¸una w ciemnoÊciach

Odkryto nowe promieniowanie

t∏a przenikajàce niebo

W

spó∏czesne teorie Wszech-
Êwiata zaczynajà si´ od naj-
prostszej obserwacji: nocne

niebo jest ciemne. Ten mrok oznacza, ˝e
WszechÊwiat nie jest, jak sàdzili niegdyÊ
naukowcy, nieskoƒczenie stary. JeÊli by∏-
by taki, Êwiat∏o gwiazd dawno ju˝ po-
winno przesàczyç si´ do wszystkich za-
kamarków przestrzeni i widzielibyÊmy
˝ar rozlany równomiernie po ca∏ym nie-
bie. To spostrze˝enie znane jest jako pa-
radoks Olbersa od nazwiska XIX-wiecz-
nego astronoma niemieckiego Wilhelma
Olbersa.

Niektóre rodzaje promieniowania

Êwietlnego mia∏y jednak wystarczajàco
du˝o czasu, by wype∏niç przestrzeƒ.
Niebo przenika s∏ynne kosmiczne pro-
mieniowanie mikrofalowe t∏a uwa˝ane
za ostateczny dowód Wielkiego Wybu-
chu. Naukowcy twierdzà dziÊ jednak,
˝e znaleêli nowe, m∏odsze promienio-
wanie t∏a. Odkrycie to uwa˝ane jest za
pierwsze spojrzenie na wczeÊniej nie ob-
serwowany okres ewolucji WszechÊwia-
ta – mi´dzy uwolnieniem t∏a mikrofa-
lowego a utworzeniem si´ najstarszych
poznanych do tej pory galaktyk oko∏o
miliarda lat póêniej. „My naprawd´ la-
da moment uporamy si´ z paradoksem
Olbersa” – zapowiedzia∏ astronom
z Princeton University, Michael S. Vo-
geley, jeden z naukowców, którzy
przedstawili wyniki swoich badaƒ na

styczniowej konferencji American Astro-
nomical Society.

Najwi´ksze poruszenie na tym spo-

tkaniu wywo∏a∏ problem cz´Êci promie-
niowania t∏a le˝àcej w dalekiej podczer-
wieni, której istnienie postulowali ju˝
w 1967 roku R. Bruce Partridge z Haver-
ford College i P. James E. Peebles z Prin-
ceton. Przekszta∏cenie pierwotnego Êwia-
t∏a gwiazd w podczerwonà poÊwiat´
wywo∏ane jest dwoma mechanizmami:
rozszerzaniem si´ WszechÊwiata, rozcià-
gajàcym fale o d∏ugoÊci Êwiat∏a widzial-
nego w podczerwieƒ, oraz poch∏ania-
niem przez py∏ Êwiat∏a gwiazd, przez co
ogrzewa si´ on i wypromieniowuje po-
nownie energi´ w podczerwieni.

T∏o to okaza∏o si´ zbyt s∏abe, aby móg∏

je dostrzec satelita IRAS (Infrared Astro-
nomical Satellite), a wczeÊniej inne de-
tektory. Decydujàce pomiary zosta∏y
przeprowadzone przez COBE (Cosmic
Background Explorer) w latach 1989–1990,
chocia˝ dopiero w roku 1996 grupa kie-
rowana przez Jeana-Loupa Pugeta z
Institut d’Astrophysique Spatiale w Pa-
ry˝u wykry∏a pierwsze Êlady istnienia
tego t∏a.

Obecnie ju˝ trzy zespo∏y potwierdzi-

∏y oraz poszerzy∏y zakres odkrycia Pu-
geta. Jeden, kierowany przez Dale’a J.
Fixsena i Richarda A. Shafera z NASA
Goddard Space Flight Center, korzysta∏
z tego samego instrumentu na pok∏a-
dzie COBE – FIRAS (Far Infrared Abso-
lute Spectrometer) – co Francuzi. Inny
zespó∏, na którego czele sta∏ Michael
Hauser ze Space Telescope Science In-
stitute oraz Eliahu Dwek z NASA God-
dard Space Flight Center, zda∏ si´ na in-
strument DIRBE (Diffuse Infrared
Background Experiment) satelity COBE.

Trzeci zaÊ zespó∏, prowadzony przez
Davida J. Schlegela z University of Dur-
ham oraz Douglasa P. Finkbeinera
i Marca Davisa z University of Califor-
nia w Berkeley, po∏àczy∏ dane uzyskane
z DIRBE i FIRAS.

˚aden z wyników COBE nie wyma-

ga∏ dotàd tak ˝mudnej analizy. Od ca∏-
kowitej iloÊci obserwowanego Êwiat∏a
w dziedzinie podczerwonej naukowcy
musieli odjàç tzw. Êwiat∏o zodiakalne
wytwarzane przez py∏ w Uk∏adzie S∏o-
necznym oraz Êwiat∏o podczerwone wy-
sy∏ane przez gwiazdy i py∏ z innych re-
jonów naszej Galaktyki. Pozosta∏a im
s∏aba, prawie jednorodna poÊwiata o ja-
snoÊci przewy˝szajàcej nieod∏àczny
szum instrumentów.

Chocia˝ poszczególne grupy stosowa-

∏y odmienne podejÊcia, wszystkie uzy-
ska∏y prawie to samo nat´˝enie promie-
niowania t∏a: wed∏ug Hausera 2.3 razy
wi´ksze ni˝ Êwiat∏o widzialne ca∏ego
WszechÊwiata. Wynikajà z tego dwa
wnioski: po pierwsze, WszechÊwiat wy-
pe∏niony jest znacznie wi´kszà iloÊcià
py∏u ni˝ Droga Mleczna czy pobliskie
galaktyki; po drugie, w Kosmosie dwie
trzecie ca∏ego Êwiat∏a wytwarzane jest
przez jakieÊ nie zidentyfikowane êród∏o.

„Nie wiemy w∏aÊciwie, skàd bierze si´

to promieniowanie – stwierdzi∏ David
N. Spergel, astrofizyk z Princeton. – Emi-
sja ta mog∏aby pochodziç z olbrzymich
galaktyk, ale mog∏aby je wysy∏aç tak˝e
pewna klasa niewielkich galaktyk ze sto-
sunkowo niezbyt odleg∏ych czasów.”

Aby zlokalizowaç êród∏o, grupa kie-

rowana przez Pugeta i Davida L. Cle-
mentsa w Pary˝u rozpocz´∏a poszuki-
wania odleg∏ych galaktyk w dalekiej
podczerwieni za pomocà ISO (Infrared
Space Observatory), satelity Europej-
skiej Agencji Kosmicznej. Poprzez dziu-
r´ Marano – wolny od py∏u kawa∏ek nie-
ba po∏udniowego – wykryli oni 30
galaktyk, 10 razy wi´cej ni˝ to wynika-
∏o z przeglàdów satelity IRAS i dok∏ad-
nie tyle, ile wymagane jest do wyt∏uma-
czenia podczerwonego t∏a. Niestety ISO
nie potrafi∏ podaç pozycji tych galak-
tyk. Analogiczne próby podejmowane
przez Vogeleya i innych pozwoli∏y
wyjaÊniç ostatnio podobnà resztkowà
poÊwiat´ w obrazach otrzymanych w
Êwietle widzialnym przez Kosmiczny Te-
leskop Hubble’a.

Jaki wp∏yw majà te pomiary t∏a na teo-

rie opisujàce sposób i czas tworzenia si´
gwiazd i galaktyk? Zgodnie z obecny-
mi poglàdami, gdy ju˝ rozpocz´∏o si´
tworzenie gwiazd, jego tempo powoli

10 Â

WIAT

N

AUKI

Maj 1998

NAUKA

I

LUDZIE

KOSMOLOGIA

KOSMICZNE T¸O PODCZERWONE ujawnia si´ po usuni´ciu Êwiat∏a

pochodzàcego z Uk∏adu S∏onecznego i Galaktyki.

MICHAEL HAUSER

Space Telescope Science Institute

,

COBE/DIRBE SCIENCE TEAM oraz NASA OFFICE OF SPACE SCIENCE

wzrasta∏o i osiàgn´∏o maksimum wów-
czas, gdy WszechÊwiat mia∏ oko∏o 40%
swego obecnego wieku; nast´pnie spa-
d∏o 30-krotnie. Lecz niespodziewanie
wysoki poziom jasnoÊci t∏a mo˝e wska-
zywaç na to, ˝e powstawanie gwiazd na-
st´powa∏o szybciej i takie szalone tem-
po utrzymywa∏o si´ d∏u˝ej. JeÊli tak by∏o,
to teoretycy b´dà musieli zrewidowaç
obowiàzujàcà teori´ tworzenia si´ galak-
tyk, która przyjmuje gromadzenie si´
zg´stków tzw. ciemnej zimnej materii
i skupisk niewielkich protogalaktyk

w coraz wi´ksze jednostki. „To spowo-
dowa∏oby, ˝e model ciemnej zimnej
materii znalaz∏by si´ rzeczywiÊcie w
powa˝nych tarapatach – mówi Partridge.
– MyÊl´, ˝e mo˝na Êmia∏o powiedzieç,
i˝ obserwujemy wi´cej energii, ni˝ by
to wynika∏o ze wszystkich obecnych
modeli.”

Oprócz identyfikacji êróde∏ tego pro-

mieniowania t∏a obserwatorzy chcà
zmierzyç Êwiecenie na krótszych d∏u-
goÊciach fal, okreÊliç, w jaki sposób
zmienia∏o si´ ono z wiekiem Wszech-

Êwiata, a tak˝e poszukiwaç jego fluktu-
acji. Planowane misje, takie jak FIRST
(Far Infrared Space Telescope), byç mo-
˝e to rozstrzygnà. Tymczasem techniki
usuwania zb´dnego Êwiat∏a zapewne
poprawià jakoÊç pomiarów innych zja-
wisk kosmologicznych, takich jak wiel-
koskalowe ruchy galaktyk i rozszerzanie
si´ WszechÊwiata. Mówiàc w skrócie,
naukowcy natkn´li si´ na nowy rodzaj
paradoksu Olbersa: nocne niebo nie jest
ciemne – raczej zbyt jasne.

George Musser

Â

WIAT

N

AUKI

Maj 1998 11

J

eszcze niedawno jedynà konsekwencjà wykrycia leków w mo-
czu by∏a konfiskata medali olimpijskich. Ostatnio jednak ba-

daczom uda∏o si´ sk∏oniç myszy doÊwiadczalne do produkcji
cennego Êrodka farmakologicznego i to w taki sposób, by ∏atwo
by∏o go zbieraç i oczyszczaç. Dzi´ki nowej technice, która zde-
cydowanie zas∏uguje na miano „cudownej”, myszy wytwarzajà
ten specyfik w p´cherzach moczowych i po prostu przekazujà
go zainteresowanym stronom, siusiajàc.

Od wielu lat wykorzystuje si´ do produkcji Êrodków farmako-

logicznych zwierz´ta transgeniczne; ale narzàdem pe∏nià-
cym funkcj´ bioreaktora by∏ dotych-
czas gruczo∏ mleczny – obecnie
prowadzi si´ ju˝ badania kliniczne
na ludziach z u˝yciem leków pocho-
dzàcych z mleka zwierzàt. Pomys∏,
aby wykorzystaç w tym celu mocz,
zrodzi∏ si´ w 1995 roku, kiedy Tung-
-Tien Sun z New York University Me-
dical School opublikowa∏ prac´,
w której opisa∏ geny ulegajàce eks-
presji tylko w p´cherzu i kodujàce
bia∏ka, zwane uroplakinami. Uropla-
kiny, ∏àczàc si´ ze sobà, tworzà sieç
wyÊcie∏ajàcà powierzchni´ p´cherza
moczowego.

Kenneth D. Bondioli z Gene Evalu-

ation and Mapping Laboratory przy
amerykaƒskim Departamencie Rol-
nictwa (USDA) przeczyta∏ prac´ Su-
na i wpad∏ na pomys∏, ˝e warto by
do∏àczyç do genów uroplakin coÊ po-
˝ytecznego. W tym czasie David E.
Kerr i Robert J. Wall z tego samego
laboratorium genetycznego USDA
rozpocz´li przerzucanie genów. Ce-
lem ich zabiegów by∏o spowodowa-
nie, aby jakiÊ po˝yteczny ludzki gen
skorzysta∏ z „przeja˝d˝ki” na genie
uroplakiny i zosta∏ w∏àczony do chro-
mosomu zap∏odnionego jaja. Gdyby
uda∏o im si´ tego dokonaç, mogliby
stworzyç transgeniczne zwierz´, które wytwarza∏oby produkt
genu ludzkiego tylko w p´cherzu (zmieszany oczywiÊcie z resz-
tà moczu).

W taki oto sposób zespó∏ badawczy stworzy∏ transgenicznà

mysz posiadajàcà gen ludzkiego hormonu wzrostu pod∏àczony
do genu uroplakin, któremu nadano stosownà nazw´ UP2.
I rzeczywiÊcie, kiedy mysz oddaje mocz do miseczki, pozosta-
wia w niej ludzki hormon wzrostu. (Dok∏adnie mówiàc, mysz

za∏atwia si´ na blacie sto∏u w laboratorium, który – uwaga, oto
cenna wskazówka dla m∏odych rodziców majàcych nowe, ∏ad-
ne meble – badacze przykrywajà cienkà folià plastikowà, by
∏atwo by∏o z niej zbieraç mocz.) Jakiekolwiek komercyjne zasto-
sowanie „bioreaktora p´cherzowego” wymaga∏oby stworzenia
wi´kszych zwierzàt transgenicznych, na przyk∏ad krów, produ-
kujàcych takie iloÊci moczu, którymi mo˝na by nape∏niç wia-
dra, a nie naparstki.

Aby sprawdziç, czy to jest w ogóle realne, myszy i ludzki hor-

mon wzrostu stanowià por´czny system testowy. Wallowi kie-

rujàcemu grupà z USDA uda∏o si´
uniknàç przecieku informacji o tych
pracach przed publikacjà wyników
w styczniowym numerze Nature Bio-
technology. RzeczywiÊcie czàstecz-
ka ta mo˝e zostaç komercyjnie za-
stosowana w leczeniu kar∏owatoÊci
i zwi´kszaniu si∏y mi´Êni u osób star-
szych. Jednak˝e na tym wst´pnym
etapie badaƒ wa˝niejsze jest, ˝e hor-
mon wzrostu zdradza swà obecnoÊç,
jeÊli choçby niewielka jego iloÊç zo-
staje zsyntetyzowana w innym miej-
scu ni˝ w p´cherzu – badacze trans-
genów nazywajà to „ekspresjà nie-
szczelnà”. W przypadku myszy uro-
dzi∏yby si´ naprawd´ du˝e osobniki,
które na pierwszy rzut oka mo˝na by-
∏oby odró˝niç od innych.

Pozyskiwanie leków z moczu jest

procedurà mniej niezwyk∏à ni˝ by si´
to mog∏o wydawaç. Powszechnie
przepisywany lek – premarin, jest ro-
dzajem estrogenu, odzyskiwanego
z moczu klaczy, a gonadotropiny, sto-
sowane do pobudzania owulacji, po-
chodzà z moczu kobiet.

Jako noÊnik Êrodków farmakolo-

gicznych mocz ma wyraênà przewa-
g´ nad mlekiem i to pod kilkoma
wzgl´dami. Po pierwsze, zawiera on

w normalnych warunkach niewiele bia∏ek, wobec czego oczysz-
czanie go powinno byç ∏atwiejsze od oczyszczania mleka, któ-
re jest ich z∏o˝onà mieszaninà. Ponadto zwierz´ta muszà osià-
gnàç dojrza∏oÊç, zanim zacznà produkowaç mleko, podczas
gdy siusiajà od urodzenia. Wreszcie – mocz wydalajà przecie˝
wszystkie zwierz´ta – samice i samce. Nie bàdêcie wi´c za-
skoczeni, gdy farmaceutyki pochodzàce z moczu zalejà rynek.

Steve Mirsky

ANTY(PO)WAGA

Pecunia non olet

MICHAEL CRAWFORD