeba określić jako inteligentny. Bo czymże innym jest np. zdolność do znalezienia najkrótszej drogi w labiryncie w poszukiwaniu pożywienia, nawet jeśli poszukiwacz nie ma układu nerwowego, nie wspominając o mózgu, ale – jak wskazują badania – posiada jednak pamięć, zmysł upływu czasu i elementarną zdolność do przewidywania)?
Gronianka (Badhamia sp.) znaleziona wysoko na korze sumaka octowca w grudniu tego roku, podczas śnieżnej i mroźnej pogody. Jak widać, zarodnie już pękają, uwalniając zarodniki.
Śluzowce zainteresowały mnie jeszcze w latach szkolnych, bo choć ich pozycja systematyczna nie była jasna, wiadomo było, że są to organizmy nietypowe, fascynujące swoją odmiennością i niepasujące do tradycyjnych przegródek, jak gdyby pochodziły z innej planety. Gorąco polecam je miłośnikom przyrody jako wdzięczne obiekty obserwacji.
Wielki Głód w Irlandii był największą katastrofą w historii Irlandii. Liczbę ofiar śmiertelnych szacuje się na jeden milion; co najmniej drugie tyle zostało zmuszonych do emigracji, w większości do USA. Populacja Irlandii zmniejszyła się o 50%, a język irlandzki stracił dominującą pozycję na rzecz angielskiego. Jak mogło dojść do takiej tragedii? Szybki wzrost liczby ludności Wielkiej Brytanii w pierwszej połowie XIX wieku zwiększył zapotrzebowanie na żywność, a był to największy towar eksportowy Irlandii, gdzie poza Ulsterem nie było dużych ośrodków przemysłowych. Zboże eksportowano, ale czym wyżywić robotników rolnych pracujący na polach należących przeważnie do angielskiej szlachty? Najlepszym rozwiązaniem był ziemniak (Solanum tuberosum), który daje dobre plony, nie ma dużych wymagań glebowych i dobrze znosi wilgotny irlandzki klimat. W krótkim czasie ziemniaki stały się narodowym pożywieniem Irlandczyków. Zdecydowaną większość upraw stanowiła jedna odmiana o nazwie Irish Lumper, która dawała dobre plony nawet na bagiennych glebach. Wszystko szło dobrze aż do lata 1845 r., kiedy w Irlandii pojawiły się pierwsze objawy zarazy ziemniaczanej (potato blight). Spowodował ją Phytophthora infestans, organizm z gromady lęgniowców (Oomycota). Zakażone ziemniaki gniły i nie nadawały się do spożycia (Ryc. 1).
Ryc. 1. Bulwa ziemniaka zakażonego Phytophthora infestans. Źródło: U. S. Agricultural Research Service, domena publiczna.
Skąd przybył Phytophthora infestans?
Patogen ten był zawsze obecny w ojczyźnie ziemniaka, Ameryce. W Europie uprawiano ziemniaki od XVI wieku, ale Phytophthora infestan pojawił się dopiero początku XIX wieku, prawdopodobnie z Meksyku (chociaż są też teorie, że pochodzi z Peru). Spowodował znaczne obniżenie zbiorów ziemniaków, co przełożyło się na wzrost cen żywności. Ludzie zaczęli się buntować, co w 1848 r. doprowadziło do Wiosny Ludów. Ale w Irlandii, o wiele bardziej uzależnionej od uprawy ziemniaków w porównaniu z państwami kontynentu, sytuacja miała być znacznie gorsza.
Phytophthora infestans: grzyb czy protist?
Do niedawna uważano, że Phytophthora infestans wraz z gromadą lęgniowców należy do królestwa grzybów. Różni się jednak od grzybów m.in. strukturą ściany komórkowej (nie produkuje chityny) i sposobem rozmnażania. Badania za pomocą metod biologii molekularnej wykazały, że niektóre cechy zbliżają je do zarodźców, takich jak protisty powodujące malarię (Plasmodium spp.) Dziś zalicza się go do „supergrupy” SAR wraz z brunatnicami, okrzemkami, otwornicami i orzęskami.
Jak zakaża ziemniaki?
Phytophthora infestans zimuje w postaci strzępek grzybni w pozostawionych na polu bulwach, a wiosną rozsiewa zarodniki, wykazując ogromną skuteczność: jedno źródło może zakazić rośliny na powierzchni 100 hektarów. Przeniesione na młode rośliny zarodniki kiełkują, przekształcając się w zarodnie wytwarzające inny rodzaj zarodników, nazywanych pływkami lub zarodnikami pływkowymi. Te przenoszą się za pomocą wody (tak więc zarazie sprzyjał deszczowy klimat Irlandii) na następne rośliny, gdzie tworzą strzępki przenikające do tkanki gospodarza. Nawet jeżeli zebrane ziemniaki wyglądają na zdrowe, to raz zapoczątkowany proces przerastania bulw przez strzępki jest już nie do powstrzymania (Ryc. 2).
Obecnie zaraza ziemniaczana powoduje na świecie straty rzędu 6 miliardów dolarów rocznie. Można z nią walczyć za pomocą środków grzybobójczych (fungicydów), takich jak Ridomil czy Previcur. Alternatywą są odmiany odporne na zarazę, jak np. Defender, wyhodowana w USA z wykorzystaniem tradycyjnych polskich odmian, które są w znacznym stopniu odporne na Phytophthora infestans.
Polityka i zaraza
Ale w 1845 r. nie było sposobu, żeby powstrzymać zarazę. W Wielkiej Brytanii sprawował wówczas władzę konserwatywny rząd Roberta Peela. Przewidując problemy, zakupił w USA kukurydzę za 100 000 funtów, żeby rozdać ją Irlandczykom dotkniętym zarazą. Nie był to może idealny sposób działania, ale za czasów Peela nikt w Irlandii z głodu nie umarł. Konserwatyści przegrali jednak wybory w lipcu 1846 r. Władzę przejęli liberałowie z Johnem Russellem na czele (jego wnukiem był słynny filozof Bertrand Russell). Zgodnie z doktryną liberalizmu, uważali że Irlandia powinna sama się wyżywić, a brak ziemniaków nie jest sprawą rządu. Zboże obrodziło, wysyłano je Wielkiej Brytanii, ale produkcja ziemniaków w latach 1844 – 1847 spadła z 16 do 2 milionów ton rocznie. Dzierżawcy nie mieli co jeść, więc przestali płacić czynsz właścicielom ziemskim. Ci bez skrupułów się ich pozbywali: lord Palmerston, minister spraw zagranicznych Wielkiej Brytanii i wielki właściciel ziemski w Irlandii (gdzie rzadko bywał), eksmitował co najmniej 2000 swoich dzierżawców wraz z rodzinami, skazując ich na śmierć głodową, a w najlepszym razie na emigrację. W całej Irlandii ludzie umierali tysiącami. Wkrótce zaprzestano grzebania zmarłych: składano je w chatach i palono. Szerzyły się epidemie tyfusu i cholery (Ryc. 3).
Ryc. 3. Bridget O’Donnel: irlandzka kobieta z dziećmi w grudniu 1848 r. Wikipedia, domena publiczna.
W zimie 1847 r. urzędnik z hrabstwa Cork składał taki raport: „Świadom, że będę świadkiem najstraszliwszego głodu, zaopatrzyłem się w tyle chleba, ile mogło udźwignąć pięciu ludzi, o osiągnąwszy cel zaskoczony byłem widokiem nędznej wioski […]. W pierwszej budzie sześć wygłodniałych i upiornych kościotrupów, wedle wszelkich oznak martwych, stłoczyło się na słomie. Całym ich przykryciem było coś, co wyglądało na strzępy końskiej derki, a ich wynędzniałe nogi, odsłonięte ponad kolana, zwisały bezwładnie. Zbliżyłem się ze zgrozą i poznałem po stłumionych jękach, że są żywi – byli w gorączce, czworo dzieci, kobieta i coś, co kiedyś było mężczyzną […]. W całej wsi było co najmniej dwieście takich upiorów; nie sposób opisać słowami tych przerażających widm gorączki i głodu.” (cytowane za: Stanisław Grzybowski, Historia Irlandii, Ossolineum 1977).
Rząd w Londynie, pod naciskiem opinii publicznej, zaczął organizować wielkie roboty, płacąc 8 pensów dziennie (równowartość 2 dzisiejszych funtów, czyli ok. 11 zł). Do dziś w Irlandii są ślady tych robót: murki wśród łąk i drogi wiodące donikąd. W 1847 r. zaczęto rozdawać bezpłatnie zupę; potrzebna była w tym celu specjalna uchwała parlamentu. Za zupę mieli płacić irlandzcy właściciele ziemscy, zgodnie z zasadą, „Irlandia majętna musi wspierać Irlandię biedną” (Irish property must support Irish poverty; przekład Piotr Gąsiorowski).
Pomoc humanitarna i Paweł Edmund Strzelecki
Ale zwykli ludzie spieszyli z pomocą. Na świecie zebrano łącznie 1,5 miliona funtów na pomoc dla głodujących. Miasto Kalkuta w Indiach jako jeden z pierwszych darczyńców wpłaciło 14 000 funtów. Wielka pomoc płynęła z Ameryki. Brytyjskie Stowarzyszenie Pomocy Irlandii i Szkocji (British Association for the Relief of Distress in Ireland and the Highlands of Scotland), założone przez barona Lionela Rotschilda zebrało 500 000 funtów. Jego dyrektorem wykonawczym był urodzony w Głuszynie koło Poznania Paweł Edmund Strzelecki, słynny geograf, geolog i badacz Australii. Uważa się, że uratował 200 000 irlandzkich dzieci od śmierci głodowej, zakładając stałe punkty żywienia w szkołach. Tablica przedstawiająca jego działalność znajduje w miejscu, gdzie stał jego dom w Dublinie (Ryc. 4). W maju 2019 r. wystawę poświęconą jego pamięci otworzył prezydent Irlandii, Michael D. Higgins.
Ryc. 4. Tablica ku czci Pawła Edmunda Strzeleckiego w Dublinie. Źródło: Wikipedia, fot. William Murphy, licencja CC-BY-SA-2.0
Emigracja
Nie można było jednak żyć z pomocy charytatywnej na dłuższą metę. Rozwiązanie trudności widziano przede wszystkim w emigracji: co najmniej milion ludzi wyemigrowało z Irlandii do USA w latach 1846 – 1851 (Ryc. 5). Dziś ok. 35 milionów Amerykanów przyznaje się do irlandzkich korzeni. W Irlandii sytuacja zaczęła się poprawiać dopiero w r. 1852, ale liczba ludności już nigdy nie powróciła do wielkości sprzed 1845 r. Wzrosła niechęć do Anglików, a ruchu niepodległościowy wzmocnił się i skonsolidował. Po latach, w 1922 r., doprowadziło to do powstania Wolnego Państwa Irlandzkiego.
Ryc. 5. Pomnik ofiar Wielkiego Głodu w Dublinie. Autor: Rowan Gillespie. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.
Winowajca 1: ekologia
Dlaczego tak się stało? Gigantyczna katastrofa humanitarna, jaką był Wielki Głód, spowodowało nałożenie się kilku czynników. Po pierwsze, Irlandia całkowicie uzależniła się od ziemniaka jako jedynej rośliny uprawnej. Była to dodatek jedna jego odmiana, szczególnie wrażliwa na Phytophthora infestans. Genetyczna jednorodność upraw spowodowała, że kiedy pojawił się patogen niszczący zbiory, wszystkie rośliny padły jego ofiarą. Była to więc jedna z pierwszych na świecie katastrof ekologicznych o tej skali. Dziś też nie jesteśmy wolni od takich zagrożeń: presja na wysokie plony powoduje, że uprawiamy rośliny bardzo podobne do siebie pod względem genetycznym, co może przełożyć się na podatność na choroby, zwłaszcza powodowane przez grzyby. Przykładem może być kawa albo kauczukowiec brazylijski, rośliny bardzo jednorodne genetycznie, a przez to stale zagrożone chorobami.
Winowajca 2: polityka
Drugim czynnikiem była polityka: nie stoję po stronie tych, którzy uważają, że rząd brytyjski kierował się złą wolą i chciał celowo zagłodzić Irlandczyków. Tu raczej winić należy modną w XIX wieku (a szczególnie w Wielkiej Brytanii) doktrynę leseferyzmu (fr. laissez faire – pozwólcie czynić), której wyznawcą był premier John Russell. Tak jak dzisiejsi liberałowie uważał, że każdy człowiek kieruje się w życiu tylko zasadą korzyści materialnej, o wszystkim decyduje wolny rynek, a państwo z założenia nie może ingerować w sferę ekonomiczną. A jeżeli większość właścicieli ziemskich w Irlandii (dzisiaj powiedzielibyśmy: oligarchów) była Anglikami, którzy otrzymali swoje dobra w nagrodę za zasługi polityczne i uważali Irlandczyków za obcych kulturowo i niższych cywilizacyjnie, to był to przepis na katastrofę, która w końcu nadeszła.
Dodatkowe źródła
Stanisław Grzybowski: Historia Irlandii, Ossolineum 1977
Otwarcie wystawy poświęconej Pawłowi Strzeleckiemu w polskiej ambasadzie w Dublinie (2019 r.). Źródło: Uachtarán na hÉireann.
To nie jest hotel Hilberta, bo ma za mało pokoi. (licencja: domena publiczna)
Czym jest nieskończoność, każdy wie, prawda? Intuicyjnie oczywiście. Nieskończoność to dużo czegoś, bardzo dużo. Tyle, że nie da się tego policzyć. Wyjątkiem jest oczywiście Chuck Norris, który codziennie przed śniadaniem zwykle liczy do nieskończoności. Dwa razy. Brzmi śmiesznie, ale czy na pewno jest śmieszne?
Kilka zdań o paradoksach, jakie niesie z sobą nieskończoność. Oczywiście nie mam tu na myśli nieskończoności w rozumieniu filozoficznym, ale matematycznym. Jednym z nich jest tzw. paradoks hotelu Hilberta. Nazwa pochodzi od Davida Hilberta, wybitnego matematyka niemieckiego. Urodzony w Królewcu (ówczesne Prusy Wschodnie), zmarł w Getyndze.
David Hilbert (1862-1943) – licencja: domena publiczna
Jednym z jego uczniów był nasz rodak, Hugo Steinhaus. Ale… ruszamy na wycieczkę do hotelu. Wyobraźcie sobie wielki hotel. Ogromny, ale taki naprawdę ogromny. Dysponuje tylko pokojami jednoosobowymi, ale jest ich nieskończenie wiele. Biznes niesamowity. Co więcej, hotel jest bardzo popularny i nie narzeka na brak klientów. I pewnego dnia przyjeżdża tam gość, który chce wynająć pokój. Hmm, ale wszystkie są zajęte! Mądry właściciel hotelu wpada na prosty pomysł: zarządza, aby obsługa przeniosła gościa z pokoju nr 1 do pokoju nr 2, tego z pokoju nr 2 do numeru 3 itd. Pokój nr 1 jest wolny i można zameldować nowego gościa.
Ale spokój trwał tylko chwilę, bo do hotelu przyjeżdża wycieczka. Duża. Nieskończona liczba turystów. Ale właściciel hotelu ma już przygotowaną odpowiednią procedurę: gościa z pokoju nr 1 przenosi do pokoju 2, gościa z pokoju 2 do pokoju 4, z pokoju 3 do 6 – czyli przenosi ich wszystkich do numerów parzystych. W tym momencie nieparzyste są wolne, a jest ich… nieskończenie wiele. I tam się kwaterują wycieczkowicze. Gotowe! A kasa płynie.
I to była też tajemnica Chucka Norrisa – najpierw liczył tylko liczby nieparzyste, potem parzyste. Dwa razy do nieskończoności i to jeszcze przed śniadaniem. Ale ciii… coś się dzieje! Na zewnątrz słychać jakiś niesamowity ruch. Okazuje się, że do hotelu nadjeżdża nieskończona liczba autobusów, a w każdym jest nieskończona liczba turystów. Poważna sprawa.
Jak to rozwiązano? A o tym sobie możecie przeczytać pod tym linkiem.
Nieskończoność, a właściwie wiele różnych nieskończoności to niesamowity temat. Myślę, że warto go dokładniej zgłębić. Tę tematykę rozwinął badacz teorii mnogości Georg Cantor. To on wykazał, że są różne nieskończoności, a także sformułował tzw. hipotezę continuum, która spędzała sen z powiek matematykom. Dopiero po stu latach wykazano, że nie da się jej udowodnić, ale też nie można jej obalić. Paradoks? Nie jedyny! Teoria mnogości naprawdę jest ciekawa, poczytajcie o niej kiedyś.
Choć jestem z wykształcenia językoznawcą, nie biologiem, chciałbym się od czasu do czasu podzielić z bywalcami naszego bloga rezultatami swojej działalności hobbystycznej. Fascynują mnie organizmy, które żyją sobie wokół nas – w lasach, na łąkach, a nawet w miastach i przy naszych domach – a których zwykle nie dostrzegamy, jeśli nie nauczymy się przyglądać przyrodzie uważnie i świadomie. Dziś kilka słów o obserwacji porostów. Porosty nie są samodzielną grupą taksonomiczną, tylko układami symbiotycznymi, złożonymi z co najmniej dwóch gatunków. Dominującym partnerem w takim układzie jest grzyb (przeważnie z gromady workowców), który wchodzi w symbiozę z mikroorganizmami fotosyntetyzującymi (fotobiontami). Najczęściej są to jednokomórkowe zielenice, rzadziej cyjanobakterie (sinice). Można powiedzieć, że grzyby nauczyły się uprawiać fotobionty i korzystać z produktów fotosyntezy, przede wszystkim sacharydów i ich pochodnych (cyjanobakterie ponadto wiążą azot atmosferyczny). W zamian grzyb oferuje korzyści takie jak ochrona przed wysychaniem i nadmiarem promieniowania UV albo dostęp do związków mineralnych pobieranych z podłoża.
Obrost sinawy (Physcia aipolia) na gałązce głogu. Przykład porostu o pleszce litskowatej. Okrągłe twory na jego powierzchni to owocniki (apotecja) produkujące zarodniki grzyba służące do rozmnażania płciowego.
Wiele porostów oprócz głównego fotobionta ma też partnera pomocniczego (np. cyjanobakterię obok zielenicy); mogą też zawierać symbiotyczne organizmy z innych grup, np. jednokomórkowe grzyby z gromady podstawczaków. Dzięki symbiozie układ staje się samożywny, a często bardzo odporny na ekstremalne warunki środowiskowe. Porosty naskalne można spotkać np. w Suchych Dolinach McMurdo w głębi Antarktydy (78° południowej szerokości geograficznej). Niestety wiele gatunków bardzo źle znosi skażenie powietrza produktami przemysłu (np. dwutlenkiem siarki), dlatego stanowią one ważny wskaźnik czystości środowiska. Najbardziej wymagające z nich można spotkać tylko w strefie „normalnej” wegetacji, czyli tam, gdzie zanieczyszczenie jest minimalne.
Misecznica grabowa (Glaucomaria carpinea) na gałązce głogu. Przykład porostu skorupkowatego. Tu także widać dyskowate owocniki (apotecja).
Porosty klasyfikuje się zgodnie z przynależnością systematyczną tworzącego je grzyba. Czasem do tej samej rodziny lub tego samego rzędu należą grzyby porostowe i nieporostowe. Symbioza grzybów z fotobiontami zaczęła się setki milionów lat temu, choć wiele grup dzisiejszych porostów wyewoluowało dość niedawno (w kredzie lub w paleogenie). Szczególne znaczenie dla ich współczesnej różnorodności miało pojawienie się drzew liściastych, których kora stanowi znakomite podłoże dla wielu gatunków porostów. Trzeba pamiętać, że porosty nie są pasożytami i nie zagrażają drzewom, na których rosną. Pełnią raczej rolę komensali. Porost można też uznać za miniaturowy ekosystem. Zamieszkują go często drobne zwierzęta: skoczogonki, wrotki, nicienie, a przede wszystkim niesporczaki. Między porostem a jego mieszkańcami mogą istnieć kolejne związki przynoszące korzyść obu stronom.
Mąkla tarniowa (Evernia prunastri) na głogu. Porost listkowaty o wzniesionych odcinkach plechy.
Związek grzyba z fotobiontem nie jest całkowicie ścisły. Porost nie jest organizmem hybrydowym. Partnerzy zachowują pewien stopień autonomii. Jeśli grzyb tworzy zarodniki, to nie zawierają one DNA zielenicy ani cyjanobakterii. Niektóre fotobionty żyją także w postaci niezwiązanej (np. jako nalot zielenic porastających korę drzewa). W trakcie swojej ewolucji różne linie rozwojowe grzybów porostowych wielokrotnie traciły fotosyntetyzującego partnera, powracając do typowej dla grzybów cudzożywności, a także odzyskiwały go lub zmieniały na inny typ fotobionta.
Przylepnik złotawy (Melanelixia subaurifera) na korze klonu.
Z morfologicznego punktu widzenia porosty można dzielić na listkowate, łuseczkowate, skorupkowate lub krzaczkowate w zależności od tego, jaką strukturę ma plecha, czyli twór zbudowany ze strzępków grzyba, osłaniający komórki fotobionta. W zależności od gatunku porosty preferują różne podłoża: skały, pnie lub gałęzie drzew, martwe drewno, glebę; czasem wystarczy im np. stalowy słup latarni ulicznej lub betonowa płyta. Jakikolwiek podział na typy morfologiczne lub środowiskowe byśmy wymyślili, zawsze znajdą się porosty, które trzeba rozpatrywać osobno jako wyjątek od reguły. Opisano dotąd kilkanaście tysięcy gatunków grzybów porostowych. W Polsce jest ich co najmniej 1600, ale lista stale się wydłuża, bo niektóre gatunki docierają do nas wskutek zmian klimatycznych, inne zaś wyodrębnia się wskutek pogłębionych badań genetycznych (gdy coś, co uznawano dawniej za jeden gatunek, okazuje się kompleksem trudnych do rozróżnienia gatunków bliźniaczych). Wiele porostów to gatunki narażone na wyginięcie i objęte częściową lub całkowitą ochroną.
Chrobotek szydlasty (Cladonia coniocraea) na pieńku ściętego drzewa. Przedstawiciel bardzo różnorodnego i bogatego w gatunki rodzaju Cladonia. Cechą charakterystyczną chrobotków jest występowanie plechy pierwotnej (łuseczkowatej), nad którą wznoszą się wytwory plechy wtórnej (tzw. podecja) w kształcie lejków, słupków lub rozgałęzionych krzaczków. Jedne i drugie są tu dobrze widoczne.
Porosty są wdzięcznym obiektem do amatorskich badań w ramach nauki obywatelskiej (citizen science). Zawodowych lichenologów (specjalistów od porostów) nie ma zbyt wielu i nie są oni w stanie zbadać każdego kompleksu lasów, wrzosowiska, skały, osiedlowego skwerku lub szpaleru drzew przydrożnych, aby udokumentować porosty różnych środowisk w całej Polsce. Z osobistego doświadczenia, popartego przyjaźnią z innymi miłośnikami porostów, wiem, że osoba zainteresowana biologią i posiadająca minimalną wiedzę wstępną potrafi w ciągu kilku miesięcy nauczyć się rozpoznawać wiele często występujących gatunków, a następnie zacząć bezkrwawe łowy na okazy rzadsze, godne uwagi koneserów. Jest to hobby zdrowe choćby dlatego, że odrywa człowieka od ekranu komputera i wyciąga na regularne wędrówki po lasach i łąkach. Ponadto ćwiczy pamięć i uczy spostrzegawczości (dostrzegamy rzeczy, obok których inni przechodzą, nic nie widząc). Choćbyśmy nie dysponowali profesjonalnym sprzętem fotograficznym, przy odrobinie wprawy nawet zwykłą komórką da się zrobić zdjęcia niezłej jakości (w zbliżeniu lub trybie makro).
Biedronecznik zmienny (Punctelia subrudecta) na korze dębu bezszypułkowego. Odcinki plechy pokryte są białymi kropkami – są to tzw. pseudocyfele, czyli drobne spękania powierzchniowej warstwy strzępków grzyba. Pośrodku plechy widać okrągławe, szorstkie soralia, czyli skupienia urwistków (sorediów), służących do rozmnażania bezpłciowego. Urwistek to grudka tkanki grzyba, w którą opakowane są komórki fotobionta. Przeniesiony przez wiatr lub owada może dać początek nowemu klonowi macierzystego porostu.
Prezentuję dla przykładu kilka gatunków, które sfotografowałem dzisiaj podczas mniej więcej godzinnego spaceru w Puszczy Zielonce, parku krajobrazowym na północny wschód od Poznania. O każdym z nich mógłbym długo opowiadać, ale szczególnej uwadze czytelników polecam biedronecznika zmiennego (Punctelia subrudecta) z ostatniego zdjęcia. Jest to gatunek uchodzący za rzadki. Podlega ochronie ścisłej i figuruje na Czerwonej liście roślin i grzybów Polski. Kiedy znalazłem pierwszy okaz na gałęzi dębu (kilkaset metrów od własnego domu), cieszyłem się jak dziecko. Okazało się jednak, że jest go w okolicy wiele – w lasach i na starych drzewach przydrożnych. Nawet jeśli jest rzeczywiście zagrożony w Polsce, zaręczam, że nie jest rzadkością pod Poznaniem. Ciekaw jestem, czy lichenolodzy są tego świadomi.
Dzisiejszy wieczór ma w sobie pewną magię – Mikołaj, prezenty, zwierzęta mówiące ludzkim głosem. Zastanawialiście się kiedyś dlaczego Mikołaj mieszka w Laponii, nosi się na czerwono-biało, wchodzi przez komin i jaki związek z tym wszystkim mają latające refinery?
Gdyby przyjąć iż tradycje związane z Mikołajem wywodzą się od jego rzekomego pierwowzoru tj. katolickiego biskupa Miry który miał wspierać po kryjomu potrzebujących, to całość wydaje się nie mieć sensu. Podobnie jak przekonanie jakoby współczesny wizerunek miał się wywodzić z fantazji marketingu Coca-Coli. Odpowiedź jest znacznie bardziej ciekawa a na jej trop mogą naprowadzić właśnie „latające renifery”. Myślę że nikt rozsądny nie zamierza szukać tych zwierząt na terenach dzisiejszej Turcji a raczej zwróci wzrok na północ, tam gdzie Syberia, Laponia i Kamczatka. Renifer to dla ludów zamieszkujących tamte strony wyjątkowo ważne zwierzę. Pomaga w transporcie ciągnąc sanie, stanowi źródło mięsa i futer. Tamtejsze ludy w większości wyznają szamanizm. Spójrzmy więc jak taki szaman wygląda i porównajmy z pierwszą ilustracją.
fot. domena publiczna
Szaman jesienią oddalał się z wioski do lasu by zbierać muchomory czerwone (Amanita muscaria). Zebrane układał na gałęziach jodły aby się wysuszyły po czym pakował je do worka i w takim stroju wracał saniami z zaprzęgiem reniferów do wioski gdzie odbywał się pewien rytuał. Kiedy? Jak zapewne się domyślacie w okolicach przesilenia czyli około 24 grudnia. Jako, że drzwi takich domostw często były zasypane śniegiem szaman dostawał się do środka poprzez otwór w dachu którym zazwyczaj unosił się dym z paleniska. Szaman rozdawał mniejsze okazy grzyba jako prezenty – często były nadal wilgotne więc ludzie mieli w zwyczaju dosuszać je wieszając na drzewku. Tu warto przypomnieć sobie popularne wzory bombek w tym kształcie. Szaman spożywał kawałki grzyba wprowadzając się w trans podczas gdy zgromadzeni wokół niego pili jego mocz. Celem tego rytuału było zlokalizowanie stad reniferów, aby kolejny rok był obfity i nikt nie głodował. Ludzie mieli wrażenie, iż ulatują ze swoich ciał w towarzystwie szamana i zwierzęcia które reprezentowało jego moc – renifera.
Muchomor czerwony był powszechnie stosowany przez szamanów od Kamczatki aż po Bałtyk więc nic dziwnego że pozostał w naszej kulturze. Dlaczego ów muchomor jest tu tak istotny? Wbrew obiegowej opinii nie jest on grzybem trującym choć bezmyślne spożywanie go może być BARDZO NIEBEZPIECZNE! Więc proszę nie naśladować różnych influencerów zachwyconych mądrością przodków etc. Lapońscy szamani doskonale wiedzieli co robili, a większości z nas tej wiedzy zwyczajnie brakuje. Wróćmy jednak do samego muchomora. Grzyb ten zawiera różne substancje choć najbardziej interesujące wydają się być tu dwie tj. kwas ibotenowy i panteryna.
Kwas ibotenowy sam w sobie jest substancją psychoaktywną i jest bardzo szkodliwy dla nerek. W naszym organizmie oraz pod wpływem temperatury i światła słonecznego ulega procesowi znanemu jako dekarboksylacja, który powoduje przejście owego kwasu do interesującej nas panteryny. Ta substancja ma bardzo ciekawe właściwości, do których należy zaliczyć wywoływanie wizji podobnych do snów, w których jesteśmy w stanie świadomie działać. Panteryna nie jest metabolizowana przez nasz organizm i wydala się głównie z moczem. Tak więc sam mocz osoby która spożyła ten grzyb również ma właściwości psychoaktywne.
Tak więc czy „Mikołaj” istnieje? Tak, choć jak sami widzicie ma niewiele wspólnego z biskupem z Miry i trochę więcej z postacią znaną z reklam.
(c) by Lucas Bergowsky Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem.
Chemistree – projekt Department of Chemistry, Simon Fraser University (Kanada)
Każdy z nas na pewno pamięta charakterystyczne zapachy, które towarzyszą świętom Bożego Narodzenia i zakończeniu roku. W dzieciństwie zapewne mało kto (łącznie z autorem) zastanawiał się nad tym, skąd się te zapachy biorą. One po prostu były i tyle. A każdy zapach to przecież czysta chemia! A magicznymi pachnącymi związkami są przede wszystkim terpeny!
W większości domów w tym czasie króluje bowiem choinka, drzewo o bardzo charakterystycznym zapachu – i to niezależnie od tego, czy jest to świerk, jodła czy nawet sosna. Wszystkie te drzewa iglaste zawierają właśnie terpeny – związki organiczne, a konkretnie węglowodory, które są zawsze zbudowane z połączonych z sobą cząsteczek izoprenu (C5H8) – czasami dwóch, czasami większej ich liczby. A sam izopren to niesamowicie ciekawa cząsteczka – pewnie kiedyś o nim też napiszę.
W igłach choinek dominują różne pineny (to też terpeny), ale także estry, takie jak octan bornylu. To właśnie te wszystkie związki, wydzielając się w niewielkich ilościach w ciepłym mieszkaniu, dają charakterystyczny zapach typowy dla drzewa iglastego.
Alfa-pinen [atomy czarne – węgiel, jasne – wodór]
(licencja public domain)
Ale święta pachną przede wszystkim jedzeniem. Zwykle już znacznie wcześniej w kuchniach rozchodzi się bardzo charakterystyczny zapach pierników. Robi się je nawet kilka tygodni wcześniej, aby „dojrzały”. Każda gospodyni (i każdy gospodarz, bo mężczyźni czasem też pieką!) ma swój przepis na pierniki, często przekazywany z pokolenia na pokolenie. Zapach pochodzi oczywiście od przypraw. Mamy tam m.in. cynamon, a więc pachnie aldehyd cynamonowy oraz, nieco mniej, kumaryna. Zwykle jest też imbir, a w nim gingerol i zingeron. Kardamon zawiera geraniol – alkohol będący pochodną wspomnianych wcześniej terpenów. Jeśli dodajemy gałkę muszkatołową, to spotkamy tam ciekawy związek psychoaktywny – mirystycynę.
Pamiętam, jak w dzieciństwie czekaliśmy na pomarańcze, mandarynki i inne cytrusy. Starsi zapewne pamiętają te słynne komunikaty, że statek z kubańskimi pomarańczami już płynie. Potem stał na redzie, ale w końcu pojawiały się one w sklepach. Wspominam je średnio – były dość łykowate i niezbyt smaczne. Teraz są znacznie lepsze. Ale tak czy owak – zawsze zawierały terpeny – przede wszystkim limonen. Warto dodać jako ciekawostkę, że za różne zapachy cytryny i pomarańczy odpowiedzialny jest ten sam związek, ale jeden jest odbiciem lustrzanym drugiego (to enancjomeria – kiedyś o tym napiszę).
limonen
(licencja: domena publiczna)
Tradycja chrześcijańska wspomina o darach trzech króli, którymi były złoto, kadzidło i mirra. Złoto nie ma zapachu, ale pozostałe dwa – jak najbardziej. Głównym składnikiem kadzidła jest żywica kadzidłowca (Boswellia sacra), wydzielana przez zranione drzewo. Co tam pachnie? Oczywiście terpeny i ich pochodne, m.in. kwasy bosweliowe, ale też alkohole monoterpenowe, takie jak linalol i neridol.
grudki kadzidła
(licencja: domena publiczna)
Z kolei mirra to też żywica, otrzymywana z drzew i krzewów z rodzaju balsamowca. Tu też podstawowymi związkami pachnącymi są różnorodne terpeny.
balsamowiec mirra
(licencja: domena publiczna)
Reasumując – życzę PT Czytelnikom dużo dobrego, spokojnego, przyjemnego czasu spędzonego w towarzystwie terpenów bliskich. A jak już wypoczniecie, wracajcie czytać kolejne wpisy na blogu. Zapraszamy!
(c) by Mirosław Dworniczak Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem. Linkować oczywiście można.
Zimowe niebo raczy nas wieloma pięknymi widokami, a od połowy grudnia możemy też obserwować rój meteorów zwany Ursydami. Można je śledzić w serwisie SkyLive od 17 do 26 grudnia, a 22 i 23 grudnia najłatwiej znajdziemy je na nocnym niebie. W tym roku, jeśli nie będzie zachmurzenia, nów umożliwi jeszcze dokładniejszą obserwację tego roju, będącego elementem nieba dzięki komecie 8P/Tuttle.
Ursydy pojawiają się na niebie od dawna, a samą kometę odkryto już w 1790 roku – najbliżej Ziemi znalazła się w 2008 roku, mniej więcej w odległości 0,25 au (37,8 mln km).
Nazwa zaś wywodzi się od gwiazdozbioru Małej Niedźwiedzicy, Ursa Minor, gdzie Ursydy mają swój radiant, czyli punkt, z którego rój zdaje się „rozbiegać” (rysunek własny, na podstawie Stellarium), położony tuż za niedźwiedzim uszkiem.
Ursydy pojawiają się regularnie, nie są związane z obecnością komety w naszym wewnętrznym układzie słonecznym, ponieważ należą do jej bardzo, bardzo długiego ogona, a tutaj możecie ustawić swoją lokalizację i dowiedzieć się więcej na temat tego, kiedy i jak je obserwować.
Z powodów wspomnianych w trzecim odcinku tej serii sądzę, że odkąd u naszych odległych przodków wyewoluowała zdolność do komunikacji językowej, zawsze istniało obok siebie wiele różnorodnych języków. Nie wyklucza to możliwości, że wszystkie współcześnie istniejące języki miały wspólnego przodka. Wyobraźmy sobie, że początkowo istniał cały las drzew rodowych języków (czyli wiele niespokrewnionych z sobą rodzin), ale z przyczyn losowych wiele z nich wymarło bezpotomnie. Sprzyjały temu naturalne dysproporcje wspomniane w poprzednim odcinku. Poniższy rysunek pokazuje to w uproszczony, schematyczny sposób. Kolorem żółtym oznaczyłem języki występujące współcześnie lub udokumentowane historycznie, kolorem zielonym – dające się zrekonstruować prajęzyki, które dały początek znanym nam rodzinom, a kolorem czerwonym – ostatniego wspólnego przodka wszystkich tych rodzin (których w rzeczywistości mamy setki, a nie kilka, jak na rysunku).
Czy istnieją jakiekolwiek szanse na udowodnienie, że do naszych czasów rzeczywiście przetrwały wyłącznie języki należące do jednej z pierwotnych rodzin? Niestety tradycyjna metoda porównawcza jest tu prawdopodobnie bezsilna. Trzeba pamiętać, że drzewo rodowe jest modelem przybliżonym. Nie uwzględnia na przykład faktu, że kontakty językowe powodują wymianę słownictwa, często na wielką skalę. Słownictwo odziedziczone zanika z czasem, zastępowane przez zapożyczenia i neologizmy. Skutkiem tego jest postępująca erozja informacji potrzebnej do rekonstrukcji porównawczej.
Głębia chronologiczna rodziny indoeuropejskiej to mniej więcej 6 tys. lat, a ponieważ obejmuje ona setki języków, w tym kilka gałęzi rodowych o udokumentowanej historii sięgającej 2 lub 3 tys. lat, rekonstrukcja wspólnego przodka jest ułatwiona. Potrafimy odtworzyć kilkaset rdzeni leksykalnych, dużą część słownictwa podstawowego, reguły słowotwórcze, odmianę różnych części mowy itp. W przypadku rodziny afroazjatyckiej, która wydaje się o wiele starsza, można się dogrzebać kilkudziesięciu wspólnych rdzeni słowotwórczych (w tym zaimków) i zbieżności systemów morfologicznych, ale nie ma mowy o takiej szczegółowości, jak w przypadku rodziny indoeuropejskiej. Łatwiej jest stosować metodę porównawczą do tych gałęzi rodziny afroazjatyczkiej, w których grupują się języki dobrze zbadane, udokumentowane na przestrzeni tysięcy lat. Dobrym przykładem jest gałąź semicka. Należy do niej choćby język akadyjski, znany z zapisów od XXIV w. p.n.e., a także języki od dawna dobrze znane i starannie badane (jak hebrajski, fenicki, aramejski, arabski czy amharski); język prasemicki był mniej więcej współczesny praindoeuropejskiemu. Choć nie znamy teoretycznego ograniczenia stosowalności metody porównawczej, ocena empiryczna wskazuje na ok. 10 tys. lat jako czas, po którego upływie trudno wyciągnąć wiarygodne wnioski z materiału zachowanego w językach potomnych. Dodajmy, że mowa tu o sprzyjających okolicznościach (wiele dobrze zbadanych języków pokrewnych, dobra dokumentacja historyczna). Dla małych i słabo poznanych rodzin językowych możliwość rekonstrukcji jest jeszcze bardziej ograniczona.
Języki indoeuropejskie i uralskie (ugrofińskie + samojedzkie) uchodzą za przykład pary rodzin, między którymi dalekie pokrewieństwo jest prawdopodobne (tzw. hipoteza indouralska). Wrażenia takie powstaje, kiedy spojrzymy na ich systemy zaimków (pojawianie się spółgłoski *m w formach pierwszej osoby i *t w drugiej osobie zaimków osobowych, uralski zaimek wskazujący *tä- wobec indoeuropejskiego *so-/*to-, uralskie zaimki pytajne *ke-/*ku- i indoeuropejskie *kʷi-/*kʷo-). Zdarzają się sporadyczne zbieżności w systemie odmiany, np. biernik l.poj. rzeczowników z końcówką *-m. Na tym jednak podobieństwo właściwie się kończy. Uderzający jest brak zgodności leksykalnych w słownictwie podstawowym. Grupy znaczeniowe wyrazów, w których oczekiwalibyśmy ujawniania się takich zgodności nawet po kilku tysiącach lat osobnego rozwoju (np. podstawowa terminologia rodzinna, nazwy części ciała lub powszechnie spotykanych elementów środowiska naturalnego, niskie liczebniki, czasowniki oznaczające elementarne czynności) nie wykazują śladów regularnych odpowiedniości wskazujących na wspólne pochodzenie. Na przykład indoeuropejskie *dwo-/*dwi- ‘2’ i *tri- ‘3’ nie dają się powiązać z uralskimi *kakta/*kektä ‘2’ i *kolmi/*kurmi ‘3’. Jedyną nazwą członka rodziny, w której widać podobieństwo, jest prauralskie *käliw ‘siostra lub brat męża’ zastanawiająco zbliżone do praindoeuropejskiego *ǵl̥h₂-u- ‘siostra męża’, ale spodziewalibyśmy się raczej zgodności nazw najbliższych krewnych (ojciec, matka, syn, córka, brat, siostra), a nie określeń dalszego powinowactwa. Izolowane podobieństwa, jak prauralskie *weti ‘woda’ i *nimi ‘imię’ wobec praindoeuropejskich *wod-r̥/*wed-n- i *h₁noh₃-mn̥, nie wystarczają do identyfikacji regularnych odpowiedniości i wykluczenia przypadkowej zbieżności brzmienia. Sytuację komplikuje fakt, że na wczesnych etapach swojej historii języki uralskie wchłonęły wiele zapożyczeń z języków indoeuropejskich, czego skutkiem może być iluzja pokrewieństwa silniejsza niż ewentualne dowody na pokrewieństwo rzeczywiste.
Jeśli tak wyglądają próby łączenia rodzin, które istniały w bliskich sobie geograficznie regionach Eurazji i wykazują choć cień zbieżności, to trudno się dziwić, że większość językoznawców historycznych zachowuje sceptycyzm wobec jeszcze dalej idących propozycji – np. hipotezy nostratycznej lub konkurencyjnych wobec niej hipotez – eurazjatyckiej lub transeurazjatyckiej. Każda z nich proponuje połączenie w jedną superrodzinę od kilku do kilkunastu rodzin Azji i Europy (z ewentualnym dodatkiem niektórych języków Ameryki Północnej i północnej Afryki). Dowolność, z jaką proponuje się skład każdej z tych mgławicowych superrodzin, i brak wiarygodnych podstaw do solidnej rekonstrukcji proponowanych prajęzyków nie pozwalają na ich zgodną akceptację przez językoznawców.
Podobnie ma się rzecz z hipotezą amerindiańską, postulującą pokrewieństwo większości rdzennych języków obu Ameryk. Zaproponował ją Joseph H. Greenberg na podstawie „metody masowego porównania” słownictwa wielu języków, niewymagającej ustalenia systematycznych odpowiedniości; wystarczy intuicyjne „wrażenie podobieństwa”. Subiektywizm tej metody i jej podatność na błędy wynikające choćby z niemożności wyeliminowania zapożyczeń i przypadkowych podobieństw nie pozwalają na weryfikację wyników jej stosowania. Oczywiście „ogólny rzut oka z lotu ptaka” na zbiory danych jest często potrzebny dla oceny, czy w ogóle warto próbować ustalać pokrewieństwo jakiejś grupy języków, ale nie posiada wartości dowodowej, jaką odznacza się rygorystycznie stosowana metoda porównawcza. Zatem także hipoteza amerindiańska jest dość zgodnie odrzucana przez specjalistów od języków Nowego Świata.
Mówimy tu o próbach tworzenia „superrodzin”, których głębia czasowa mogłaby się mieścić w zakresie 10–20 tys. lat. Jednak gdybyśmy chcieli znaleźć dowody na pokrewieństwo wszystkich języków świata, trzeba by było włączyć do porównania np. Australię, zasiedloną już 65–45 tys. lat temu, i Afrykę, z którą przodkowie pozaafrykańskich populacji Homo sapiens pożegnali się ok. 70 tys. lat temu. Jeśli wszystkie współczesne języki mają wspólnego przodka, zdrowy rozsądek podpowiada, że główna migracja naszego gatunku poza Afrykę wyznacza jego minimalny wiek. Nie znamy żadnej wiarygodnej metody, która potrafiłaby sięgnąć w tak daleką przeszłość. Nie wiemy również, czy języki Afryki subsaharyjskiej dają się sprowadzić do wspólnego przodka ani czy wyjście z Afryki oznaczało dostatecznie wąskie gardło dla populacji i ich języków, żeby można było mówić o jednej superrodzinie wyodrębnionej w ten sposób.
Czasem trzeba się pogodzić z niewiedzą wynikającą z nieuniknionych ograniczeń poznawczych, choć oczywiście należy też mieć nadzieję, że z czasem dopracujemy się ulepszonych obiektywnych metod ustalania bardzo odległego pokrewieństwa. Trzeba w tym celu wyłowić słabnący niemal do zera „sygnał genetyczny” z szumu nagromadzonego przez tysiące lat zmian językowych i wykazać, że sam sygnał nie jest złudzeniem – produktem losowych fluktuacji. Eksperymentalne symulacje komputerowe i analiza wielkich zbiorów danych na razie nie przyniosły przełomu w porównaniu z metodami stosowanymi „ręcznie”. Naiwne przenoszenie algorytmów filogenetycznych opracowanych na potrzeby biologii nie ma wielkiego sensu bez uwzględznienia specyficznych cech ewolucji językowej. Komputerowe językoznawstwo historyczno-porównawcze dopiero raczkuje i wypracowuje własne metody. Czy skuteczne, tego – jak to w nauce – dowiemy się, kiedy badania wyjdą poza okres pionierskich eksperymentów.
To już ostatni odcinek tej serii, ale oczywiście nie koniec językoznawczych wpisów na blogu Naukowy 2022.
Grupy krwi A i B dziedziczy się w sposób dominujący: jeżeli dana osoba ma np. grupę A (lub B), to co najmniej jeden z rodziców też miał taką grupę, czyli przekazał tej osobie gen (zwany allelem) kodujący enzym o określonej swoistości; podobnie jest w przypadku grupy B. W przypadku grupy AB, każde z rodziców musiało mieć cechę A lub B (czyli grupę A, B albo AB); zjawisko takie nazywamy kodominacją.
A co z grupą O? Mutacja polegająca na braku jednego nukleotydu w początkowym fragmencie genu ABO powoduje, że białko kodowane przez taki gen jest znacznie krótsze, nie ma w ogóle centrum aktywnego i nie może przyłączać żadnego cukru. Taką cechę dziedziczy się w sposób recesywny: potrzebne są dwie kopie genu które kodują nieaktywne białko, aby taka cecha się ujawniła (Ryc. 1).
Ryc. 1. Dziedziczenie grup krwi układu ABO. Źródło: Wikipedia, domena publiczna.
Mutacje w genie ABO
Od opisanej reguły są wyjątki: w wyniku kombinacji mutacji w genie ABO, może powstać transferaza o swoistości cisAB, zdolna do przyłączania obydwu rodzajów cukrów. Osoba mająca taki gen będzie miała grupę AB, i może go odziedziczyć tylko po jednym z rodziców (drugi może mieć grupę O, co pozornie przeczy ustalonym przez Mendla regułom dziedziczenia). Transferaza cisAB występuje w Europie z częstością 1:10 000. Dawniej, kiedy grupy krwi wykorzystywano do badania ojcostwa, osoby z takim genem mogły wzbudzić konsternację…
Inna mutacja w genie kodującym enzym o swoistości A polegająca na delecji jednego nukleotydu w końcowym fragmencie genu powoduje, że enzym jest dłuższy o 21 reszt aminokwasowych, przez co jego aktywność jest o 50% niższa (bo ten dodatkowy „ogon” przeszkadza i enzym działa wolniej). Taki enzym przyłącza mniej cząsteczek N-acetylogalatozaminy, w związku z czym liczba antygenów A jest znacząco obniżona; skutkiem jest podgrupa A2, znajdowana u ok. 20% ludzi z grupą A. Podgrupa A1 występuje u osób, które mają gen kodujący enzym A bez dodatkowego „ogona”. Podział grupy A na podgrupy A1 i A2 pierwsi opisali Emil von Dungern i Ludwik Hirszfeld w 1911 r. (Ryc. 2).
Jeszcze inna mutacja może spowodować brak fukozy w podstawowej strukturze antygenu H. Fukoza ta pełni ważną rolę: bez niej transferaza ABO nie może przyłączyć N-acetylogalaktozaminy ani galaktozy, tak więc antygeny A ani B nie mogą powstać. Kiedy nie ma fukozy, mamy do czynienia z tzw. fenotypem Bombay. Nazwa pochodzi od miasta w Indiach (obecnie Mumbai), w którym opisano taką grupę krwi po raz pierwszy (1952 r.). Przyczyną są mutacje w genie FUT1 kodującym enzym przyłączającym fukozę, czyli fukozylotransferazę 1, w wyniku których enzym utracił aktywność (Ryc. 3). Fenotyp Bombay jest bardzo rzadki w Europie, ale częstszy w Indiach, zwłaszcza w tamilskiej grupie etnicznej (1:7600).
Ryc. 3. Fenotyp Bombay jako przyczyna braku antygenów A i B. Rysunek: Krzysztof Mikołajczyk, program: BioRender.
Antygeny układu ABO: nie tylko na krwinkach
Obecność antygenów A i B najłatwiej określić na krwinkach (bo wystarczy do tego kropla krwi), ale są one też obecne na komórkach wielu innych tkanek. Ale nie zawsze tak jest: zdarza się, że antygeny układu ABO są na krwinkach, ale nie ma ich na innych komórkach. Dzieje się tak dlatego, że za syntezę prekursorów dla antygenów A i B na krwinkach oraz na komórkach innych tkanek (a także w wydzielinach takich jak ślina) odpowiadają dwa różne enzymy: wspomniana fukozylotransferaza 1, która syntezuje prekursor antygenów A i B na krwinkach, oraz fukozylotransferaza 2 (kodowana przez gen FUT2), która działa w komórkach innych tkanek. Swoistość tych enzymów jest taka sama, ale komórki, w których one działają, są różne. O ile brak aktywności fukozylotransferazy 1 zdarza się rzadko (jest to właśnie fenotyp Bombay), to fukozylotransferaza 2, wskutek zamiany jednego nukleotydu w genie kodującym ten enzym, jest nieaktywna u ok. 20% osób populacji europejskiej. Osoby takie nazywamy niewydzielaczami, ponieważ nie wydzielają antygenów A i B. Na komórkach ich tkanek, takich jak nabłonek wątroby czy nerek, a także w wydzielinach, czyli np. w ślinie, nie ma antygenów A, B ani H. Jeżeli ktoś ma takie antygeny na tych komórkach, to jest nazywany wydzielaczem. Status wydzielacz/niewydzielacz może mieć wpływ na podatność na niektóre choroby, o czym napiszę w następnym odcinku.
„Dieta zależna od grup krwi”
Na koniec kilka słów o „diecie zależnej od grup krwi”, bo w każdej księgarni można znaleźć liczne książki na ten temat. Ta dieta opiera się na założeniu, że zawarte w pożywieniu białka wiążące cukry, zwane lektynami, mogą wiązać się do cukrów na powierzchni naszych komórek. Lektyny te mogą wpływać na funkcje naszych komórek, np. powodując aktywację limfocytów, czego skutkiem może być niszczenie własnych tkanek, jak w reumatoidalnym zapaleniu stawów. Teoretycznie zatem, jeżeli będziemy unikać w naszym pożywieniu pokarmów zawierających lektyny rozpoznające nasze antygeny grupowe, to powinniśmy być zdrowsi. Jest w tym część prawdy: niektóre rośliny, zwłaszcza należące do rodziny bobowatych (motylkowate, Fabaceae), zawierają lektyny rozpoznające antygeny grupowe układu ABO. Przykładem może być fasola półksiężycowa pokazana na Ryc. 4, która zawiera lektynę rozpoznającą antygen A (Phaseolus lunatus), czarna fasola afrykańska (Griffonia simplicifolia; anty-B), czy głąbigroszek szkarłatny (Lotus tetragonolobus; anty-H(O)). Czy zatem osoba z grupą A nie powinna jeść fasoli? Na surowo raczej nie, właśnie ze względu na lektyny, ale wystarczy 10-minutowe gotowanie, żeby lektyny straciły aktywność.
Poza rodziną bobowatych lektyny o swoistości A/B/H spotyka się rzadko, chociaż np. ślimak winniczek (Helix pomatia) zawiera lektynę o swoistości anty-A. Ale kto je ślimaki na surowo? Nie ma więc żadnych dowodów na skuteczność takiej diety, a związane z nią teorie o „łowcach” mających grupę O, którzy powinni jeść czerwone mięso, i „rolnikach”, którzy mają grupę A i powinni być wegetarianami, są fantazjami bez żadnych podstaw naukowych.
Ryc. 4. Nasiona fasoli półksiężycowej (Phaseolus lunatus), rośliny zawierającej lektynę rozpoznającą antygen A. Fot. Howard F. Schwartz, Wikiepdia, licencja CC BY-SA 3.0.
Naukowy 2022 