Każdy z nas jest narkomanem

Każdy z nas zażywa narkotyki. To jest fakt. Pewnie większość z ludzi, którym zarzuci się branie narkotyków od razu zaprzeczy, ale musimy się  z tym pogodzić- ćpamy na potęgę. Niektórzy bardziej, niektórzy mniej, ale jestem święcie przekonany, że każdy z nas jest w jakimś sensie narkomanem.

Dlaczego stwierdziłem, że każdy bierze narkotyki? Bo prawie nikt nie zna definicji słowa „narkotyk”. Oczywiście myśląc o narkotykach mamy na myśli substancje takie jak kokaina, amfetamina, meta amfetamina i kilkadziesiąt innych substancji. Wpadłoby Ci na myśl, że pijąc piwo również zażywasz narkotyk? Raczej nie.

Zanim przejdę do opowiedzenia o kilku grupach narkotyków, zajmijmy się ich definicjom. Na marginesie i lekko odbiegając od tematu artykułu- czytajmy definicje. One naprawdę mają sens i pomagają zrozumieć wiele rzeczy.

Według Encyklopedii PWN, narkotykiem jest substancja psychoaktywna, która w określony sposób oddziałuje na ośrodkowy układ nerwowy, oraz która regularnie przyjmowana prowadzi do uzależnienia fizycznego i psychicznego. Jest to definicja połowiczna, ponieważ słownik stwierdza, że są to tylko „niektóre” substancje. Zaglądając do definicji podanej przez Światową Organizację Zdrowia (WHO), narkotykiem są WSZYSTKIE substancje, które mają wpływ na świadomość. Niby wszystko się zgadza, ale definicja WHO wprowadza w naszych kręgach kulturowych pewne zamieszanie. Nawet bardzo duże.

Światowa Organizacja Zdrowia wyróżniła kilka podstawowych typów narkotyków. Do pierwszej grupy należą opiaty. Z definicji opiatami są substancje psychoaktywne, będące alkaloidami opium. Zlepek trudnych słów. Substancją psychoaktywną jest substancja, która oddziałuje na ośrodkowy układ nerwowy (mózg). Alkaloid to naturalnie występująca substancja organiczna o odczynie zasadowym, która z reguły posiada układ heterocykliczny i musi posiadać w sobie atom azotu. Opium to substancja, którą otrzymuje się poprzez wysuszenie soku mlecznego z niedojrzałych makówek maku lekarskiego. Sok ten posiada około 20-30 różnych alkaloidów, a do tych najbardziej popularnych zalicza się morfinę, heroinę, kodeinę czy papawerynę. Nie powinno się ich mylić z opioidami!

Drugą grupą narkotyków wyróżnioną przez WHO są stymulanty. Są to substancje psychoaktywne, które działają na nas pobudzająco. Najbardziej popularnymi są np. amfetamina, czy efedryna. Do stymulantów powinno zaliczać się również nikotynę zawartą w papierosach, ale dla niej WHO przewidziała osobną kategorię. Podobnie postąpiono z kofeiną.

Do stymulantów powinno zaliczyć się również kokainę, ale dla niej WHO przeznaczyło osobną- trzecią kategorię. Dlaczego wyłączono ją z kategorii drugiej? Nie jestem do końca pewny. Podejrzewam jednak, że sprawa rozbija się o strukturę cząsteczki kokaina, która jest alkaloidem (w przeciwieństwie do amfetaminy, czy metamfetaminy).  Dlaczego zaś z drugiej strony kokainy nie zaliczono do pierwszej grupy narkotyków? Ponieważ nie jest ona opiatem- nie występuje w opium. Wydaje mi się, że są to główne powody, dla których kokaina znalazła się w swojej „prywatnej” grupie narkotyków.

Do czwartej grupy wyróżnionej przez WHO należą marihuana i haszysz. O marihuanie powiedziane zostało już wiele więc nie będziemy tutaj zbyt wchodzili w jej „chemię”. Wystarczy w tym miejscu wspomnieć że zawiera ona THC (tetrahydrokannabinol- wydaje mi się, że dla większości młodzieży jest to niestety jeden z niewielu  znanych z związków organicznych; przynajmniej z nazwy). Czym w takim razie jest haszysz? Przyznam się, że do napisania tego artykułu nie wiedziałem zbytnio czym haszysz jest. Niby substancja popularna (z nazwy), ale jakoś nigdy nie zainteresowało mnie czym ta substancja jest. Okazało się że haszysz to produkt otrzymywany  ze zlepionej i wysuszonej żywicy konopi indyjskich i zawiera około 50% THC. Haszysz jest po prostu przetworem z konopi indyjskich tak jak marihuana.

Do piątej grupy narkotyków, WHO zaliczyło halucynogeny. Przykładem może być dimetylotryptamina. Pomimo, że posiadamy ją w naszych organizmach w formie naturalnej, to zawarta jest ona w wielu roślinach, które wykorzystywane są np. przez plemiona indiańskie do wprowadzania się w stan transu, czy medytacji. Grupa ta jest tak obszerna, że nie ma sensu jej tutaj omawiać.

Kolejną grupą są środki lotne takie jak kleje. Co zawierają kleje, że tak chętnie zwłaszcza w dawniejszych czasach były używane do wprowadzania się w stan euforii? Zawierają one stosunkowo proste substancje chemiczne takie jak octany alifatyczne, aceton, chlorek metylenu oraz wiele innych (w tym bardzo dużo rozpuszczalników), które w odpowiedniej dawce i proporcji względem siebie, mogą wprowadzić człowieka w stan odurzenia.

Następną grupą narkotyków jakie wyróżniono są leki uspokajające i barbiturany. Leki uspokajające są dość szerokim pojęciem i zawiera się pod nim setki związków, stąd nie będę się nad nimi rozpisywał, ale warto zwrócić uwagę na barbiturany- czyli pochodne kwasu barbiturowego. Przykładem może być fenobarbital dostępny co prawda na receptę, ale dla chcącego nic trudnego.

Ostatnie trzy kategorie wyróżnione przez WHO są dość nietypowe (jak dla mnie). Osobną  kategorię przypisano nikotynie, osobną alkoholowi, a ostatnią nadano steroidom.

I tutaj pojawiają się nasze definicyjne schody. Bo niby jak można zaliczyć alkohol do narkotyków? O ile z nikotyną można na siłę zmusić się do myślenia o niej jak o narkotyku, to z alkoholem mamy problem. Mimo wszystko jest on substancją narkotyczną z kategorii depresantów.

Czym są depresanty? Są to substancje psychoaktywne, które silnie działają na ośrodkowy układ nerwowy. Zależnie od tego jaka to substancja, może ona działać uspokajająco, relaksująco, usypiająco, przeciwlękowo i spowalniająco. O ile w małych dawkach etanol wywołuje stan pobudzenia, gadatliwości, pozwala nam na chwilę na nieodczuwanie zmęczenia i ogólnie poprawia nam nastrój, o tyle w dawkach wyższych pojawiają się stany zamroczenia, utraty świadomości, problemy z zachowaniem równowagi. W jeszcze większych dawkach może dojść do całkowitej utraty „filmu”, a w skrajnych do śpiączki, a nawet do śmierci. Alkohol pozornie pozwala nam rozgrzać się na jakiś czas, poprzez przyspieszenie bicia serca i rozszerzenie naczyń krwionośnych. Jest to złudne uczucie rozgrzania, ponieważ po krótkotrwałym epizodzie uczucia ciepła pojawia się bardzo szybko wychłodzenie organizmu.

Pijąc nawet jednego małego drinka, słabe piwo, czy wino zażywamy narkotyk, mimo, że zwłaszcza w naszych kręgach kulturowych nie jest tak postrzegany.

Podobnie mamy problem z ustosunkowaniem się do nikotyny zawartej w papierosach jak i do kofeiny spożywanej z kawą, herbatą, czy napojami energetyzującymi. To wszystko są substancje, które według definicji należy zaliczyć do narkotyków.

I jaki jest morał tej bajki? Prosty- następnym razem sięgając po papierosa, kieliszek wódki, czy małą czarną pamiętaj, że wprowadzasz do swojego organizmu narkotyki. Zastanawia mnie jeszcze kwestia jak ustosunkować się np. do cukru? W końcu udowodniono, że cukier ma silne działanie uzależniające. Co więcej, cukier podnosi stężenie serotoniny i dopaminy w naszym mózgu (podobnie działa kokaina). Wraz z przyjmowaniem cukru pojawia się pewnego rodzaju tolerancja i do osiągnięcia podobnych efektów jak poprzednio, musimy spożywać coraz większe jego ilości. Może z czasem i cukier dołączy do listy narkotyków WHO? Nigdy nie wiadomo.

Ja tymczasem lecę zrobić sobie mała kawę. Wam też polecam ;) 

PS. Artykuł ma na celu jedynie przybliżyć tematykę podziału narkotyków przez Światową Organizację Zdrowia. Celem artykułu nie jest popularyzacja jakichkolwiek narkotyków. Post ma charakter edukacyjny. Autor nie ponosi odpowiedzialności za szkody moralne, materialne, zdrowotne, które mogą wyniknąć z przeczytania powyższego artykułu. 

Co czyni białka niezwykłymi?

Białka, proteiny- nie ważne jak nazwiemy te wielkocząsteczkowe biopolimery. Są to majstersztyki natury. I to nie jest przenośnia- to dosłownie mikromonumenty, które zachwycają pod każdym względem w jaki możemy na nie patrzeć. Były na Ziemi na długo przed nami i zapewne będę na długo i po Nas. Właściwie bez nic życie w formie jaką znamy nie byłoby możliwe.

Z technicznego punktu widzenia białka, to wielkie (z kilkoma wyjątkami) struktury chemiczne, które zbudowane są z zestawu dwudziestu aminokwasów. Aminokwasy te tworzą białko, ponieważ połączone są ze sobą wiązaniami peptydowymi. Zawiało chemią?- może trochę. Wyjaśnijmy to sobie teraz na „chłopski rozum”, aby lepiej zrozumieć to o czym chciałbym pomówić w tym artykule.

Co to aminokwas? Są to pewne związki chemiczne o specyficznej, stosunkowo prostej budowie. Każdy szanujący się aminokwas musi posiadać- grupę aminową (czyli atom azotu, który połączony jest z dwoma atomami wodoru); grupa aminowa musi być połączona z atomem węgla, zwanym węglem „alfa” do którego z drugiej strony przyczepiona jest grupa karboksylowa (czyli atom węgla połączony z jednym atomem tlenu wiązaniem podwójnym, a z drugim atomem tlenu wiązaniem pojedynczym, gdzie tlen ten przyłączony ma jeszcze wodór). Do węgla „alfa” przyłączony jest jeszcze atom wodoru i na schemacie ugrupowanie „R”. Ugrupowanie „R” nie jest jakimś egzotycznym ugrupowaniem- to ogólne oznaczenie na wszystkie struktury jakie mogą być w tym miejscu przyłączone. Może tam znaleźć się inny atom wodoru, może znaleźć się atom węgla grupy metylowej, może znaleźć się atom węgla połączony dalej z grupą hydroksylową. Obojętnie co tam jest przyłączone, aminokwas jako „podstawową strukturę” ma grupę aminową i grupę karboksylową przyłączoną do węgla alfa- wyjątkiem jest prolina, ale darujmy sobie omawianie wyjątków.

Budowa aminokwasów jest przedziwna. Z jednej strony posiada on grupę, która posiada w normalnych warunkach w wodzie ładunek dodatni (grupa aminowa), a z drugiej strony posiada on grupę, która w normalnych warunkach w wodzie posiada ładunek ujemny (grupa karboksylowa). Dodatkowe ładunki może posiadać łańcuch boczny (nasze „R”). Dzięki temu, w roztworze wodnym aminokwasy występują jako zwitterjony- czyli jony obojnacze- mimo że posiadają dwa ładunki w swojej cząsteczce (na grupie aminowej jest ładunek dodatni, a na karboksylowej ujemy), aminokwas jako taki jest cząsteczką obojętną, bo jedna grupa „znosi” sumaryczny ładunek drugiej.

W cząsteczce białka, aminokwasy łączą się ze sobą w długi łańcuch. Od tego jakie grupy boczne występują w takim łańcuchu, zależą właściwości i kształt białka. Zależy to tylko od grup bocznych (nasze „R”), ponieważ „trzon”, czy „podstawa” jest taka sama- są to wiązania peptydowe.

Wiązanie peptydowe jest równie przedziwnym wiązaniem chemicznym, o fantastycznych właściwościach. Z punktu widzenia chemii, jest to wiązanie amidowe. Powstaje ono pomiędzy dwoma aminokwasami- a dokładniej między grupą karboksylową jednego, a grupą aminową drugiego aminokwasu. W kontekście biochemii i chemii białek o wiązaniu amidowym mówi się jako o wiązaniu peptydowym, ale to nazwa jednego i tego samego wiązania. Darujemy sobie omawianie mechanizmu powstania wiązania peptydowego- zostawmy to chemikom. Przyjrzyjmy się jego niezwykłe j strukturze.

Atom tlenu połączony wiązaniem podwójnym do atomu węgla „dawnej” grupy karboksylowej, a ten atom węgla połączony do atomu azoty „dawnej” grupy amidowej. Niesamowite możliwości! Z teoretycznego punktu widzenia atom węgla grupy karboksylowej połączony jest z atomem azotu wiązaniem pojedynczym. Gdyby tak było, możliwa byłaby rotacja dookoła tego wiązania. Molekuły rotują- kręcą się dookoła wiązań pojedynczych. Trochę to tak łopatki miksera- mikser to jedna część cząsteczki, a wirująca łopatka zanurzona w np. bitej śmietanie to druga część. Prosty, metalowy kawałek łączący łopatkę i mikser możemy wyobrazić sobie jako wiązanie, które umożliwia obracanie się łopatki w cieśnie. Tak samo powinno być w wypadku wiązania peptydowego- powinno się ono kręcić. Tak się jednak nie dzieje. Dzięki unikalnemu połączeniu i „usadowieniu” atomu tlenu grupy karbonylowej i atomu azotu dawnej grupy aminowej w tak bliskiej odległości, częściowo wiązanie pojedyncze między atomem węgla a azotu, staje się wiązaniem podwójnym. I rotacja w tym wypadku przestaje być możliwa. Wiązanie staje się płaskie jak stół. Nie jest już możliwa jego rotacja wokół własnej osi.

Białka zbudowane są właśnie z takich „elementów”, czyli aminokwasów, które połączone są płaskim i stosunkowo trwałym wiązaniem peptydowym. Jest ono dość sztywne co powoduje, że białka jako tako mogą utrzymać swój stały kształt. Zależy on oczywiście od obecności grup pobocznych aminokwasów.

W roztworze wodnym, zsyntezowane białko przypomina trochę unoszącą się nitkę z koralikami na niej, która może się zwijać, skręcać, rozkręcać, obracać i przyjąć prawie każdy kształt. Fachowo nazywa się to kłębkiem statycznym. Białko, aby mogło pełnić swoją funkcję nie może oczywiście „wyglądać” jak mu się podoba. Zwija się ono bardzo szybko w odpowiednią i ściśle zdefiniowaną strukturę. Każda cząsteczka pepsyny, czy hemoglobiny, czy albuminy wygląda zawsze tak samo (pod warunkiem, że jest prawidłowo zsyntezowana). Białko zwija się tak na skutek oddziaływania grup bocznych ze środowiskiem, z samymi sobą, dzięki obecności mostków disiarczkowych i wielu innych czynników. Jest to poważny problem, nad którym naukowcy cały czas pracują, aby móc w pełni go opisać.

Ponieważ naukowcy sami nie wiedzą jak to się do końca dzieje, że białko przyjmuje w końcowym efekcie zawsze taki sam kształt, my też nie będziemy się tym zajmowali. Przejdziemy do momentu, kiedy mamy już gotowe, w pełni ukształtowane białko. Zakładamy, że ma ono taki kształt jaki powinno posiadać, ewentualnie posiada on grupy prostetyczne (czyli takie które pierwotnie nie należały do białka, ale przyłączyły się do niego w określonym miejscu) i posiada zdolności katalityczne.

Nie każde białko oczywiście musi posiadać grupę prostetyczną. Nie każde białko musi też brać udział w reakcjach chemicznych w komórce. Niektóre białka odpowiadają tylko za transport substancji (np. hemoglobina transportuje tlen), inne odpowiadają za budowę struktur komórkowych (np. miozyna). Część białek bierze jednak udział w katalizowaniu reakcji chemicznych.

Co to oznacza? Niektóre reakcje chemiczne zachodzą bardzo szybko. Nie potrzebują one pomocy. Inne natomiast zachodzą bardzo wolno- na tyle wolno, że organizm bez „wspomagania” nie mógłby funkcjonować. Dzieje się tak dlatego, że w znakomitej większości przypadków do zajścia reakcji, substraty muszą ułożyć się względem siebie w odpowiedniej odległości. Muszą „obrócić” się do siebie jak najbardziej korzystnie. Ich zderzenie musi być wymierzone z taką energią by mogła zajść reakcja- musi być na tyle duża, że przy zderzeniu cząsteczki po prostu nie odskoczą od siebie. Energia nie może być też zbyt duża by cząsteczki porozpadały się podczas zderzenia.

Nie jest o to tak łatwo w gąszczu wielu setek, a nawet tysięcy najróżniejszych cząsteczek. Białka, a dokładniej enzymy- są to białka biorące udział w reakcjach- mają za zadanie „łapać” cząsteczki, odpowiednio je względem siebie ustawiać, pomóc im w zderzeniu i zajściu reakcji chemicznej, która normalnie zachodziłaby np. 1 raz na sekundę, a w obecności białek zachodzi np. 10 tysięcy razy na sekundę.

Wiele osób twierdzi, że najwspanialsza funkcją białka jest to, że ma możliwość „sterowania” reakcją chemiczną. Bez wątpienia tak jest. Moim zdaniem jednak, tą „fajniejszą” cechą białek jest fakt, że potrafią one „złapać” cząsteczki.

Zróbmy eksperyment. Połóż przed sobą na stole długopis. Teraz za pomocą tylko jednego palca podnieś go i napisz na kartce swoje imię. Możesz w tym celu użyć tylko i wyłącznie jednego palca- aby złapać długopis i napisać swoje imię. Trudne? Chyba niemożliwe. Teraz zaangażujemy w ten proces dwa palce. Pamiętaj, by nie opierać długopisu w „zgłębieniu” między kciukiem, a palcem wskazującym. Spróbuj teraz napisać swoje imię. Da się? Da, ale nie wygląda to najładniej. Teraz zrób to samo  tak, jak robisz to zawsze- złap długopis tak jak jest ci wygodnie.

Ilu palców i elementów ręki użyłeś? Ja potrzebuję do tego kciuka, palca wskazującego i środkowego, oraz wgłębienia między kciukiem i palcem wskazującym.

Enzymy działają tak samo. Muszą one pochwycić cząsteczkę, która ma ulec reakcji w co najmniej trzech miejscach. Zapewnia to stabilność w „trzymaniu” jej oraz możliwością jej dowolnego obracania w przestrzeni. Oczywiście można zaangażować więcej niż 3 punktu podparcia, ale 3 to minimum, by cząsteczka była pochwycona pewnie i na tyle stabilnie, by przypadkiem nie wyślizgnąć się z objęć enzymu.

Czy jest to takie niesamowite? Przecież co to za problem by chwycić cząsteczkę nawet w 3 miejscach. Wystarczy, by element enzymu, który odpowiedzialny jest za złapanie cząsteczki miał odpowiedni kształt i właściwości. My też przecież nie mamy problemu z pochwyceniem długopisu, który leży sobie na biurku. Co w tym niesamowitego?

Wyobraź sobie teraz basen z wodą. Wchodzisz do tego basenu i pływa w nim bardzo wiele ryb. Jedne mniejsze, drugie większe, ale jest ich wiele i są z różnych gatunków (mają różny kształt, pływają z różną szybkością, są spokojniejsze, lub bardziej wystraszone). Masz za zadanie teraz pochwycić za pomocą jedynie 3 palców rybę w takim zbiorniku. Oczywiście wszystkie pływają. Obijają się o ciebie. Jeśli byłaby tam duża ryba np. rekin (oczywiście jeśli by cię nie zjadł) po uderzeniu w ciebie, zmieniłby twoją trajektorię. Ty również w celu złapania tej jednej, konkretnej ryby musisz machać rękami, nogami i wyginać się tak by po pierwsze zbliżyć się do niej, a następnie złapać ją za pomocą trzech palców i najlepiej przysunąć jak najbliżej ciała by nie uciekła.

Te porównanie jest bliższe prawdy tego jak wygląda praca enzymu.

W roztworze wodnym w komórce mamy setki substancji. Cząsteczka enzymu na ślepo przemierza wnętrze komórki i „szuka swoim” cząsteczek. Cały czas jest bombardowana z różnych stron- odpychana i przesuwana. A do tego, za pomocą małego swojego fragmentu musi pochwycić inną cząsteczkę. Cząsteczka ta też się porusza, jej struktura wiruje (tak jak już wcześniej mówiliśmy). Cząsteczka ta przepycha się między innymi, zderza i „kręci się” jak niespokojne dziecko.

W momencie pochwycenia ją przez enzym ten szybko zmienia swój kształt tak, by jak najmocniej pochwycić cząsteczkę (czyli tak, by oddziaływania enzym- cząsteczka były jak najsilniejsze) i stara się ją odizolować od środowiska na czas reakcji, aby przypadkiem inna rozpędzona cząsteczka nie wybiła ją z uścisku. Enzym tak dopasowuje się do kształtu cząsteczki, aby jak najsilniej ją złapać, ale również tak, by móc nią manipulować w przestrzeni. Wszystko w nieustającym ruchu wszystkich elementów, drganiu wszystkiego dookoła, ciągłych zderzeniach i pląsaniach.

Trochę to tak, jakby próbować utrzymać przerażoną żabę w rękach, siedząc podczas sztormu na bujającej się tratwie na środku oceanu. A pamiętajmy, że enzymy robią to co ułamek sekundy, zamieniając miliardy cząsteczek różnego rodzaju w inne cząsteczki w każdej sekundzie naszego życia. Dla nas jest to abstrakcja, której nie możemy sobie nawet wyobrazić- no bo jak coś takiego jak struktura białkowa w ciągu sekundy potrafi np. tysiąc razy przyłączyć się do tysiąca różnych cząsteczek, jedna po drugiej, dopasować się do tych cząsteczek, przeprowadzić na nich odpowiednią reakcję, wypuścić je, związać się z kolejną i tak od setek to setek tysięcy razy w ciągu sekundy. Dla nas jest to magia. Dla enzymów- chleb powszedni.

Zapraszam do odwiedzenia strony na Facebook! 

Eksperyment Calhouna- czy to się już dzieje?

Eksperyment Calhouna nie jest zbyt popularnym eksperymentem o którym mówi się w szkołach, czy na wykładach. Szkoda, bo jest to eksperyment o bardzo ciekawej konstrukcji i założeniach. Przeglądałem kilka stron i filmików poświęconych temu eksperymentowi i postanowiłem to wszystko podsumować i opisać.

Zacznę trochę od końca, bo od wniosku- nieograniczony dostęp do pokarmu i  brak zagrożeń powodował wymarcie populacji. Wniosek może nie wydaje się z początku szokujący, ale po przeanalizowaniu szczegółów i odniesieniu ich np. do populacji ludzi daje do myślenia. Oryginalny tekst autorstwa Cahouna znajdziecie tutaj: LINK.

W lipcu 1968 roku, Calhoun przygotował zamkniętą, kwadratową zagrodę o wymiarach około 2,7 metra i wysokości około 1,4 metra. Na każdej ze ścian przygotowanej zagrody umieszczono cztery poczwórne tunele, które wykonano z drucianej siatki. Tunele te prowadziły z dolnej części wybiegu do klatek lęgowych, karmników oraz poidełek z wodą. Przez cały czas trwania doświadczenia (4 lata) dostęp do wody, jedzenia oraz materiału budulcowego na gniazda był nieograniczony. W zagrodzie nieobecne były drapieżniki.

Po wybudowaniu zagrody, wpuszczono do niej cztery pary myszy. Mogły robić wszystko co robią myszy, miały nieograniczone zapasy i nic im nie zagrażało. Jedynym ograniczeniem była możliwość opuszczenia zagrody.

Od dnia 1 w którym w zagrodzie znalazły się cztery samice i cztery samce, aż do dnia 104 populacja nie rosła- była to faza społecznego dostosowania się. Oznacza to, że w tym czasie myszy te przyzwyczajały się do siebie jak i do nowego otoczenia w którym się znalazły. Przez ten okres myszy stworzyły swojego rodzaju podział terytorialny i zaczęły budować gniazda. W 104 dniu pojawił się pierwszy miot.

Od dnia 105 do 314 wystąpiła faza najszybszego wzrostu (okres wykorzystania). W tym czasie średnio okres podwojenia populacji (np. z 16 osobników do 32, następnie do 64 itd.) następował co około 55 dni. Mioty pojawiały się jednak proporcjonalnie do stopnia społecznej dominacji- oznacza to, ze wykształciła się swego rodzaju struktura socjalna. Można to porównać do posiadania uprzywilejowanej pozycji, przez niektóre osobniki. Samce dominujące zajmowały boksy w których koncentrowało się rodzenie nowych osobników. Samce mniej dominujące nie posiadały potomstwa, albo posiadały go w nieporównywalnie mniejszej ilości niż samce dominujące.

Zauważono, że pomimo identyczności każdego z boksów, w niektórych myszy pobierały więcej pokarmu. W trakcie trwania doświadczenia, w miarę wzrostu populacji dochodziło do przeludniania boksów, oraz zauważono, że po przyzwyczajeniu się myszy do stałego dostępu do pokarmu i picia, przestała przeszkadzać obecność innych osobników. Innych znaczących zmian w zachowaniu się myszy nie zauważono, oprócz faktu, że pod koniec trwania fazy, w całej populacji znajdowało się około trzykrotnie więcej osobników niedojrzałych.

W dniu 315 zaczęła się faza stagnacji. Trwała ona do dnia 559. Był to okres równowagi w populacji. Wydłużył się czas podwajania liczebności populacji- z 55 dni do 145. Zaobserwowano stagnację u samców, nawet tych dominujących. Rolę obronną gniazd przejęły samice, które stały się agresywne wobec innym myszom jak i wobec własnego potomstwa. Samice często odstawiały swoje potomstwo od piersi i zmuszały je do opuszczenia gniazda. Przemoc w zachowaniach samic stałą się powszechna- samce niedominujące atakowały się nawzajem. Zaobserwowano agresje wymierzoną wobec określonych osobników.

Zaobserwowano występowanie zachowań homoseksualnych- starsze samce zalecały się do młodszych, przyjmując pozycję uleglejszą. U samic zaobserwowano proces wchłaniania płodów (organizm myszy może wewnątrzmacicznie wchłonąć płód w momencie występowania niekorzystnych warunków zewnętrznych). Pojawiają się pierwsze bezdzietne samice.

W połowie fazy praktycznie wszystkie młode były odrzucane od samic, przez co nie wykształciły się w nich zachowania emocjonalne (tak, myszy też je posiadają).

Zaobserwowano również nadmierne tłoczenie się myszy w boksach. W założeniach doświadczenia, spodziewano się, że brak miejsca w zagrodzie (przewidziano ją na 3840 myszy) będzie głównym czynnikiem limitującym wzrost populacji. Przez nadmierne tłoczenie się w boksach, część z nich pozostawała całkowicie pusta, stąd samice jeśli tylko by chciały, miałyby dogodne warunki do rodzenia potomstwa w niezatłoczonych boksach- mimo wszystko tak się jednak nie stało.

Ostatnia faza- faza wymierania- trwała od 560 dnia do końca eksperymentu, czyli do dnia 1588. W 560 dniu odnotowano koniec wzrostu populacji. Zachodzenie w ciąże samic jest bardzo rzadkie, a nieliczne przypadki porodu kończą się z reguły śmiercią nowonarodzonych osobników. Ostatnie poczęcie odnotowano w 920 dniu.

Zaobserwowano pojawienie się tzw. „samców pięknisiów”- ich jedynym zajęciem było jedzenie, picie, spanie i czyszczenie futerka. Nie przejawiały one zainteresowania innymi samicami albo samcami.

W trakcie trwania ostatniej fazy populacja praktycznie utraciła zdolność do reprodukcji. W momencie, gdy populacja składała się z ostatniego tysiąca myszy, nie przejawiała ona żadnych społecznych zachowań- obca im była agresja, nie znały zachowań prowadzących do reprodukcji. Nie czuły one potrzeby ochrony gniazda i ostatnie osobniki były całkowicie pochłonięte pielęgnowaniem siebie. Stwierdzono, że wszystkie osobniki nadmiernie dbające o siebie, były doskonale zachowanymi przedstawicielami populacji- miały one zdrowe i zadbane ciała, nie chorowały. Nie przejawiały też zachowań seksualnych.

Wnioski płynące z doświadczenia są bardzo istotne i niepokojące. Głównym jaki zauważono był fakt, że w dużej populacji matka mniej dba o swoje gniazdo i młode. Nie wykształcane zostały społeczne zachowania w kolejnych pokoleniach, ponieważ wraz ze wzrostem populacji zaniknęły czynniki edukacyjne i społeczne u młodych. Z powodu nieograniczonej dostępności do pokarmu oraz braku zagrożenia, osobniki nie czuły potrzeby do podejmowania jakichkolwiek zachowań mających na celu pozyskanie zasobów- młode osobniki nie obserwowały u starszych zachowań i nie mogły się ich uczyć, stąd po czasie zachowania te bezpowrotnie ginęły. Najbardziej niepokojącym (moim zdaniem) wnioskiem jest fakt,  że brak wyzwań stopniowo pogarsza zachowanie kolejnych pokoleń i prowadzi to do wymarcia (samozagłady) populacji.

Poniżej przedstawiony jest oryginalny wykres stworzony przez Calhouna, przedstawiający liczebność populacji myszy w czasie trwania doświadczenia. 

Eksperyment kilkukrotnie ponawiano używając innych gatunków tj. szczury. Co do eksperymentu na ludziach nikt go nigdy nie prowadził. Ale czy tylko ja mam wrażenie, że wiele z zachowań można zaobserwować również u ludzi... czy oznacza to, że eksperyment Calhouna na ludziach właśnie trwa? 

Przypominam o ankiecie na logo strony ;) ==> prawa strona ;)

Zapraszam do odwiedzenia FB!

Kent Hovind, kreacjonizm i inne pokemony.

Nie tak dawno trafiłem na Youtube.com na wykłady niejakiego dr Kenta Hovinda (mam nadzieję że tak się odmienia jego imię i nazwisko). Co mogę powiedzieć o tym wykładach? Jestem przerażony, zszokowany, zasmucony i rozdrażniony. W tym przydługawym artykule „siądę” na jednym z wykładów jakie Hovind zaprezentował. Wykład trwa dwie i pół godziny- zatrważająco długo jak na ilość manipulacji jakie zostały podane. Obejrzałem cały ten wykład (jest to DVD np. 1 pod tytułem „Wiek Ziemi” i całość możecie znaleźć pod linkiem: https://www.youtube.com/watch?v=_lKrE-L0G-8) i stwierdziłem, że nie mogę przejść obok tego obojętnie. Co prawda podjąłem się obejrzenia pozostałych wykładów z tej serii, ale w artykule skupie się głównie na pierwszym wykładzie- a dokładnie na jego małej części! Z czasem być może napiszę artykuły na temat kolejnych wykładów Hovinda. Wybaczcie, że poniżej omówię jedynie około 30 minut wykładu. Ale widząc ile stron zajęło mi opisanie tylko tych 30 minut, po dokładnej analizie ponad dwóch godzin materiału, artykuł byłby zbyt wielki i mało kto dotrwałby do końca.

Jeśli nie macie czasu poświęcić dwóch i pół godziny na wysłuchanie wykładu Hovinda bardzo się cieszę- nie warto. W artykule będę przytaczał konkretne wypowiedzi Hovinda i starał się je wyprostować. Kiedyś pewien czytelnik bloga napisał mi wiadomość, abym nie walczył z kreacjonizmem, ani z ludźmi którzy na siłę podkopują (nieudolnie) wartość i znaczenie nauki bo i tak nie wygram. Faktycznie- może i nie wygram z głupotą ogarniającą ten świat, ale zawsze można starać się wyjaśniać to co kreacjoniści przekręcają po swojemu i na siłę prezentują poglądy przeinaczone, przerobione, albo powołują się na fakty, które od dawna są odrzucone przez naukę. Nie będę rozpisywał się jak głupi jest kreacjonizm bo filmy Hovinda pokazują to lepiej. Ja chciałbym przeprowadzić polemikę z tym co pseudo doktor usilnie wpajał publiczności.

Zacznijmy od przedstawienia postaci Hovinda. Kent E. Hovind nie jest doktorem. Jest to tytuł który on używa, ale nie jest to prawdziwy tytuł naukowy. Nie jest też naukowcem za jakiego się podaje. Ukończył on jedynie nieakredytowany Midwestern Baptist College- czyli tak zwaną fabrykę dyplomów- każdy może tam pójść i po krótkim czasie dostać tytuł doktora edukacji chrześcijańskiej. Nie ma to nic wspólnego z tytułami doktora w zakresie biologii, chemii, biologii ewolucyjnej, czy jakiejkolwiek NAUKI. Mimo wszystko Hovind wygłasza poglądy, które jak sam przekonuje są poglądami naukowymi i stawia siebie jako autorytet naukowy (którym nie jest) w kwestiach ewolucji- mimo że nie jest tajemnicą, że żadnego przygotowania, ani nawet kursu z zakresu podstaw ewolucji nie przeszedł. W skrócie- jest on kreacjonistą, który wiedze na temat ewolucji zaczerpnął może z podręczników dla gimnazjalistów, ale przywłaszczył sobie prawo do krytykowania całej teorii ewolucji nie znając nawet jej szczegółów.

Cechą charakterystyczną Hovinda jest brak wiedzy- „fakty” jakie podaje są wyssane z palca i przeinaczone w sposób by brzmiały tak jak on chce. Faktycznie- jeśli ktoś nie zna teorii ewolucji z bardziej poważniejszych podręczników niż „Biologia dla pierwszej klasy gimnazjum” będzie miał wrażenie, że wszystko co Hovind mówi jest całkowitą prawdą. Niestety nie jest i postaram się to udowodnić na przykładzie tylko wstępu do jego wykładu.

Co bardzo mnie cieszy do 2017 roku Hovind będzie siedział w więzieniu za oszustwa podatkowe.

Ale przejdźmy do konkretnego filmu.

Głównym punktem filmu „wiek Ziemi” Hovinda są zagadnienia związane z ewolucją. Jak podaje osoba wprowadzająca do seminarium, „doktor” Hovind przedstawi dowody na to, że Ziemia nie powstała kilka miliardów lat temu (a jako poparcie będą dowody z Księgi Rodzaju). Robi się poważnie.

Wykład miał miejsce w 2003 roku, ale domyślam się, że od tamtego czasu niewiele zmieniło się w kwestii myślenia Hovinda i głoszonym przez niego poglądów co można potwierdzić wchodząc na strony które są jemu poświęcone. Wystarczy posłuchać też kreacjonistów, którzy jak mantrę powtarzają pierdoły opowiadane przez osoby takie jak Hovind. Co najśmieszniejsze, mało który kreacjonista jest w stanie podać chociaż podstawowe założenia ewolucji, ale nie przeszkadza to w jej krytyce.

Z początku Hovind przedstawia się- mówi już na wstępie, że wierzy w to, że Pismo Święte jest nieomylnym, natchnionym słowem Boga. Na prezentowanym slajdzie można znaleźć informacje, jakoby Całe Pismo przez Boga jest natchnione i pożyteczne do nauki, do wykrywania błędów, do poprawy, do wychowywania w sprawiedliwości. Już z pierwszym slajdem z wykładu można polemizować- Pismo święte nie jest książką naukową. Zawsze dziwi mnie dlaczego ludzie traktują te książkę jako coś nadzwyczajnego. Nie chodzi mi o krytykę religii, ale historie zawarte w Biblii są lekko mówiąc fantastyką niskich lotów. Jest to zbiór opowiadań, przypowieści, które zostały spisane przez setki osób na przestrzeni kilkuset lat. Nie jest tajemnicą że Biblię w dzisiejszej postaci kościół jako taki redagował kilkunastokrotnie wprowadzając poprawki mające na celu lepszą manipulacje ludźmi. Na slajdzie pisze wyraźnie, że Biblia jest pożyteczna do nauki- niestety nie ma w niej informacji na temat mitozy, prawach Keplera, strukturze DNA czy funkcji falowej- czytałem i nie znalazłem. Biblia jest też wykrywaczem błędów- nie rozumiem tego fragmentu… zaczyna świecić na czerwono jak znajdzie błąd? Biblia ma być też pożyteczna w wychowaniu w sprawiedliwości- pomijając fakt nawoływania do wszechobecnej nienawiści dla inności.

Mniejsza co Hovind myśli o Biblii, ale wiemy już, że cały wykład i jego przekonania są na niej oparte. Później Hovind mówi o celach wykładu: zwiększenie wiary w słowo boże, nawrócenie osób które nie są jeszcze zbawione, zmotywowanie osób wierzących do podejmowania działań dla boga. Uroczo.

Później są żarty prowadzącego- pominiemy. Następnie Hovind przedstawia siebie, swoją żonę, dzieci oraz to, co zrobiła jego mama po jego urodzeniu i inne rzewne opowiastki. Nuda. Warto wspomnieć że jak sam Hovind mówi- cała jego rodzina- żona, dwaj synowie, córka oraz żony synów i mąż córki pracują dla niego- w dziale księgowości, tworzenia wykładów, sklejania taśm filmowych itp. Niezła szajba. Nie mogę powstrzymać się też od skomentowania sposobu pozyskiwania pieniędzy przez szajkę Hovinda. Jak sam przyznał, zanim zaczął swoją działalność „edukacyjną” powiedział bogu, że przestanie jeśli ten nie zapewni mu pieniędzy. Dowiadujemy się też, że bóg natchnął darczyńców, dzięki którym Hovind miał jak funkcjonować. I teraz albo jego córka, albo bóg władowali go za kratki- siedzi 10 lat za oszustwa podatkowe… córka w księgowości zapomniała zrobić przelew? A może to bóg. Pominę wstępy i przejdę do części wykładu poświęconemu wieku Ziemi.

Po 20 minutach gadania o niczym, Hovind atakuje podręcznik do pierwszej klasy (bo tylko taki przeczytał?) w którym jest napisane: Od czasu powstania, przed 4,5 miliardami lat, Ziemia bardzo się zmieniła. Ja nie widzę w tym zdaniu nic sprzecznego, ani nic niepoprawnego. Oczywiście w ciągu 10 sekund zostałem wyprowadzony z mojej błogiej nieświadomości- Ziemia przecież nie ma 4,5 miliarda lat. Hovind obiecuje, że zaraz przekona mnie jako widza tego smutnego spektaklu, że Ziemia nie może mieć 4,5 miliarda lat.

Dowiadujemy się, że słowo „wyewoluowało” (w kontekście: „życie wyewoluowało”) jest bardzo podchwytliwe. Hovind deklaruje, że odbył 77 debat na uniwersytetach (kto do cholery tam go wpuścił!?) i nauczył się je wygrywać w 5 minut. Przechodzimy teraz płynnie do części „naukowej”.

Hovind podaje, że ewolucja ma wiele znaczeń. Tylko 1 znaczenie według niego ma naukowe wytłumaczenie w które podobno on sam wierzy, a pozostałe 5 znaczeń nie jest naukowych.

Dodaj napis

Pierwsze znaczenie według Hovinda, to „Ewolucja Kosmologiczna”, która mówi o pochodzeniu czasu, przestrzeni i materii, tzw. Wielki Wybuch. Oczywiście hipoteza Wielkiego Wybuchu jest błędna BO Bilbia mówi, że na początku Bóg stworzył niebo i ziemię. To jest jego krytyka hipotezy Wielkiego Wybuchu. Następnie jest wymijająco- przestrzeń ma trzy wymiary (nie prawda- czwarty wymiar jest czasowy), trójca święta ma trzy osoby, materia ma trzy stany skupienia (nie prawda- znamy 4 stany skupienia), a zawarte jest to rzekomo w słowach na początku, które obalają Wielki Wybuch, bo jak Hovind mówi, nie mógł mieć on miejsca bo i materia i czas musiałyby powstać w jednym czasie z niczego. Koniec jego naukowego wyjaśniania o tym jak błędny jest Wielki Wybuch. W skrócie- słowa w Biblii na początku obalają CAŁĄ teorią Wielkiego Wybuchu. Żart?

Dalej wyróżniony jest kolejny typ ewolucji- Ewolucja Chemiczna. Na slajdzie widzimy podpis- Jeśli przy Wielkim Wybuchu powstał wodór i hel, jak wyewoluowało 105 pozostałych pierwiastków? Najwidoczniej nie doczytał (on i pozostali kreacjoniści) drugiej strony podręcznika do fizyki. Hovind mówi, że wyjaśnienie naukowe mówi o syntezie jądrowej która produkuje pierwiastki do żelaza, a nie dalej, a w końcu znane są ciężkie pierwiastki. Niestety nie doczytał on o wybuchach supernowych. No trudno- wystarczy podręcznik do liceum z fizyki, aby dowiedzieć się co to jest nukleosynteza i poznać szczegóły powstania cięższych od żelaza pierwiastków.

Następnie Hovind mówi o Ewolucji Gwiezdnej. W skrócie o tym jak powstają gwiazdy i planety i jak sam on mówi- nikt nigdy nie widział powstającej gwiazdy. Nie wiem czy już się śmiać czy płakać. Hovind mówi, że obserwujemy wybuchy gwiazd- on sam mówi o supernowej, ale nie doczytał, że to one produkują ciężkie pierwiastki! Mniejsza z tym. Mówi on o obserwowaniu wybuchów, ale nigdy nikt nie widział powstającej gwiazdy. Jakim nieukiem trzeba być, by zakładać, że formowanie gwiazdy- czegoś co waży miliardy miliardy miliardów ton ma trwać ułamek sekundy- tyle co wybuch supernowej. Zostajemy poinformowani, że nikt nie udokumentował powstania gwiazdy. Raczej nie jest to dziwne, jeśli przeczyta się cokolwiek na temat gwiazd- ich masa, wielkość i czas jaki potrzebują do powstania. Nikt nie żył dostatecznie długo by móc zaobserwować narodziny czegoś takiego jak gwiazda!

Czwarte znaczenie to Ewolucja Organiczna- czyli pochodzenie życia. Hovind próbuje kolokwialnie wcisnąć publiczności, że człowiek pochodzi od kamienia. W takie coś chyba nikt nie uwierzy, a żaden naukowiec się z tym nie zgodzi. Nie zostaje ten wątek jednak rozwinięty dalej.

Piąte znaczenie to Makro- Ewolucja- czyli „przemiana jednego rodzaju zwierzęcia w inny”. Hovind podaje ulubiony przez kreacjonistów przykład- czy widzieliście kiedyś psa, który powiłby nie-psa? Dlaczego kreacjoniści chcą w tak tandetny sposób przedstawić ewolucję? Nikt związany z nauką, nigdy! Nie mówił o tym, że z jednego zwierzęcia może wyjść drugie- inaczej- nikt nigdy nie twierdził, że pewnego ciepłego południa małpa powiła człowieka. To kreacjoniści tak przedstawiają całą praktycznie ewolucje gatunków, ale jest to nie prawda i żaden naukowiec się z takim przedstawieniem sprawy nie zgodzi! Mimo wszystko kreacjoniści dalej uważają że jest to ich koronny argument, że teoria ewolucji jest w błędzie… mimo, że teoria ewolucji nawet nie dopuszcza takiej możliwości.

Następnie Hovind urządza quiz- mamy psa, wilka, kojota i banana- które z nich nie pasuje do reszty? Oczywiście odpowiedź banan jest poprawna. Następnie dowiadujemy się, że profesorowie uważają że wszystko „jest tego samego rodzaju”. Nie do końca wiem co autor miał na myśli, ale wydaje mi się, że chodzi o zagadnienie wspólnego przodka. Oczywiście- wilk, pies i kojot do banana raczej nie mają nic wspólnego. Ale schodząc odpowiednio nisko- do genów można znaleźć brzydko mówiąc zajebiście dużo podobieństw. Schodząc po drzewie filogenetycznym w bardzo odległej przeszłości dojdziemy do momentu wspólnego przodka banana z podanymi zwierzętami. Pokrewieństwo zatrważająco dalekie, a wspólny przodek bardzo odległy, ale jednak istnieć musiał na co wskazuje wiele rzeczy- zaczynając od budowy komórkowej organizmu, przez geny (różne dla tych organizmów, ale biochemicznie identyczne), czy chociażby same procesy komórkowe- oddychanie komórkowe, cykl Krebsa, przemiany biochemiczne. Przypadek, że wilk, kojot i banan mają takie same te procesy? Nie- po prostu mają wspólnego przodka, nawet jeśli jest on bardzo daleki.

Ostatnim określeniem podanym przez Hovinda jest mikroewolucja- wariacje w ramach jednego rodzaju. Z tego co zrozumiałem chodzi o to, że w obrębie jednego rodzaju np. psów mogą wystąpić i duże i małe psy. Co w tym dziwnego? Nie wiem. Hovind mówi, że to nie jest ewolucja. Nie jest to zaskakujące, bo faktycznie fakt istnienia i dużych i małych psów w obrębie jednego rodzaju nie jest związane w żaden sposób z ewolucją! Jest to myśl rzucona od tak, która w kontekście starania się o pogrążenie ewolucji idealnie pasuje by wprowadzić więcej zamętu.

Przechodzimy teraz do wieku Wszechświata i Ziemi.

Hovind w charakterystyczny, kpiący sposób mówi, że prawdopodobnie 18-20 miliardów lat temu cała materia została ściśnięta do punktu mniejszego od kropki na końcu tego zdania. Następuje wymowne milczenie, głupia mina i rechot publiczności. Pada jeszcze pytanie „czy wiecie, że ścięli drzewa aby to wydrukować” (o podręczniku naukowym). Kolejny głupawy rechot kreacjonistów. Pomijam fakt, że drzewa ścinali też do drukowania Biblii.

Hovindowi po prostu nie podoba się idea, że Wszechświat powstał z nicości na skutek wybuchu. Hovind pokazuje swoją pełną ignorancję mówiąc „pewnego dnia wybuchłą nicość i o to tu jesteśmy”. Mam nadzieję, że Wy- czytelnicy mojego bloga, znacie fachowe podejście do tematu. Podsyłam link do mojego artykułu w pełni naukowego o tym jak wyglądał Wielki Wybuch i dlaczego nie był wybuchem, co próbuje wcisnąć nam Hovind.

Może już zauważyliście- strategią kreacjonistów jest nadmierne upraszczanie wszystkiego. Przedstawiając Wielki Wybuch jako „wybuch nicości” faktycznie sprawia to wrażenie czegoś śmiesznego. Dopiero studiowanie literatury, poszukiwania odpowiedzi, czy spotkanie z prawami fizyki i równaniami matematycznymi, po długim czasie, dokładnym przestudiowaniu, dają mglisty obraz jak to wygląda, ale wyraźnie pokazują, że nadmierne upraszczanie tak ukochane przez kreacjonistów jest dziecinadą. Brak im argumentów naukowych- jedyne co robią to uproszczenie i wyśmianie, tak by wyglądało to zabawnie. Wystarczy chociaż minimalnie poszperać w podręcznikach, aby przekonać się, że tylko kreacjoniści mówią „wybuch nicości”. Żaden szanujący się naukowiec nie wypowie takiego zdania obarczonego wieloma błędami.

Na tym skończę analizę obiecanego fragmentu wykładu. Jest to zatrważające. Około 20 minut i tyle przekłamań, niedomówień czy po prostu zmyślonych rzeczy. Jeszcze gorzej, że wykładów takich jest więcej i każdy naszpikowany jest podobnymi kretynizmami.

Nie mam nic przeciwko polemice kreacjonizm- nauka jeśli dyskusja odbywa się na poziomie na którym jedna i druga strona ma batalie dowodów naukowych za i przeciw każdej z teorii. Na szczęście dla świata i nieszczęście dla samego siebie, kreacjonizm propagowany jest przez idiotów. Tak- trzeba to nazywać po imieniu. Osoby które propagują kreacjonizm nie mają żadnych podstaw naukowych do jakiejkolwiek dyskusji. Wszystko opierają na dogmatach sprzed kilkuset lat, przekłamanych faktach, albo na nadmiernym uproszczaniu wszystkiego. Jest to przerażające. Śmieszne w gruncie rzeczy, ale straszne jak można dać się zmanipulować. Wiem, że mogą posypać się gromy, że naukowcy manipulują wciskając wszędzie Wielki Wybuch oraz to że ewolucja jest faktem. Przynajmniej naukowcy podają dowody… a nie Biblię jako jedyne źródło prawdy.

Tekst miał za zadanie jedynie przytoczyć to, że istnieją na świecie osoby jak Hovind- i jest ich bardzo dużo. Miał pokazać myślenie kreacjonistów oraz jak łatwo można niewyedukowanym tłumem manipulować. Nie miałem na myśli obrażania uczuć religijnych (i tak mam je w poważaniu), ale o pokazanie, że obok poglądów kreacjonistycznych oraz retoryce stosowanej przez osoby takie jak Hovind nie można przejść obojętnie.

Przypominam o ankiecie na logo strony ;) ==> prawa strona ;)

Zapraszam do odwiedzenia FB!

Czy Kent by się z tym zgodził? 

Bańki mydlane, Kaczor Donald i efekt kapilarny

Mam miłą przyjemność kolejny raz zaprezentować na blogu post napisany przez jednego z czytelników! Tym razem nie jest to Poyu, którego teksty znajdziecie pod linkami: Skazani na wolne rodniki, Po co lunatykom księżyc, Za co mały ślimaczek mógłby być wdzięczny swojej matce.  

Tym razem napisał dla Nas Piotr Gładysz.

"Nazywam się Piotr Gładysz, aktualnie jestem w trzeciej klasie liceum. Od zawsze fascynował mnie otaczający nas świat. Już jako dziecko zadawałem wiele pytań, dotyczących różnych zjawisk zachodzących w przyrodzie. Interesowałem się także astronomią, być może dlatego, że w książkach jej poświęconych było dużo kolorowych obrazków ;).Teraz, posiadając już jako taką wiedzę, postanowiłem dzielić się nią z innymi, mimo iż jako umysł ścisły nie posiadam specjalnych zdolności pisarskich. Zdecydowałem się jednak spróbować, między innymi dzięki Atom For The World oraz blogom o podobnej tematyce, które zainspirowały mnie do działania. Tak powstał mój blog: Fizyka Dla Każdego (http://fizykadlakazdego.blogspot.com/).Dziękuję Tomkowi, za możliwość opublikowania artykułu w miejscu, tak dla mnie ważnym. Mam nadzieję, że moje wypociny są warte tego miejsca. Zapraszam do czytania!"

Ja ze swojej strony zachęcam do czytania i komentowania!


Serce człowieka nieustannie pompuje krew do każdej komórki ciała. Dzięki temu, na przykład podczas chodu, nie mamy niedokrwionego mózgu i nie mdlejemy co chwilę. Jak to jednak jest z roślinami? 

Co prawda nie posiadają one krwi, ale muszą jakoś transportować wodę pobieraną z gleby do liści, łodyg, kwiatów i tak dalej. Tylko, że przynajmniej ja, nigdy nie widziałem, żeby jakiejś roślinie biło serce :). Jak to jest więc możliwe, że bez żadnej "pompy" woda trafia do każdej komórki? Właśnie o tym i paru innych ciekawostkach będzie traktował dzisiejszy artykuł. Zapraszam!

Dlaczego bańki mydlane nie są sześcianami?

Rys. 1 Na rysunku pokazane są tylko
siły działające między cząsteczkami,
siła grawitacyjna została pominięta (źródło)

Najpierw zajmiemy się zagadnieniem, na pierwszy rzut oka zupełnie niezwiązanym z naszym pytaniem (no dobra, pewnie sam temat jest na razie niezrozumiały, ale spokojnie) - napięciem powierzchniowym. Nie jest to nic związanego z prądem, tylko z cieczami, a dokładniej z ich powierzchnią. Dla łatwego zobrazowania problemu posłużę się prostym przykładem. Załóżmy, że mamy do dyspozycji szklankę. Dlaczego nie mielibyśmy do niej czegoś wlać? Niech to będzie woda (oczywiście mogłaby to być jakaś inna ciecz, ale woda jest spoko). Jak, mam nadzieję, doskonale zdajesz sobie sprawę, Drogi Czytelniku, woda zbudowana jest z cząsteczek, które w przeciwieństwie do tych w ciałach stałych, nie są ze sobą tak silnie zespolone. Jednak nadal działają między nimi siły przyciągania, będące siłami elektromagnetycznymi, ale nas interesuje tylko to, że to przyciąganie występuje. Siły te nazywamy siłami kohezji.

Wróćmy jednak do naszej szklanki. Dla bezpieczeństwa załóżmy, że nie chce nam się pić i możemy w spokoju zająć się badaniem wody. Wewnątrz cieczy cząsteczki są poustawiane naokoło siebie i przyciągają się wzajemnie tak, że wypadkowa siła działająca na nie niweluje się i cząstki nie są w żadnym kierunku "ciągnięte". Inaczej natomiast ma się sytuacja na powierzchni, gdzie molekuły znajdujące się całkiem na zewnątrz są przyciągane tylko od cząstek po bokach i pod nimi. Ilustruje to rysunek 1.

Takie nierównomierne rozłożenie cząstek przy powierzchni sprawia, że pojawia się siła, która chce wciągnąć je do środka. Oczywiście nie są one wciągane, ale wytwarzają ciśnienie zwane ciśnieniem powierzchniowym. Natomiast siły działające stycznie do powierzchni odpowiedzialne są właśnie za napięcie powierzchniowe.

Dla zobrazowania sobie na czym polega napięcie powierzchniowe, wykonajmy mały myślowy eksperyment. Mamy płaską rozciągliwą tkaninę rozpiętą w powietrzu równolegle do ziemi. Wyobraźmy sobie,  że jest to powierzchnia wody. Jeżeli w jakimś miejscu naciśniemy na tę tkaninę, to poczujemy, że napina się ona i równoważy siłę, z którą działamy. Tak samo działają cząsteczki na powierzchni cieczy. Jeżeli natomiast naciśniemy za mocno, dojdzie do rozerwania, ponieważ siła działająca na materiał jest większa, niż maksymalna siła, jaką tkanina może działać na ciało wytwarzające nacisk. Dokładnie tak samo jest z powierzchnią wody. Gdy zadziałamy zbyt dużą siłą, cząsteczki po prostu oddzielą się od siebie.

Rys. 2  Spinacz na powierzchni wody nie tonie,
 lecz unosi się dzięki oddziaływaniu między
cząsteczkami wody (źródło)

Oczywiście powierzchnia wody jest znacznie mniej odporna na działające na nią siły, jednak będąc ostrożnym, można zaobserwować, że faktycznie zachowuje się jak tkanina (rys. 2). 

Ponieważ przyroda jest w miarę cwana, ale też musi korzystać z praw fizyki, istnieją stworzenia, które potrafią poruszać się po wodzie, niczym Jezus (no dobra, jednak trochę inaczej, ale porównanie fajne). Mowa oczywiście o nartnikach (rys. 3). 

Dobra, piszę sobie o tym wszystkim i piszę, ale co z tymi bańkami mydlanymi? Zaraz do tego dojdę, jednak muszę napisać jeszcze jedno bardzo ważne i wcale nie takie proste stwierdzenie, które rozwieje wszelkie wątpliwości. A mianowicie: w 

naturze każdy układ dąży do osiągnięcia jak najmniejszej energii.

Jeżeli po przeczytaniu powyższego zdania Twoja reakcja wyglądała mniej więcej tak: "Eee? Co ja czytam?", to nie martw się, zaraz wszystko stanie się jasne.

Rys. 3 Sprytne nartniki, dzięki wielu odnóżom,

rozkładają swój ciężar na powierzchni wody, co nie powoduje 

przerwania jej ciągłości, a jedynie ugięcie (źródło).

W szkole uczyliśmy się, że istnieje coś takiego, jak energia potencjalna. Gdy uniesiemy piłkę na jakąś wysokość nad ziemią, to dostarczamy energię do układu Ziemia - piłka. Teraz, gdy puścimy ją, nie zostanie ona w miejscu, ale spadnie na dół, oddając zgromadzoną energię. Tym sposobem, gdy piłka straci już całą energię i poodbija się trochę, w końcu zatrzyma się na powierzchni. Układ znów posiada minimalną możliwą energię. Zrozumiałe? Myślę, że tak.

Analogicznie sprawa odnosi się do cząsteczek przy powierzchni wody. Działa na nie, jak już wcześniej wspomniałem, nierównoważona siła F (Rys. 1), natomiast na cząsteczki wewnątrz cieczy nie działa w przybliżeniu żadna siła (pomijam wpływ grawitacji). Dlatego, żeby przemieścić cząsteczki wewnątrz cieczy, praktycznie nie potrzeba dostarczać im energii. Natomiast, żeby oderwać molekuły na powierzchni, trzeba co najmniej zrównoważyć siłę przyciągania F. To sprawia, że cząsteczki przy powierzchni mają większą energię od cząsteczek wewnątrz cieczy - potrzeba większej siły, żeby je przemieścić. Skoro jednak napisałem, że każdy układ dąży do osiągnięcia najmniejszej możliwej energii, to także ciecze będą chciały mieć jak najmniej cząstek na powierzchni. Mają one największą energię, więc po zsumowaniu energii wszystkich cząstek natura chce uzyskać jak najmniejszą wartość. I tu właśnie dochodzimy do naszych baniek.

Rys. 4 Co prawda tutaj widzimy, że kulki są spłaszczone

 pod wpływem siły grawitacji, jednak, gdyby jej nie było,

 byłyby idealnie kuliste. Naprawdę (źródło).

Czy widziałeś kiedyś rozlaną rtęć? Jeżeli tak, to wiesz, że jej kropelki nie tworzą plam, tylko małe kulki (rys. 4). 

Dlaczego kulki? Ponieważ kula ma najmniejszą powierzchnię w stosunku do objętości ze wszystkich możliwych kształtów! To oznacza, że jeżeli na ciecz nie działa żadna siła, to ponieważ chce ona posiadać jak najmniej cząsteczek na powierzchni (są wysokoenergetyczne), będzie dążyła do kulistego kształtu.  Dzięki temu, że stosunek pola powierzchni do objętości  jest dla kuli najmniejszy, możemy obserwować takie piękne zjawisko.  Szczerze mówiąc, nie chciałbym, żeby to był sześcian albo czworościan. Dokładnie tak samo dzieje się z bańkami mydlanymi. Uważniejszy czytelnik mógłby zadać pytanie: „Dlaczego krople rtęci tworzą kulki (jak na Rys. 4), a krople wody czy oleju nie?”. O tym właśnie będzie kolejna część.

Dlaczego Kaczor Donald zakłada ręcznik po kąpieli?

Do tej pory zastanawialiśmy się tylko, jakie oddziaływania występują między cząsteczkami cieczy (rozpatrywaliśmy siły kohezji). Co jednak dzieje się, na przykład z cząsteczkami wody będącymi w bezpośrednim kontakcie ze ściankami szklanki? Przecież szklanka też jest zbudowana z atomów, które działają na siebie siłami elektromagnetycznymi. Otóż atomy szklanki i wody także oddziałują między sobą. A oddziaływania te tym razem nazywamy siłami adhezji.

To właśnie teraz nastąpi ten moment, gdy zrozumiesz, dlaczego rtęć, która wypłynęła z Twojego przestarzałego termometru, nie stworzyła kałuży na świeżo umytej podłodze salonu, tylko pozlepiała się w kulki. Jesteś podekscytowany, Drogi Czytelniku? Powinieneś, bo Twoje życie już nigdy nie będzie takie samo.

Rys. 6 Są tworzone specjalne materiały, które pozwalają cieczy 

na swobodne poruszanie się po nich, 

właśnie dzięki małym siłom adhezji (źródło).

No dobrze, koniec tego budowania napięcia. Rozwiązaniem jest różnica między siłami kohezji i adhezji. Jeżeli cząsteczki cieczy przyciągają się bardziej ze sobą, niż z cząsteczkami naczynia, to nie będą do niego przylegały, natomiast jeżeli siły działające od strony przykładowo szklanki, są większe, to cząsteczki wody będą do niej przyciągane. Dlatego rtęć, której cząsteczki bardzo mocno się przyciągają, nie jest ciągnięta przez drewnianą podłogę (Rys. 4) i nie rozlewa się po niej. Inaczej jest z wodą, w której siły kohezji są znacznie mniejsze, niż adhezji z podłogą. Więc nawet, jeżeli na podłodze położylibyśmy kulkę wody, to cząsteczki byłyby "ciągnięte" przez molekuły podłoża, aż cała ciecz ułożyłaby się równomiernie, tworząc ładną plamę.

Stworzono termin zwilżalności, który określa, czy jakieś ciało bądź substancja jest zwilżana przez określoną ciecz - czy siły adhezji są większe od kohezji czy nie. Dla przykładu szkło jest bardzo dobrze zwilżane przez wodę, ale przez rtęć już nie. Parafina natomiast nie jest zwilżana przez wodę. W takim razie na jej powierzchni możemy zaobserwować kuleczki wody tak, jak rtęci na szkle.

Niezwilżanie prze wodę są także tłuszcze, co wykorzystują ptaki wodne. Ich pióra nasiąknięte są tłuszczem, dzięki czemu woda nie przywiera i nie moczy ich, tylko spływa po powierzchni. Dlatego mówimy, że coś spłynęło po kimś, jak po kaczce. Tak samo kończyny nartnika także są odporne na zwilżanie, bo inaczej nie mógłby się on poruszać po powierzchni sadzawki.

Rys. 7 Kaczor Donald, gdyby istniał na prawdę, 

też miałby pióra nasiąknięte tłuszczem, więc po kąpieli 

mógłby wyjść z wanny, strząsnąć wodę i być suchy. 

Przy okazji dowiedziałem się, że zakłada on ręcznik po kąpieli, 

żeby spływająca po nim woda, 

nie rozlewała się po podłodze (jakie to oczywiste!)(źródło).

Teraz możemy przejść do zagadnienia, którego omówienie pozostawi nas o krok od rozwiązania zagadki: „O co w ogóle chodzi w tym artykule?”. Jak zachowuje się powierzchnia cieczy w obecności innego ciała, czyli tworzenie się menisku.

Być może z lekcji w szkole kojarzysz, że w ogóle coś takiego jak menisk istnieje. Może nawet pamiętasz, że są dwa rodzaje - wklęsły i wypukły. Jeżeli nie, to spokojnie, wszystko zaraz się wyjaśni. Otóż menisk jest to powierzchnia swobodna cieczy, mająca kontakt z ciałem stałym. Ciecz w kontakcie ze ściankami naczynia, jak już wcześniej wspominałem, może zwilżać to naczynie lub nie. Jeżeli zwilża, to ścianki niejako przyciągają cząsteczki cieczy do góry, natomiast w przeciwnym wypadku ciecz próbuje być w miarę możliwości jak najdalej od ścianek. Przedstawia to poniższy rysunek (rys. 8).

Rys. 8 W przypadku a) widzimy zakrzywienie ku górze, 

spowodowane zwilżaniem ścianki, natomiast w przypadku 

b) ciecz nie zwilża i otrzymujemy menisk wypukły.(źródło).

Fs to siła przyciągania między cząsteczkami cieczy, a Fp między cieczą a ciałem stałym. Ponieważ powierzchnia cieczy zawsze jest prostopadła do siły wypadkowej tych dwóch sił, otrzymujemy taki, a nie inny kształt przy ściankach. Jak łatwo się domyślić i zaobserwować, woda tworzy w szklance menisk wklęsły. Co się jednak stanie, gdy wodę nalejemy nie do szklanki, ale do bardzo wąskiej rurki, gdzie menisk będzie na niemal całej powierzchni? O tym w ostatniej (nareszcie?) części.

Co ma wspólnego mycie podłogi z nawadnianiem drzewa?

Jesteśmy już o krok od rozwiązania tajemnicy, dotyczącej transportowania wody przez rośliny. Zanim jednak zdemaskujemy genialny zamysł przyrody, potrzebujemy jeszcze jednego elementu, który sprawi, że nasza mentalna układanka będzie kompletna. Teraz nadszedł czas na omówienie efektu kapilarnego.

Okazuje się, że jeżeli rurka jest naprawdę cienka (promień mniejszy niż 1 mm), można zaobserwować interesujące zachowanie się cieczy wewnątrz. W zależności od tego, czy mamy do czynienia ze zwilżaniem czy nie, ciecz podnosi się do góry albo opada na dół. Nazywane jest to efektem kapilarnym (od łacińskiego capillus - włos) lub włoskowatością. 

W tym przypadku siły oddziaływania między cieczą a ściankami są na tle duże, że dla cieczy zwilżającej zmniejsza się ciśnienie wewnątrz rurki i ta podnosi się do góry aż do zrównania ciśnienia z otoczeniem. Analogicznie dla cieczy niezwilżającej ciśnienie się zwiększa i ciecz musi pójść w dół. Objaśnia to rysunek 9.

Rys. 9 Wysokość, na jaką podniesie się ciecz zależy
 od średnicy rurki. Wynika to z faktu tworzenia się ciśnienia
niższego wewnątrz cieczy w rurce, które musi być zrównoważone
ciśnieniem hydrostatycznym od wody
ponad powierzchnią (źródło).

Jeżeli ktoś liczył na to, że w tym artykule nie będzie wzorów, to niestety, będą. Ale obiecuję, że łatwe i przyjemne (jak zawsze ;)). Najpierw zajmijmy się ciężarem cieczy ponad poziomem:

m - masa cieczy

g - przyspieszenie ziemskie

ρc - gęstość wody

h - wysokość słupa wody

r - promień rurki

Ten ciężar musi być w jakiś sposób niwelowany przez siły spójności między cieczą, a ściankami. Jak wiemy, oddziaływanie zachodzi tylko na linii styku tych ciał, więc możemy zapisać:

σ - napięcie powierzchniowe, wyznaczane doświadczalnie (stosunek siły, jaką warstwa powierzchniowa cieczy działa na ograniczającą krawędź, do długości tej krawędzi)

Rys. 10 Widać, że tylko składowa pionowa siły

 będzie odpowiadała za równoważenie 

ciężaru cieczy (źródło).

Ponieważ siła nie działa pionowo do góry, tylko zakrzywia powierzchnię cieczy pod jakimś kątem alfa, możemy zapisać, że siła równoważąca ciężar cieczy w rurce jest równa cosinusowi kąta alfa pomnożonemu przez siłę przyciągania. 

Teraz: jak to jest u roślin? Otóż składają się one z bardzo wielu długich cząsteczek celulozy. Okazuje się, że są one zwilżane przez wodę i gdy ta dostanie się do środka, dzięki temu, że średnica tych cząstek jest bardzo mała, zgodnie ze wzorem, wysokość na jaką woda się podniesie jest bardzo duża. Tak właśnie sprytnie natura poradziła sobie z problemem transportu wody na duże wysokości.

Rys. 11 Włókna celulozowe zawarte w papierze

 są zwilżane i transportują ciecz w górę (źródło).

Z włoskowatością mamy do czynienia na każdym kroku. Chusteczki higieniczne, wata, materiał chłoną wodę, dzięki występowaniu w nich małych wąskich kanalików transportujących wodę. Gleba także posiada wewnątrz podobne struktury, dzięki czemu woda w niej podchodzi do góry i paruje. 

To już wszystko co przygotowałem, mam nadzieję, że zdobyta wiedza będzie przydatna w życiu codziennym i od teraz, kiedy zabierzesz się za mycie podłogi, Drogi Czytelniku, zamyślisz się przez chwilę nad sposobem, w jaki ścierka pochłania wodę. Pozdrawiam i zachęcam do komentowania!

AUTOR: Piotr Gładysz