.Extracts From Two Common Wild Plants Block COVID-19 Virus From Entering Human Cells
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.Extracts From Two Common Wild Plants Block COVID-19 Virus From Entering Human Cells
두 가지 일반적인 야생 식물에서 추출한 추출물은 COVID-19 바이러스가 인간 세포에 들어가는 것을 차단합니다
주제:코로나 19에모리대학교바이러스학 By 에모리 대학교 2023년 2월 17일 케이틀린 라이저 수집 표본 이 연구의 첫 번째 저자인 Emory University 대학원생 Caitlin Risener는 사우스 조지아에서 키가 큰 갈조류를 수집합니다. SARS-CoV-2 바이러스에 대한 효능을 찾기 위해 식물 추출물을 처음으로 주요 스크리닝한 이 연구는 두 가지 일반적인 야생 식물에 COVID-19를 유발하여 살아있는 세포를 감염시키는 바이러스의 능력을 억제하는 추출물이 포함되어 있음을 발견했습니다. 신용: Tharanga Samarakoon의 사진
SARS-CoV-2 바이러스 에 대한 효능을 찾기 위한 최초의 식물 추출물 주요 스크리닝 . 두 가지 일반적인 야생 식물에는 COVID-19 를 유발하는 바이러스가 살아있는 세포를 감염시키는 능력을 억제하는 추출물이 포함되어 있다고 Emory University 연구에서 발견했습니다. Scientific Reports는 SARS-CoV-2 바이러스에 대한 효능을 찾기 위한 식물 추출물의 첫 번째 주요 스크리닝 결과를 발표했습니다. 실험실 접시 테스트에서 큰 갈조색 꽃( Solidago altissima )과 독수리 고사리( Pteridium aquilinum )의 뿌리 줄기에서 추출한 추출물은 각각 SARS-CoV-2가 인간 세포에 들어가는 것을 차단했습니다.
-활성 화합물은 식물에 극소량만 존재합니다. 연구자들은 사람들이 그들 자신을 치료하려고 시도하는 것은 효과가 없고 잠재적으로 위험할 것이라고 강조합니다. 사실 독수리 고사리는 독성이 있는 것으로 알려져 있다고 그들은 경고합니다. 이 연구의 수석 저자이자 Emory School of Medicine의 부교수인 Cassandra Quave는 "이 과정은 매우 초기 단계이지만 우리는 바이러스에 대해 활성을 보인 추출물에서 분자를 식별, 분리 및 확장하기 위해 노력하고 있습니다."라고 말했습니다. 피부과 및 인간 건강 연구 센터. "활성 성분을 분리한 후에는 안전성과 COVID-19 에 대한 의약품으로서의 장기적인 가능성에 대해 추가 테스트를 할 계획입니다 ." 약물 발견을 위한 강력한 도구 Quave는 전통적인 사람들이 식물을 약으로 사용하여 현대 약물의 유망한 새 후보를 식별하는 방법을 연구하는 민족 식물학자입니다. 그녀의 연구실은 전 세계에서 수집한 식물에서 추출한 수천 가지 식물 및 곰팡이 천연 제품이 포함된 Quave 천연 제품 라이브러리를 관리합니다.
Emory의 분자 및 시스템 약리학 대학원 프로그램 및 인간 건강 연구 센터의 박사 과정 학생인 Caitlin Risener는 현재 논문의 첫 번째 저자입니다. Tall Goldenrod (Solidago 매우 높음) 키가 큰 갈조색 (Solidago altissima). 신용: Tharanga Samarakoon의 사진 약물 내성 박테리아 감염 치료를 위한 잠재적인 분자를 식별하기 위한 이전 연구에서 Quave 연구소는 전통적인 사람들이 피부 염증을 치료하는 데 사용했던 식물에 초점을 맞췄습니다. 코로나19가 새롭게 등장한 질병이라는 점을 감안할 때 연구자들은 더 폭넓은 접근 방식을 취했다. 그들은 SARS-CoV-2에 대한 활동에 대해 Quave Natural Product Library에서 1,800개 이상의 추출물과 18개 화합물을 신속하게 테스트하는 방법을 고안했습니다.
-Risener는 "우리는 천연 제품 라이브러리가 새로운 질병에 대한 잠재적인 치료법을 찾는 데 도움이 되는 강력한 도구임을 보여주었습니다."라고 말합니다. "다른 연구자들은 다양한 병원체를 치료하기 위한 신약으로 이어질 수 있는 식물과 균류 내에서 다른 새로운 화합물을 찾기 위해 우리의 스크리닝 방법을 적용할 수 있습니다." 세포 표면의 자물쇠 따기 SARS-CoV-2는 숙주 세포의 ACE2라는 단백질에 결합할 수 있는 스파이크 단백질이 있는 RNA 바이러스입니다. Quave는 "바이러스 스파이크 단백질은 ACE2 단백질을 거의 자물쇠에 들어가는 열쇠처럼 사용하여 바이러스가 세포에 침입하여 감염시킬 수 있도록 합니다."라고 설명합니다. 연구원들은 SARS-CoV-2의 바이러스 유사 입자 또는 VLP와 표면에서 ACE2를 과발현하도록 프로그래밍된 세포를 사용하여 실험을 고안했습니다. VLP는 COVID-19 감염을 일으키는 데 필요한 유전 정보를 제거했습니다. 대신 VLP가 ACE2 단백질에 결합하여 세포에 들어가면 형광 녹색 단백질을 활성화하기 위해 세포의 기계를 납치하도록 프로그래밍되었습니다.
바이러스 입자를 도입하기 전에 식물 추출물을 페트리 접시의 세포에 첨가했습니다. 접시에 형광등을 비추면 바이러스 입자가 세포에 들어가 녹색 단백질을 활성화했는지 여부를 신속하게 확인할 수 있었습니다. 연구자들은 바이러스 유입을 차단하는 추출물에 대한 히트작 몇 개를 확인한 다음 가장 강력한 활성을 보이는 키 큰 갈조색과 독수리 고사리에 집중했습니다. 두 식물 종 모두 북미 원산이며 아메리카 원주민이 전통적으로 약용으로 사용하는 것으로 알려져 있습니다. 추가 실험에서 식물 추출물의 보호력이 SARS-CoV-2의 4가지 변종(알파, 세타, 델타, 감마)에 걸쳐 작용하는 것으로 나타났습니다. 감염성 바이러스로 결과 확인 이러한 결과를 추가로 테스트하기 위해 Quave 연구실은 공동 저자인 Raymond Schinazi, Emory의 소아과 교수, Emory의 생화학 약리학 실험실 부서장 및 NIH가 후원하는 Emory University Center 내 HIV Cure Scientific Working Group의 공동 책임자와 협력했습니다. 에이즈 연구를 위해. 항바이러스 개발 분야의 세계적 리더인 Schinazi는 획기적인 HIV 약물에 대한 선구적인 연구로 가장 잘 알려져 있습니다. Schinazi 연구실의 더 높은 생물학적 보안 등급 덕분에 연구자들은 VLP 대신 감염성 SARS-CoV-2 바이러스를 사용한 실험에서 두 가지 식물 추출물을 테스트할 수 있었습니다.
그 결과 Tall goldenrod와 eagle fern 추출물이 SARS-CoV-2가 살아있는 세포에 결합하여 감염시키는 능력을 억제하는 능력을 확인했습니다. Quave는 "우리의 결과는 전염병에 대한 새로운 도구 또는 치료법을 찾기 위해 천연 제품 라이브러리를 미래에 사용할 수 있는 단계를 설정했습니다."라고 말했습니다. 다음 단계로 연구원들은 두 식물 추출물이 ACE2 단백질에 대한 결합을 차단할 수 있게 하는 정확한 메커니즘을 결정하기 위해 노력하고 있습니다. 자연과의 직접적인 연결 Risener에게 이 프로젝트의 가장 좋은 부분 중 하나는 그녀가 키 큰 갈조색과 독수리 고사리의 샘플을 직접 수집했다는 것입니다. Quave 연구실은 전 세계에서 약용 식물을 수집하는 것 외에도 사우스 조지아에 있는 Joseph W. Jones 연구 센터의 숲으로 현장 학습을 합니다.
Woodruff Foundation은 한때 미국 남동부를 지배했던 독특한 긴 잎 소나무 생태계의 마지막 잔해 중 하나를 보존하는 데 도움이 되는 센터를 설립했습니다. Risener는 "식물을 식별하고 발굴하기 위해 자연에 들어가는 것은 정말 멋진 일입니다."라고 말합니다. “그것은 약학 대학원생이 거의 할 수 없는 일입니다. 나는 머리부터 발끝까지 흙으로 뒤덮이고 땅에 무릎을 꿇고 흥분과 행복으로 빛날 것입니다.” 그녀는 또한 식물 추출물을 준비하고 Emory 식물표본관에 표본을 장착하는 일을 돕습니다. "직접 표본을 수집하고 샘플을 건조 및 보존하면 개인적인 연결을 얻을 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다. "실험실에서 누군가 식물 재료가 든 유리병을 건네면서 '이것을 분석해'라고 말하는 것과는 다릅니다." 졸업 후 Risener는 천연 화합물 연구를 둘러싼 과학 정책을 위한 홍보 및 교육 분야에서 경력을 쌓기를 희망합니다. 식물에서 추출한 더 유명한 약으로는 아스피린(버드나무에서 추출), 페니실린(곰팡이에서 추출) 및 암 치료제 탁솔(주목에서 추출)이 있습니다.
-"식물은 인간이 발견되기를 기다리고 있는 모든 식물 화합물을 상상할 수 없을 정도로 화학적 복잡성을 가지고 있습니다."라고 Risener는 말합니다. "식물의 방대한 의학적 잠재력은 생태계 보존의 중요성을 강조합니다."
참조: Caitlin J. Risener, Sunmin Woo, Tharanga Samarakoon, Marco Caputo, Emily Edwards, Kier Klepzig, Wendy Applequist, Keivan Zandi, Shu Ling Goh, Jessica의 “Botanical inhibitors of SARS-CoV-2 virus entry: a phylogenetic perspective” A. Downs-Bowen, Raymond F. Schinazi 및 Cassandra L. Quave, 2023년 1월 23일, Scientific Reports . DOI: 10.1038/s41598-023-28303-x 현재 논문의 공동 저자는 다음과 같습니다: Sumin Woo, Tharanga Samarakoon, Marco Caputo 및 Emily Edwards(Quave 연구소 및 Emory의 인간 건강 연구 센터) Keivan Zandi, Shu Ling Goh 및 Jessica Downs-Bowen(Schinazi 연구소); Kier Klepzig(Joseph W. Jones 연구 센터); 및 Wendy Applequist(미주리 식물원). 이 논문의 자금은 NIH가 지원하는 AIDS 연구 센터인 Marcus Foundation과 NIH National Center for Complementary and Integrative Health에서 제공했습니다.
.Researchers observe a bubble phase of composite fermions
연구원들은 복합 페르미온의 거품 단계를 관찰합니다
잉그리드 파델리, Phys.org 짝수의 플럭스 양자를 포착하는 복합 페르미온 또는 전자는 일반적으로 분수 양자 홀 영역에서 바닥 상태를 설명하는 데 사용됩니다. 이러한 복합 페르미온은 일반적으로 전자 가스 전체에 무작위로 국한됩니다(왼쪽 패널 참조). 그러나 특수한 상황에서 합성 페르미온이 주문될 수 있습니다. 현재 연구는 2개의 합성 페르미온이 소위 합성 페르미온의 버블로 클러스터링될 수 있으며, 그런 다음 오른쪽 패널에 묘사된 방식으로 주기적 격자에 정렬될 수 있다고 제안합니다. 신용: Csáthy 외 FEBRUARY 16, 2023
물리적 시스템에서 입자 간의 강력한 상호 작용은 다양한 고도로 상관된 바닥 상태를 초래할 수 있습니다. 이러한 상태와 이를 뒷받침하는 강력한 상관 관계는 최근 몇 년 동안 광범위하게 조사되었습니다. Purdue University, Monmouth College 및 Princeton University의 연구원들은 최근 복합 페르미온 (전자와 와류의 결합에서 나오는 입자) 에서 높은 상관 관계가 있는 상태를 관찰했습니다 . Nature Physics 에 요약된 그들이 관찰한 상태는 합성 페르미온이 거품으로 모여 있는 것으로 표시되기 때문에 "거품 단계 "로 알려져 있습니다. 연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Gábor A. Csáthy는 Phys.org에 “실험자들은 그들의 데이터에서 이상 현상을 발견하게 되어 매우 기쁩니다.
"몇 년 전, 지금은 일리노이 주 Monmouth College의 부교수인 전 박사후 연구원 Ashwani Kumar와 함께 우리는 Princeton University의 Dr. Loren Pfeiffer 연구실에서 성장한 매우 특별한 고이동성 2차원 전자 가스에 대한 데이터에서 몇 가지 설명할 수 없는 특징을 발견했습니다. . 흥분했던 기억이 나지만 사소하지만 잘 알려진 효과로 설명을 무시했습니다. 연구자들이 처음에 관찰한 것과 유사한 변칙이 나중에 Csáthy의 감독하에 대학원생 Vidhi Shingla와 Haoyun Huang이 수행한 연구에서 관찰되었습니다. 처음에 팀은 이 이상이 사소한 스핀 전이를 반영할 수 있다고 제안했지만 이 가설은 이후 연구에서 배제되었습니다. 궁극적으로 그들은 이상 현상이 새로운 토폴로지 기반 상태와 연결될 수 있음을 발견했습니다. "위상 물리학은 현대의 응집 물질, 원자 및 분자 광학, 물리학의 다른 하위 분야에 스며들어 있습니다."라고 Csáthy는 설명했습니다.
"전자 상관 관계는 일반적으로 새로운 위상 상태로 이어지는 것으로 인식되지만 이러한 위상 위상의 특성은 항상 잘 이해되지 않습니다. Jainendra Jain 그룹에 의해 복합 페르미온 거품 위상이라고 하는 특정 상위 위상 위상에 대한 매우 흥미로운 예측이 있었습니다. Pennsylvania State University와 Fribourg 및 Utrecht University의 Cristiane Morais Smith가 있지만 이러한 단계의 서명은 관찰되지 않았습니다." 운송 측정을 사용하여 Csáthy와 그의 동료들은 복합 페르미온의 버블 단계의 국지화 서명을 감지했습니다.
2개의 자속 양자를 포획하고 기본 전하의 일부를 운반하는 전자에 의해 형성되는 복합 페르미온은 이전에 분수 양자 홀 영역에서 잘 문서화되었습니다. 일반적으로 이러한 복합 페르미온은 실험 샘플에 존재하는 유비쿼터스 장애로 인해 무작위로 국소화됩니다. "이 복합 페르미온의 일반적으로 낮은 밀도는 상호 작용에 도움이 되지 않습니다."라고 Csáthy는 말했습니다. "그러나 복합 페르미온 사이의 상호 작용이 무질서 효과를 극복할 때 복합 페르미온은 복합 페르미온 거품으로 뭉칠 것으로 예측되었습니다.
그런 다음 이러한 거품은 삼각형 격자에 정렬됩니다. 비실용적 인 계란 상자를 생각할 수 있습니다. 각 컵에는 여러 개의 컵이 들어 있습니다. 달걀." 그룹이 사용한 높은 이동성 샘플과 실험의 낮은 온도 환경은 이러한 거품이 형성되는 상서로운 조건을 제공했습니다. 이 단계에서 기포로 클러스터링된 합성 페르미온은 이동 측정 도구를 사용하여 감지할 수 있는 현지화와 관련된 특징적인 전송 서명을 생성합니다. 보다 구체적으로, 연구원들은 샘플의 종방향 자기 저항이 사라지고 홀 저항이 소위 Klitzing 상수의 분수 값으로 양자화된다는 것을 발견했습니다. Csáthy는 "우리는 합성 페르미온의 버블 단계가 형성될 가능성이 있는 합성 페르미온의 높은 밀도에서 이러한 서명을 관찰했습니다."라고 말했습니다.
"우리는 상관관계가 높은 토폴로지 위상의 새로운 부류의 첫 번째 구성원을 발견했습니다. 어떤 의미에서 우리는 새로운 구성원뿐만 아니라 새로운 구성원을 갖는 2차원 전자 가스에서 안정화될 수 있는 위상 위상의 주기율표로 확장했습니다. 기간." 이 연구팀의 최근 작업은 새로운 상관 관계 위상 위상의 존재를 밝혀냈으며, 이는 향후 작업에서 추가로 조사될 수 있습니다. 또한, 그들의 발견은 합성 페르미온 여기 또는 다른 샘플 여기의 조작을 포함하는 토폴로지 단계의 새로운 실험 응용에 영향을 미칠 수 있습니다. Csáthy는 "다음 연구에서는 이러한 기포 단계의 근본적인 특성을 탐구할 것입니다."라고 덧붙였습니다. "무수한 공개 질문이 있습니다. 이러한 기포상이 어떤 실험 조건에서 형성되는지, 다양한 유형의 기포상을 감지하는 방법, 현재 직관으로 안정적이라고 예측할 수 있는 모든 곳에서 기포상이 형성되지 않는 이유는 무엇입니까? 우리는 또한 조작을 시도할 것입니다. 이러한 기포 단계의 형성으로 이어지는 전자 상호 작용."
추가 정보: Vidhi Shingla 외, 복합 페르미온의 상관관계가 높은 토폴로지 버블 단계, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-01939-2 저널 정보: Nature Physics
https://phys.org/news/2023-02-phase-composite-fermions.html
.Astronomers Astounded by Intricate Networks of Gas and Dust in Nearby Galaxies Revealed by NASA’s Webb Space Telescope
천문학자들은 NASA의 웹 우주 망원경이 밝혀낸 인근 은하계의 가스와 먼지의 복잡한 네트워크에 놀라움을 금치 못했습니다
주제:천문학천체물리학제임스 웹 우주 망원경NASA우주망원경과학연구소 By 우주 망원경 과학 연구소 2023년 2월 17일 Webb, 가스와 먼지의 복잡한 네트워크 공개 과학자들은 NASA의 James Webb Space Telescope의 강력한 해상도로 젊은 별의 형성이 인근 은하의 진화에 어떤 영향을 미치는지 처음으로 살펴보고 있습니다. NGC 7496의 Webb MIRI 이미지가 잘리고 디지털 방식으로 향상되었습니다. 제공: 과학: NASA, ESA, CSA, Janice Lee(NOIRLab), 이미지 처리: Joseph DePasquale(STScI) PHANGS 프로그램으로 탐구한 은하 진화에 대한 젊은 별의 영향, FEBRUARY 17, 2023
'작은 도토리에서 큰 참나무가 자란다'는 속담이 있습니다. 이것은 지구뿐 아니라 우리 태양계와 그 너머에서도 정확합니다. 개별 별과 성단이 은하의 전체 구조를 조각할 수 있는 은하 규모에서도 마찬가지입니다. 과학자들은 NASA 의 제임스 웹 우주 망원경이 이러한 현상을 연구하기에 완벽하게 준비되어 있으며 첫 번째 데이터는 놀라운 천문학자라고 말합니다 . Webb의 Mid-Infrared Instrument의 새로운 이미지는 젊고 새로 형성되는 별이 인근 은하의 가스 및 먼지 구조에 영향을 미치고 따라서 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지에 대한 이전에 본 적이 없는 세부 정보를 보여줍니다. 한때 가시광선에서 어둡고 어둡게 보였던 은하의 영역은 이제 Webb의 적외선 눈 아래에서 빛나는 공동과 거대한 가스 및 먼지 거품입니다.
NGC 1433(Webb MIRI 이미지) NASA의 James Webb Space Telescope가 촬영한 이 이미지는 PHANS(Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies) 공동 연구 대상인 총 19개의 은하 중 하나를 보여줍니다. 근처에 있는 막대나선은하 NGC 1433은 Webb의 Mid-Infrared Instrument(MIRI)로 관찰할 때 완전히 새로운 모습을 보입니다. NGC 1433의 나선팔은 매우 어린 별들이 에너지를 방출하고 어떤 경우에는 성간 매질의 가스와 먼지를 날려버린다는 증거로 가득 차 있습니다. Webb의 적외선 눈 아래에서는 광학 이미징에서 어둡고 희미하게 보이는 영역이 밝아집니다. 이것은 성간 매질의 먼지와 가스 덩어리가 별 형성에서 빛을 흡수하여 적외선으로 다시 방출하기 때문입니다. NGC 1433에 대한 Webb의 이미지는 별 형성과 관련된 동적 프로세스가 전체 은하의 더 큰 구조에 어떻게 영향을 미치는지 강력하게 보여줍니다. 은하의 중심에는 독특한 이중 고리 구조를 특징으로 하는 단단하고 밝은 핵이 Webb의 극한의 해상도로 절묘한 디테일로 빛납니다. 이 경우 '이중고리'는 실제로는 은하의 막대를 따라 타원형 모양으로 감기는 나선형 팔을 단단히 감쌌습니다.
NGC 1433은 Seyfert 은하로, 일반적으로 지구와 비교적 가깝고 중심에 초거대 블랙홀이 물질을 빠른 속도로 먹고 있습니다. NGC 1433의 MIRI 이미지의 밝기와 먼지 부족은 최근 다른 은하와의 충돌을 암시할 수 있습니다. NGC 1433은 별자리 시계 방향으로 지구에서 4,600만 년 이상 떨어져 있습니다. 제공: 과학: NASA, ESA, CSA, Janice Lee(NOIRLab), 이미지 처리: Alyssa Pagan(STScI) Webb
우주 망원경은 가까운 은하에서 가스와 먼지의 복잡한 네트워크를 밝힙니다. NASA의 James Webb Space Telescope를 사용하는 연구원들은 적외선 파장에서 전례 없는 해상도로 인근 은하계의 별 형성, 가스 및 먼지를 처음으로 살펴보고 있습니다. 이 데이터는 우리 우주에서 가장 작은 규모의 과정 중 일부인 별 형성의 시작이 우주에서 가장 큰 물체인 은하의 진화에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 21개의 초기 연구 논문 모음을 가능하게 했습니다. Webb의 과학 운영 첫 해에 가장 큰 인근 은하계 조사는 전 세계 100명 이상의 연구원이 참여하는 PhANGS(Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies) 협력에 의해 수행되고 있습니다. Webb 관측은 National Science Foundation의 NOIRLab 의 Gemini Observatory 수석 과학자 이자 Tucson에있는 Arizona 대학의 제휴 천문학자인 Janice Lee가 주도합니다. 팀은 19개의 나선 은하의 다양한 표본을 연구하고 있으며 Webb의 과학 작업 첫 몇 달 동안 M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 및 NGC 1433의 5개 표적을 관찰했습니다. 그 결과는 이미 천문학자들을 놀라게 하고 있습니다. NGC 1365(Webb MIRI 이미지) 여기서 Webb의 Mid-Infrared Instrument(MIRI)에 의해 관측된 NGC 1365는 PHANGS(Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies) 공동 연구 대상 은하 19개 중 하나입니다. NGC 1365의 MIRI 관측에서 성간 매질의 먼지와 가스 덩어리는 별 형성에서 빛을 흡수하고 적외선으로 다시 방출하여 에너지를 방출하는 젊은 별에 의해 생성된 해면 거품과 필라멘트 껍질의 복잡한 네트워크를 밝힙니다. 은하계의 나선팔 속으로. Webb의 절묘한 해상도는 또한 코어에서 멀지 않은 여러 개의 매우 밝은 성단을 선택하고 나선 팔에 연결되는 막대의 외부 가장자리를 따라 새로 관찰된 최근에 형성된 성단을 선택합니다. 이 지역의 두꺼운 먼지로 인해 Webb에서만 볼 수 있습니다. 또한 Webb 이미지는 별과 가스의 궤도가 형성되는 위치에 따라 어떻게 달라지며 내부 별 형성 고리 외부의 오래된 성단 인구가 어떻게 발생하는지에 대한 통찰력을 제공합니다. NGC 1365는 화로자리 방향으로 지구로부터 약 5600만 광년 떨어져 있는 이중 막대 나선은하입니다. 현재 천문학자들에게 알려진 가장 큰 은하 중 하나이며 은하수 길이의 두 배에 이릅니다. 제공: 과학: NASA, ESA, CSA, Janice Lee(NOIRLab), 이미지 처리: Alyssa Pagan(STScI)
메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스 홉킨스 대학의 데이비드 틸커(David Thilker) 연구원은 “미세 구조를 보고 있는 선명도는 확실히 우리를 놀라게 했습니다. 캐나다 앨버타 대학교의 에릭 로졸로프스키(Erik Rosolowsky) 연구원은 “우리는 어린 별의 형성에서 나오는 에너지가 주변의 가스에 어떤 영향을 미치는지 직접 보고 있으며 이는 놀랍다”고 말했다. Webb의 MIRI(Mid-Infrared Instrument)에서 촬영한 이미지는 이러한 은하 내에서 고도로 구조화된 기능 네트워크의 존재를 보여줍니다. 즉, 빛나는 먼지 공동과 나선팔을 따라 늘어선 거대한 동굴 모양의 가스 거품입니다. 관측된 인근 은하의 일부 지역에서 이 특징의 그물은 젊은 별이 에너지를 방출하는 개별적이고 겹치는 껍질과 거품으로 구성된 것으로 보입니다. "허블 이미지에서 완전히 어두운 영역은 이 새로운 적외선 이미지에서 정교한 세부 사항으로 밝혀져 성간 매체의 먼지가 별 형성에서 빛을 흡수하고 적외선으로 다시 방출하여 복잡한 조명을 비추는 방법을 연구할 수 있습니다. 가스와 먼지의 네트워크입니다.
NGC 7496(Webb MIRI 이미지) NGC 7496의 나선팔은 Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies(PHANGS) 공동 연구 대상인 총 19개 은하 중 하나이며 Webb의 Mid-Infrared 이미지에서 서로 겹치는 해면 거품과 껍질로 채워져 있습니다. 악기(MIRI). 이 필라멘트와 속이 빈 공동은 젊은 별이 에너지를 방출하고 어떤 경우에는 그들을 둘러싼 성간 매질의 가스와 먼지를 분출한다는 증거입니다. 적외선 파장에서 Webb의 고해상도가 나타날 때까지 NGC 7496과 같은 인근 은하에서 수명주기의 가장 초기 시점에 있는 별은 가스와 먼지에 가려져 있었습니다. Webb의 특정 파장 범위는 별과 행성의 형성에 중요한 역할을 하는 다환 방향족 탄화수소라고 하는 복잡한 유기 분자를 감지할 수 있습니다. Webb의 MIRI 이미지에서 이들은 대부분 나선형 팔의 주요 먼지 레인 내에서 발견됩니다. Webb의 새로운 데이터 분석에서 과학자들은 NGC 7496에서 거의 60개의 새로운 임베디드 클러스터 후보를 식별할 수 있었습니다. 새로 식별된 이러한 클러스터는 전체 은하계에서 가장 어린 별에 속할 수 있습니다. 막대나선은하 NGC 7496의 중심에는 활동은하핵(AGN)이 있습니다. AGN은 제트와 바람을 방출하는 활성 초대질량 블랙홀을 가리키는 또 다른 방법입니다. 이것은 Webb 이미지의 중앙에서 매우 밝게 빛납니다. 또한 Webb의 극도의 감도는 경우에 따라 녹색 또는 빨간색으로 나타나는 다양한 배경 은하도 선택합니다. NGC 7496은 두루미자리 방향으로 지구에서 2400만 광년 이상 떨어져 있습니다. 제공: 과학: NASA, ESA, CSA, Janice Lee(NOIRLab), 이미지 처리: Joseph DePasquale(STScI)
이러한 구조를 연구하는 데 필요한 고해상도 이미징은 Webb이 사진에 등장하기 전까지 천문학자들을 오랫동안 피했습니다. "PHANGS 팀은 NASA의 허블 우주 망원경 , 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이 및 초대형 망원경 의 다중 단위 분광 탐사선을 사용하여 광학, 전파 및 자외선 파장에서 이러한 은하를 관찰하는 데 수년을 보냈습니다."라고 팀원 Adam Leroy가 덧붙였습니다. 오하이오 주립 대학의. "그러나 별의 수명주기의 초기 단계는 그 과정이 가스와 먼지 구름에 싸여 있기 때문에 보이지 않습니다." Webb의 강력한 적외선 기능은 먼지를 뚫고 사라진 퍼즐 조각을 연결할 수 있습니다. 예를 들어, MIRI(7.7 및 11.3미크론)와 Webb의 근적외선 카메라(3.3미크론)로 관찰할 수 있는 특정 파장은 별과 행성의 형성에 중요한 역할을 하는 다환 방향족 탄화수소의 방출에 민감합니다. 이 분자는 PHANGS 프로그램의 첫 번째 관찰에서 Webb에 의해 감지되었습니다. 이러한 상호 작용을 가장 세밀한 규모로 연구하면 시간이 지남에 따라 은하가 어떻게 진화했는지에 대한 더 큰 그림에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 독일 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학 연구소의 에바 쉬너러(Eva Schinnerer)는 "이러한 관측은 재무부 프로그램의 일부로 간주되기 때문에 지구에서 관측되고 수신된 그대로 대중에게 공개됩니다."라고 말했습니다. PHANGS 콜라보레이션. PHANGS 팀은 이전에 다른 천문대에서 얻은 각각의 보완 데이터 세트에 Webb의 데이터를 정렬하는 데이터 세트를 생성 및 공개하여 더 광범위한 천문학 커뮤니티의 발견을 가속화할 것입니다. “망원경의 해상도 덕분에 처음으로 우리는 별 형성에 대한 완전한 조사를 수행할 수 있었고, 국부 은하군 너머 인근 은하에 있는 성간 중간 기포 구조의 목록을 작성할 수 있었습니다.”라고 Lee는 말했습니다.
"이 인구조사는 별 형성과 그 피드백이 어떻게 성간 매체에 각인되어 차세대 별이 탄생하는지, 또는 그것이 실제로 차세대 별이 형성되는 것을 어떻게 방해하는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다." PHANGS 팀의 연구는 General Observer 프로그램 2107의 일환으로 수행되고 있습니다. 21개의 개별 연구로 구성된 팀의 초기 발견은 최근 The Astrophysical Journal Letters 의 특별 초점 문제 에 발표되었습니다 . 제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측소입니다. Webb은 우리 태양계의 미스터리를 풀고, 다른 별 주변의 먼 세계를 바라보고, 우리 우주와 그 안에 있는 우리의 위치와 신비한 구조와 기원을 조사할 것입니다. Webb는 NASA가 파트너인 ESA(유럽 우주국) 및 CSA(캐나다 우주국)와 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.
.Scientists Solve 200-Year-Old Biodiversity Mystery Through Analysis of Over 400,000 Fossils
과학자들이 400,000개 이상의 화석 분석을 통해 200년 된 생물다양성 미스터리를 풀다
주제:생물다양성화석고생물학옥스퍼드 대학교 옥스포드 대학교 2023 년 2월 15일 플랑크톤 유공충 그림 심해에 떠 있는 오늘날의 플랑크톤 유공충의 묘사. 크레딧: Richard Bizley, BizleyArt
대규모 화석 연구를 통해 1,500만 년 전 현대 생물다양성 기울기의 기원 밝혀 오늘날 종의 풍부함은 적도 지역에서 최고조에 달하지만 지금까지 이에 대한 명확한 설명은 없었습니다. 연구자들은 화석 기록을 분석하여 현대 생물다양성 기울기의 핵심 동인이 1,500만 년 전에 발생한 지구 냉각 현상이라는 사실을 발견했습니다. 이로 인해 저위도와 고위도 사이, 그리고 물기둥 내에서 더 가파른 온도 구배가 발생하여 열대 지역이 종들이 서식할 수 있는 더 많은 생태적 틈새를 지원하게 되었습니다.
연구원들은 거의 50만 개의 화석을 사용하여 200년 된 과학적 미스터리를 풀었습니다. 왜 다른 종의 수가 적도 근처에서 가장 많고 극지방으로 갈수록 꾸준히 감소하는지입니다. Nature 저널에 오늘(2023년 2월 15일) 발표된 결과는 장기간에 걸쳐 어떻게 생물다양성이 생성되고 기후 변화가 전 세계 종 풍부성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 해양 및 육상 시스템 종(동물, 식물 및 단세포 유기체 포함) 모두 적도에서 생물다양성이 최고조에 달하는 "위도별 다양성 구배"를 보인다는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 지금까지 제한된 화석 데이터로 인해 연구자들은 이러한 다양성 구배가 어떻게 처음 발생했는지 철저히 조사할 수 없었습니다.
이 새로운 연구에서 옥스퍼드, 리즈, 브리스톨 대학의 연구원들은 플랑크톤 유공충(planktonic foraminifera)이라고 불리는 단세포 해양 플랑크톤 그룹을 사용했습니다. 연구팀은 지난 4천만년 동안 전 세계 화석 데이터베이스에서 434,113개의 항목을 분석했습니다. 그런 다음 그들은 시간과 공간에 따른 종의 수와 해수면 온도 및 해양 염분 수준과 같은 위도 다양성 구배의 잠재적 동인 사이의 관계를 조사했습니다. 중요한 발견들: 현대의 위도 다양성 구배는 지구가 더 따뜻한 기후에서 더 시원한 기후로 전환하기 시작하면서 약 3,400만 년 전에 처음 등장하기 시작했습니다. 이 기울기는 처음에는 얕게 유지되다가 약 1,500만~1,000만 년 전에 급격히 가팔라졌습니다. 이것은 지구 냉각의 상당한 증가와 일치합니다.
Planktonic foraminifera의 피크 풍부도는 4000만 ~ 2000만 년 전에 더 높은 위도에서 발생했습니다. 그러나 약 1,800만년 전에는 오늘날 관찰되는 다양성 패턴과 일치하는 위도 10°에서 20° 사이로 피크 풍부도가 이동했습니다. 특정 위치에서 시간이 지남에 따라 또는 특정 시간에 다른 위치에서 모델링할 때 종의 풍부함과 해수면 온도 사이에는 강한 양의 관계가 있었습니다. 또한 종의 풍부함과 수온약층의 강도 사이에는 긍정적인 관계가 있었습니다. 즉, 해수면의 더 따뜻한 혼합수와 그 아래의 더 차가운 심해 사이에 존재하는 온도 구배입니다. 연구원들에 따르면, 이러한 결과는 플랑크톤 유공충에 대한 현대의 풍부한 종 분포가 지난 1,500만 년 동안 적도에서 극지방까지의 위도 온도 구배의 가파름으로 설명될 수 있음을 나타냅니다. 이것은 더 높은 위도와 비교하여 물기둥 내의 열대 지역에서 더 많은 생태적 틈새를 열어 더 큰 종 분화율을 촉진했을 수 있습니다. 이 가설을 테스트하기 위해 연구자들은 현생 플랑크톤성 유공충이 수직 수주 내에서 서로 다른 깊이에 서식하는 정도를 조사했습니다. 그들은 적도에 가까운 저위도에서 오늘날 종들이 고위도에 비해 물기둥 내에서 수직으로 더 고르게 분포되어 있음을 발견했습니다.
글로비게리넬라 아담시 Planktonic foraminifera 종 Globigerinella adamsi 껍질의 주사 전자 현미경 이미지. 이 표본은 GLOW Cruise를 타고 남서 인도양의 해저 퇴적물에서 수집되었습니다. 크레딧: Tracy Aze, 리즈 대학교
이것은 현대의 다양성 구배의 핵심 동인이 1,500만 년 이후부터 저위도와 고위도 지역, 그리고 수주 내에서 해수면 온도의 차이가 크게 증가했음을 시사합니다. 열대 지방의 따뜻한 물은 수직 수주 내에서 더 넓은 범위의 다양한 온도 서식지와 생태적 틈새를 지원할 수 있었고 더 많은 종의 진화를 장려했습니다. 이것은 해양의 연직 온도 구배가 거의 또는 전혀 없었던 과거(예: 에오세 및 마이오세)의 따뜻한 시기의 열대 지방보다 오늘날의 열대 지방이 더 풍부하다는 사실에 의해 뒷받침됩니다. 또한 고위도의 냉각된 해수 온도로 인해 많은 지역 종 개체군이 멸종되어 현대의 다양성 구배에 기여했을 가능성이 있습니다. 시간에 따른 위도의 다양성 서로 다른 플랑크톤 유공충 종의 수가 지구 역사의 여러 지점에서 위도에 따라 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프. 크레딧: Fenton et al. 자연 2023 플랑크톤 유공충은 쥬라기 초기에서 중기 (약 1억 7천만년 전)에 기원합니다. 그들은 극지방에서 적도에 이르기까지 전 세계의 바다에서 발견되며 해양의 상부 2km에서 다양한 생태적 틈새를 차지합니다. 딱딱한 외피를 만들기 때문에 대량으로 보존할 수 있습니다. 전 세계적으로 풍부한 플랑크톤 유공충과 지난 6,600만 년 동안의 예외적인 화석 기록은 이들을 이 연구에 이상적인 그룹으로 만들었습니다. 이 연구의 수석 저자인 Erin Saupe 박사( 옥스퍼드 대학교 지구과학부 )는 다음과 같이 말했습니다. 현대 생태 연구의 범위를 넘어서는 지질학적 시간 척도에 걸쳐.” Planktonic Foraminifera의 광학 현미경 이미지 주변 환경으로 확장되는 세포질의 얇은 가닥으로 둘러싸인 플랑크톤 유공충(오른쪽 아래)의 광학 현미경 이미지. 이 살아있는 표본은 최근 GLOW 크루즈를 타고 남서 인도양의 물에서 수집되었습니다. 크레딧: Tracy Aze, 리즈 대학교 이 연구의 공동 저자인 Tracy Aze 부교수(School of Earth and Environment, School of Earth and Environment, Leeds)는 다음과 같이 덧붙였습니다. - 과학에 알려진 수준의 화석 기록. 우리의 연구는 60년간의 심해 샘플 수집과 연구 과학자들이 수십만 개의 표본을 부지런히 세고 기록한 것을 기반으로 합니다. 시간이 지남에 따라 종 분포의 동인에 대한 중요한 결과를 산출하고 이 멋진 화석 아카이브를 정의할 수 있다는 것은 환상적입니다.” 연구 공저자 Dr. Alex Farnsworth, University of Bristol 지리학과 선임 연구원”고대 역사에서 종이 적도에 가까울수록 더 다양하고 풍부했으며 극지방에 가까울수록 적은 이유를 이해하면 플랑크톤과 같은 해양 생물이 미래에 어떻게 반응할지 중요한 통찰을 얻을 수 있습니다. 이 작은 단세포 유기체는 해양 먹이 사슬의 중요한 연결 고리이므로 기후 변화에 대한 그들의 반응을 연구하면 기후 변화의 시작과 함께 기온이 계속 따뜻해짐에 따라 그들이 어떻게 영향을 받을지 더 잘 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이것은 물고기와 물개, 고래와 같은 수생 포유류와 같은 해양 먹이 사슬에 잠재적으로 큰 영향을 미치며 해양 생물을 보호하고 생물 다양성을 보존하기 위한 향후 조치를 알리는 데 사용될 수 있습니다.”
참조: "1,500만년 전 현대식 다양성 구배의 기원" 2023년 2월 15일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-023-05712-6
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