We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Taigi akivaizdu, kad virusai yra negyvi. Bet kai mano mokytojas vaizdo įraše mokė apie virusus (šį semestrą mokomės „apversdami“), taip, kaip jis tai apibūdino, atrodė, kad virusai reagavo į jų aplinką ir judėjo tol, kol rado ląstelę tinkamo tipo, tada jie užsifiksavo ir jį užgrobė.
Visada maniau, kad jie tiesiog plaukioja aplinkui, nešiojami šeimininko sistemos (pvz., gyvūnų kraujo), kol „atsitrenkia“ į reikiamas ląsteles ir abu membraninių baltymų rinkiniai „prisijungė“ . Tačiau mano teorija / idėja iš tikrųjų nėra prasminga, nes joje neatsižvelgiama į tai, kaip virusai galėtų užkrėsti bakterijas.
Tačiau mintis, kad virusai varo patys, taip pat nėra prasminga, nes virusai yra negyvi, o viena iš gyvenimo ypatybių, kurios jie neatitinka, yra tai, kad gyvi daiktai įgyja ir naudoja energiją.
Apibendrinant, mano klausimas yra, kaip varomi virusai? Ar jie juda patys, ar juos judina išorinės jėgos?
Visi tavo samprotavimai teisingi – virusai yra ne judrios (t. y. nesavaeigės).
Nesuprantu, kodėl manote, kad tai sukeltų sunkumų bakterijų atveju.
Redaguoti atsakant į komentarą @Remi.b
Kai kurie paviršutiniški tyrimai, skirti įvertinti susidūrimų tarp dalelių, dalyvaujančių atsitiktine tvarka, tikimybę, atskleidė keletą labai sudėtingų matematikos dalykų. Taigi nusprendžiau tiesiog pažvelgti į kai kuriuos duomenis.
Pažymėtina, kad yra gana neseniai išleistas straipsnis, kuriame aprašomi bakteriofagų adsorbcijos kinetikos tyrimai.
Moldovan ir kt. (2007) Apie fagų adsorbcijos kinetiką. Biophysical Journal 93:303-315
Nežinojau, kad dar galima leisti tokius straipsnius, bet iš tikrųjų tai labai įdomu. Dabartiniais tikslais turime atsižvelgti tik į 3 paveiksle pateiktus duomenis, kurie rodo, kad kada E. coli ląstelės, kurių tankis yra 108 ląstelės ml-1 sumaišomi su bakteriofagu λ, kurio tankis yra 5 x 104 dalelių ml-1, tada 90 % fago prisijungia prie bakterinės ląstelės per mažiau nei 10 min.
Kad tai būtų galima susieti su realia situacija, manoma, kad jūros vandenyje yra 10 bakterijų.6 ląstelės ml-1 ir fagas 5 x 107 dalelių ml-1.
Jūs teisus, virusai nei gyvi, nei patys juda. Jie judinami pasyviais judesiais (pvz., kraujotaka ar oro judėjimu), kol susitinka su tikslinėmis ląstelėmis. Tai gali būti žmogaus kūno ląstelė (pavyzdžiui, gripo virusų atveju tai yra kvėpavimo takų ląstelės) arba bakterijos (bakteriofagai).
Bakterijų atveju gali atsitikti ir vienas, ir kitas: aplink plūduriuojantys virusai susitinka su bakterijomis, kurias gali užkrėsti, arba kitaip, kai judančios bakterijos susitinka su virusu.
Virusai juda Brauno judesiu 1 Temperatūros apibrėžimas yra toks, kad vienam kelvinui, moliui ir laisvės laipsniui vidutiniškai yra apie 2 kalorijos (maža c) (= 8,3 J). 2 Padauginkite tai iš 1 molio/6,02E23 molekulių ir gausite Boltzmanno konstantą (1,4E-23 J/(K*DOF). Taigi virusas turi tris matmenis – tris laisvės laipsnius – fizinio transliavimo esant 300 K kambario temperatūrai, gauti, tarkime, 900 kartų didesnę už Boltzmanno konstantą arba 1,2E-21 J energijos.
Kas skamba ne taip, bet kinetinė energija = 1/2 masės x greičio kvadratas, taigi, jei virusas sveria, tarkime, 100 000 daltonų = 100 000/(6,02E23) gramų, tada džaulius padalinate iš to (konvertuojant į kg ), kad gautumėte 0,2 m^2/s^2 – paimkite kvadratinę šaknį ir turėsite apie 0,6 m/s arba apie 1,3 mylios per valandą.
Taigi virusas sklinda vaikščiojant (duok arba imk – žr. Boltzmann paskirstymą), tam nereikalaujant JOKIOS ENERGIJOS. Įspėjimas yra tas, kad jis negali kontroliuoti, kur jis eina; tai šilumos energija. Galima sakyti, kad virusas, kaip slaptas butas sausakimšoje patalpoje, yra chaoso (ar bent jau entropijos) agentas, kurio misija – išeiti ir pasklisti.
Terminas savaeigė reikalauja šiek tiek smulkesnės kvalifikacijos bakteriofagų atveju. Nors bakteriofagai paprastai pernešami Brauno judesiu, kaip aprašyta kituose atsakymuose, kai kuriuose iš jų prisitvirtinimo procesas pasižymi savarankišku varikliu. Visų pirma, jie gali vaikščioti bakterijos paviršiumi (žr. modeliavimo vaizdo įrašą čia) ir švirkšto judesiu suleidžia savo genetinę medžiagą. Tai darydami jie paskirsto energiją, sukauptą viruso baltymuose jų sintezės ir fago surinkimo metu. - kitaip tariant, jie lieka negyvomis būtybėmis, negalinčiomis įgyti energijos ir paversti jos naudingam darbui, o jų judėjimas yra užprogramuotas, kaip ir paleistos spyruoklės.
Savaiminis superhidrofobinių paviršių išsivalymas savaeigiu šokinėjančiu kondensatu
Superhidrofobinių paviršių savaiminio išsivalymo funkcija paprastai priskiriama teršiančių dalelių pašalinimui smogiant ar riedant vandens lašelius, o tai reiškia išorinių jėgų, tokių kaip gravitacija, veikimą. Čia demonstruojame unikalų savaiminio išsivalymo mechanizmą, kai užterštas superhidrofobinis paviršius yra veikiamas kondensuojančių vandens garų, o teršalai yra autonomiškai pašalinami savaeigiu šokinėjančiu susidariusio skysto kondensato judesiu, kuris iš dalies padengia arba visiškai uždaro teršiančias daleles. . Šokinėjantį judesį nuo superhidrofobinio paviršiaus skatina paviršiaus energija, išsiskirianti susiliejus kondensuoto vandens fazei aplink teršalus. Parodyta, kad šokinėjančio kondensato mechanizmas spontaniškai išvalo superhidrofobinius cikadų sparnus, kur teršiančių dalelių negalima pašalinti gravitacijos, sparnų vibracijos ar vėjo srautu. Mūsų išvados suteikia įžvalgų apie savaime išsivalančių medžiagų kūrimą.
Manoma, kad tiek natūralūs, tiek sintetiniai superhidrofobiniai paviršiai savaime išsivalo dėl vadinamojo „lotoso efekto“ (1, 2). Lotoso efektas paprastai reiškia teršiančių dalelių pašalinimą smūgiuojant ir (arba) ridenant vandens lašelius (1, 3). Superhidrofobiškumas yra svarbus dėl susieto didelio kontaktinio kampo ir mažos histerezės (4), kuri skatina riedėjimo judėjimą, išnešantį teršalus. Pagal įprastą lotoso efekto išmintį savaiminio išsivalymo funkcija nutrūks be įeinančių lašelių ar palankių išorinių jėgų, o tai sukels rimtų apribojimų praktiniam superhidrofobinių medžiagų pritaikymui.
Čia demonstruojame autonominį mechanizmą, skirtą savaiminiam superhidrofobinių paviršių išsivalymui, kai teršalai pašalinami savaeigiu šokinėjančiu kondensatu, maitinamu paviršiaus energija. Veikiant kondensuojantiems vandens garams, užterštos dalelės yra visiškai uždarytos arba iš dalies padengtos susidariusiu skystu kondensatu. Remiantis mūsų ankstesniais leidiniais, rodančiais savaeigį šokinėjimą lašo susiliejimo metu (5, 6), parodome dalelių pašalinimą susijungus kondensato lašui, kurio dydis yra panašus į užterštos dalelės (-ių) dydį arba didesnis. Be to, mes pranešame apie aiškų šokinėjimo mechanizmą dalelių agregacijos metu be panašaus dydžio kondensato lašo, kaip ir dalelės, kai vandens kondensato veikiamų dalelių grupė kapiliaru susikaupia ir savaime nueina nuo superhidrofobinio paviršiaus.
Čia aprašytas šokinėjančio kondensato mechanizmas siūlo unikalų savaiminio išsivalymo būdą, galimą pritaikymą nuo mikroelektroninio plokštelių valymo iki šilumokaičio priežiūros (7). Dalelės dažnai pašalinamos dujų arba skysčio srautu, naudojant hidrodinaminius šlyties įtempius, lygiagrečius paviršiui. Lygiagrečios hidrodinaminės jėgos nėra idealios konkuruojant su klijavimo mechanizmais, tokiais kaip van der Waals jėgos, kurios daugiausia yra statmenos paviršiui (7 ⇓ –9). Atsižvelgiant į tai, šokinėjančio kondensato šalinimo mechanizmo kryptingumas iš plokštumos yra ypač efektyvus išjudinant prilipusias daleles.
Cikados sparnas naudojamas kaip pavyzdinis superhidrofobinis paviršius. Daugumos cikadų ir kitų „stambiasparnių“ vabzdžių galūnės yra per trumpos, kad galėtų aktyviai valyti sparnus (10), tačiau yra veikiamos daugybės teršalų, įskaitant dirvožemio fragmentus, pramonines dulkes, augalų žiedadulkes ir patogeninius mikroorganizmus ( pvz., bakterijos) (1, 10, 11). Šiems vabzdžiams savaiminis išsivalymas yra svarbus siekiant išsaugoti sparnų funkcijas, pvz., susijusias su skrydžiu ir antirefleksija (10, 12 ⇓ –14). Nors sparnus galima išsivalyti naudojant lotoso efektą (10), lietaus gali nebūti ilgą laiką, o ekstremaliomis aplinkybėmis jo gali nebūti per trumpą vabzdžio gyvenimo trukmę (12). Kita vertus, daugelis vabzdžių gyvena drėgnoje aplinkoje, kurioje kasdien kondensuojasi atmosferos garai. Mes parodome, kad garų kondensacijos metu susidarantis šokinėjantis kondensatas labai efektyviai pašalina žiedadulkes ir silicio dioksido daleles nuo cikadų sparnų. Kai kiti pašalinimo mechanizmai neveiksmingi arba jų nėra, tikimasi, kad šokinėjančio kondensato mechanizmas savaime išsivalys ant įvairių superhidrofobinių paviršių, įskaitant vandenį atstumiančius augalų lapus, vabzdžių sparnus ir sintetines medžiagas.
NANOBOTAI: ATEITIES VAISTŲ TIEKIMO IR GYDYMO TENDENCIJA
Nanobotus arba nanorobotus mokslininkai naudoja specifinėms funkcijoms atlikti. Viena iš tokių funkcijų yra vaistų pristatymas. Dabartinės vaistų tiekimo sistemos tiekia vaistus į visą organizmą prieš nukreipdamos į konkrečią paveiktą vietą. Naudojant nanobotus, vaistas gali būti nukreiptas į konkrečią susirūpinimą keliančią sritį ir veikia tik sergančios ląstelės. Naudojant šią technologiją, šalutinis poveikis normalioms ląstelėms yra sumažintas iki beveik nulio.
Vaistų nešikliai yra maždaug 50–100 nm pločio. Patekę į organizmą, aptikę sergančių ląstelių požymius, ploni nanobotų sienelių laidai skleidžia elektrinius signalus, dėl kurių sienelės ištirpsta ir išsiskiria vaistai. Tai tikslinga vaistų tiekimo sistema, kuri turi daug žadančią ateitį gydant gyvybei pavojingas ligas, tokias kaip vėžys.
Nanomedicina yra farmacijos pramonės ateitis. Be jokios abejonės, ši technologija yra raktas į daugelio ligų gydymą, nes jos pranašumas yra tikslinė vaistų tiekimo sistema.
Elan Pharmaceuticals jau pradėjo naudoti šią technologiją savo vaistuose Merck's Emend ir Wyeth's Rapamune.
Nanobotai arba nanotechnologijų robotai yra nanoelektrocheminės sistemos, kurios gali būti pritaikytos aplinkos stebėjimo ir medicinos srityse.
NANOBOTAI MEDICINOSJE
Nanobotai veikia kaip naudingi kroviniai, kuriais vaistai tiekiami į konkrečias vietas, jie taip pat gali atlikti gyvybiškai svarbų vaidmenį žudant ir mažinant navikus konkrečiose vietose, blokuodami kraujo tiekimą. Dabartiniai tyrimai yra skirti savaeigiams nanobotams ir kitiems biologiškai skaidomiems nano prietaisams, pagamintiems iš bionano komponentų, kurie gabena krovinius į tikslines vietas, ty tiekia vaistus į sergančias ląsteles. Ši aktyvia varikliu pagrįsta sistema žada veiksmingą ir efektyvią vaistų tiekimo sistemą.
Pavyzdžiui, ląstelė kaip nanobotai, išvalantys bakterijas ir toksinus iš kraujo. Tyrėjai sukūrė šiuos nanorobotus, padengdami aukso nanolaidelius trombocitų ir raudonųjų kraujo kūnelių membranų hibridu. Ši hibridinė ląstelių membranos danga leidžia nanorobotams vienu metu atlikti dviejų skirtingų ląstelių – trombocitų, kurie suriša tokius patogenus kaip MRSA bakterijos (antibiotikams atspari Staphylococcus aureus padermė) – ir raudonųjų kraujo kūnelių, kurie sugeria ir neutralizuoja gaminamus toksinus, užduotis. dėl šių bakterijų.
Arizonos valstijos universiteto ir Kinijos mokslų akademijos Nacionalinio nanomokslų ir technologijų centro mokslininkai į pelių kraują suleido nanobotus, pagamintus iš sulankstyto DNR lapo. Nukreipdami į kraujo ląsteles aplink vėžinius navikus, tyrėjai sėkmingai nutraukė kraujo tiekimą į navikus, suleidę kraujo krešėjimo faktorių į konkrečias naviko vietas. Dėl to pelės pasveiko, nes auglys mirė arba pastebimai sumažėjo.
NANOBOTAI ANKSTYVOJE VĖŽIO DIAGNOZĖJE
Ankstyva vėžio diagnostika visada yra naudinga, nes gali užtikrinti visišką paciento pasveikimą su minimaliu šalutiniu poveikiu. Nanobotai su cheminiais jutikliais gali padėti anksti diagnozuoti vėžį. Šiuo metu siūlomi projektai apima integruotos komunikacijos technologijos naudojimą, kai sukuriama dvipusė signalizacija. Tai reiškia, kad nanobotai reaguos į akustinius signalus ir gaus programavimo instrukcijas per išorines garso bangas kartu su sukauptais duomenimis.
NANOBOTAI BIOLOGINIO PAVOJUS GYNYBĖJE
Nanobotai su baltyminiais biojutikliais gali būti naudojami biologinių pavojų stebėjimui realiuoju laiku. Tai gali padėti sustabdyti tam tikras epidemines ligas, nes nanobotų pagalba gautume ankstyvą pranešimą apie ligą. Pavyzdžiui, gripo epidemijos atveju padidėjusi alfa-NAGA fermento koncentracija kraujyje gali būti naudojama kaip gripo infekcijos biomarkeris. Padidėjusi koncentracija suaktyvintų nanoroboto prognostinį protokolą, kuris siunčia elektromagnetinius atgalinius signalus į nešiojamas technologijas, tokias kaip mobilusis telefonas. Tada informacija būtų retransliuojama per telekomunikacijų sistemą, suteikiančią informaciją apie užsikrėtusio asmens buvimo vietą, o tai padidintų užkrėtimo karantino greitį.
Mokslas žengia į ateitį, kuri atrodo saugesnė ir perspektyvesnė. Kol kas atrodo, kad mokslas lenkia mirtį, bet kiek ilgai aš nežinau.
Nanobotai dar nebuvo naudojami žmonėms, tikiuosi, kad ši technologija pasiseks viskuo, ką žada teoriniu ar eksperimentiniu lygmeniu.
Turinys
Skaičiavimo funkcijoms atlikti biokompiuteriai naudoja biologines medžiagas. Biokompiuteris susideda iš metabolizmo kelių arba serijų, apimančių biologines medžiagas, kurios yra sukurtos veikti tam tikru būdu, atsižvelgiant į sistemos sąlygas (įvestį). Gautas reakcijų kelias, kuris vyksta, yra išvestis, pagrįsta biokompiuterio inžineriniu projektu ir gali būti interpretuojama kaip skaičiavimo analizės forma. Trys skiriamieji biokompiuterių tipai apima biocheminius kompiuterius, biomechaninius kompiuterius ir bioelektroninius kompiuterius. [4]
Biocheminiai kompiuteriai Redaguoti
Biocheminiai kompiuteriai naudoja didžiulę grįžtamojo ryšio kilpų įvairovę, būdingą biologinėms cheminėms reakcijoms, kad būtų pasiektas skaičiavimo funkcionalumas. [5] Grįžtamasis ryšys biologinėse sistemose gali būti įvairių formų, ir daugelis skirtingų veiksnių gali suteikti tiek teigiamą, tiek neigiamą grįžtamąjį ryšį apie tam tikrą biocheminį procesą, atitinkamai padidindami arba sumažindami cheminių medžiagų išeigą. Tokie veiksniai gali apimti esamų katalizinių fermentų kiekį, esamų reagentų kiekį, esančių produktų kiekį ir molekulių, kurios jungiasi ir taip keičia bet kurio iš pirmiau minėtų veiksnių cheminį reaktyvumą, buvimą. Atsižvelgiant į tai, kad šios biocheminės sistemos turi būti reguliuojamos daugeliu skirtingų mechanizmų, galima sukurti cheminį kelią, apimantį molekulinių komponentų rinkinį, kuris reaguoja ir gamina vieną konkretų produktą esant tam tikroms specifinėms cheminėms sąlygoms, o kitą konkretų produktą kitokiomis sąlygomis. . Konkretaus produkto buvimas, atsirandantis dėl kelio, gali būti signalas, kuris kartu su kitais cheminiais signalais gali būti interpretuojamas kaip skaičiavimo išvestis, pagrįsta pradinėmis cheminėmis sistemos sąlygomis (įvestimi).
Biomechaniniai kompiuteriai Redaguoti
Biomechaniniai kompiuteriai yra panašūs į biocheminius kompiuterius, nes jie abu atlieka tam tikrą operaciją, kuri gali būti interpretuojama kaip funkcinis skaičiavimas, pagrįstas konkrečiomis pradinėmis sąlygomis, kurios yra įvestis. Tačiau jie skiriasi tuo, kas tiksliai tarnauja kaip išvesties signalas. Biocheminiuose kompiuteriuose tam tikrų cheminių medžiagų buvimas arba koncentracija yra įvesties signalas. Tačiau biomechaniniuose kompiuteriuose konkrečios molekulės arba molekulių rinkinio mechaninė forma tam tikromis pradinėmis sąlygomis yra išvestis. Biomechaniniai kompiuteriai priklauso nuo konkrečių molekulių prigimties, kad tam tikromis cheminėmis sąlygomis priimtų tam tikras fizines konfigūracijas. Mechaninė, trimatė biomechaninio kompiuterio gaminio struktūra aptinkama ir tinkamai interpretuojama kaip apskaičiuota išvestis.
Bioelektroniniai kompiuteriai Redaguoti
Biokompiuteriai taip pat gali būti sukurti, kad būtų galima atlikti elektroninį skaičiavimą. Vėlgi, kaip ir biomechaniniai, ir biocheminiai kompiuteriai, skaičiavimai atliekami interpretuojant konkrečią išvestį, pagrįstą pradiniu sąlygų rinkiniu, kuris naudojamas kaip įvestis. Bioelektroniniuose kompiuteriuose išmatuota išvestis yra elektros laidumo pobūdis, kuris stebimas bioelektroniniame kompiuteryje. Šią išvestį sudaro specialiai sukurtos biomolekulės, kurios praleidžia elektrą labai specifiniais būdais, remiantis pradinėmis sąlygomis, kurios yra bioelektroninės sistemos įvestis.
Tinklo biokompiuteriai Redaguoti
Tinklais pagrįsto biologinio skaičiavimo metu [6] savaeigiai biologiniai agentai, tokie kaip molekuliniai motoriniai baltymai ar bakterijos, tyrinėja mikroskopinį tinklą, užkoduojantį dominančią matematinę problemą. Agentų keliai per tinklą ir (arba) galutinės jų pozicijos yra galimi problemos sprendimai. Pavyzdžiui, sistemoje, aprašytoje Nicolau ir kt., [6] mobilūs molekuliniai variklio siūlai aptinkami tinklo „išėjimuose“, koduojančiame NP pilną problemą SUBSET SUM. Visi gijų lankomi išėjimai yra teisingi algoritmo sprendimai. Nelankomi išėjimai yra ne sprendimai. Judėjimo baltymai yra aktinas ir miozinas arba kinezinas ir mikrotubuliai. Miozinas ir kinezinas yra atitinkamai pritvirtinti prie tinklo kanalų apačios. Pridėjus adenozino trifosfato (ATP), aktino gijos arba mikrovamzdeliai varomi kanalais, taip tyrinėjant tinklą. Energijos pavertimas iš cheminės energijos (ATP) į mechaninę energiją (judrumas) yra labai efektyvus, palyginti su pvz. elektroninis skaičiavimas, todėl kompiuteris, be to, kad yra masiškai lygiagretus, vienam skaičiavimo žingsniui taip pat sunaudoja daug mažiau energijos.
Biologiškai gautų skaičiavimo sistemų, tokių kaip šios, elgesys priklauso nuo konkrečių sistemą sudarančių molekulių, kurios pirmiausia yra baltymai, bet gali apimti ir DNR molekules. Nanobiotechnologija suteikia galimybę susintetinti daugybę cheminių komponentų, reikalingų tokiai sistemai sukurti. [ reikalinga citata ] Cheminę baltymo prigimtį lemia jo aminorūgščių seka – baltymų cheminiai statybiniai blokai. Šią seką savo ruožtu diktuoja specifinė DNR nukleotidų seka – DNR molekulių statybiniai blokai.Baltymai gaminami biologinėse sistemose, nukleotidų sekas paverčiant biologinėmis molekulėmis, vadinamomis ribosomomis, kurios surenka atskiras aminorūgštis į polipeptidus, kurie sudaro funkcinius baltymus pagal nukleotidų seką, kurią interpretuoja ribosoma. Galų gale tai reiškia, kad galima sukurti cheminius komponentus, reikalingus sukurti biologinę sistemą, galinčią atlikti skaičiavimus, inžinierius DNR nukleotidų sekas, kurios koduoja būtinus baltymų komponentus. Be to, pačios sintetiškai sukurtos DNR molekulės gali veikti tam tikroje biokompiuterių sistemoje. Taigi, diegiant nanobiotechnologiją, kuriant ir gaminant sintetiniu būdu suprojektuotus baltymus, taip pat kuriant ir sintezuojant dirbtines DNR molekules, galima sukurti funkcinius biokompiuterius (pvz., skaičiavimo genus).
Biokompiuteriai taip pat gali būti sukurti naudojant ląsteles kaip pagrindinius komponentus. Chemiškai sukeltos dimerizacijos sistemos gali būti naudojamos loginiams vartams iš atskirų ląstelių pagaminti. Šiuos loginius vartus aktyvuoja cheminiai agentai, kurie sukelia sąveiką tarp anksčiau nesąveikaujančių baltymų ir sukelia tam tikrus pastebimus pokyčius ląstelėje. [7]
Tinklo biokompiuteriai yra sukurti nanogaminant aparatinę įrangą iš plokštelių, kur kanalai yra išgraviruoti elektronų pluošto litografija arba nano atspaudų litografija. Kanalai suprojektuoti taip, kad jų skerspjūvio santykis būtų didelis, todėl baltymų gijos bus nukreiptos. Be to, padalijimo ir praėjimo sankryžos yra sukurtos taip, kad siūlai sklistų tinkle ir tyrinėtų leidžiamus kelius. Paviršiaus silanizavimas užtikrina, kad judrumo baltymai gali būti pritvirtinti prie paviršiaus ir išlikti funkcionalūs. Molekulės, atliekančios logines operacijas, yra gaunamos iš biologinio audinio.
Visi biologiniai organizmai turi galimybę savarankiškai daugintis ir susiburti į funkcinius komponentus. Ekonominė biokompiuterių nauda slypi šiame visų biologiškai išvestų sistemų potenciale savarankiškai daugintis ir susikomplektuoti tam tikromis sąlygomis. [4] : 349 Pavyzdžiui, visi tam tikram biocheminiam keliui reikalingi baltymai, kurie gali būti modifikuoti, kad veiktų kaip biokompiuteris, gali būti daug kartų susintetinti biologinės ląstelės viduje iš vienos DNR molekulės. Tada ši DNR molekulė gali būti daug kartų atkartota. Dėl šios biologinių molekulių charakteristikos jų gamyba gali būti labai efektyvi ir palyginti nebrangi. Kadangi elektroninius kompiuterius reikia gaminti rankiniu būdu, biokompiuteriai gali būti gaminami dideliais kiekiais iš kultūrų be jokių papildomų mašinų, reikalingų jiems surinkti.
Šiuo metu egzistuoja biokompiuteriai su įvairiomis funkcinėmis galimybėmis, kurios apima „dvejetainės“ logikos operacijas ir matematinius skaičiavimus. [5] Tomas Knightas iš MIT dirbtinio intelekto laboratorijos pirmą kartą pasiūlė biocheminio skaičiavimo schemą, kurioje baltymų koncentracijos naudojamos kaip dvejetainiai signalai, kurie galiausiai padeda atlikti logines operacijas. [4] : 349 Esant tam tikrai biocheminio produkto koncentracijai arba didesnei biokompiuterio cheminiame kelyje, rodomas signalas, kuris yra 1 arba 0. Koncentracija žemiau šio lygio rodo kitą, likusį signalą. Naudodami šį metodą kaip skaičiavimo analizę, biocheminiai kompiuteriai gali atlikti logines operacijas, kurių metu atitinkama dvejetainė išvestis atsiras tik esant tam tikriems loginiams pradinių sąlygų apribojimams. Kitaip tariant, atitinkama dvejetainė išvestis yra logiškai padaryta išvada iš pradinių sąlygų, kurios yra prielaidos, iš kurių galima padaryti loginę išvadą, rinkinio. Be šių loginių operacijų tipų, buvo įrodyta, kad biokompiuteriai demonstruoja ir kitas funkcines galimybes, pavyzdžiui, matematinius skaičiavimus. Vieną tokių pavyzdžių pateikė W.L. Ditto, kuris 1999 m. sukūrė biokompiuterį, sudarytą iš dėlių neuronų „Georgia Tech“, kuris galėjo atlikti paprastą papildymą. [4] : 351 Tai tik keletas žymių naudojimo būdų, kuriems biokompiuteriai jau buvo sukurti, o biokompiuterių galimybės tampa vis tobulesnės. Dėl prieinamumo ir galimo ekonominio efektyvumo, susijusio su biomolekulių ir biokompiuterių gamyba, kaip minėta pirmiau, biokompiuterių technologijos pažanga yra populiarus, sparčiai augantis tyrimų objektas, kuris, tikėtina, ateityje pasieks daug pažangos.
2013 m. kovo mėn. Stanfordo universiteto bioinžinierių komanda, vadovaujama Drew Endy, paskelbė, kad sukūrė biologinį tranzistoriaus atitikmenį, kurį pavadino „transkriptoriumi“. Išradimas buvo galutinis iš trijų komponentų, reikalingų pilnai funkcionuojančiam kompiuteriui sukurti: duomenų saugojimo, informacijos perdavimo ir pagrindinės logikos sistemos. [8]
Lygiagretus biologinis skaičiavimas su tinklais, kai biologinio agento judėjimas atitinka aritmetinį sudėjimą, buvo parodytas 2016 m. SUBSET SUM egzemplioriuje su 8 kandidatais į sprendimus. [6]
Sukurta daug paprastų biokompiuterių pavyzdžių, tačiau šių biokompiuterių galimybės yra labai ribotos, palyginti su komerciniais nebiologiniais kompiuteriais. Kai kurie žmonės mano, kad biokompiuteriai turi didelį potencialą, tačiau tai dar turi būti įrodyta. Galimybė išspręsti sudėtingas matematines problemas naudojant daug mažiau energijos nei standartiniai elektroniniai superkompiuteriai, taip pat atlikti patikimesnius skaičiavimus vienu metu, o ne paeiliui, skatina tolesnį „masto keičiamų“ biologinių kompiuterių kūrimą, o kelios finansuojančios agentūros remia šias pastangas. [9] [10]
Turinys
Savęs surinkimas klasikine prasme gali būti apibrėžtas kaip spontaniškas ir grįžtamasis molekulinių vienetų susiskirstymas į tvarkingas struktūras nekovalentinės sąveikos būdu. Pirmoji savaime surenkamos sistemos savybė, kurią siūlo šis apibrėžimas, yra savaiminio surinkimo proceso spontaniškumas: sąveikos, atsakingos už savaime surenkamos sistemos formavimąsi, veikia griežtai vietiniame lygmenyje, kitaip tariant, nanostruktūra susikuria pati.
Nors paprastai savaime susirenka silpnai sąveikaujančios rūšys, ši organizacija gali būti perkelta į stipriai susietas kovalentines sistemas. To pavyzdys gali būti savaiminis polioksometalatų surinkimas. Įrodymai rodo, kad tokios molekulės surenkamos naudojant tankios fazės tipo mechanizmą, kai maži oksometalato jonai pirmiausia nekovalentiškai susirenka tirpale, o po to vyksta kondensacijos reakcija, kovalentiškai surišanti surinktus vienetus. [4] Šiam procesui gali padėti įvedus šablonines priemones, skirtas susiformavusioms rūšims kontroliuoti. [5] Tokiu būdu labai organizuotos kovalentinės molekulės gali būti suformuotos tam tikru būdu.
Savarankiškai surinkta nano struktūra yra objektas, atsirandantis dėl atskirų nano masto objektų sutvarkymo ir agregavimo, vadovaujantis tam tikru fiziniu principu.
Ypač priešingas intuityvus fizinio principo, galinčio paskatinti savarankišką surinkimą, pavyzdys yra entropijos maksimizavimas. Nors entropija tradiciškai siejama su sutrikimu, tinkamomis sąlygomis [6] entropija gali paskatinti nanomastelio objektus savarankiškai susiburti į tikslines struktūras kontroliuojamu būdu. [7]
Kita svarbi savaiminio surinkimo klasė yra surinkimas pagal lauką. To pavyzdys yra elektrostatinio gaudymo reiškinys. Šiuo atveju elektrinis laukas veikia tarp dviejų metalinių nanoelektrodų. Aplinkoje esančios dalelės yra poliarizuojamos veikiančio elektrinio lauko. Dėl dipolio sąveikos su elektrinio lauko gradientu dalelės pritraukiamos į tarpą tarp elektrodų. [8] Taip pat buvo pranešta apie šio tipo metodo apibendrinimus, susijusius su įvairių tipų laukais, pvz., naudojant magnetinius laukus, naudojant kapiliarinę sąveiką dalelėms, įstrigusioms sąsajose, taip pat pranešta apie skystuosiuose kristaluose suspenduotų dalelių elastinę sąveiką.
Nepriklausomai nuo mechanizmo, skatinančio savarankišką surinkimą, žmonės imasi savarankiško surinkimo metodų medžiagų sintezėje, kad išvengtų problemos, kai reikia statyti medžiagas po vieną statybinį bloką. Svarbu vengti požiūrio po vieną, nes makroskopinio dydžio struktūroms per daug laiko reikia įdėti statybinius blokus į tikslinę konstrukciją.
Kai makroskopinio dydžio medžiagas galima surinkti savarankiškai, šias medžiagas galima naudoti daugelyje programų. Pavyzdžiui, nanostruktūros, tokios kaip nanovakuuminiai tarpai, yra naudojamos energijai kaupti [9] ir branduolinei energijai konvertuoti. [10] Savarankiškai surenkamos derinamos medžiagos yra perspektyvios kandidatės į didelio paviršiaus ploto elektrodus baterijose ir organiniuose fotovoltiniuose elementuose, taip pat mikrofluidiniams jutikliams ir filtrams. [11]
Išskirtinės savybės Redaguoti
Šiuo metu galima teigti, kad bet kokia cheminė reakcija, skatinanti atomus ir molekules susiburti į didesnes struktūras, pavyzdžiui, krituliai, gali patekti į savaiminio surinkimo kategoriją. Tačiau yra bent trys skiriamieji bruožai, dėl kurių savarankiškas surinkimas yra atskira koncepcija.
Užsakymas Redaguoti
Pirma, savarankiškai surinkta struktūra turi turėti aukštesnę tvarką nei izoliuoti komponentai, nesvarbu, ar tai forma, ar tam tikra užduotis, kurią gali atlikti savarankiškai surinktas subjektas. Tai paprastai netinka cheminėse reakcijose, kai sutvarkyta būsena gali pereiti prie netvarkingos būsenos, priklausomai nuo termodinaminių parametrų.
Sąveikos Redaguoti
Antrasis svarbus savaiminio surinkimo aspektas yra vyraujantis silpnų sąveikų (pvz., Van der Waals, kapiliarų, π - π, vandenilio jungčių arba entropinių jėgų) vaidmuo, palyginti su „tradicinėmis“ kovalentinėmis, joninėmis ar metalinėmis jungtimis. Šios silpnos sąveikos yra svarbios medžiagų sintezėje dėl dviejų priežasčių.
Pirma, silpna sąveika užima svarbią vietą medžiagose, ypač biologinėse sistemose. Pavyzdžiui, jie nustato fizines skysčių savybes, kietųjų medžiagų tirpumą ir molekulių organizaciją biologinėse membranose. [12]
Antra, be sąveikos stiprumo, skirtingo specifiškumo sąveika gali kontroliuoti savarankišką surinkimą. Savarankiškas susijungimas, kurį sąlygoja DNR poravimo sąveika, yra aukščiausio specifiškumo sąveika, kuri buvo naudojama savarankiškam surinkimui. [13] Kitu kraštutinumu, mažiausiai specifinės sąveikos galbūt yra tos, kurias sukuria atsirandančios jėgos, atsirandančios dėl entropijos maksimizavimo. [14]
Statybiniai blokai Redaguoti
Trečias išskirtinis savaiminio surinkimo bruožas yra tai, kad statybiniai blokai yra ne tik atomai ir molekulės, bet ir apima daugybę nano ir mezoskopinių struktūrų, turinčių skirtingą cheminę sudėtį, funkcionalumą [15] ir formas. [16] Tiriant galimas trimačias savaime besirenkančių mikritų formas, tiriami platoniški kietieji kūneliai (taisyklingas daugiakampis). Terminą „mikritas“ sukūrė DARPA, kad būtų apibūdinti mažesnio milimetro dydžio mikrorobotai, kurių savaiminio organizavimo gebėjimai gali būti lyginami su pelėsio savybėmis. [17] [18] Naujausi naujų statybinių blokų pavyzdžiai yra daugiakampiai ir lopinės dalelės. [19] Pavyzdžiai taip pat buvo sudėtingos geometrijos mikrodalelės, tokios kaip pusrutulio formos, [20] dimerai, [21] diskai, [22] strypai, molekulės [23], taip pat multimerai. Šie nanoskalės statybiniai blokai savo ruožtu gali būti susintetinti įprastais cheminiais būdais arba kitomis savaiminio surinkimo strategijomis, tokiomis kaip kryptinės entropinės jėgos. Visai neseniai atsirado atvirkštinio projektavimo metodai, kai galima nustatyti tikslinį savaime susiformavusį elgesį ir nustatyti tinkamą statybinį bloką, kuris tą elgesį įgyvendins. [24]
Termodinamika ir kinetika Redaguoti
Savaiminis susikaupimas mikroskopinėse sistemose paprastai prasideda nuo difuzijos, vėliau sėklų formavimosi, vėlesnio sėklų augimo ir baigiasi Ostvaldo nokinimu. Termodinaminė vairavimo laisvoji energija gali būti entalpinė arba entropinė arba abi. [25] Entalpiniu arba entropiniu atveju savaiminis susijungimas vyksta formuojant ir nutraukiant ryšius [26], galbūt naudojant netradicines tarpininkavimo formas. Savaiminio surinkimo proceso kinetika paprastai yra susijusi su difuzija, kurios absorbcijos / adsorbcijos greitis dažnai atitinka Langmuir adsorbcijos modelį, kuris difuzijos kontroliuojamoje koncentracijoje (santykinai praskiestas tirpalas) gali būti įvertintas pagal Ficko difuzijos dėsnius. Desorbcijos greitis nustatomas pagal paviršiaus molekulių/atomų jungties stiprumą su šiluminės aktyvacijos energijos barjeru. Augimo greitis yra šių dviejų procesų konkurencija.
Pavyzdžiai Redaguoti
Svarbūs medžiagų mokslo savaiminio surinkimo pavyzdžiai yra molekulinių kristalų, koloidų, lipidų dvigubų sluoksnių, fazėmis atskirtų polimerų ir savaime susirenkančių monosluoksnių susidarymas. [27] [28] Polipeptidinių grandinių sulankstymas į baltymus ir nukleorūgščių sulankstymas į funkcines formas yra savaime susidarančių biologinių struktūrų pavyzdžiai. Neseniai trimatė makroporinė struktūra buvo paruošta savaime surenkant difenilalanino darinį krio sąlygomis, gautą medžiagą galima pritaikyti regeneracinės medicinos ar vaistų tiekimo sistemos srityje. [29] P. Chen ir kt. pademonstravo mikroskopinį savaiminio surinkimo metodą, naudodamas oro ir skysčio sąsają, kurią kaip šabloną sukūrė Faradėjaus banga. Šis savaiminio surinkimo metodas gali būti naudojamas įvairiems simetriškų ir periodinių modelių rinkiniams generuoti iš mikroskopinių medžiagų, tokių kaip hidrogeliai, ląstelės ir ląstelių sferoidai. [30] Yasuga ir kt. parodė, kaip skysčio sąsajos energija skatina trimačių periodinių struktūrų atsiradimą mikrostulpų pastoliuose. [31] Myllymäki ir kt. parodė micelių susidarymą, kurių morfologija keičiasi į pluoštus ir galiausiai į sferas, o visa tai kontroliuoja tirpiklio kaita. [32]
Ypatybės Redaguoti
Savarankiškas surinkimas išplečia chemijos apimtį, siekiant susintetinti produktus, turinčius tvarkos ir funkcionalumo savybių, išplėsti cheminius ryšius iki silpnos sąveikos ir apimti savarankišką nanomastelinių statybinių blokų surinkimą visais ilgiais. [33] Kovalentinėje sintezėje ir polimerizacijoje mokslininkas sujungia atomus į bet kokią norimą konformaciją, kuri nebūtinai turi būti energetiškai palankiausioje padėtyje, savaime besirenkančios molekulės, kita vertus, įgyja termodinaminio minimumo struktūrą. geriausias sąveikos tarp subvienetų derinys, bet nesudarantis tarp jų kovalentinių ryšių. Savarankiškai besirenkančiose struktūrose mokslininkas turi numatyti šį minimumą, o ne tik patalpinti atomus norimoje vietoje.
Kita beveik visoms savarankiškai surenkamoms sistemoms būdinga savybė yra jų termodinaminis stabilumas. Kad savaiminis surinkimas vyktų be išorinių jėgų įsikišimo, procesas turi lemti mažesnę Gibso laisvąją energiją, todėl savarankiškai surinktos konstrukcijos yra termodinamiškai stabilesnės nei atskiros nesumontuotos sudedamosios dalys. Tiesioginė pasekmė yra bendra savaime surenkamų konstrukcijų tendencija būti santykinai be defektų. Pavyzdys yra dvimačių supergardelių susidarymas, sudarytas iš tvarkingo mikrometro dydžio polimetilmetakrilato (PMMA) rutulių išdėstymo, pradedant nuo tirpalo, kuriame yra mikrosferų, kuriame tirpikliui leidžiama lėtai išgaruoti tinkamomis sąlygomis. Šiuo atveju varomoji jėga yra kapiliarinė sąveika, atsirandanti dėl skysčio paviršiaus deformacijos, kurią sukelia plūduriuojančios ar panardintos dalelės. [34]
Šios dvi savybės – silpna sąveika ir termodinaminis stabilumas – gali būti primintos siekiant racionalizuoti kitą savybę, dažnai randamą savarankiškai surenkamose sistemose: jautrumas trikdžiams veikiama išorinės aplinkos. Tai yra nedideli svyravimai, kurie keičia termodinaminius kintamuosius, dėl kurių gali atsirasti ryškių struktūros pokyčių ir net ją pakenkti savaiminio surinkimo metu arba po jo. Silpnas sąveikų pobūdis yra atsakingas už architektūros lankstumą ir leidžia pertvarkyti struktūrą termodinamikos nustatyta kryptimi. Jei svyravimai grąžina termodinaminius kintamuosius į pradinę būseną, struktūra greičiausiai grįš į pradinę konfigūraciją. Tai leidžia mums nustatyti dar vieną savaiminio surinkimo savybę, kuri paprastai nepastebima kitais būdais susintetintose medžiagose: grįžtamumas.
Savarankiškas surinkimas yra procesas, kurį lengvai įtakoja išoriniai parametrai. Dėl šios funkcijos sintezė gali būti gana sudėtinga, nes reikia valdyti daugybę laisvų parametrų. Tačiau savaiminio surinkimo pranašumas yra tas, kad galima gauti daug įvairių formų ir funkcijų įvairiose ilgio skalėse. [35]
Pagrindinė sąlyga, reikalinga tam, kad nanoskalės statybiniai blokai savaime susirinktų į tvarkingą struktūrą, yra tuo pat metu ilgalaikių atstumiančių ir trumpo nuotolio patrauklių jėgų buvimas. [36]
Pasirinkus tinkamas fizikines ir chemines savybes turinčius pirmtakus, galima tiksliai kontroliuoti formavimo procesus, kurie sukuria sudėtingas struktūras. Akivaizdu, kad svarbiausia priemonė, kuriant medžiagos sintezės strategiją, yra pastato vienetų chemijos žinios. Pavyzdžiui, buvo įrodyta, kad buvo galima naudoti skirtingo blokinio reaktyvumo dviblokinius kopolimerus, kad būtų galima selektyviai įterpti maghemito nanodaleles ir generuoti periodines medžiagas, kurias galima naudoti kaip bangolaidžius. [37]
2008 m. buvo pasiūlyta, kad kiekvienas savaiminio surinkimo procesas būtų atliekamas kartu, todėl ankstesnis terminas yra klaidingas. Šis darbas remiasi savaime besirenkančios sistemos ir jos aplinkos abipusio sutvarkymo koncepcija. [38]
Dažniausi savaiminio surinkimo pavyzdžiai makroskopiniu mastu gali būti matomi dujų ir skysčių sąsajose, kur molekulės gali būti apribotos nanoskalėje vertikalia kryptimi ir pasklisti dideliais atstumais į šoną. Savaiminio surinkimo dujų ir skysčių sąsajose pavyzdžiai yra kvėpavimo figūros, savaime surinkti monosluoksniai ir Langmuir-Blodgett plėvelės, o fullereno ūsų kristalizacija yra makroskopinio savaiminio susikaupimo tarp dviejų skysčių pavyzdys. [39] [40] Kitas puikus makroskopinio susijungimo pavyzdys yra plonų kvazikristalų susidarymas oro ir skysčio sąsajoje, kurią gali sudaryti ne tik neorganiniai, bet ir organiniai molekuliniai vienetai. [41] [42]
Savaiminio surinkimo procesus galima stebėti ir makroskopinių statybinių blokų sistemose. Šie statybiniai blokai gali būti varomi iš išorės [43] arba savaeigiai. [44] Nuo šeštojo dešimtmečio mokslininkai sukūrė savaime surenkamas sistemas, kuriose yra centimetro dydžio komponentai – nuo pasyvių mechaninių dalių iki mobilių robotų. [45] Tokio masto sistemų komponentų konstrukcija gali būti tiksliai valdoma. Kai kuriose sistemose komponentų sąveikos nuostatos yra programuojamos. Savaiminio surinkimo procesus gali lengvai stebėti ir analizuoti patys komponentai arba išoriniai stebėtojai. [46]
2014 m. balandžio mėn. 3D spausdintas plastikas buvo sujungtas su „išmaniąja medžiaga“, kuri savaime susirenka vandenyje [47], todėl buvo sukurtas „4D spausdinimas“. [48]
Žmonės reguliariai vartoja terminus „saviorganizacija“ ir „savarankiškas susirinkimas“ pakaitomis. Vis dėlto populiarėjant sudėtingų sistemų mokslui, kyla didesnis poreikis aiškiai atskirti šių dviejų mechanizmų skirtumus, kad būtų galima suprasti jų reikšmę fizinėse ir biologinėse sistemose. Abu procesai paaiškina, kaip kolektyvinė tvarka vystosi iš „dinaminės mažos apimties sąveikos“. [49] Saviorganizacija yra pusiausvyros nebuvimo procesas, kai savęs surinkimas yra spontaniškas procesas, vedantis link pusiausvyros. Savarankiškas surinkimas reikalauja, kad komponentai iš esmės nesikeistų viso proceso metu. Be termodinaminio skirtumo tarp šių dviejų, taip pat skiriasi formavimasis. Pirmasis skirtumas yra tas, kas „užkoduoja visuotinę visumos tvarką“ savaiminio surinkimo metu, o savaiminio organizavimo atveju šis pradinis kodavimas nėra būtinas. Kitas nedidelis kontrastas reiškia minimalų vienetų skaičių, reikalingą užsakymui atlikti. Atrodo, kad saviorganizacija turi minimalų vienetų skaičių, o savarankiškas surinkimas neturi. Šios sąvokos gali būti ypač pritaikytos natūraliai atrankai. [50] Galiausiai šie modeliai gali sudaryti vieną modelio formavimosi gamtoje teoriją. [51]
Naujai atskleista viruso struktūra rodo virusų evoliucijos tęstinumą
Tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujama Wistar instituto tyrėjų, sujungė du skirtingus vaizdo gavimo metodus, kad atskleistų bendro bakteriofago, viruso, užkrečiančio bakterijas, molekulinio lygio sistemą. Rezultatai, paskelbti spalio mėnesio Nature Structural Biology numeryje, rodo, kad virusai sukūrė vis sudėtingesnių architektūrinių strategijų tęstinumą, kad galėtų susidoroti su didėjančiu jų dydžiu jiems vystantis. Tyrimo vaizdas yra ant žurnalo viršelio.
Naujos išvados gali atverti naują požiūrį į tam tikrų sunkiai gydomų infekcijų gydymo metodus. Ištirtas bakteriofagas, vadinamas PRD1, užkrečia antibiotikams atsparias E. coli bakterijų padermes, įskaitant padermes, kurios kasmet sukelia dešimtis tūkstančių apsinuodijimo maistu atvejų Jungtinėse Valstijose. Intymios žinios apie PRD1 ir #146 struktūrą, pateiktos dabartiniame tyrime, gali padėti mokslininkams sukurti E. coli infekcijų, susijusių su PRD1, gydymą.
Struktūrinės detalės rodo, kad bakteriofagas yra panašus į virusus, mažesnius už save, paprastus augalų ir gyvūnų virusus, kurių išorinis apvalkalas yra sudarytas iš baltymų, kuriuos laiko sujungtos rankos.” Be to, jis taip pat naudoja mažus klijus #8221 baltymai didesniems baltymams sujungti. Dėl šios savybės jis panašesnis į žmogaus adenovirusus – didesnius ir sudėtingesnius virusus, kurie užkrečia kvėpavimo takus ir sukelia kitas ligas. Kartu šios savybės nustato bakteriofagą tarpiniame viruso evoliucijos medžio taške ir padeda apšviesti bendrą virusų šeimų evoliucijos kelią.
Nauji vaizdai rodo ne tik išorinį bakteriofago sluoksnį, bet ir atskleidžia jo vidinės membranos detales – blogai suprantamą dvigubą riebalinį sluoksnį po kailiu, kuris sudaro apsauginį barjerą aplink genetinę medžiagą arba DNR.
“Mus suintrigavo PRD1 ir adenoviruso paralelės, nes ankstesniuose tyrimuose atradome stulbinamus jų bendros struktūros panašumus, – sako struktūrų biologas Rogeris M. Burnettas, Ph.D., Wistar instituto profesorius ir vyresnysis. Gamtos struktūrinės biologijos tyrimo autorius. “Mūsų rezultatai atskleidžia, kad PRD1 taip pat turi panašumų su paprastesniais virusais ir sustiprina mintį, kad virusų struktūrų, kurios užkrečia tokius skirtingus šeimininkus kaip bakterijos, augalai ir gyvūnai, įskaitant žmones, tęstinumas. Šių paralelių įvertinimas yra svarbus, nes vienos virusinės sistemos atradimai gali suteikti vertingų įžvalgų apie kitą. Taip pat sužinojome daugiau apie membranas, kurias labai sunku ištirti naudojant įprastus metodus, ir dabar pamatėme, kaip jos gali būti įtrauktos į virusinės DNR pakavimą.”
Du vaizdavimo metodai, kuriuos mokslininkai naudoja PRD1 struktūrai išskaidyti, yra elektronų mikroskopija ir rentgeno kristalografija. Kompiuterinis modeliavimas buvo naudojamas norint sujungti visos viruso dalelės vaizdus, gautus naudojant santykinai mažos skiriamosios gebos elektroninės mikroskopijos metodą, su didelės skiriamosios gebos apvalkalo baltymo molekuline struktūra, gauta rentgeno kristalografijos būdu. Tada gauta „kvaziatominė“ baltymų, sudarančių išorinį viruso apvalkalą, struktūra buvo pašalinta tam tikra grafine „chirurgija“ ir atskleista kitų viruso vidų sudarančių molekulių detales.
Penki dalykai, kuriuos reikia žinoti apie šikšnosparnius, ligas ir koronavirusą
Vien pagal dydį šikšnosparniai turėtų gyventi apie ketverius metus, tačiau iš tikrųjų jie gali sulaukti 40 metų amžiaus. Kreditas: pikist.com/licenced pagal CC0Šikšnosparniai šiomis dienomis yra dėmesio centre, nes sklando gandai, kad jie yra SARS-CoV-2, viruso, sukėlusio koronaviruso pandemiją, šaltinis. Bet tai tik dalis jų istorijos. Pasirodo, šikšnosparniai yra stebuklingi padarai. Jų gebėjimas senti be nuosmukio ar vėžio, taip pat kovoti su daugybe infekcijų suteikia mums užuominų, kaip tą patį padaryti patiems.
Profesorė Emma Teeling yra „Bat 1K“ – iniciatyvos sekti visų šikšnosparnių rūšių genomus – įkūrėja. Ji yra Dublino universiteto koledžo (Airija) zoologė ir genetikė ir su „Horizon“ kalbėjosi apie tai, ką atrado.
1. Šikšnosparniai turi daug senėjimą stabdančių genetinių gudrybių
Paprastai kuo didesnis žinduolis, tuo ilgiau jis gyvena. Jei jie laikytųsi šio modelio, ilgiausiai gyvenęs šikšnosparnis gyventų tik iki ketverių metų. Tačiau jie nepaiso šios taisyklės ir gali gyventi ilgiau nei 40 metų, todėl jie yra ilgiausiai gyvenantys žinduoliai pagal kūno dydį. „Bat 1K“ konsorciumas atrinko šešis šikšnosparnių genomus ir išsiaiškino, kad genai, kuriuos jau žinome, yra susiję su žmonių senėjimu, šikšnosparniuose yra pakeisti. Šie genai – ir tikriausiai kiti, dar neatrasti – yra už daugelio dalykų, kuriuos šikšnosparniai daro kovodami su senėjimu.
Vienas iš jų gudrybių yra atkakliai „nuvalyti“ ir sunaikinti aplink ląsteles esantį nuolaužą, kai jos sensta – procesas žinomas kaip autofagija. Jie taip pat išlaiko savo telomerus – chromosomų galų dangtelius, kurie bėgant metams palaipsniui išsiskleidžia ir sukelia senėjimo poveikį arba vėžį.
„Gana nepaprasta yra tai, kad mes išsiaiškinome, kad jie iš tikrųjų sustiprina savo DNR palaikymą senstant – priešingai nei vyksta kitiems žinduoliams“, – sakė prof. Teeling.
Senstant žmonės kenčia nuo uždegimo, kuris sukelia tokias ligas kaip reumatoidinis artritas. Tačiau prof. Teeling ir jos komanda išsiaiškino, kad šikšnosparniai prarado kai kuriuos su uždegimu susijusius genus. Atrodo, kad jie subalansuoja savo imunines sistemas tarp uždegiminių ir priešuždegiminių reakcijų, kad galėtų ją kontroliuoti.
Kai kurie mokslininkai mano, kad šikšnosparniai sukūrė šiuos mechanizmus tam, kad galėtų skristi – jie yra vieninteliai žinduoliai, galintys skraidyti savaeigiai ir tam reikia daug energijos. Kai už energijos gamybą atsakingos organelės – mitochondrijos – yra labai aktyvios, tai gali padaryti daug žalos DNR. Prof. Teelingo teorija – kol kas neįrodyta – yra ta, kad jie galėjo sukurti visus šiuos pataisymus, kad galėtų su tuo susidoroti.
2. Šikšnosparniai nuo virusų neserga
Šikšnosparniuose taip pat yra daug genų, atsakingų už antivirusinį aktyvumą, ir jų antivirusiniai mechanizmai visada yra įjungti. Tikriausiai todėl, nepaisant to, kad užsikrečia Marburgo virusine liga, sunkiu ūminiu kvėpavimo sindromu (SARS) arba Artimųjų Rytų kvėpavimo sindromu (MERS), jie iš tikrųjų neserga: kai tik šie virusai įsiveržia, šikšnosparniai gali mikliai moduliuoti savo imuninės sistemos jas neutralizuoti.
Tiesą sakant, atrodo, kad šikšnosparnių imuninė sistema yra nesibaigiančiose evoliucinėse lenktynėse su virusais, kurių kiekviena keičiasi, kad pergudruotų kitą. Kai kurių iš šių istorinių mūšių pėdsakus, kaip virusų genetinės medžiagos iškarpas, galima rasti išsibarsčiusius šikšnosparnio DNR.
3. Dar neįrodyta, kad šikšnosparniai COVID-19 virusą perdavė žmonėms
Kai kurie tyrėjai mano, kad unikali šikšnosparnių imuninė sistema verčia virusus greitai vystytis juose, sukurdama unikalią dirvą virusams, kurie gali peršokti tarp rūšių. Kiti tyrėjai pabrėžia, kad daugelis žinduolių yra pernešę virusus žmonėms, įskaitant kiaules (kiaulių gripą) ir šimpanzes (ŽIV).
Nepaisant to, šikšnosparniuose yra daugybė koronavirusų ir jie yra įtariami daugelio ligų, įskaitant Nipah ir Hendra virusų infekcijas, Marburgo viruso ligą ir A gripo viruso padermes, rezervuarai.
Šikšnosparnių ekspertai ginčijasi, ar jie turėjo vaidmenį perduodant SARS-CoV-2 žmonėms.
Prof. Teeling priklausė komandai, kuri neseniai paskelbė tyrimą, kuriame abejojama, ar šikšnosparniai gali būti tiesioginiai kaltininkai. Žinoma, kad virusas patenka į žmogaus ląsteles, užsifiksuodamas ant jų paviršių esančių ACE2 receptorių. Komanda, vadovaujama profesoriaus Harriso Lewino iš Kalifornijos universiteto (JAV), prognozavo, kad naujasis koronavirusas negali „atrakinti“ šikšnosparnių ląstelių ACE2 receptorių.
"Atrodo, kad virusas negali patekti į šikšnosparnių ląsteles. Iš tikrųjų tai primatų liga", - sakė prof.Teelingas. Ji priduria, kad nėra jokių paskelbtų įrodymų, kad šikšnosparniai gali būti natūraliai užsikrėtę SARS-Cov-2.
Tačiau kiti tyrimai parodė, kad tiesioginis SARS-CoV-2 protėvis greičiausiai buvo kilęs iš šikšnosparnių rūšies. Todėl viena iš galimybių yra ta, kad šikšnosparniai perdavė šį protėvį kitai rūšiai, kur jis tapo SARS-CoV-2, o tarpinis šeimininkas perdavė jį žmonėms.
Tačiau sutariama, kad pavertus žemę žmonių reikmėms, šikšnosparniai (ir kiti žinduoliai) su kitomis rūšimis susitinka artimiau, todėl virusai gali pereiti tarp jų. Visų pirma šikšnosparniai gali būti išvaryti arti žmonių gyvenamosios vietos dėl dirbtinės šviesos, vaisių sodų ir lizdų.
4. Šikšnosparniai gali padėti mums pailginti savo gyvenimo trukmę ir kovoti su ligomis
Suprasdami, kaip šikšnosparniams pavyksta išvengti susirgimo virusinėmis infekcijomis, mokslininkai gali pasiūlyti gydymo būdus žmonėms. Visų pirma, mokslininkai nori suprasti jautrų būdą, kuriuo jie sugeba greitai neutralizuoti virusus, bet tada išjungia uždegimą, kol jis dar nesustiprėja, kad gali pakenkti pačiam. „Jie mokys mus, kaip galime modifikuoti savo imuninį atsaką, kad geriau toleruotume infekcijas ir su jomis susigyventume“, – sakė prof. Teeling.
Taip pat galbūt būtų įmanoma išnaudoti jų jaunystės paslaptis, sako ji. Šikšnosparniai ne tik skirtingai išreiškia kai kuriuos senstančius genus, bet ir turi genų, kurių žmonės neturi. Kai kurie iš jų labiau išreiškiami senstant, o kiti mažiau.
5. Šikšnosparniai palaiko sveiką aplinką žmonėms
Šikšnosparniai buvo nužudyti, sudeginti iš savo nakvynės vietų ir užpulti vandens patrankomis iš baimės, kad jie platina SARS-Cov-2 virusą, tačiau jie yra būtini daugeliui ekosistemų. Jie yra pagrindiniai tropikų apdulkintojai, įskaitant vertingus augalus, tokius kaip bananai, mangai ir gvajavos. Jie taip pat išsklaido šimtų augalų sėklas.
Šikšnosparniai yra pagrindiniai plėšrūnai, o tai reiškia, kad įvairi jų veikla padeda išlaikyti ekosistemos pusiausvyrą. Jie reguliuoja vabzdžius, kiekvieną naktį valgydami juose savo kūno svorį. Daugelis jų yra derlių naikinantys vabzdžiai, pavyzdžiui, amarai. Vietose, kur tam tikri pesticidai buvo uždrausti, jie tampa vis svarbesnė biologinės kontrolės priemonė. Kai kuriose vietose šikšnosparniai grobia vabzdžius, pernešančius ligas žmonėms, pavyzdžiui, uodus, pernešančius maliariją ar Zikos virusą. "Jie labai, labai svarbūs daugeliui žmonių. priežasčių“, – sakė prof. Teeling
Turinys
Nuo plėšrūno bėgančių gyvūnų grupė parodo bandos elgesio pobūdį. 1971 m. dažnai cituojamame straipsnyje „Geometry For The Selfish Herd“ evoliucijos biologas W. D. Hamiltonas tvirtino, kad kiekvienas atskiras grupės narys sumažina pavojų sau, judėdamas kuo arčiau bėgančios grupės centro. Taigi banda atrodo kaip vienetas judant kartu, tačiau jos funkcija išplaukia iš nekoordinuoto savanaudiškų individų elgesio. [4]
Simetriją laužantis redagavimas
Daugelyje rūšių, įskaitant žmones, peles ir skruzdėles, buvo pastebėtas asimetrinis gyvūnų susibūrimas panikos sąlygomis. [5] Teoriniai modeliai parodė simetrijos laužymą, panašų į stebėjimus empiriniuose tyrimuose. Pavyzdžiui, kai panikuoti asmenys yra apriboti kambaryje su dviem vienodais ir vienodai nutolusiais išėjimais, dauguma pritars vienam išėjimui, o mažuma – kitam.
Galimi šio elgesio mechanizmai yra savanaudiška Hamiltono bandos teorija, kaimynų kopijavimas arba šalutinis socialinių gyvūnų bendravimo produktas arba pabėgę teigiami atsiliepimai.
Pabėgimo panikos ypatybės yra šios:
- Asmenys bando judėti greičiau nei įprastai.
- Sąveika tarp individų tampa fizine.
- Išėjimai tampa išlenkti ir užsikimšę.
- Pabėgimą lėtina kritę asmenys, tarnaujantys kaip kliūtis.
- Asmenys demonstruoja polinkį į masinį ar kopijuotą elgesį.
- Alternatyvūs arba mažiau naudojami išėjimai yra nepastebimi. [4][6]
Filosofai Sørenas Kierkegaardas ir Friedrichas Nietzsche buvo vieni pirmųjų, kurie žmonių visuomenėje kritikavo tai, ką jie vadino „minia“ (Kierkegaardas) ir „bandos morale“ bei „bandos instinktu“ (Nietzsche). Šiuolaikiniai psichologiniai ir ekonominiai tyrimai atskleidė žmonių bandos elgesį, kad paaiškintų reiškinį, kai daug žmonių vienu metu elgiasi vienodai. Britų chirurgas Wilfredas Trotteris savo knygoje išpopuliarino frazę „bandos elgesys“, Bandos instinktai taikoje ir kare (1914). Į Laisvalaikio klasės teorijaThorsteinas Veblenas ekonominį elgesį aiškino socialine įtaka, tokia kaip „emuliacija“, kai kai kurie grupės nariai imituoja kitus aukštesnio statuso narius. Ankstyvasis sociologas George'as Simelis knygoje „Metropolis ir mentalinis gyvenimas“ (1903) minėjo „žmogaus socialumo impulsą“ ir siekė apibūdinti „asociacijos formas, kurių dėka tik atskirų individų suma sudaro „visuomenę“. ' ". Kiti socialiniai mokslininkai tyrinėjo elgesį, susijusį su banda, pavyzdžiui, Sigmundas Freudas (minios psichologija), Carlas Jungas (kolektyvinė pasąmonė), Everett Dean Martin (minios elgesys) ir Gustave'as Le Bonas (populiarus protas).
Spiečiaus teorija, stebima ne žmonių visuomenėse, yra susijusi sąvoka ir yra tiriama, kaip tai vyksta žmonių visuomenėje. Škotijos žurnalistas Charlesas Mackay’us savo 1841 m. darbe „Nepaprasti populiarūs kliedesiai ir minios beprotybė“ įvardija daugybę bandos elgesio aspektų.
Valiutų krizės Redaguoti
Valiutų krizės dažniausiai rodo bandos elgesį, kai užsienio ir vidaus investuotojai konvertuoja vyriausybės valiutą į fizinį turtą (pvz., auksą) arba užsienio valiutas, kai supranta, kad vyriausybė negali grąžinti savo skolų. Tai vadinama spekuliacine ataka ir per trumpą laiką gali sukelti vidutinę infliaciją. Kai vartotojai supras, kad reikiamų prekių infliacija didėja, jie ims kaupti ir kaupti prekes, o tai dar greičiau paspartins infliacijos tempą. Tai galiausiai sužlugdys valiutą ir greičiausiai sukels pilietinius neramumus.
Akcijų rinkos burbulai Redaguoti
Didelės akcijų rinkos tendencijos dažnai prasideda ir baigiasi įnirtingo pirkimo (burbulų) arba pardavimo (gedimų) laikotarpiais. Daugelis stebėtojų nurodo šiuos epizodus kaip aiškius bandos elgesio, kuris yra neracionalus ir skatinamas emocijų, pavyzdžius – godumas burbuluose, baimė avarijų metu. Individualūs investuotojai prisijungia prie kitų, kurie skuba patekti į rinką arba išeiti iš jos. [7]
Kai kurie investavimo techninės analizės mokyklos pasekėjai investuotojų bandomąjį elgesį laiko ekstremalių rinkos nuotaikų pavyzdžiu. [8] Akademinis elgsenos finansų tyrimas atskleidė bandą dėl kolektyvinio investuotojų neracionalumo, ypač Nobelio premijos laureatų Vernono L. Smitho, Amoso Tversky, Danielio Kahnemano ir Roberto Shillerio darbuose. [9] [a] Hey ir Morone (2004) analizavo bandos elgesio modelį rinkos kontekste.
Kai kurie empiriniai darbai apie bandos masto nustatymo ir matavimo metodus apima Christie ir Huang (1995) ir Chang, Cheng ir Khorana (2000). Šie rezultatai nurodo rinką, turinčią aiškiai apibrėžtą pagrindinę vertę. Reikšmingas galimo ganymo incidentas yra 2007 m. urano burbulas, prasidėjęs 2006 m. užliejus Cigarų ežero kasyklą Saskačevane. [10] [11] [12]
Ekonominė bandos teorija Edit
Ekonomikos teorijoje yra dvi darbo kryptys, kuriose svarstoma, kodėl vyksta banda, ir pateikiamos jos priežasčių ir pasekmių tyrimo sistemos.
Pirmoji iš šių sričių yra susijusi su bandos elgesiu ne rinkos kontekste. Pagrindinės nuorodos yra Banerjee (1992) ir Bikhchandani, Hirshleifer ir Welch (1992), kurios abu parodė, kad bandos elgesys gali atsirasti dėl privačios informacijos, kuri nėra viešai bendrinama. Tiksliau, abu šie dokumentai parodė, kad asmenys, nuosekliai veikdami remdamiesi privačia informacija ir viešosiomis žiniomis apie kitų elgesį, gali pasirinkti socialiai nepageidautiną variantą. Didelė vėlesnė literatūra nagrinėjo tokių „bandų“ ir informacijos kaskadų priežastis ir pasekmes. [13]
Antroji kryptis yra susijusi su informacijos kaupimu rinkos kontekste. Labai ankstyva nuoroda yra klasikinis Grossman ir Stiglitz (1976) darbas, kuris parodė, kad rinkos kontekste neinformuoti prekiautojai gali būti informuoti per kainą taip, kad privati informacija būtų apibendrinta teisingai ir efektyviai. Tolesnis darbas parodė, kad rinkos gali sistemingai viršyti viešosios informacijos svarbą [14], taip pat buvo ištirtas strateginės prekybos, kaip kliūties veiksmingam informacijos kaupimui, vaidmuo. [15]
Minioje Redaguoti
Minios, susirenkančios dėl nusiskundimų, gali apimti bandos elgesį, kuris virsta smurtiniu, ypač kai susiduria su priešinga etnine ar rasine grupe. 1992 m. Los Andželo riaušės, Niujorko riaušės ir Talsos lenktynių riaušės yra žinomos JAV istorijoje. „Grupinio proto“ arba „minios elgesio“ idėją iškėlė prancūzų socialiniai psichologai Gabrielis Tarde'as ir Gustave'as Le Bonas.
Sheeple Redaguoti
Avelė ( / ˈ ʃ iː p əl / [16] „avelių“ ir „žmonių“ portmanteau) yra menkinantis terminas, pabrėžiantis pasyvų žmonių bandos elgesį, lengvai kontroliuojamą valdančiosios galios arba rinkos mados, kuri prilygina juos avims. bandos gyvūnas, kurį „lengvai“ vedžioja. Šis terminas vartojamas apibūdinti tuos, kurie savo noru sutinka su pasiūlymu be jokios reikšmingos kritinės analizės ar tyrimų, daugiausia dėl to, kad dauguma gyventojų turi panašų mąstymą. [17] Word Spy jį apibrėžia kaip „žmones, kurie yra romūs, lengvai įtikinami ir linkę sekti minią (avys + žmonės)“.[18] Merriam-Webster terminą apibrėžia kaip „paklusnius, paklusnius arba lengvai paveikiamus žmones: žmones, kurie prilyginami avims“. [16] Žodis yra pluralia tantum, o tai reiškia, kad jis neturi vienaskaitos formos.
Nors jo kilmė neaiški, šį žodį savo skiltyje pavartojo W. R. Andersonas Raundas apie radiją, paskelbtas Londone 1945 m., kur jis rašė:
Paprasta tiesa yra ta, kad vyriausybėje galite išsisukti nuo bet ko. Tai apima beveik visas to meto blogybes. Patekęs, matyt, niekas negali tavęs išstumti. Žmonės, kaip visada (rašysiu „Sheeple“), atlaikys bet ką. [19]
Kitas ankstyvas panaudojimas buvo Ernestas Rogersas, kurio 1949 m Senasis Hokum kibiras buvo skyrius „Mes, avys“. [20] „Wall Street Journal“. pirmą kartą pranešė apie etiketę spausdinta 1984 m., žurnalistė išgirdo žodį, kurį vartojo „American Opinion“ knygyno savininkas. [21] Pirmą kartą šį terminą išpopuliarino devintojo dešimtmečio pabaigoje ir dešimtojo dešimtmečio pradžioje sąmokslo teoretikas ir transliuotojas Billas Cooperis savo radijo programoje. Laiko valanda kuri buvo transliuojama tarptautiniu mastu per trumpųjų bangų radijo stotis. Programa sulaukė nedidelio, tačiau atsidavusio sekėjų, įkvėpdama daugybę žmonių, kurie vėliau transliavo savo radijo programas, kritikuojančias Jungtinių Valstijų vyriausybę. Tai paskatino jį reguliariai naudoti radijo programoje Nuo kranto iki kranto AM Art Bell 1990-aisiais ir 2000-ųjų pradžioje. Šie kartu veiksniai žymiai padidino žodžio populiarumą ir paskatino jį plačiai naudoti.
Šis terminas taip pat gali būti vartojamas tiems, kurie atrodo pernelyg tolerantiški arba palankiai vertina plačiai paplitusią politiką. Skiltyje „Avių tauta“ apžvalgininkas Walteris E. Williamsas rašo: „Amerikiečiai abejingai priėmė visas Transporto saugumo administracijos nesąmones. Saugumo vardan mes leidome nagų kirpimo mašinėles, akinių atsuktuvus ir žaislinius kareivius. būti paimtas iš mūsų prieš įlipant į lėktuvą“. [22]
Kasdienių sprendimų priėmimas Redaguoti
„Gerybinis“ ganymo elgesys dažnai gali pasireikšti priimant kasdienius sprendimus, pagrįstus mokymusi iš kitų informacijos, pavyzdžiui, kai žmogus gatvėje nusprendžia, kuriame iš dviejų restoranų pietauti. Tarkime, kad abu atrodo patraukliai, bet abu tušti, nes dar anksti. vakaro, todėl atsitiktinai šis žmogus pasirenka restoraną A. Netrukus pora vaikšto ta pačia gatve ieškodami vietos pavalgyti. Jie mato, kad restoranas A turi klientų, o B tuščias, ir pasirenka A, darydami prielaidą, kad turėdami klientų tai yra geresnis pasirinkimas. Kadangi kiti praeiviai tą patį daro iki vakaro, restoranas A tą naktį užsiima daugiau verslo nei B. Šis reiškinys taip pat vadinamas informacijos kaskada. [23] [24] [25] [26]
Bandos elgesys dažnai yra naudinga rinkodaros priemonė ir, tinkamai naudojama, gali padidinti pardavimus ir pakeisti visuomenės struktūrą. [ reikalinga citata ] Nors buvo įrodyta, kad finansinės paskatos daugeliui žmonių skatina imtis veiksmų, bandos mentalitetas dažnai nugali „Keeping with the Joneses“ atveju.
Prekės ženklo ir produkto sėkme Redaguoti
Ryšių technologijos prisidėjo prie vartotojų pasirinkimo galimybių ir „minios galios“ gausėjimo [27]. Vartotojai platformose, kuriose daugiausia vartotojų kuriamas turinys, turi daugiau galimybių gauti nuomonę ir informaciją iš nuomonės formuotojų ir formuotojų. įrankiai, kuriais galima užbaigti bet kokį sprendimų priėmimo procesą. Populiarumas laikomas geresnės kokybės požymiu, o vartotojai naudos kitų šiose platformose paskelbtas nuomones kaip galingą kompasą, kad nukreiptų juos į produktus ir prekių ženklus, kurie atitinka jų išankstines nuostatas ir kitų jų kolegų grupių sprendimus. [28] Atsižvelgdama į poreikių skirtumus ir jų padėtį socializacijos procese, Lessig & Park išnagrinėjo studentų ir namų šeimininkių grupes bei šių etaloninių grupių įtaką viena kitai. Vadovaudamiesi bandos mentalitetu, mokiniai buvo linkę vieni kitus skatinti prie alaus, mėsainio ir cigarečių, o namų šeimininkės skatino vieni kitus prie baldų ir skalbimo priemonių. Nors šis konkretus tyrimas buvo atliktas 1977 m., negalima nuvertinti jo išvadų šiandieninėje visuomenėje. 2014 m. Burke'o, Leykino, Li ir Zhango atliktas tyrimas apie socialinę įtaką pirkėjų elgesiui rodo, kad pirkėjus veikia tiesioginė sąveika su kompanionais, o didėjant grupės dydžiui, bandos elgesys tampa ryškesnis. Diskusijos, kurios sukelia jaudulį ir susidomėjimą, turi didesnį poveikį prisilietimų dažnumui, o pirkimo tikimybė didėja, kai dalyvauja didelė grupė. [29] Pirkėjai šioje Vidurio Vakarų Amerikos prekybos vietoje buvo stebimi ir jų pirkiniai buvo stebimi, ir buvo nustatyta, kad potencialūs klientai mieliau lankosi parduotuvėse, kuriose srautas buvo nedidelis. Kiti žmonės parduotuvėje ne tik tarnavo kaip įmonė, bet ir suteikė išvados tašką, pagal kurį potencialūs klientai galėtų modeliuoti savo elgesį ir priimti pirkimo sprendimus, kaip ir bet kuri atskaitos grupė ar bendruomenė.
Socialinė žiniasklaida taip pat gali būti galinga priemonė bandos elgsenai išsaugoti. [ reikalinga citata ] Jo neišmatuojamas kiekis vartotojų sukurto turinio yra platforma nuomonės formuotojams, galintiems žengti į sceną ir daryti įtaką pirkimo sprendimams, o bendraamžių rekomendacijos ir teigiamos patirties internete įrodymai padeda vartotojams apsispręsti dėl pirkimo. [30] 2015 m. Gunawan ir Huarng atliktas tyrimas padarė išvadą, kad socialinė įtaka yra būtina formuojant požiūrį į prekės ženklus, o tai savo ruožtu lemia ketinimą pirkti. [31] Influencerai formuoja normas, kurių laikosi jų bendraamžiai, o taikymasis į ekstravertiškas asmenybes dar labiau padidina pirkimo galimybes. [30] Taip yra todėl, kad stipresnės asmenybės linkusios labiau įsitraukti į vartotojų platformas ir taip efektyviau skleisti informaciją iš lūpų į lūpas. [32] Daugelis prekių ženklų pradėjo suvokti prekės ženklo ambasadorių ir influencerių svarbą, todėl aiškiau parodoma, kad bandos elgesys gali būti naudojamas eksponentiškai paskatinti pardavimą ir pelną bet kurio prekės ženklo naudai, išnagrinėjus šiuos atvejus.
Socialinėje rinkodaroje Redaguoti
Rinkodara gali lengvai peržengti komercines šaknis, nes ji gali būti naudojama skatinti veiksmus, susijusius su sveikata, aplinkosauga ir bendra visuomene. Kai kalbama apie socialinę rinkodarą, bandos mentalitetas dažnai užima pirmąją vietą, atveria kelią kampanijoms, tokioms kaip Žemės diena, ir įvairiose kovos su rūkymu ir nutukimu kampanijose, kurios matomos kiekvienoje šalyje. Kultūrų ir bendruomenių viduje rinkodaros specialistai turi siekti daryti įtaką nuomonės lyderiams, kurie savo ruožtu daro įtaką vieni kitiems [33], nes bet kurios žmonių grupės mentalitetas užtikrina socialinės kampanijos sėkmę. Som la Pera Ispanijoje vykdoma kampanija, skirta kovai su paauglių nutukimu, parodė, kad mokyklose vykdomos kampanijos yra veiksmingesnės dėl mokytojų ir bendraamžių įtakos, didelio mokinių matomumo ir tarpusavio bendravimo. Nuomonės lyderiai mokyklose sukūrė kampanijos logotipą ir prekės ženklą, sukūrė turinį socialinei žiniasklaidai ir vedė pristatymus mokyklose, kad sudomintų auditoriją. Taigi buvo padaryta išvada, kad kampanijos sėkmę lėmė tai, kad jos komunikacijos priemonė buvo pati auditorija, suteikianti tikslinei auditorijai nuosavybės ir įgalinimo jausmą. [34] Kaip minėta anksčiau, studentai daro didelę įtaką vieni kitiems, o skatindami stipresnes asmenybes formuoti nuomonę, kampanijos organizatoriai sugebėjo atkreipti kitų studentų, kurie susitapatino su referencine grupe, dėmesį.
Bandos elgesys taikomas ne tik mokiniams mokyklose, kuriose jie yra gerai matomi, bet ir bendruomenėse, kuriose suvokiamas veiksmas vaidina svarbų vaidmenį. 2003–2004 m. Kalifornijos valstijos universitetas atliko tyrimą, kurio tikslas buvo įvertinti namų ūkių energijos taupymą ir motyvus tai daryti. Nustatyta, kad tokie veiksniai kaip aplinkos tausojimas, pinigų taupymas ar socialinė atsakomybė kiekvienam namų ūkiui neturėjo tokios didelės įtakos kaip kaimynų elgesys. [35] Nors dažnai manoma, kad finansinės paskatos taupyti pinigus ir moralinės paskatos saugoti aplinką dažnai laikomos didžiausiu bendruomenės orientyru, vis daugiau namų ūkių atsiliepė į raginimą taupyti energiją, kai jiems buvo pasakyta, kad 77 proc. jų kaimynai naudojo ventiliatorius, o ne oro kondicionierius, įrodydami, kad bendruomenės dažniau elgsis, jei mano, kad visi kiti jau dalyvauja.
Bandos elgesys, parodytas dviejuose pavyzdžiuose, rodo, kad tai gali būti galingas socialinės rinkodaros įrankis ir, tinkamai panaudojus, gali pasiekti didelių pokyčių. Akivaizdu, kad nuomonės lyderiai ir jų įtaka pasiekia didžiulį savo etaloninių grupių pasiekiamumą, todėl gali būti naudojami kaip garsiausi balsai, skatinantys kitus bet kokia kolektyvine kryptimi.
Turinys
Maisto ir žemės ūkio organizacija (FAO) nustatė pesticidas kaip:
bet kokia medžiaga ar medžiagų mišinys, skirtas užkirsti kelią, sunaikinti ar kontroliuoti bet kokius kenkėjus, įskaitant žmonių ar gyvūnų ligų pernešėjus, nepageidaujamas augalų ar gyvūnų rūšis, darančius žalą arba kitaip trukdančius gaminti, perdirbti, sandėliuoti, transportuoti ar parduoti. maisto, žemės ūkio prekių, medienos ir medienos gaminių ar gyvūnų pašarų arba medžiagų, kurios gali būti skiriamos gyvūnams vabzdžiams, voragyviams ar kitiems kenkėjams jų kūne arba ant jų kontroliuoti. Sąvoka apima medžiagas, skirtas naudoti kaip augalų augimo reguliatorius, defoliantas, sausiklis arba vaisiams retinti arba priešlaikiniam vaisių kritimui skirtą priemonę. Taip pat naudojamos kaip medžiagos, naudojamos pasėliams prieš derliaus nuėmimą arba po jo, siekiant apsaugoti prekę nuo gedimo sandėliavimo ir transportavimo metu. [4]
Pesticidai gali būti klasifikuojami pagal tikslinius organizmus (pvz., herbicidai, insekticidai, fungicidai, rodenticidai ir pedikulicidai [5] – žr. lentelę), cheminę struktūrą (pvz., organiniai, neorganiniai, sintetiniai arba biologiniai (biopesticidai), [6] nors Skirtumas kartais gali susilieti) ir fizinė būsena (pvz., dujinė (fumigantinė)). [6] Biopesticidai apima mikrobinius pesticidus ir biocheminius pesticidus. [7] Augalinės kilmės pesticidai arba „botanikos medžiagos“ buvo greitai kuriami. Tai yra piretroidai, rotenoidai, nikotinoidai ir ketvirtoji grupė, apimanti strichniną ir scilirozidą. [8] : 15
Daugelis pesticidų gali būti suskirstyti į chemines šeimas. Įžymios insekticidų grupės apima organinius chlorus, organinius fosfatus ir karbamatus. Organiniai chloro angliavandeniliai (pvz., DDT) gali būti suskirstyti į dichlordifeniletanus, ciklodieno junginius ir kitus susijusius junginius. Jie veikia sutrikdydami nervinių skaidulų natrio ir kalio balansą, priversdami nervą nuolat perduoti. Jų toksiškumas labai skiriasi, tačiau jie buvo palaipsniui panaikinti dėl jų patvarumo ir galimo bioakumuliacijos. [8] : 239–240 Organofosfatas ir karbamatai daugiausia pakeitė organinius chlorus. Abu veikia slopindami fermentą acetilcholinesterazę, leisdami acetilcholinui neribotą laiką perduoti nervinius impulsus ir sukelti įvairius simptomus, tokius kaip silpnumas ar paralyžius. Organofosfatai yra gana toksiški stuburiniams gyvūnams ir kai kuriais atvejais buvo pakeisti mažiau toksiškais karbamatais. [8] : 136–137 Tiokarbamatas ir ditiokarbamatai yra karbamatų poklasiai. Garsiausios herbicidų grupės yra fenoksi ir benzenkarboksirūgšties herbicidai (pvz., 2,4-D), triazinai (pvz., atrazinas), karbamidai (pvz., diuronas) ir chloracetanilidas (pvz., alachloras). Fenoksi junginiai linkę selektyviai naikinti plačialapes piktžoles, o ne žoles. Fenoksi ir benzenkarboksirūgšties herbicidai veikia panašiai kaip augalų augimo hormonai ir augina ląsteles be normalaus ląstelių dalijimosi, sutraiškydami augalo maistinių medžiagų transportavimo sistemą. [8] : 300 triazinų trukdo fotosintezei. [8] : 335 Daugelis dažniausiai naudojamų pesticidų nėra įtraukti į šias šeimas, įskaitant glifosatą.
Kenkėjų kontrolės priemonės dažniausiai naudojamos disperguojant cheminę medžiagą (dažnai angliavandenilių pagrindu) tirpiklio ir aktyviosios paviršiaus medžiagos sistemoje, kad būtų gautas homogeniškas preparatas. 1977 m. atliktas viruso mirtingumo tyrimas parodė, kad konkretus pesticidas nepadidino viruso mirtingumo, tačiau deriniai, kuriuose buvo kai kurių paviršinio aktyvumo medžiagų ir tirpiklio, aiškiai parodė, kad išankstinis apdorojimas jomis žymiai padidino bandomųjų pelių virusinį mirtingumą. [9]
Pesticidai gali būti klasifikuojami pagal jų biologinio mechanizmo funkciją arba panaudojimo metodą. Dauguma pesticidų veikia nuodydami kenkėjus. [10] Sisteminis pesticidas juda augalo viduje po to, kai augalas jį absorbuoja. Naudojant insekticidus ir daugumą fungicidų, šis judėjimas paprastai vyksta aukštyn (per ksilemą) ir į išorę. Dėl to gali padidėti efektyvumas. Sisteminiai insekticidai, nuodijantys žiedadulkes ir nektarą žieduose, gali nužudyti bites ir kitus reikalingus apdulkintojus. [11]
2010 metais buvo paskelbta apie naujos klasės fungicidų, vadinamų paldoksinais, sukūrimą. Jie veikia pasinaudodami natūraliomis augalų išskiriamomis apsaugos cheminėmis medžiagomis, vadinamomis fitoaleksinais, kurias grybai vėliau detoksikuoja naudodami fermentus. Paldoksinai slopina grybų detoksikacijos fermentus. Manoma, kad jie yra saugesni ir ekologiškesni. [12]
Nuo 2000 m. prieš Kristų žmonės naudojo pesticidus, kad apsaugotų savo pasėlius. Pirmasis žinomas pesticidas buvo elementinės sieros dulkės, naudotos senovės Šumere maždaug prieš 4500 metų senovės Mesopotamijoje. Apie 4000 metų senumo Rigvedoje minimas nuodingų augalų naudojimas kenkėjų kontrolei. [13] Iki XV amžiaus toksiškos cheminės medžiagos, tokios kaip arsenas, gyvsidabris ir švinas, buvo naudojamos pasėliams naikinti kenkėjus. XVII amžiuje iš tabako lapų buvo išgaunamas nikotino sulfatas, naudojamas kaip insekticidas. XIX amžiuje buvo pradėti naudoti dar du natūralūs pesticidai – piretras, gaunamas iš chrizantemų, ir rotenonas, gaunamas iš tropinių daržovių šaknų. [14] Iki šeštojo dešimtmečio vyravo arseno pagrindu pagaminti pesticidai. [15] Paulius Mülleris atrado, kad DDT yra labai veiksmingas insekticidas. Chlorinai, tokie kaip DDT, buvo dominuojantys, tačiau 1975 m. JAV juos pakeitė organiniai fosfatai ir karbamatai. Nuo tada piretrino junginiai tapo dominuojančiu insekticidu. [15] Herbicidai paplito septintajame dešimtmetyje, pirmaujanti „triazinas ir kiti azoto pagrindu pagaminti junginiai, karboksirūgštys, tokios kaip 2,4-dichlorfenoksiacto rūgštis, ir glifosatas“. [15]
Pirmieji teisės aktai, numatantys federalinę pesticidų reguliavimo instituciją, buvo priimti 1910 m. [16], tačiau po dešimtmečių, 1940-aisiais, gamintojai pradėjo gaminti didelius kiekius sintetinių pesticidų ir jų naudojimas tapo plačiai paplitęs. [17] Kai kurie šaltiniai mano, kad 1940 ir 1950 buvo „pesticidų eros“ pradžia. [18] Nors JAV aplinkos apsaugos agentūra buvo įkurta 1970 m., o pesticidų įstatymo pakeitimai buvo priimti 1972 m. [16], pesticidų naudojimas nuo 1950 m. išaugo 50 kartų, o dabar pramoninių pesticidų yra 2,3 mln. tonų (2,5 mln. tonų). kada? ] naudojamas kiekvienais metais. [14] Septyniasdešimt penki procentai visų pasaulio pesticidų naudojami išsivysčiusiose šalyse, tačiau besivystančiose šalyse jų naudojimas didėja. [19] 2003 m. Nacionalinio mokslo fondo Integruoto kenkėjų valdymo centras paskelbė tyrimą apie JAV pesticidų naudojimo tendencijas 1997 m. [15] [20]
1960-aisiais buvo nustatyta, kad DDT trukdo daugintis daugeliui žuvimi mintančių paukščių, o tai kelia rimtą pavojų biologinei įvairovei. Rachel Carson parašė geriausiai parduodamą knygą Tylus pavasaris apie biologinį padidinimą. DDT naudojimas žemės ūkyje dabar yra uždraustas pagal Stokholmo konvenciją dėl patvariųjų organinių teršalų, tačiau kai kuriose besivystančiose šalyse jis vis dar naudojamas maliarijos ir kitų atogrąžų ligų prevencijai, purškiant vidines sienas, kad naikintų ar atbaidytų uodus. [21]
Pesticidai naudojami kontroliuoti organizmus, kurie laikomi kenksmingais arba kenksmingais aplinkai. [22] Pavyzdžiui, jie naudojami naikinti uodus, kurie gali perduoti potencialiai mirtinas ligas, tokias kaip Vakarų Nilo virusas, geltonoji karštinė ir maliarija. Jie taip pat gali nužudyti bites, vapsvas ar skruzdėles, kurios gali sukelti alergines reakcijas. Insekticidai gali apsaugoti gyvūnus nuo ligų, kurias gali sukelti parazitai, pavyzdžiui, blusos. [22] Pesticidai gali užkirsti kelią žmonių ligoms, kurias gali sukelti supelijęs maistas arba ligoti produktai. Herbicidai gali būti naudojami pakelės piktžolėms, medžiams ir šepečiams naikinti. Jie taip pat gali sunaikinti invazines piktžoles, kurios gali pakenkti aplinkai. Herbicidai dažniausiai naudojami tvenkiniuose ir ežeruose, siekiant kontroliuoti dumblius ir augalus, pvz., vandens žoles, kurios gali trukdyti tokiai veiklai kaip plaukimas ir žvejyba ir dėl to vanduo atrodo ar nemalonus kvapas. [23] Nekontroliuojami kenkėjai, tokie kaip termitai ir pelėsiai, gali pažeisti konstrukcijas, pvz., namus. [22] Pesticidai naudojami bakalėjos parduotuvėse ir maisto saugyklose, siekiant suvaldyti graužikus ir vabzdžius, kurie užkrečia maistą, pavyzdžiui, grūdus. Kiekvienas pesticido naudojimas kelia tam tikrą riziką. Tinkamas pesticidų naudojimas sumažina šią susijusią riziką iki lygio, kurį laiko priimtinu pesticidų reguliavimo agentūrų, tokių kaip Jungtinių Valstijų aplinkos apsaugos agentūra (EPA) ir Kanados kenkėjų valdymo reguliavimo agentūra (PMRA).
DDT, purškiamas ant namų sienų, yra organinis chloras, naudojamas kovojant su maliarija nuo šeštojo dešimtmečio. Naujausi Pasaulio sveikatos organizacijos politiniai pareiškimai labiau palaiko šį požiūrį. [24] Tačiau DDT ir kiti organiniai chloro pesticidai buvo uždrausti daugelyje pasaulio šalių, nes jie išlieka aplinkoje ir yra toksiški žmonėms. DDT naudojimas ne visada efektyvus, nes Afrikoje atsparumas DDT buvo nustatytas dar 1955 m., o iki 1972 m. visame pasaulyje DDT buvo atsparios devyniolika uodų rūšių. [25] [26]
2006 ir 2007 m. pasaulyje buvo sunaudota maždaug 2,4 megatonos (5,3 × 10 9 svaro) pesticidų, herbicidai sudarė didžiausią pasaulio pesticidų naudojimo dalį – 40%, po to seka insekticidai (17%) ir fungicidai (10%). 2006 ir 2007 m. JAV sunaudojo apie 0,5 megatonos (1,1 × 10 9 svaro) pesticidų, ty 22 % viso pasaulio, įskaitant 857 milijonus svarų (389 kt) įprastų pesticidų, kurie naudojami žemės ūkio sektoriuje (80). % įprastų pesticidų naudojimo), taip pat pramonės, prekybos, vyriausybės ir namų bei sodo sektoriuose. Vien Kalifornijos valstija panaudojo 117 mln. Pesticidai taip pat randami daugumoje JAV namų ūkių – 88 mln. iš 121,1 mln. namų ūkių rodo, kad 2012 m. jie naudojo tam tikrą pesticidų formą. [27] [28] 2007 m. buvo užregistruota daugiau nei 1 055 veikliosios medžiagos kaip pesticidai, [16] iš kurių gaunama daugiau nei 20 000 pesticidų produktų, parduodamų Jungtinėse Valstijose.[29]
JAV naudojo apie 1 kg (2,2 svaro) vienam hektarui ariamos žemės, palyginti su: 4,7 kg Kinijoje, 1,3 kg JK, 0,1 kg Kamerūne, 5,9 kg Japonijoje ir 2,5 kg Italijoje. Insekticidų naudojimas JAV nuo 1980 m. sumažėjo daugiau nei per pusę (0,6 % per metus), daugiausia dėl to, kad beveik palaipsniui nutraukiamas organofosfatų naudojimas. Kukurūzų laukuose nuosmukis buvo dar staigesnis dėl perėjimo prie transgeninių Bt kukurūzų. [30]
Pasaulinės augalų apsaugos produktų rinkos rinkos analitikai prognozuoja, kad 2019 m. pajamos viršys 52 mlrd. JAV dolerių [31].
Pesticidai gali sutaupyti ūkininkų pinigų, užkertant kelią vabzdžių ir kitų kenkėjų pasėliams JAV, o ūkininkai gauna keturis kartus daugiau pinigų, išleistų pesticidams. [32] Vienas tyrimas parodė, kad nenaudojant pesticidų pasėlių derlius sumažėjo apie 10%. [33] Kitas tyrimas, atliktas 1999 m., parodė, kad pesticidų draudimas Jungtinėse Valstijose gali sukelti maisto kainų kilimą, darbo vietų praradimą ir bado padidėjimą pasaulyje. [34]
Yra du pesticidų naudojimo pranašumai – pirminis ir antrinis. Pirminė nauda yra tiesioginė pesticidų naudojimo nauda, o antrinė nauda yra ilgalaikis poveikis. [35]
Pagrindiniai privalumai Redaguoti
Kenkėjų ir augalų ligų pernešėjų kontrolė
Žmonių ir (arba) gyvulių ligų pernešėjų ir kenksmingų organizmų kontrolė
- Išsaugotos žmonių gyvybės ir sumažintos ligos. Kontroliuojamos ligos apima maliarija [35], kai milijonai gyvybių buvo išgelbėti arba padaugėjo naudojant vien DDT. [36]
- Išsaugotos gyvūnų gyvybės ir sumažintos ligos
Kontroliuoti organizmus, kurie kenkia kitai žmogaus veiklai ir struktūroms
- Vairuotojams netrukdomas vaizdas
- Užkirstas kelias medžių / šepečių / lapų pavojui
- Saugomos medinės konstrukcijos [35]
Pinigų redagavimas
Viename tyrime buvo apskaičiuota, kad už kiekvieną dolerį (1 USD), išleistą pesticidams pasėliams, galima gauti iki keturių dolerių (4 USD) sutaupytų pasėlių. [37] Tai reiškia, kad remiantis pinigų suma, per metus išleidžiama pesticidams, 10 mlrd. USD, papildomai sutaupoma 40 mlrd. USD pasėlių, kurie būtų prarasti dėl vabzdžių ir piktžolių padarytos žalos. Apskritai ūkininkai gauna naudos iš padidėjusio javų derliaus ir galimo ištisus metus auginti įvairius augalus. Žemės ūkio produktų vartotojams taip pat naudinga, kad jie gali sau leisti didelius produkcijos kiekius ištisus metus. [35]
Kalbant apie pesticidų naudojimo sąnaudas, gali atsirasti išlaidų aplinkai, žmonių sveikatai [38], taip pat naujų pesticidų kūrimo ir tyrimų sąnaudos.
Poveikis sveikatai Redaguoti
Pesticidai gali sukelti ūmų ir uždelstą poveikį paveiktų žmonių sveikatai. [39] Pesticidų poveikis gali sukelti įvairių neigiamų padarinių sveikatai, pradedant nuo paprasto odos ir akių sudirginimo iki sunkesnių padarinių, tokių kaip nervų sistemos, klausos, [40] mėgdžiojimo hormonų, sukeliančių reprodukcijos sutrikimus ir vėžio atsiradimo. [41] 2007 m. sistemingoje apžvalgoje nustatyta, kad „dauguma ne Hodžkino limfomos ir leukemijos tyrimų parodė teigiamą ryšį su pesticidų poveikiu“, todėl buvo padaryta išvada, kad pesticidų naudojimą kosmetologijoje reikėtų sumažinti. [42] Yra daug įrodymų, kad organofosfatų insekticidų poveikis yra susijęs su neuroelgesio pokyčiais. [43] [44] [45] [46] Taip pat yra nedaug įrodymų apie kitus neigiamus pesticidų poveikio padarinius, įskaitant neurologinius, apsigimimus ir vaisiaus mirtį. [47]
Amerikos pediatrų akademija rekomenduoja apriboti vaikų poveikį pesticidams ir naudoti saugesnes alternatyvas: [48]
Dėl netinkamo reguliavimo ir saugos priemonių 99 % su pesticidais susijusių mirčių įvyksta besivystančiose šalyse, kurios sudaro tik 25 % pesticidų naudojimo. [49]
Viename tyrime nustatyta, kad trečdalis savižudybių visame pasaulyje pasirenka apsinuodijimą pesticidais ir, be kita ko, rekomendavo labiau apriboti žmonėms kenksmingiausius pesticidų tipus. [50]
2014 m. epidemiologinė apžvalga nustatė sąsajas tarp autizmo ir tam tikrų pesticidų poveikio, tačiau pažymėjo, kad turimų įrodymų nepakanka, kad būtų galima daryti išvadą, kad ryšys buvo priežastinis. [51]
Profesinė apšvita tarp žemės ūkio darbuotojų Redaguoti
Pasaulio sveikatos organizacija ir JT aplinkos programa apskaičiavo, kad 3 milijonai žemės ūkio darbuotojų besivystančiame pasaulyje kasmet sunkiai apsinuodija pesticidais, dėl kurių miršta 18 000 žmonių. [52] Vieno tyrimo duomenimis, net 25 milijonai darbuotojų besivystančiose šalyse kasmet gali lengvai apsinuodyti pesticidais. [53] Be žemės ūkio darbuotojų, įskaitant naminių gyvūnėlių kirpėjus, aplinkos prižiūrėtojus ir fumigatorius, žmonėms taip pat gali kilti pesticidų poveikio sveikatai pavojus. [54]
Pesticidų naudojimas yra plačiai paplitęs Lotynų Amerikoje, nes regione kasmet išleidžiama apie 3 mlrd. JAV dolerių. Įrašai rodo, kad per pastaruosius du dešimtmečius padažnėjo apsinuodijimų pesticidais. Manoma, kad dažniausi apsinuodijimo pesticidais atvejai atsiranda dėl organofosfato ir karbamato insekticidų poveikio. [55] Pesticidų naudojimas namuose, nereglamentuojamų produktų naudojimas ir dokumentų neturinčių darbuotojų vaidmuo žemės ūkio pramonėje apsunkina tikro pesticidų poveikio apibūdinimą. Apskaičiuota, kad 50–80% apsinuodijimo pesticidais atvejų yra nepranešti.
Nepakankamai pranešama apie apsinuodijimą pesticidais ypač dažnai tose vietose, kur žemės ūkio darbuotojai rečiau kreipiasi į sveikatos priežiūros įstaigą, kuri gali stebėti ar sekti ūmaus apsinuodijimo dažnį. Netyčinio apsinuodijimo pesticidais mastas gali būti daug didesnis, nei rodo turimi duomenys, ypač besivystančiose šalyse. Pasaulyje žemės ūkis ir maisto gamyba išlieka viena didžiausių pramonės šakų. Rytų Afrikoje žemės ūkio pramonė yra vienas didžiausių ekonomikos sektorių, kuriame beveik 80 % gyventojų, siekdami pajamų, priklauso nuo žemės ūkio. [56] Šių bendruomenių ūkininkai naudojasi pesticidais, kad išlaikytų aukštą derlių.
Kai kuriose Rytų Afrikos šalyse vyriausybės pereina prie komercinio žemės ūkio, o užsienio konglomeratų galimybės valdyti komercinius ūkius paskatino labiau prieinamus pesticidų naudojimo ir poveikio darbuotojams tyrimus. Kitose vietovėse, kuriose didelė dalis gyventojų priklauso nuo pragyvenimo, smulkaus ūkininkavimo, pesticidų naudojimą ir poveikį įvertinti sunkiau.
Apsinuodijimas pesticidais Redaguoti
Pesticidai gali turėti toksinį poveikį žmonėms ir kitoms netikslinėms rūšims, kurių sunkumas priklauso nuo poveikio dažnio ir dydžio. Toksiškumas taip pat priklauso nuo absorbcijos greičio, pasiskirstymo organizme, medžiagų apykaitos ir junginių pašalinimo iš organizmo. Dažniausiai naudojami pesticidai, tokie kaip organofosfatai ir karbamatai, slopina acetilcholinesterazės aktyvumą, kuris neleidžia acetilcholinui skaidytis nervų sinapsėje. Acetilcholino perteklius gali sukelti tokius simptomus kaip raumenų mėšlungis ar drebulys, sumišimas, galvos svaigimas ir pykinimas. Tyrimai rodo, kad Etiopijos, Kenijos ir Zimbabvės ūkio darbuotojai sumažino acetilcholinesterazės, fermento, atsakingo už acetilcholino skaidymą, veikiančio sinapses visoje nervų sistemoje, koncentraciją plazmoje. [57] [58] [59] Kiti Etiopijoje atlikti tyrimai parodė, kad sumažėjusi kvėpavimo funkcija tarp ūkio darbuotojų, purškiančių pasėlius pesticidais. [60] Daugybė ūkio darbuotojų poveikio būdų padidina apsinuodijimo pesticidais riziką, įskaitant absorbciją per odą vaikščiojant laukais ir naudojant produktus, taip pat poveikį įkvėpus.
Pesticidų poveikio matavimas Redaguoti
Yra daug būdų, kaip matuoti pesticidų poveikį asmeniui, kiekvienas iš jų pateikia asmens vidinės dozės įvertinimą. Du platūs metodai apima biomarkerių ir biologinio poveikio žymenų matavimą. [61] Pirmasis apima tiesioginį pirminio junginio arba jo metabolitų matavimą įvairiose terpėse: šlapime, kraujyje, serume. Biomarkeriai gali apimti tiesioginį junginio matavimą organizme, kol jis biotransformuojamas metabolizmo metu. Kiti tinkami biomarkeriai gali būti pirminio junginio metabolitai po to, kai jie buvo biotransformuoti metabolizmo metu. [61] Toksikokinetiniai duomenys gali suteikti išsamesnės informacijos apie tai, kaip greitai junginys metabolizuojamas ir pašalinamas iš organizmo, ir įžvalgų apie poveikio laiką.
Biologinio poveikio žymenys suteikia poveikio įvertinimą, pagrįstą ląstelių veikla, susijusia su veikimo mechanizmu. Pavyzdžiui, daugelis tyrimų, tiriančių pesticidų poveikį, dažnai apima acetilcholinesterazės fermento neuroninėje sinapsėje kiekybinį įvertinimą, siekiant nustatyti organofosfato ir karbamato pesticidų slopinamojo poveikio mastą. [62] [63] [64] [65]
Kitas poveikio kiekybinio nustatymo metodas apima pesticido, sąveikaujančio su veikimo vieta, kiekio matavimą molekuliniu lygiu. Šie metodai dažniau naudojami dirbant darbe, kai veikimo mechanizmas yra geriau suprantamas, kaip aprašyta PSO gairėse, paskelbtose „Biologinis cheminių medžiagų poveikio darbo vietoje stebėjimas“. [66] Reikia geriau suprasti, kaip pesticidai sukelia toksinį poveikį. prieš pradedant šį poveikio vertinimo metodą taikyti žemės ūkio darbuotojų profesinei apšvitai.
Alternatyvūs poveikio įvertinimo metodai apima klausimynus, skirtus dalyviams nustatyti, ar jie patiria simptomų, susijusių su apsinuodijimu pesticidais. Simptomai, apie kuriuos buvo pranešta apie save, gali būti galvos skausmas, galvos svaigimas, pykinimas, sąnarių skausmas arba kvėpavimo takų simptomai. [67]
Iššūkiai vertinant pesticidų poveikį Redaguoti
Vertinant pesticidų poveikį bendrajai populiacijai ir daugeliui kitų, būdingų žemės ūkio darbuotojų profesinei apšvitai, kyla daug iššūkių. Be ūkio darbuotojų, šeimos narių ir vaikų poveikio įvertinimas kelia papildomų sunkumų ir gali atsirasti dėl pesticidų likučių, surinktų ant drabužių ar įrangos, priklausančių pagrindiniams ūkio darbuotojams, ir netyčia įneštų į namus. Vaikai taip pat gali būti veikiami pesticidų prenataliniu laikotarpiu iš motinų, kurios nėštumo metu buvo veikiamos pesticidų. [68] Besivystančiose šalyse taip pat sudėtinga apibūdinti vaikų poveikį, atsirandantį dėl ore sklindančių ir purškiamų pesticidų. [69] Dėl kritinių vaisiaus ir naujagimių vystymosi laikotarpių šios nedirbančios populiacijos yra labiau pažeidžiamos pesticidų poveikio, todėl gali padidėti neurokognityvinio poveikio ir vystymosi sutrikimo rizika. [70] [71]
Nors matuojant biologinius žymenis arba biologinio poveikio žymenis galima gauti tikslesnius poveikio įvertinimus, šių duomenų rinkimas lauke dažnai yra nepraktiškas, o daugelis metodų nėra pakankamai jautrūs, kad būtų galima nustatyti žemo lygio koncentracijas. Yra greitojo cholinesterazės tyrimo rinkiniai, skirti kraujo mėginiams paimti lauke. Atliekant didelio masto žemės ūkio darbuotojų vertinimus atokiuose besivystančių šalių regionuose, šių rinkinių įgyvendinimas tampa iššūkiu. [72] Cholinesterazės tyrimas yra naudinga klinikinė priemonė individualiam poveikiui ir ūminiam toksiškumui įvertinti. Tačiau dėl didelio pradinio fermentų aktyvumo skirtumo tarp asmenų sunku palyginti cholinesterazės aktyvumo lauko matavimus su etalonine doze, kad būtų galima nustatyti su poveikiu susijusią riziką sveikatai. [72] Kitas iššūkis, su kuriuo susiduria mokslininkai nustatydami pamatinę dozę, yra nustatyti su poveikiu susijusius sveikatos pasekmes. Reikia daugiau epidemiologinių tyrimų, kad būtų nustatyti kritiniai sveikatos rodikliai, ypač tarp gyventojų, kurie yra pažeidžiami darbe.
Prevencija Redaguoti
Žalingą pesticidų poveikį galima sumažinti tinkamai naudojant asmenines apsaugos priemones, tinkamus pakartotinio patekimo į neseniai puršktus plotus laikus ir veiksmingą pavojingų medžiagų ženklinimą pagal FIFRA taisykles. Didelės rizikos gyventojų, įskaitant žemės ūkio darbuotojus, mokymas tinkamai naudoti ir saugoti pesticidus gali sumažinti ūmaus apsinuodijimo pesticidais dažnį ir galimą lėtinį poveikį sveikatai, susijusį su jų poveikiu. Nuolatiniai pesticidų toksinio poveikio žmonių sveikatai tyrimai yra atitinkamos politikos ir įgyvendinamų standartų, apsaugančių visų gyventojų sveikatą, pagrindas.
Poveikis aplinkai Redaguoti
Pesticidų naudojimas kelia susirūpinimą dėl aplinkosaugos problemų. Daugiau nei 98 % purškiamų insekticidų ir 95 % herbicidų pasiekia kitą paskirties vietą nei tikslinės rūšys, įskaitant netikslines rūšis, orą, vandenį ir dirvožemį. [19] Pesticidų dreifas įvyksta, kai pesticidai, pakibę ore kaip dalelės, vėjo pernešami į kitas vietas ir gali jas užteršti. Pesticidai yra viena iš vandens taršos priežasčių, o kai kurie pesticidai yra patvarūs organiniai teršalai ir prisideda prie dirvožemio ir gėlių (žiedadulkių, nektaro) užteršimo. [73] Be to, pesticidų naudojimas gali neigiamai paveikti kaimyninę žemės ūkio veiklą, nes patys kenkėjai dreifuoja į netoliese esančius augalus, kuriems nenaudojami pesticidai, ir kenkia jiems. [74]
Be to, pesticidų naudojimas mažina biologinę įvairovę, prisideda prie apdulkintojų mažėjimo, [75] naikina buveines (ypač paukščiams) [76] ir kelia grėsmę nykstančioms rūšims. [19]
Kenkėjai gali sukurti atsparumą pesticidui (atsparumą pesticidams), todėl reikia naujo pesticido. Kitu atveju atsparumui sumažinti gali būti naudojama didesnė pesticido dozė, nors tai padidins aplinkos taršos problemą.
Stokholmo konvencijoje dėl patvariųjų organinių teršalų buvo išvardytos 9 iš 12 pavojingiausių ir patvariausių organinių cheminių medžiagų, kurios buvo (dabar dažniausiai pasenę) organiniai chloro pesticidai. [5] [77] Kadangi chlorinti angliavandeniliai pesticidai ištirpsta riebaluose ir nepasišalina, organizmai linkę juos išlaikyti beveik neribotą laiką. Biologinis padidinimas yra procesas, kurio metu šie chlorinti angliavandeniliai (pesticidai) yra labiau koncentruojami kiekviename maisto grandinės lygyje. Tarp jūrų gyvūnų pesticidų koncentracijos didesnės mėsėdžiuose žuvyse, o juo labiau žuvimi mintuose paukščiuose ir žinduoliuose, esančiuose ekologinės piramidės viršuje. [78] Visuotinis distiliavimas – tai procesas, kurio metu pesticidai transportuojami iš šiltesnių į šaltesnius Žemės regionus, ypač ašigalius ir kalnų viršūnes. Pesticidai, kurie išgaruoja į atmosferą esant santykinai aukštai temperatūrai, vėjo gali nunešti didelius atstumus (tūkstančius kilometrų) į žemesnės temperatūros zoną, kur kondensuojasi ir lyjant ar sningant nunešami atgal į žemę. [79]
Siekiant sumažinti neigiamą poveikį, pageidautina, kad pesticidai būtų skaidomi arba bent jau greitai deaktyvuojami aplinkoje. Toks pesticidų aktyvumo ar toksiškumo praradimas atsiranda dėl įgimtų junginių cheminių savybių ir aplinkos procesų ar sąlygų. [80] Pavyzdžiui, halogenų buvimas cheminėje struktūroje dažnai sulėtina skaidymąsi aerobinėje aplinkoje. [81] Adsorbcija dirvožemyje gali sulėtinti pesticidų judėjimą, bet taip pat gali sumažinti biologinį prieinamumą mikrobų skaidymui. [82]
Ekonomika Redaguoti
Žala | JAV metinės išlaidos |
---|---|
Visuomenės sveikata | 1,1 milijardo dolerių |
Kenkėjų atsparumas pesticidams | 1,5 milijardo dolerių |
Pasėlių nuostoliai dėl pesticidų | 1,4 milijardo dolerių |
Paukščių nuostoliai dėl pesticidų | 2,2 milijardo dolerių |
Požeminio vandens užterštumas | 2,0 milijardo dolerių |
Kitos išlaidos | 1,4 milijardo dolerių |
Bendros išlaidos | 9,6 milijardo dolerių |
Viename tyrime buvo apskaičiuota, kad žmonių sveikatos ir aplinkos sąnaudos dėl pesticidų Jungtinėse Valstijose siekė 9,6 mlrd. USD, o tai kompensavo apie 40 mlrd. [83]
Papildomos išlaidos apima registracijos procesą ir pesticidų pirkimo išlaidas: jas paprastai padengia atitinkamai žemės ūkio chemijos įmonės ir ūkininkai. Registracijos procesas gali užtrukti kelerius metus (yra 70 skirtingų lauko bandymų tipų) ir gali kainuoti 50–70 mln. USD už vieną pesticidą. [83] XXI amžiaus pradžioje JAV pesticidams kasmet išleisdavo apie 10 mlrd. [83]
Yra alternatyvų pesticidams, įskaitant auginimo metodus, biologinių kenkėjų kontrolės (pvz., feromonų ir mikrobų pesticidų) naudojimą, genų inžineriją ir vabzdžių veisimosi trukdymo metodus. [19] Kompostuotų kiemo atliekų naudojimas taip pat buvo naudojamas kaip kenkėjų kontrolės būdas. [84] Šie metodai tampa vis populiaresni ir dažnai yra saugesni už tradicinius cheminius pesticidus. Be to, EPA vis dažniau registruoja sumažintos rizikos tradicinius pesticidus.
Auginimo praktika apima polikultūrą (daugiarūšių augalų auginimą), sėjomainą, pasėlių sodinimą tose vietose, kur negyvena juos žalojantys kenkėjai, sodinimo laiką pagal tai, kada kenkėjai bus mažiausiai problemiški, ir spąstų, kurie pritraukia kenkėjus toliau, naudojimą. tikrasis derlius. [19] Spąstai sėkmingai kontroliuoja kenkėjus kai kuriose komercinėse žemės ūkio sistemose, kartu sumažindami pesticidų naudojimą [85], tačiau daugelyje kitų sistemų spąstais gali nepavykti sumažinti kenkėjų tankio komerciniu mastu, net jei spąstais auginami pasėliai atlieka kontroliuojamus eksperimentus. . [86]
Kitų organizmų, kovojančių su kenkėjais, išleidimas yra dar vienas alternatyvos pesticidų naudojimui pavyzdys. Šie organizmai gali būti natūralūs plėšrūnai arba kenkėjų parazitai. [19] Taip pat gali būti naudojami biologiniai pesticidai, kurių pagrindą sudaro entomopatogeniniai grybai, bakterijos ir virusai, sukeliantys kenkėjų rūšių ligas. [19]
Trukdyti vabzdžių dauginimuisi galima sterilizuojant tikslinių rūšių patinus ir juos paleidžiant, kad jie susiporuotų su patelėmis, bet nesusilauktų palikuonių. [19] Ši technika pirmą kartą buvo panaudota sraigtinėms muselėms 1958 m., o nuo to laiko ji buvo naudojama su sraigtinėmis musėmis, cetse muselėmis [87] ir čigonine kandis. [88] Tačiau tai gali būti brangus ir daug laiko reikalaujantis metodas, tinkantis tik kai kurių tipų vabzdžiams. [19]
Push pull strategija Redaguoti
Terminas „push-pull“ buvo sukurtas 1987 m. kaip integruoto kenkėjų valdymo (IPM) metodas. Ši strategija naudoja elgesį keičiančių dirgiklių mišinį, kad būtų galima manipuliuoti vabzdžių pasiskirstymu ir gausa. „Stumti“ reiškia, kad vabzdžiai yra atbaidyti arba atgrasomi nuo bet kokio saugomo šaltinio. „Traukimas“ reiškia, kad tam tikri dirgikliai (pusiocheminiai dirgikliai, feromonai, maisto priedai, vizualiniai dirgikliai, genetiškai pakitę augalai ir kt.) naudojami kenkėjams privilioti, kad sugautų pasėlius ten, kur jie bus žudomi. [89] Siekiant įgyvendinti IPM „push-Pull“ strategiją, įtraukta daug skirtingų komponentų.
Visame pasaulyje buvo atlikta daug atvejų tyrimų, kuriuose tikrinamas „push-pull“ metodo veiksmingumas. Sėkmingiausia „push-pull“ strategija buvo sukurta Afrikoje natūriniam ūkininkavimui.Kitas sėkmingas atvejo tyrimas buvo atliktas dėl kontrolės Helicoverpa medvilnės pasėliuose Australijoje. Europoje, Artimuosiuose Rytuose ir Jungtinėse Amerikos Valstijose „push-pull“ strategijos buvo sėkmingai naudojamos kontroliuojant Sitona lineatus pupų laukuose. [89]
Kai kurie stūmimo metodo privalumai yra mažesnis cheminių ar biologinių medžiagų naudojimas ir geresnė apsauga nuo vabzdžių pripratimo prie šio kontrolės metodo. Kai kurie „push-pull“ strategijos trūkumai yra tai, kad jei trūksta atitinkamų žinių apie šeimininko ir kenkėjo sąveikos elgseną ir cheminę ekologiją, šis metodas tampa nepatikimas. Be to, kadangi „push-pull“ metodas nėra labai populiarus IPM veiklos metodas, o registracijos išlaidos yra didesnės.
Veiksmingumas Redaguoti
Kai kurie įrodymai rodo, kad pesticidų alternatyvos gali būti tokios pat veiksmingos kaip ir cheminių medžiagų naudojimas. Kukurūzų laukų šiaurinėje Floridoje tyrimas parodė, kad kompostuotų kiemo atliekų, kuriose yra didelis anglies ir azoto santykis, naudojimas žemės ūkio laukuose labai veiksmingai sumažino augalų parazitinių nematodų populiaciją ir padidino pasėlių derlių, o derlius padidėjo nuo 10 proc. 212% pastebėtas poveikis buvo ilgalaikis, dažnai nepasireiškęs iki trečiojo tyrimo sezono. [84] Papildoma silicio mityba kai kurias sodo kultūras beveik visiškai apsaugo nuo grybelinių ligų, o silicio trūkumas kartais sukelia sunkią infekciją net naudojant fungicidus. [90]
Atsparumas pesticidams didėja, todėl alternatyvos gali tapti patrauklesnės.
Pesticidai dažnai vadinami pagal jų kontroliuojamo kenkėjo tipą. Pesticidai taip pat gali būti laikomi biologiškai skaidomais pesticidais, kuriuos mikrobai ir kitos gyvos būtybės suskaidys į nekenksmingus junginius, arba patvariais pesticidais, kurių suskaidymas gali užtrukti mėnesius ar metus: pavyzdžiui, tai buvo DDT patvarumas. , dėl ko jis kaupiasi mitybos grandinėje ir žuvo plėšrieji paukščiai, esantys maisto grandinės viršuje. Kitas būdas galvoti apie pesticidus yra manyti, kad tie, kurie yra cheminiai pesticidai, yra gaunami iš bendro šaltinio arba gamybos metodo. [91]
Insekticidai Redaguoti
Neonikotinoidai yra neuroaktyvių insekticidų klasė, chemiškai panaši į nikotiną. Imidaklopridas, priklausantis neonikotinoidų šeimai, yra plačiausiai naudojamas insekticidas pasaulyje. [92] Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje neonikotinoidai buvo vis labiau tiriami dėl jų poveikio aplinkai ir daugybėje tyrimų buvo siejami su neigiamu ekologiniu poveikiu, įskaitant bičių šeimų žlugimo sutrikimą (CCD) ir paukščių nykimą dėl vabzdžių populiacijų sumažėjimo. . 2013 m. Europos Sąjunga ir kelios ES nepriklausančios šalys apribojo tam tikrų neonikotinoidų naudojimą. [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99]
Organofosfato ir karbamato insekticidai veikia panašiai. Jie veikia tikslinių kenkėjų (ir netikslinių organizmų) nervų sistemą, sutrikdydami acetilcholinesterazės, fermento, reguliuojančio acetilcholiną, aktyvumą nervų sinapsėse. Dėl šio slopinimo padaugėja sinapsinio acetilcholino ir per daug stimuliuojama parasimpatinė nervų sistema. [100] Daugelis šių insekticidų, pirmą kartą sukurtų XX amžiaus viduryje, yra labai nuodingi. Nors daugelis senesnių cheminių medžiagų buvo plačiai naudojamos praeityje, jos buvo pašalintos iš rinkos dėl jų poveikio sveikatai ir aplinkai (pvz. DDT, chlordanas ir toksafenas). [101] [102] [103] Tačiau daugelis organinių fosfatų nėra patvarūs aplinkoje.
Piretroidiniai insekticidai buvo sukurti kaip sintetinė natūraliai pasitaikančio pesticido piretrino versija, randama chrizantemose. Jie buvo modifikuoti, siekiant padidinti jų stabilumą aplinkoje. Kai kurie sintetiniai piretroidai yra toksiški nervų sistemai. [104]
Herbicidai Redaguoti
Piktžolėms naikinti buvo parduota daugybė sulfonilkarbamido darinių, įskaitant: amidosulfuroną, flazasulfuroną, metsulfurono-metilą, rimsulfuroną, metilsulfometuroną, terbacilą, [105] nikosulfuroną [106] ir triflusulfuroną-metilą. [107] Tai plataus veikimo spektro herbicidai, kurie naikina augalų piktžoles ar kenkėjus, slopindami fermentą acetolaktato sintazę. 1960-aisiais paprastai buvo naudojama daugiau nei 1 kg/ha (0,89 lb/acre) augalų apsaugos cheminių medžiagų, o sulfonilureatai leidžia pasiekti tik 1 % tiek medžiagos, kad būtų pasiektas toks pat poveikis. [108]
Biopesticidai Redaguoti
Biopesticidai yra tam tikros rūšies pesticidai, gauti iš tokių natūralių medžiagų kaip gyvūnai, augalai, bakterijos ir tam tikri mineralai. Pavyzdžiui, rapsų aliejus ir kepimo soda yra naudojami pesticidais ir yra laikomi biopesticidais. Biopesticidai skirstomi į tris pagrindines klases:
- pesticidai, susidedantys iš bakterijų, entomopatogeninių grybų arba virusų (ir kartais apimantys bakterijų ar grybelių gaminamus metabolitus). Entomopatogeniniai nematodai taip pat dažnai priskiriami mikrobiniams pesticidams, nors jie yra daugialąsčiai. [109][110]
- Biocheminiai pesticidai arba vaistažolių pesticidai [111] yra natūraliai susidarančios medžiagos, kurios kontroliuoja (arba stebi (jei tai yra feromonai)) kenkėjus ir mikrobų ligas.
- Į augalus įtrauktos apsaugos priemonės (PIP) turi kitų rūšių genetinę medžiagą, įtrauktą į jų genetinę medžiagą (t.y.GM pasėliai). Jų naudojimas yra prieštaringas, ypač daugelyje Europos šalių. [112]
Klasifikuojama pagal kenkėjo tipą Redaguoti
Pesticidai, susiję su kenkėjų rūšimi, yra šie:
Tipas | Veiksmas |
---|---|
Algicidai | Kontroliuokite dumblius ežeruose, kanaluose, baseinuose, vandens rezervuaruose ir kitose vietose |
Apsauginės medžiagos | Nužudyk arba atbaidyk organizmus, kurie prisitvirtina prie povandeninių paviršių, pvz., valčių dugno |
Antimikrobinės medžiagos | Sunaikinti mikroorganizmus (pvz., bakterijas ir virusus) |
Atraktantai | Pritraukite kenkėjus (pavyzdžiui, norėdami privilioti vabzdį ar graužikus į spąstus). (Tačiau maistas nelaikomas pesticidu, kai naudojamas kaip atraktantas.) |
Biopesticidai | Biopesticidai yra tam tikros rūšies pesticidai, gauti iš tokių natūralių medžiagų kaip gyvūnai, augalai, bakterijos ir tam tikri mineralai. |
Biocidai | Sunaikinti mikroorganizmus |
Dezinfekavimo ir dezinfekavimo priemonės | Nužudykite arba inaktyvuokite ligas sukeliančius mikroorganizmus ant negyvų objektų |
Fungicidai | Sunaikinti grybus (įskaitant pūtimą, miltligę, pelėsius ir rūdis) |
Fumigantai | Gaminti dujas arba garus, skirtus kenkėjams naikinti pastatuose ar dirvožemyje |
Herbicidai | Sunaikinkite piktžoles ir kitus augalus, kurie auga ten, kur jų nenorima |
Insekticidai | Nužudyti vabzdžius ir kitus nariuotakojus |
Miticidai | Nužudykite erkes, kurios minta augalais ir gyvūnais |
Mikrobiniai pesticidai | Mikroorganizmai, kurie naikina, slopina arba konkuruoja su kenkėjais, įskaitant vabzdžius ar kitus mikroorganizmus |
Moliuscidai | Nužudyk sraiges ir šliužus |
Nematicidai | Sunaikinti nematodus (mikroskopinius, į kirminus panašius organizmus, mintančius augalų šaknimis) |
Ovicidai | Nužudyk vabzdžių ir erkių kiaušinėlius |
Feromonai | Biocheminės medžiagos, naudojamos vabzdžių poravimosi elgesiui sutrikdyti |
Repelentai | Atbaidyti kenkėjus, įskaitant vabzdžius (pvz., uodus) ir paukščius |
Rodenticidai | Kontroliuokite peles ir kitus graužikus |
Slimicidai | Sunaikinti gleives gaminančius mikroorganizmus, tokius kaip dumbliai, bakterijos, grybeliai ir gleivių pelėsiai |
Kiti tipai Redaguoti
Terminas pesticidas taip pat apima šias medžiagas:
- : Nuo augalo gali nukristi lapai ar kiti žalumynai, paprastai siekiant palengvinti derliaus nuėmimą. : Skatinkite gyvų audinių, pvz., nepageidaujamų augalų viršūnių, džiūvimą. : sutrikdyti vabzdžių slinkimą, brandą nuo lėliukės iki suaugusio amžiaus ar kitus gyvenimo procesus. : medžiagos (išskyrus trąšas ar kitas augalų maistines medžiagas), kurios keičia numatomą augalų augimo, žydėjimo ar dauginimosi greitį.
- Dirvožemio sterilizatorius: cheminė medžiaga, kuri laikinai arba visam laikui neleidžia augti visiems augalams ir gyvūnams, priklausomai nuo cheminės medžiagos. Dirvožemio sterilizatoriai turi būti registruoti kaip pesticidai. [113] : Jie naudojami medienai padaryti atsparią vabzdžiams, grybeliams ir kitiems kenkėjams.
Tarptautinis redagavimas
Daugelyje šalių pesticidus parduoti ir naudoti turi patvirtinti vyriausybinė agentūra. [114] [115]
Visame pasaulyje 85 % šalių galioja pesticidų teisės aktai dėl tinkamo pesticidų laikymo, o 51 % šalių apima nuostatas, užtikrinančias tinkamą visų pasenusių pesticidų šalinimą. [116]
Europoje buvo patvirtinti ES teisės aktai, draudžiantys naudoti labai toksiškus pesticidus, įskaitant kancerogeninius, mutageninius arba toksiškus reprodukcijai, endokrininę sistemą ardančius, patvarius, bioakumuliacinius ir toksiškus (PBT) arba labai patvarius ir labai bioakumuliacinis (vPvB) ir patvirtintos priemonės bendrajai pesticidų saugai pagerinti visose ES valstybėse narėse. [117]
Nors pesticidų taisyklės įvairiose šalyse skiriasi, pesticidais ir produktais, kuriems jie buvo naudojami, prekiaujama už tarptautinių sienų. Siekdami išspręsti šalių reglamentavimo neatitikimus, Jungtinių Tautų maisto ir žemės ūkio organizacijos konferencijos delegatai 1985 m. priėmė Tarptautinį elgesio kodeksą dėl pesticidų platinimo ir naudojimo, siekdami sukurti savanoriškus pesticidų reguliavimo standartus skirtingoms šalims. [114] Kodeksas buvo atnaujintas 1998 m. ir 2002 m. [118] FAO teigia, kad kodeksas padidino informuotumą apie pesticidų keliamus pavojus ir sumažino šalių, kuriose pesticidų naudojimui neribojama, skaičių. [4]
Trys kitos pastangos pagerinti tarptautinės prekybos pesticidais reguliavimą yra Jungtinių Tautų Londono gairės dėl keitimosi informacija apie chemines medžiagas tarptautinėje prekyboje ir Jungtinių Tautų Codex Alimentarius komisija. Pirmuoju siekiama įgyvendinti procedūras, užtikrinančias, kad pesticidus perkančios ir parduodančios šalys gautų išankstinį sutikimą, o antruoju – nustatyti vienodus didžiausio pesticidų likučių kiekio standartus dalyvaujančiose šalyse. [119]
Pesticidų saugos mokymas ir pesticidų aplikatorių reglamentas yra skirti apsaugoti visuomenę nuo netinkamo pesticidų naudojimo, tačiau nepašalina visų netinkamo naudojimo. Pesticidų naudojimo mažinimas ir mažiau toksiškų pesticidų pasirinkimas gali sumažinti pesticidų naudojimo keliamą pavojų visuomenei ir aplinkai. [23] Integruotas kenkėjų valdymas, kelių kenkėjų kontrolės metodų naudojimas tampa plačiai paplitęs ir sėkmingai naudojamas tokiose šalyse kaip Indonezija, Kinija, Bangladešas, JAV, Australija ir Meksika. [19] IPM bando atpažinti didesnį veiksmo poveikį ekosistemai, kad nebūtų pažeista natūrali pusiausvyra. [17] Kuriami nauji pesticidai, įskaitant biologinius ir botaninius darinius ir alternatyvas, kurios, kaip manoma, mažina pavojų sveikatai ir aplinkai. Be to, aplikatoriai raginami apsvarstyti alternatyvias kontrolės priemones ir taikyti metodus, kurie sumažintų cheminių pesticidų naudojimą.
Gali būti sukurti pesticidai, skirti konkretaus kenkėjo gyvavimo ciklui, kuris gali būti ekologiškesnis. [120] Pavyzdžiui, bulvių cistiniai nematodai išauga iš savo apsauginių cistų, reaguodami į bulvių išskiriamą cheminę medžiagą, maitinasi bulvėmis ir pažeidžia derlių. [120] Panašią cheminę medžiagą galima naudoti laukuose anksti prieš bulvių sodinimą, todėl nematodai anksti išdygsta ir badauja, jei bulvių nėra. [120]
Jungtinės Valstijos Redaguoti
Turi būti atliekami tyrimai, siekiant nustatyti sąlygas, kuriomis medžiaga yra saugi naudoti, ir veiksmingumą prieš numatytą (-us) kenkėją (-us). [122] EPA reglamentuoja pesticidus, siekdama užtikrinti, kad šie produktai nedarytų neigiamo poveikio žmonėms ar aplinkai, pabrėžiant vaikų sveikatą ir saugą. [123] Iki 1984 m. lapkričio mėn. pagaminti pesticidai ir toliau vertinami iš naujo, kad atitiktų dabartinius mokslo ir reguliavimo standartus. Visi registruoti pesticidai yra peržiūrimi kas 15 metų, siekiant užtikrinti, kad jie atitiktų tinkamus standartus. [121] Registracijos proceso metu sukuriama etiketė. Etiketėje yra nurodymai, kaip tinkamai naudoti medžiagą, be saugos apribojimų. Atsižvelgiant į ūmų toksiškumą, pesticidai priskiriami toksiškumo klasei. Pesticidai yra nuodugniausiai išbandytos cheminės medžiagos po to, kai Jungtinėse Amerikos Valstijose vartojami maistui, reikia atlikti daugiau nei 100 bandymų, kad būtų galima nustatyti galimą poveikį. [123]
Kai kurie pesticidai laikomi pernelyg pavojingais parduoti plačiajai visuomenei ir yra priskirti riboto naudojimo pesticidams. Pirkti riboto naudojimo pesticidus arba prižiūrėti jų naudojimą gali tik sertifikuoti aplikatoriai, išlaikę egzaminą. [114] Pardavimo ir naudojimo įrašai turi būti saugomi ir juos gali tikrinti vyriausybinės agentūros, atsakingos už pesticidų reglamentų vykdymą. [124] [125] Šie įrašai turi būti prieinami darbuotojams ir valstybinėms ar teritorinėms aplinkos reguliavimo agentūroms. [126] [127]
Be EPA, Jungtinių Valstijų žemės ūkio departamentas (USDA) ir Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracija (FDA) nustatė pesticidų likučių, leidžiamų ant pasėlių ar juose, standartus. [128] EPA nagrinėja, koks galimas poveikis žmonių sveikatai ir aplinkai gali būti susijęs su pesticido naudojimu. [129]
Be to, JAV EPA naudoja Nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos keturių etapų rizikos žmonių sveikatai vertinimo procesą: (1) pavojaus identifikavimą, (2) dozės ir atsako įvertinimą, (3) poveikio vertinimą ir (4) rizikos apibūdinimą. [130]
Neseniai Kaua'i County (Havajai) priėmė įstatymo projektą Nr. 2491, kuriuo į apskrities kodekso 22 skyrių buvo įtrauktas straipsnis, susijęs su pesticidais ir GMO. Įstatymo projektas sustiprina Kaua'i vietinių bendruomenių apsaugą, kur daugelis didelių pesticidų įmonių išbando savo produktus. [131]
Kanada Redaguoti
EU Redaguoti
Pesticidų likučiai reiškia pesticidus, kurie gali likti ant maisto arba jais panaudojus maistinius augalus. [132] Daugelio šalių reguliavimo institucijos dažnai nustato didžiausius leistinus šių likučių kiekius maisto produktuose. Taisyklės, pvz., intervalai prieš derliaus nuėmimą, taip pat dažnai neleidžia nuimti pasėlių ar gyvulininkystės produktų, jei jie neseniai buvo apdoroti, kad likučių koncentracija laikui bėgant sumažėtų iki saugaus lygio prieš nuimant derlių. Bendrieji gyventojai dažniausiai susiduria su šiais likučiais vartojant apdorotus maisto šaltinius arba glaudžiai kontaktuojant su pesticidais apdorotomis vietovėmis, pavyzdžiui, ūkiais ar veja. [133]
Daugelis šių cheminių likučių, ypač chloruotų pesticidų dariniai, turi bioakumuliaciją, kuri gali kauptis iki žalingo lygio organizme ir aplinkoje. [134] Patvarios cheminės medžiagos gali būti padidintos per maisto grandinę ir jų aptikta produktuose, pradedant mėsa, paukštiena ir žuvimi, baigiant augaliniais aliejais, riešutais ir įvairiais vaisiais bei daržovėmis. [135]
Aplinkos užterštumą pesticidais galima stebėti naudojant biologinius rodiklius, tokius kaip bičių apdulkintojai. [73]
Atidarytos paraiškos HHMI sąsajų mokslininko apdovanojimo lektoriui
Brandeis universiteto Kiekybinės biologijos programa, remiama Howardo Hugheso medicinos instituto dotacijos, dabar priima paraiškas apdovanojimui gauti už puikų trijų pedagoginių paskaitų rinkinį fizinių ir biomedicinos mokslų sąsajoje. Šios paskaitos bus skaitomos 2013 m. sausio 26 d. – 2013 m. sausio 27 d. „Quantitative Biology Bootcamp“. Apdovanojimą sudaro 2000 USD piniginis prizas.
Bet kuris šiuo metu Brandeis absolventas arba doktorantūros mokslo darbuotojas gali kreiptis. Programos paketą turėtų sudaryti trumpas gyvenimo aprašymą ir vieno puslapio trijų paskaitų metmenis. QB dėstytojai dirbs su laimėjusiu kandidatu rengdami paskaitas. Paraiškos turi būti pateiktos Jen Scappini (jscappin adresu brandeis taškas edu). Terminas bus aptartas susirinkime.
Informacinė sesija potencialiems pareiškėjams vyks penktadienį, spalio 26 d., 9:30-10:00 Kosow 207
Ankstesnių laimėtojų sąrašą ir nuorodas į jų paskaitų pristatymus rasite adresu http://www.brandeis.edu/programs/quantbio/interdisciplinary.html
Abstraktus
Nepertraukiamo srauto polimerazės grandininė reakcija (CF-PCR) mikrofluidiniuose įrenginiuose turi didelį potencialą vietoje aptikti įvairius patogenus ir maisto rūšis, nes jie sparčiai amplifikuojasi dezoksiribonukleino rūgštis (DNR). Tačiau srautu valdomi siurbliai, pvz., švirkštiniai siurbliai, yra būtini, todėl atliekamos sudėtingos ir sudėtingos operacijos. Čia pateikiame savaeigį CF-PCR (SP-CF-PCR) mikrofluidiniame įrenginyje, kuriam nereikia išorinių siurblių srautui valdyti. PGR tirpalas tiesiog lašinamas ant įleidimo angos ir yra autonomiškai transportuojamas kapiliarinėmis jėgomis. Vienas iš sunkumų sprendžiant kapiliarinį srautą PGR mikrofluidiniame įrenginyje yra tai, kad PGR tirpalo temperatūra periodiškai keičiama. Skirtingai nuo ankstesnių teorinių metodų, susijusių su viena pastovios būsenos temperatūros zona, pirmą kartą buvo matematiškai suformuluotas kapiliarinio srauto poslinkis perjungiant temperatūrą ir modeliuojamas naudojant eksperimentines klampos ir kapiliarinio slėgio vertes kiekvienoje temperatūroje kaip modeliavimo parametrus. . Remdamiesi puikiu modeliuojamų ir eksperimentinių kapiliarinio srauto duomenų atitikimu, galėjome atskleisti optimizuotą 150 μm pločio ir 150 μm gylio mikrokanalo dizainą, kuris sėkmingai pernešė daugiau nei 1600 mm, kad būtų galima atlikti PGR per mažiau nei 14 min vien tik kapiliarinėmis jėgomis. Mes taip pat pademonstravome SP-CF-PCR, kad patikrintume savo koncepciją. Specifiniai 295 bp sustiprinimai β-aktinas iš žmogaus genomo, 232 bp AH1pdm gripo viruso ir 95 bp 16S rDNR Escherichia coli genominė DNR buvo sėkmingai pasiekta, įrodant mūsų įrenginio taikymo galimybes.