دانشمندان سرانجام دریافتند چرا دندان‌های عقل در بزرگسالی ظاهر می‌شوند | بیست مارکت

دانشمندان سرانجام دریافتند چرا دندان‌های عقل در بزرگسالی ظاهر می‌شوند | بیست مارکت

ما انسان‌ها ازنظر رشد و بزرگ‌شدن، به‌آرامی پیش می‌رویم و عجله‌ای نداریم. در میان کپی‌های بزرگ، فقط شامپانزه‌ها بین مراحل مهم رشد چندین سال فاصله می‌اندازند. حتی شامپانزه‌ها نیز هنگامی که ازنظر جنسی به بلوغ کامل می‌رسند، مجموعه کامل دندان‌های خود را دارند؛ اما چند دندان آخر انسان خردمند دیرتر درمی‌آید.

حل معمای این دندان‌های آسیاب بزرگ (دندان‌های مولر) دشوار است؛ در حالی‌که پیدایش آن‌ها نقش مهمی در دنبال‌کردن تغییرات تکاملی ما دارد. باوجوداین، پژوهشگرانی از دانشگاه آریزونا در ایالات متحده فکر می‌کنند ممکن است پاسخ این معما را پیدا کرده باشند. هالسکا گلواکا، نویسنده اصلی مقاله‌ی جدید می‌گوید:

یکی از اسرار توسعه زیستی انسان این است که چگونه تقارن دقیق میان پیدایش دندان‌های آسیاب بزرگ و تاریخچه زندگی اتفاق افتاده است و چگونه تنظیم می‌شود.

گلواکا با کمک گری شوارتز، دیرینه انسان‌شناسی از مؤسسه منشأ انسان دانشگاه آریزونا، نمونه‌هایی از جمجمه‌های مختلف را جمع‌آوری کرد تا روند رشد آن‌ها را مقایسه کند. پژوهشگران با تبدیل استخوان‌ها و دندان‌های ۲۱ گونه از نخستی‌ها به مدل‌های سه‌بعدی، متوجه شدند که زمان‌بندی پیدایش دندان‌های آسیاب بزرگ بالغ ما با تعادل ظریف بیومکانیک در جمجمه‌ی در حال رشد ما ارتباط نزدیکی دارد.

فرم‌های بالغ دندان‌هایی که از آن‌ها برای خُردکردن غذای خود استفاده می‌کنیم، معمولا در سه مرحله (درحدود ۶ و ۱۲ و ۱۸ سالگی) از لثه‌ی ما خارج می‌شوند. نخستی‌های دیگر زودتر دندان‌های مولر خود را به‌دست می‌آورند. با وجود شباهت‌های ما در مراحل رشد، شامپانزه‌ها دندان‌های مولر خود را در سنین ۳ و ۶ و ۱۲ سالگی به‌دست می‌آورند. آخرین دندان‌های مولر بالغ بابون زرد در ۷ سالگی ظاهر می‌شود و میمون رزوس همه را تا ۶ سالگی به‌دست می‌آورد.

یکی از عوامل مهم محدودکننده زمان پیدایش دندان‌ها فضا است. اگر فک به‌اندازه کافی برای مجموعه دندانی فرد بزرگسال بزرگ نباشد، تلاش برای جادادن آن‌ها فایده‌ای ندارد. انسان‌ها فضاهای دهانی زیادی ندارند و دندان‌های عقل نهفته مشکلی بزرگی برای گونه‌ی ما است؛ اما این امر توضیح نمی‌دهد که چرا آن‌ها در زندگی ما خیلی دیر ظاهر می‌شوند یا چرا دندان‌های آخری موجب مشکل می‌شوند.

فقط وجود فضایی خالی برای رشد یک دندان موجب نمی‌شود که ظاهرشدن دندان در آن محل اتفاق خوبی باشد. دندان‌ها به‌تنهایی عمل جویدن را انجام نمی‌دهند. عضلات و استخوان‌های زیادی وجود دارد که از دندان‌ها حمایت می‌کند و موجب فشار کافی می‌شوند که دندان‌ها بتوانند بدون خطر و ایمن غذاهای ما را پاره و خرد کنند. این ایمنی‌ای است که به‌نظر می‌رسد پشت‌صحنه‌ی رشد دندان دیررس ما باشد. شوارتز می‌گوید:

آرواره‌های ما احتمالا به‌علت تاریخچه زندگی کُند ما، به‌آهستگی رشد می‌کنند و در ترکیب با چهره‌های کوچک ما، تأخیری ایجاد می‌شود تا فضایی دردسترس قرار گیرد که ازنظر مکانیکی ایمن باشد و این امر به دیردرآمدن دندان‌های مولر ما منجر می‌شود.

مقاله‌های مرتبط:

دندان‌های مولر عقبی در نخستی‌ها درست درمقابل دو مفصل فکی گیجگاهی قرار دارند که باهم لولایی را بین آرواره و جمجمه تشکیل می‌دهند. این دو محور برخلاف مفاصل دیگر بدن باید در هماهنگی کامل با یکدیگر عمل کنند. آن‌ها باید نیروی مناسبی نیز به یک یا چند نقطه وارد کنند تا عمل جویدن و گازگرفتن ممکن شود.

در بیومکانیک، این فرایند سه‌نقطه‌ای طبق اصول «مدل سطح محدود» کنترل می‌شود. اگر دندانی در نقطه اشتباه قرار گیرد، تحمل نیروهای تولیدشده با این مدل می‌تواند برای آرواره‌ای که به‌اندازه کافی بزرگ نیست، دشوار و عواقب بدی داشته باشد.

برای گونه‌هایی که آرواره‌های بلندتری دارند، زمان لازم تا جمجمه ساختار مناسبی برای دندان‌های نزدیک لولا ایجاد کند، نسبتا کوتاه است. بااین‌حال، انسان‌ها با چهره‌های صاف‌تر این بخت را ندارند و باید منتظر بمانند تا جمجمه آن‌ها به‌حدی رشد کند که نیروی واردشده بر هر مجموعه از دندان‌های مولر بالغ به آرواره درحال رشد آسیبی وارد نکند.

مطالعه جدید نه‌تنها راه جدیدی برای ارزیابی مشکلات دندانی مانند دندان‌های مولر نهفته ارائه می‌دهد؛ بلکه می‌تواند به دیرینه‌شناسان کمک کند تا تکامل فک‌های منحصربه‌فرد ما را در میان اجداد ما بهتر درک کنند. گلواکا گفت:

این مطالعه لنز جدیدی قدرتمندی ارائه می‌دهد که ازطریق آن می‌توان پیوندهای میان رشد دندان و رشد جمجمه و پروفایل‌های بلوغ را بررسی کرد.

این پژوهش در مجله Science Advances منتشر شده است.

دانشمندان بالاخره به توضیحی برای پرانرژی‌ترین انفجارهای کیهانی رسیدند | بیست مارکت

دانشمندان بالاخره به توضیحی برای پرانرژی‌ترین انفجارهای کیهانی رسیدند | بیست مارکت

انفجارهای پرتوی گاما (GRB) درخشان‌ترین و پرانرژی‌ترین انفجارهای جهان هستند. درخشش یک GRB می‌تواند به یک‌میلیون تریلیون برابر درخش خورشید برسد. دانشمندان هنوز به دلیل واقعی این انفجار پی نبرده‌اند.

دلیل این مسئله دوربودن بیش از اندازه‌ی GRBها از زمین است؛ به‌طوری‌که فاصله‌ی آن‌ها به چندمیلیارد سال نوری هم می‌رسد. گاهی کهکشان میزبان GRB به‌قدری دور است که گویی انفجار از میان تاریکی یا آسمان خالی می‌درخشد و چند ثانیه بعد ناپدید می‌شود. این انفجارهای پرتوی گاما معروف به انفجارهای آسمان خالی بیش از ۶۰ سال به‌صورت رازی کیهانی باقی مانده‌اند؛ اما حالا در پژوهشی جدید که در ۱۵ سپتامبر در مجله‌ی Nature منتشر شد، توضیح ریاضی جالبی برای این انفجارهای قدرتمند ارائه شده است.

براساس یافته‌های پژوهش یادشده که به مدل‌سازی واکنش بین پرتوهای گاما و دیگر منابع قدرتمند انرژی مثل پرتوهای کیهانی پرداخته است، تمام انفجارهای آسمان خالی می‌توانند نتیجه‌ی انفجارهای عظیم ستاره‌ای در دیسک‌های کهکشانی دوردست باشند. مت راث، مؤلف ارشد پژوهش و اخترفیزیک‌دان دانشگاه ملی استرالیا در کانبرا می‌گوید:

ما به مدل‌سازی انتشار پرتوی گاما از تمام کهکشان‌های جهان پرداختیم و متوجه شدیم کهکشان‌هایی با ستاره‌های در حال تولد عامل اصلی انتشار بخش زیادی از پرتوهای گامای آسمان خالی هستند.

نقشه‌ی پرتوی گاما

نقشه‌ای از آسمان در طیف گاما که با تلسکوپ فرمی ناسا ثبت شده است. GRBهای آسمان خالی در قسمت بالا و پایین مرکز نقشه ظاهر شده‌اند که مرکز کهکشان راه شیری را نشان می‌دهد.

مقاله‌های مرتبط:

انفجارهایی از گذشته

ستاره‌شناس‌ها دو توضیح برای راز پرتوی گامای آسمان خالی دارند. براساس یکی از توضیح‌ها، پرتوها زمانی ظاهر می‌شوند که گاز در سیاهچاله‌های کلان‌جرم مرکز کهکشان سقوط کند. در این سناریو با مکیده‌شدن ذرات گاز به‌وسیله‌ی سیاهچاله، بخش کوچکی از گازها فرار می‌کنند و به‌صورت جت‌های نسبیتی عظیم منتشر می‌شوند. تصور می‌شود این جت‌های قدرتمند عامل انفجارهای پرتوی گاما باشند.

توضیح دیگر به انفجارهای ستاره‌ای موسوم به ابرنواختر یا سوپرنوا اشاره می‌کند. وقتی سوخت هسته‌ای ستاره‌های عظیم به‌پایان می‌‌رسد، به‌شکل سوپرنوا منفجر می‌شوند. سوپرنواها می‌توانند ذراتی را با سرعت نزدیک به سرعت نور منتشر کنند. این ذرات به‌شدت پرانرژی که به پرتوهای کیهانی معروف‌اند، ممکن است با ذرات دیگر در کرانه‌ی گازی بین ستاره‌ها برخورد کنند و پرتوهای گاما را به‌وجود بیاورند.

پژوهشگرها در بررسی جدید خود بر توضیح دوم تمرکز کردند و به مدل‌سازی واکنش بین پرتوهای کیهانی و گاز میان‌ستاره‌ای در انواع کهکشان‌های مولد ستاره پرداختند. آن‌ها متوجه شدند سرعت پرتوهای گاما تحت‌تأثیر معیارهای مهمی ازجمله اندازه‌ی کهکشان و سرعت شکل‌گیری ستاره (که بر سرعت سوپرنوا تأثیر می‌گذارد) و انرژی اولیه‌ی پرتوهای کیهانی در هر سوپرنوا وابسته است.

پژوهشگرها پس از ساخت مدلی برای پیش‌بینی سرعت GRBها متناسب با اندازه‌ی کهکشان‌ها، مدل خود را با نقشه‌ی واقعی پرتوهای گاما مقایسه کردند که با تلسکوپ فضایی فرمی ناسا ثبت شده بود. آن‌ها متوجه شدند محاسباتشان منطبق با رصدها هستند و سوپرنواها در کهکشان‌های مولد ستاره می‌توانند توضیحی برای اغلب GRBهای آسمان خالی باشند. رات‌ می‌افزاید:

این کشف یکی از برهه‌های مهم کشف منشأ انتشار پرتوهای گاما و حل رازی است که ستاره‌شناسان از دهه‌ی ۱۹۶۰ به‌دنبال رمزگشایی از آن هستند.

سیاهچاله‌ها می‌توانند عامل برخی پرتوهای گاما باشند که به ماهواره‌ها برخورد می‌کنند؛ اما وقتی بحث GRBهای اسرارآمیز آسمان خالی مطرح می‌شود، ستاره‌های دوردست در حال انفجار در گوشه‌و‌کنار جهان برای توجیه این پدیده‌ها کافی هستند.

موفقیت دانشمندان در آموزش توالت رفتن به گاوها | بیست مارکت

موفقیت دانشمندان در آموزش توالت رفتن به گاوها | بیست مارکت

آیا می‌توانیم توالت رفتن را به گاوها یاد بدهیم؟ آیا می‌خواهیم این کار را انجام دهیم؟ پاسخ به هر دو سؤال مثبت است و انجام این کار می‌تواند به ما کمک کند تا به حل مشکلات مرتبط با آلودگی آب و تغییرات اقلیمی بپردازیم.

ادرار گاو حاوی مقدار زیادی نیتروژن است و موجب ایجاد مشکلات زیست‌محیطی متعددی می‌شود. وقتی گاوها عمدتا در فضاهای بیرون نگه‌داری می‌شوند، مانند نیوزیلند و استرالیا، نیتروژن ادرار آن‌ها درون خاک تجزیه می‌شود. این فرایند دو ماده مشکل‌ساز، یعنی نیترات و نیتروز اکسید را تولید می‌کند.

نیترات حاصل از ادرار به دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و سفره‌های آب زیرزمینی نشت می‌کند و موجب آلودگی آب و رشد بیش‌ازحد علف‌های هرز و جلبک‌ها می‌شود. نیتروز اکسید گاز گلخانه‌ای پایداری است که ۳۰۰ برابر قوی‌تر از کربن‌دی‌اکسید است. این گاز حدود ۱۲ درصد از انتشارات گازهای گلخانه‌ای در نیوزیلند را شامل می‌شود و بیشتر آن مربوط به بخش کشاورزی است.

مقاله‌های مرتبط:

در مناطقی نظیر اروپا و آمریکای‌شمالی، گاوها عمدتا در فضاهای محصور نگه‌داری می‌شوند و زمانی که نیتروژن ادرار در کف گاوداری با مدفوع مخلوط می‌شود، گاز آلاینده‌ی دیگری، یعنی آمونیاک تولید می‌شود.

اگر بتوان مقداری از ادرار تولیدشده گاوها را جمع‌آوری و تصفیه کرد، نیتروژن درون آن را می‌توان در مسیر دیگری منحرف و به کاهش آثار زیست‌محیطی آن کمک کرد. حال، چگونه می‌توان ادرار گاوها را جمع کرد؟

گروهی از پژوهشگران دانشگاه آوکلند نیوزیلند با همکاری مؤسسه‌ی تحقیقات سلامت حیوانات و مؤسسه‌ی تحقیقات زیست‌شناسی حیوانات مزرعه در آلمان روی مشکل مذکور کار کردند. پژوهش آن‌ها به‌تازگی در مجله‌ی Current Biology منتشر شده است. این مطالعه بخشی از رساله‌ی دکتری نیل دیرکسن است.

آموزش توالت رفتن به گاوها

در پژوهش جدید که با حمایت مالی بنیادی فولکس‌واگن انجام شد، پژوهشگران اصول روان‌شناسی رفتاری را به‌منظور آموزش گاوهای جوان برای ادرارکردن در جای خاصی، یعنی استفاده از توالت، به کار بردند.

گاو در راهروی محل تخلیه ادرار

گوساله‌ها برای واردشدن به محل مخصوص دفع ادرار باید از راهرویی می‌گذشتند

طبق اصول روان‌شناسی رفتاری، اگر رفتاری با پاداش یا تقویت‌کننده دنبال شود، احتمالا تکرار می‌شود. به همین روش است که سگ‌ها را آموزش می‌دهیم تا وقتی آن‌ها را صدا می‌زنیم، بیایند. بنابراین، اگر می‌خواهیم رفتار خاصی مانند ادرارکردن در محلی خاص را تشویق کنیم، باید آن رفتار را تقویت کنیم. پژوهشگران مطالعه‌ی جدید این ایده را عمدتا شبیه آنچه برای آموزش توالت رفتن کودکان به‌کار می‌بریم، با استفاده از رویکردی به نام «زنجیره پس‌رو» به‌کار بردند.

ابتدا، گوساله‌ها در محل توالت محدود می‌شدند و وقتی ادرار می‌کردند، غذای خوش‌مزه‌ای دریافت می‌کردند. این امر موجب شد آن محل به‌عنوان محل ایدئالی برای ادرار معرفی شود. سپس، گوساله‌ها در راهرویی بیرون از محل مخصوص توالت قرار می‌گرفتند و باردیگر برای ورود و ادرار در آنجا تقویت می‌شدند. اگر ادرار در راهرو شروع می‌شد، آب به‌شکل ناخوشایندی روی آن‌ها پاشیده می‌شد.

گاو در حال ادرار در محل مخصوص

ادرار گاو را می‌توان در محل مخصوص دفع ادرار جمع‌آوری کرد

پس از بهینه‌سازی آموزش، هفت رأس از هشت گوساله‌ای که آموزش دیدند، یاد گرفتند که در محل مخصوص ادرار کنند. آن‌ها تقریبا به همان سرعتی که کودکان یاد می‌گیرند، این رفتار را یاد گرفتند. گوساله‌ها فقط پانزده روز آموزش دیدند و بیشتر آن‌ها مجموعه کامل مهارت‌ها را طی ۲۰ تا ۲۵ بار ادرار آموختند که سریع‌تر از زمان آموزش توالت رفتن برای کودکان سه‌چهارساله است.

نتایج یادشده دو موضوع مهم را به ما نشان می‌دهد که قبلا مشخص نبوده است: ۱. گاوها می‌توانند یاد بگیرند که به ریفلاکس ادرار خود توجه کنند؛ زیرا زمانی که برای استفاده از محل توالت آماده بودند، به آنجا می‌رفتند؛ ۲. اگر گاوها برای انجام این کار پاداش بگیرند، یاد می‌گیرند که ادرار خود را نگه دارند تا زمانی که به مکان مناسب برسند.

گاو در حال دریافت تیمار

گوساله‌ها پس از استفاده از توالت، غذای خوش‌مزه‌ای دریافت می‌کردند

پژوهش جدید اثبات مفهومی است که ثابت می‌کند گاوها بدون زحمت زیاد می‌توانند توالت رفتن را یاد بگیرند؛ اما افزایش مقیاس این روش برای کاربردهای عملی در کشاورزی شامل دو چالش دیگر می‌شود که در مراحل بعدی پروژه، روی آن کار می‌شود:

۱. به روشی نیاز داریم که هم بتواند ادرار را در محل مخصوص تشخیص دهد و هم بدون مداخله انسان به‌طور خودکار عمل تقویت را انجام دهد. این موضوع احتمالا چیزی بیش از مسئله‌ای فنی نیست. ساخت حسگری برای تشخیص ادرار کار دشواری نیست و مقادیر کمی پاداش جذاب را می‌توان در محل توالت ارائه کرد؛

۲. باید تعداد و مکان مناسب توالت‌های مورد‌نیاز را مشخص کنیم. این مسئله خصوصا در کشورهایی مانند نیوزیلند چالش‌برانگیز است که در آن گاوها بیشتر وقت خود را به‌جای فضای بسته در چراگاه‌های باز می‌گذارنند.

گوساله در حال خروج از محل دفع ادرار

گوساله‌ها ازطریق گیتی از محل مخصوص توالت خارج می‌شوند

بخشی از پژوهش‌های آینده مستلزم درک این موضوع است که گاوها برای استفاده از توالت حاضرند چقدر راه بروند. همچنین، برای درک بهترین روش استفاده از این تکنیک هم در حیواناتی که در فضای بسته و هم در حیوانات مزارع باز نگه‌داری می‌شوند، پژوهش‌های بیشتری باید انجام داد.

آنچه می‌دانیم، این است که نیتروژن موجود در ادرار گاوها هم موجب آلودگی آب‌ و هم تغییرات اقلیمی می‌شود و این اثرات را می‌توان با آموزش توالت رفتن به گاوها کاهش داد. هرچه مقدار ادرار بیشتری جمع کنیم، کمتر نیاز است که تعداد گاوها را کاهش دهیم تا به اهداف انتشارات گازهای گلخانه‌ای دست پیدا کنیم و دسترسی به شیر، کره، پنیر و گوشت گاوها کمتر به‌خطر می‌افتد.