oktober 2015, 2/78. letnik cena v redni prodaji 5,50 EUR Щ naročniki 4,50 EUR upokojenci 3,70 EUR I dijaki in študenti 3,50 EUR www.proteus.si I mese i 11 I mesečnik za poljudno naravoslovje л;** ^Nlbelove nagrade ,"Za'gtQ2015 Nobelova nagrada za kemijo za le to 2015 podeljena za odkritje nàcmaìp!praVlj fffìj a napak v DNA li I I A Med življenjem in 'smrtjo: od temeljnih postopl oživljanja douporabejiDdobSih"TapravW oživljlnjemjbolnikSv v' .srčnemzastojU Fizika Sto let splošne teorije relativnosti ■ ■ stran 54 Nobelove nagrade za leto 2015 Nobelova nagrada za kemijo za leto 2015 podeljena za odkritje načina popravljanja napak v DNA Radovan Komel Švedska kraljeva akademija znanosti se je odločila, da letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo podeli Tomasu Lindahlu, Azizu Sancarju in Paulu Modrichu - trem biokemikom in molekularnim biologom, ki so pomembno prispevali k odkritju in pojasnitvi molekulskih mehanizmov popravljanja napak v molekulah DNA. Odkritje načinov, kako celicam uspe popraviti napake v svojih temeljnih molekulah življenja in s tem ohraniti genetsko informacijo za nemoteno delovanje ter omogočiti njen zvest prenos na celice potomke, je »staro« že dobrih trideset let in je bilo s stališča podeljevanja Nobelovih nagrad kljub nedvomnemu pomenu za znanost nekako spregledano. Ni pa bilo spregledano kot eden od temeljnih elementov pri dolgoletnem raziskovanju in poučevanju molekulskih osnov življenja na področjih biomedicinskih ved in medicine. Zgodnje odkrivanje okvar popravljalnega sistema je namreč lahko pomembno pri preprečevanju nastanka bolezni, v primeru bolezni pa tudi pri izbiri primernega načina zdravljenja. Z letošnjo podelitvijo nagrade Nobelov odbor popravlja staro napako in ponovno daje priznanje biokemiji in molekularni biologiji kot eni od temeljnih ved sodobne znanosti. 52 Uvodnik Tomaž Sajovic 54 Nobelove nagrade za leto 2015 Nobelova nagrada za kemijo za leto 2015 podeljena za odkritje načina popravljanja napak v DNA Radovan Komel 62 Medicina Med življenjem in smrtjo: od temeljnih postopkov oživljanja do uporabe sodobnih naprav med oživljanjem bolnikov v srčnem zastoju Emina Hajdinjak 67 Fizika Sto let splošne teorije relativnosti (prvi del) Janez Strnad 71 Geologija Stromatoliti - žive(če) kamnine Timotej Verbovšek, Luka Gale 79 Fitotoksikologija Pirolizidinski alkaloidi Luka Pintar 82 Naravoslovna fotografija Dvanajstletni Lasse Kurkela iz Finske nagrajen na salonu Narava 2015 Petra Draškovič Pelc 86 Nove knjige Luka Pintar, Andrej Seliškar: Cvetje slovenske dežele. Florula Slovenica Špela Novak 91 Naše nebo Nebo v novembru Mirko Kokole 93 Napoved izida nove knjige Zvonka Zupanič Slavec: Zgodovina zdravstva na Slovenskem 94 Table of Contents Naslovnica: Rdeči slizek (Silene dioica (L.) Clairville). Foto: Luka Pintar. Proteus Izhaja od leta 1933 Mesečnik za poljudno naravoslovje Izdajatelj in založnik: Prirodoslovno društvo Slovenije Odgovorni urednik: prof. dr. Radovan Komel Glavni urednik: dr. Tomaž Sajovic Uredniški odbor: Janja Benedik prof. dr. Milan Brumen dr. Igor Dakskobler asist. dr. Andrej Godec akad. prof. dr. Matija Gogala dr. Matevž Novak prof. dr. Gorazd Planinšič prof. dr. Mihael Jožef Toman prof. dr. Zvonka Zupanič Slavec dr. Petra Draškovič Pelc Lektor: dr. Tomaž Sajovic Oblikovanje: Eda Pavletič Angleški prevod: Andreja Šalamon Verbič Priprava slikovnega gradiva: Marjan Richter Tisk: Trajanus d.o.o. Svet revije Proteus: prof. dr. Nina Gunde - Cimerman prof. dr. Lučka Kajfež - Bogataj prof. dr. Tamara Lah - Turnšek prof. dr. Tomaž Pisanski doc. dr. Peter Skoberne prof. dr. Kazimir Tarman Proteus izdaja Prirodoslovno društvo Slovenije. Na leto izide 10 številk, letnik ima 480 strani. Naklada: 2.500 izvodov. Naslov izdajatelja in uredništva: Prirodoslovno društvo Slovenije, Poljanska 6, p.p. 1573, 1001 Ljubljana, telefon: (01) 252 19 14, faks (01) 421 21 21. Cena posamezne številke v prosti prodaji je 5,50 EUR, za naročnike 4,50 EUR, za upokojence 3,70 EUR, za dijake in študente 3,50 EUR. Celoletna naročnina je 45,00 EUR, za upokojence 37,00 EUR, za študente 35,00 EUR. 9,5 % DDV in poštnina sta vključena v ceno. Poslovni račun: SI56 0201 0001 5830 269, davčna številka: 18379222. Proteus sofinancira: Agencija RS za raziskovalno dejavnost. http://www.proteus.si prirodoslovno.drustvo@gmail.com © Prirodoslovno društvo Slovenije, 2015. Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali posameznih delov brez pisnega dovoljenja izdajatelja ni dovoljeno. Uvodnik Pavel Grošelj - »človek za vse čase« Leta 1940 je Pavel Grošelj, biolog, kulturni delavec in prešernoslovec, v Proteusu, ki ga je urejal od njegovega začetka leta 1933 do svoje smrti, objavil besedilo Prirodoznanstvena prizadevanja med Slovenci. V njem je zapisal misel, ki ni samo usmeritev Proteusa, ampak bi morala biti tudi programski temelj vse sodobne znanosti: »Humanistični ideali preporodne dobe so nam svetili skozi vse naše mrakove in jasnine in tudi danes še niso izgubili lepote in bleska. Sedaj pa je prišel čas, da humanističnim idealom, ki so nam bili v narodni stiski v toliko pobudo in uteho, pridružimo ideale prirodoznan-stva. Ne kot njihovo nasprotje, temveč kot njihovo izpopolnitev, ne kot cepitev duhov, temveč kot sintezo srca in duha, ki naj vodita nas in domovino v lepšo bodočnost.« Grošljeva misel je pomembnejša, kot so to pripravljeni razumeti in priznati sodobni tehnoznanstve-niki, ki bi Grošlja morda najraje razglasili zgolj za »romantičnega sanjača«. Kajti »danes je v modi zavračanje filozofije, češ, zdaj imamo znanost in filozofije ne potrebujemo več.« Trditev je v svojem prispevku V znanosti ne gre za gotovost. Ločitev med znanostjo in humanistiko je razmeroma nov pojav — in škodljiv za obe, objavljenem v ameriški reviji New Republic 11. julija leta 2014, z obžalovanjem zapisal eden od utemeljiteljev zančne kvantogravitacijske teorije italijanski teoretični fizik, zgodovinar in filozof znanosti ter pisec Carlo Rovelli (1956-). Vprašanje, ki si ga moramo zastaviti, je naslednje: Je bil Grošelj le »človek svojega časa«, nekdo torej, ki nam danes ne more »povedati« nič pomembnejšega več, ali pa je bil morda »človek za vse čase« in njegova misel daljnosežnejša in univerzalnejša? Na to vprašanje ni mogoče dati trdnejšega odgovora, če se prej ne vprašamo, kakšen je Grošljev čas sploh bil. Pavel Grošelj je živel od leta 1883 do leta 1940, v času torej, ko so svet pretresle revolucionarne spremembe - ne samo politične, družbene in go- spodarske (oktobrska revolucija, velika gospodarska kriza v tridesetih letih, dve svetovni vojni), ampak tudi in predvsem miselne (znanstvene, filozofske in umetnostne). Ustaljena podoba resničnosti se je začela rušiti. Newtonovo predstavo o svetu kot brezdušnem in odtujenem programiranem avtomatu, ki naj bi ga »poganjali« preprosti matematični zakoni in mu »vladala« samozadostna ter od ljudi in tudi od česarkoli drugega popolnoma neodvisna absolutni čas in prostor, je v začetku 20. stoletja v temeljih zamajal Albert Einstein (1879-1955). Najslavnejši fizik dvajsetega stoletja je opustil hkrati obe Newtonovi predpostavki, tako o absolutnem prostoru in absolutnem času, ter »vsakemu opazovalcu pripisal svoj lastni čas, ki teče za različne opazovalce različno« (Matjaž Ličer: Albert Einstein. Fizikova zapuščina. Mladina, 20. novembra 2015). V istem času je nemški filozof Edmund Husserl (1859-1938) v filozofiji storil nekaj podobnega. Odločno je namreč zavrnil pojmovanje »stvari na sebi« - pojmovanje, po katerem naj bi stvar obstajala neodvisno od človekovega spoznavanja. Stvar je po Husserlu lahko le »nekakšen neizbežni seštevek tistega, kar na stvari zaznavamo ljudje kot posamezniki««. Ali kot je zapisal nemški filozof Hans Georg Gadamer (1900-2002): »To, kaj je svet, se ne razlikuje od pogledov, v katerih se ponuja.« Čilski biolog Humberto Maturana (1928-) je daljnosežnost in globino Husserlovega spoznanja izrazil v stavku, ki bi moral postati humanistični manifest človeštva: »Objektivnost sveta je tisto, o čemer soglašajo ljudje.« Natančneje povedano: ljudje svoj skupni svet lahko spoznavajo in oblikujejo le v medsebojnem razumevanju. Znanost tako postaja politična akcija, katere cilj je ustvarjanje bolj človeškega sveta. Vsebinsko popolnoma enako revolucijo je v evropskem slikarstvu in kiparstvu v začetku dvajsetega stoletja povzročilo avantgardno umetnostno gibanje kubizma. Njuna »očeta« Pablo Picasso (1881-1973) in Georges Braque (1882-1963) sta zavrgla klasično linearno perspektivo, ki sta jo odkrila in utemeljila italijanska renesančna arhitekta Filippo Brunelleschi (1377-1446) in Leon Battista Alberti (14041472) in je postala umetniško orodje za predstavitev iluzije prostora na slikah. Namesto da bi predmete in osebe slikala le z enega gledišča, torej le z ene strani, sta jih začela slikati z več strani hkrati -obraz na primer v profilu in od spredaj hkrati, pri čemer sta obe strani obraza prehajali druga v drugo. Kubizem je zato posebna, idejna oblika »realistične« umetnosti, saj skuša svoje predmete »videti« in upodobiti z različnih zornih kotov hkrati. Predstavljati jih želi torej takšne, kot so »v resnici«, in ne takšne, kot se zdijo - se vidijo - z ene same strani. Da pa bi lahko predmet »spoznali« z vseh strani, se moramo »sprehoditi« okoli njega, kar zahteva čas. Kubistično hkratno predstavljanje različnih strani predmetov zato pomeni hkrati tudi predstavljanje četrte razsežnosti - časa. Za Picassa in Braquea sta bila prostor in čas na neki težko dojemljivi, vendar neskončno privlačni način očitno nerazdružljivo povezana, kar so vsak na svoj način v istem času spoznavali tudi francoski filozof Henri-Louis Bergson (1859-1941), francoski matematik, teoretični fizik in filozof Jules Henri Poincaré (1854-1912) in Albert Einstein. Za tisti čas prav nič presenetljivo pa ni bilo, da sta oba umetnika bila dobro seznanjena s presunljivimi znanstvenimi odkritji, ki so v temelju pretresli newtonovske predstave o resničnosti. In kakor je Picassova tolpa likovnih umetnikov in literatov v Picassovem ateljeju v Parizu vneto razpravljala tudi o fiziki, tako je Einstein s svojimi prijatelji fiziki, matematiki, inženirji in študentom filozofije Ma-uriceom Solovinom (1875-1948) - imenovali so se Akademija Olimpija -, v svojem stanovanju v švicarskem Bernu razmišljal tudi o filozofiji in umetnosti. Mirno lahko zapišemo, da Picassovega kubizma ne bi bilo brez Poincaréjeve in zlasti Einsteinove revolucije v razumevanju resničnosti, kot ne bi bilo Poincaréja, Einsteina in nekoliko kasneje še enega revolucionarja, nemškega kvantnega fizika Werner-ja Heisenberga (1901-1976), brez njihovega poznavanja filozofije in umetnosti. Humanistike ni brez naravoslovja, kot naravoslovja ni brez humanistike. Italijanski teoretični fizik Carlo Rovelli ima popolnoma prav: »Omejevati naš pogled na resničnost samo na spoznanja naravoslovnih znanosti ali pa samo na humanistična razmišljanja pomeni biti slep za vso zapletenost in protislovnost resničnosti, ki se ji lahko približamo na številne načine. Dva različna pogleda na resničnost lahko samo obogatita drug drugega.« Dodamo pa lahko: obogatita tudi življenje na planetu, ki je naš edini in skupni dom. In da se vrnemu našemu pozabljenemu Pavlu Gro-šlju. Pavel Grošelj je res bil »človek svojega časa«, toda prav zato, ker je bil »človek svojega, v marsičem velikega in enkratnega časa«, je (bil) tudi »človek za vse čase«. Tomaž Sajovic Nobelova nagrada za kemijo za leto 2015 podeljena za odkritje načina popravljanja napak v DNA Radovan Komel Švedska kraljeva akademija znanosti se je odločila, da letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo podeli trem biokemikom in molekularnim biologom, ki so pomembno pri- spevali k odkritju in pojasnitvi molekulskih mehanizmov popravljanja napak v molekulah DNA. Tomas Lindahl, 77-letni britanski znanstvenik švedskega rodu, raziskovalec na Inštitutu Francis Crick in v Laboratoriju Clare Hall v Hertfordshiru v Veliki Britaniji. Aziz Sancar, 69-letni ameriški znanstvenik turškega rodu, raziskovalec in profesor na Univerzi North Carolina v Združenih državah Amerike. PaulModrich, 69-letni ameriški znanstvenik, Američan, raziskovalec in profesor na Medicinskem inštitutu Howard Hughes na Medicinski fakulteti Univerze Duke v Durhamu v Združenih državah Amerike. Vir: http://static01.nyt.com/images/2015/10/07/nytnow/07eveningss-slide-VIJV/07eveningss-slide-VIJV-superJu Odkritje načinov, kako celicam uspe popraviti napake v svojih temeljnih molekulah življenja in s tem ohraniti genetsko informacijo za nemoteno delovanje ter omogočiti njen zvest prenos na celice potomke, je »staro« že dobrih trideset let in je bilo s stališča podeljevanja Nobelovih nagrad kljub nedvomnemu pomenu za znanost nekako spregledano. Ni pa bilo spregledano kot eden od temelj- nih elementov pri dolgoletnem raziskovanju in poučevanju molekulskih osnov življenja na področjih biomedicinskih ved in medicine. Z letošnjo podelitvijo nagrade Nobelov odbor popravlja staro napako in ponovno daje priznanje biokemiji in molekularni biologiji kot eni od temeljnih ved sodobne znanosti. V zgradbi DNA tiči genetska informacija. Je njen obstoj možen kljub nevarnosti kemijskega nereda? Ze iz srednje šole vemo, da so naše celice zgrajene iz velikega števila različnih vrst molekul. Med njimi so nukleinske kisline (DNA in RNA) tiste, ki vsebujejo, ohranjajo in predajajo informacijo za izgrajevanje molekul, potrebnih za zgradbo in delovanje celic. Temeljna je dvoverižna molekula DNA, zgrajena iz štirih vrst gradnikov (nukleotidov) iz heterocikličnih organskih Zgradba in podvajanje DNA tim in + ' adenin 'Ф gvanin + Я> citozln sladkor deoksiriboza fosfatna skupina Kromosom Je velezvita molekula DNA, sestavljena iz nukleotidov s Stirimi različnimi bazami. Adenin je vedno v paru s timinom, gvanin pa s citozinom; skupaj sestavljajo bazne pare. Celičnih 46 kromosomov obsega okoti šest milijard baznih parov, ! 1 1 Mili i 1 t 1 1 1 I 1 1 1 lil 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 kromosom # • £ nova veriga DNA nova veriga DNA • S # и Ф • > r /43 щр m ш $ • * Ko se celica deli, se vsi kromosomi podvojijo. Mehanizem replikacije odvije dvojno vijačnico, izpostavljeni verigi uporabi kot matrici in ustvari dve novi verigi DNA, Ade ni n se vedno poveže s timinom na matrici in gvanin ? citozinom ter obratno. Slika 1. Vir: Švedska kraljeva akademija znanosti: http://www.nobelprize.org/ nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/fig_ke_en_15_dnastructure.pdf. baz - purinskih adenina (A) in gvanina (G) ter pirimidinskih citozina (C) in timina (T). Vsak nukleotid v DNA je sestavljen iz ene od omenjenih organskih baz, sladkorja deo-ksiriboza in fosfatne skupine. Med seboj so povezani preko fosfatnih skupin, z dvojnimi estrskimi vezmi. Tak niz predstavlja enojno verigo DNA, ki se z drugo verigo povezuje v dvojnoverižno DNA. Verigi sta povezani tako, da se večja purinska baza povezuje z manjšo pirimidinsko, gvanin je vedno povezan s citozinom in adenin s timinom: pari purin-pirimidin (gvanin-citozin in adenin-timin) tako zagotavljajo enakomernost vodoravne razdalje med obema verigama in - ker sta verigi združeni v obliko dvojne vijačni-ce - tudi enakost navpičnih razdalj in kotov med posameznimi pari. Dvojnoverižna DNA je tako razmeroma stabilna, brez motečih torzij in prelomov, ki bi obstajali v primeru nekomplementarnega oziroma naključnega povezovanja baz (nukleotidov). Zaporedje nukleotidov v verigi DNA, ki je pomensko, je genetska informacija: »črke« G, A, C, T (baze oziroma nukleotidi) v različnih kombinacijah lahko sestavljajo »besede« genetske informacije - »beseda« ... -A-A-C--G-T-T-G-A-T- ... je zagotovo in že na prvi pogled drugačna od »besede« ... -G-C-G--A-G-C-T-C-A- ... ali »besede« ... -C-A--T-G-C-G-T-T-A- ... Seveda pa je beseda informacija samo v primeru, da ima vedno enak pomen, ki se ohranja in predaja naprej. V primeru DNA se pomen »besede« izrazi, ko se zaporedje nukleotidov iz ene od obeh verig DNA prepiše v komplementarno funkcijsko zaporedje nukleotidov druge vrste nu-kleinske kisline - ustrezne molekule RNA. Ta je lahko končni funkcijski produkt prepisovanja (transkripcije) DNA, kot so prena-šalne oziroma transportne RNA (tRNA, ki prenašajo aminokisline v sintezo proteinov), ribosomske RNA (rRNA, ki izgrajujejo nosilno mrežo ribosomov, celičnih organelov oziroma »tovarn« za sintezo proteinov) in različne majhne jedrne RNA, ki sodelujejo pri uravnavanju delovanja nukleinskih kislin oziroma genoma. Večina prepisanih RNA pa so vmesniki, tako imenovane sporočilne oziroma informacijske RNA (angleško messenger RNA, mRNA), pri katerih je zaporedje nukleotidov matrica za v ribosomih potekajoče prevajanje sporočila (»besede« nukleotidov) v zaporedje aminokislin, ki pomeni temeljno zgradbo ustreznega proteina. Proces prevajanja zaporedja nukleotidov DNA oziroma mRNA v zaporedje aminokislin proteina imenujemo tudi translacija. Omenili smo, da se mora informacija tudi ohranjati in predajati naprej na naslednje celične generacije. To omogoča podvojevanje molekul DNA (replikacija), ki se zgodi pred delitvijo celice na dve hčerinski celici, od katerih vsaka prejme molekule DNA, ki so enake molekulam DNA predhodne, »starševske« celice. Pri podvajanju se dvoverižna vijačna DNA razvije in razklene, na vsako od obeh »razgaljenih« verig pa encim poli-meraza DNA ob sodelovanju številnih drugih proteinov dodaja ustrezne komplementarne nukleotide (na gvanin vedno citozin, na adenin vedno timin in obratno). Končna produkta sta tako dvoverižni DNA, pri katerih je ena veriga iz predhodne DNA in ena na novo sintetizirana, obe pa sta popolnoma enaki predhodnici. Ko se celica deli, hčerinski celici prejmeta vsaka po eno kopijo posamezne vrste DNA. Ker so posamezne molekule DNA v naših celicah skupaj s specifičnimi proteini velezvite v zgradbe, imenovane kromosomi, pravimo, da se pred celično delitvijo podvajajo kromosomi, kar se tudi dejansko zgodi (slika 1). Pri oploditvi se 23 kromosomov spermija pridruži 23 kromosomom jajčeca in tako niz 46 kromosomov nastale zigote predstavlja genom bodočega bitja, z vso potrebno informacijo za njegov razvoj, obstoj in delovanje. Oplojeno jajčece se nato deli in nastali novi celici se delita naprej, tako da ima zarodek že po enem tednu 128 celic, odrasla oseba pa kar težko predstavljivih nekaj desettisoč milijard celic. Če bi vso DNA človeškega organizma sestavili v linearno nitko, bi z njo lahko več kot 250-krat premostili razdaljo Zemlja-Sonce. Kot rečeno, se med razvojem in tudi kasneje (za rast in obnovo obrabljenih in poškodovanih celic oziroma tkiv) celice delijo in pri delitvi vsake celice se seveda podvoji tudi celotni niz njenih 46 kromosomov, kar vsakokrat pomeni podvojitev genoma, to je skupnega zaporedja šestih milijard nukleotidov. Na časovni ravni se do odraslega organizma zgodi na milijarde celičnih delitev in podvajanj DNA, kar pomeni, da je glede na to oziroma glede na število celic (približno 3,7 x 1013 celic) in velikost genoma verjetnost velika, da pri tem pride do številnih napak, kot so vgradnja enega ali več napačnih nukleotidov na en položaj kot tudi izpustitev vgradnje nukleotida v en ali več položajev. In to se ves čas tudi dejansko dogaja, zato bi se napake v odsotnosti zaščitnih dejavnikov vse od spočetka, med razvojem in v teku življenja kopičile ter bi do nerazpoznavnosti izmaličile genom in njegovo informacijo. Poleg tega DNA kljub dvojnoverižni zgradbi in velezvitju, skupaj s proteini, v zgradbo kromosoma, sama po sebi tudi ni neizmerno obstojna molekula, saj je dnevno izpostavljena številnim uničujočim zunanjim in notranjim kemijskim in fizikalnim dejavnikom. Škodljivi kemijski dejavniki so reaktivne genotoksične molekule iz okolja, pa tudi reaktivni metaboliti, ki stalno nastajajo v različnih fizioloških procesih, k fizikalnim pa štejemo izpostavljenost različnim ionizirajočim sevanjem. Vse skupaj bi to pomenilo nastanek kemičnega nereda, ki bi onemogočil razvoj življenja. DNA je obstojna zaradi obstoja mehanizma popravljanja napak, ki bi sicer povzročile kemijski nered in njen propad Življenje se je kljub temu, da vse kemijske procese lahko prizadenejo naključne napake, razvilo in obstaja. To pomeni, da je DNA vseeno razmeroma obstojna, prilagodljiva molekula, kar je tudi bilo splošno prepričanje znanstvenikov v šestdesetih le- tih prejšnjega stoletja, ko je Tomas Lindahl na Univerzi Princeton v Združenih državah Amerike preučeval molekulo RNA in se soočal z njeno izjemno neobstojnostjo, pri tem pa se čudil, kako to, da pa je njena »sestrska« DNA tako obstojna. Odgovor na to vprašanje je dobil nekaj let kasneje, ko se je vrnil na Karolinški inštitut v Sockholmu in s poskusi podvajanja DNA v razmerah in vitro ugotovil, da je tudi ta podvržena sicer v primerjavi z RNA bolj počasni, vendar opazni razgradnji. Ocenil je, da tudi in vivo, celo v razmerah zaščite v celici, genom vsak dan doživlja na tisoče možnih uničujočih poškodb in da je pogostnost teh tolikšna, da bi izključevala razvoj življenja in obstoj človeka na Zemlji. Pomislil je, da zagotovo obstaja nekakšen način odpravljanja teh poškodb. Začel je iskati encime, katalizatorje celičnih biokemičnih procesov, ki to omogočajo. Za raziskavo je uporabil bakterije, katerih celice so mnogo enostavnejše od naših, DNA pa je ravno tako sestavljena iz štirih vrst nukleotidov, ena od njenih slabosti pa je, da je nukleotidna baza citozin kemijsko precej neobstojna, saj zlahka izgubi aminsko skupino in se spremeni v bazo uracil. Če se pri podvajanju DNA to ne bi popravilo, bi v novo nastalih verigah namesto običajnih parov citozin-timin imeli pare uracil-adenin, kar bi seveda spremenilo genetsko informacijo. Z natančnimi poskusi je našel bakterijski encim, ki prepozna napako in izreže bazo uracil, druga dva encima pa odstranita še preostanek nukleotida in polimeraza DNA lahko nato vstavi pravilni nukleotid s cito-zinom (slika 2). Sledilo je 35 let plodnega dela in Lindahl je našel številne encime, ki na enak način popravljajo kemične poškodbe tudi pri drugih nukleotidih. V začetku osemdesetih let se je preselil v London, postal direktor novoustanovljenega Laboratorija Clare Hall in končno leta 1996 uspel sestaviti encimski sistem ter v razmerah in vitro ponazoriti način popravljanja napak v DNA pri človeku. Slika 2. Vir: Švedska kraljeva akademija znanosti, http://www.nobelpri 'nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/fig_ke_ nrepair.pdf. Kaj pa poškodbe DNA zaradi zunanjih dejavnikov? Lindahlova preučevanja so bila osredotočena na procese, ki potekajo v razmeroma zaščitenem okolju v notranjosti celice. Kaj pa, kadar vanjo prodrejo uničujoči zunanji dejavniki, na primer ultravijolični žarki, za katere je že dolgo znano, da poškodujejo DNA? Problema se je lotil Aziz Sancar, ki se je za preučevanje bioloških molekul navdušil že med študijem medicine v Istanbulu, ko je končal še študij biokemije, pa se je pridružil ameriškemu raziskovalcu Claudu Rupertu, ki je na Teksaški univerzi v Dallasu preučeval zelo poseben pojav odpornosti bakterij proti ultravijoličnemu sevanju: ko bakterijo izpostavimo smrtnemu odmerku ultravijolične svetlobe, se bakterija lahko nenadoma opomore, če jo takoj zatem obsevamo še z vidno modro svetlobo. San-caru je uspelo, da je s pristopi uveljavljajoče se genske tehnologije leta 1976 našel in osamil gen za encim, ki popravlja poškodbe DNA zaradi ultravijoličnega sevanja. Encim fotoreaktivacije, imenovan fotoliaza, je v večji količini, potrebni za nadaljnja preučevanja, nato pridobil s kloniranjem v izbrani bakteriji. To je bila tematika njegovega doktorskega dela, ki pa tisti čas ni poželo kakšnega večjega navdušenja, in zgodilo bi se lahko, da bi raziskave celo zamrle, saj so mu v nadaljevanju zavrnili kar tri prošnje za podoktorsko raziskovalno delo. Zato je nadaljeval kot laboratorijski tehnik na medicinski fakulteti znamenite univerze Yale, na kateri so njegovi novi kolegi preučevali še zmožnost bakterije, da si odpravi z ultravijoličnim sevanjem povzročeno poškodbo DNA tudi brez dnevne svetlobe. Sancar je Slika 3. Vir: Švedska kraljeva akademija znanosti, http://www.nobelpri nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/fig_ke_en_15_baseexcisionrepair.pdf. s primerjavo za ultravijolično sevanje občutljivih mutant z bakterijami, odpornimi na ultravijolično sevanje, v nekaj letih našel in opredelil tri encime in s poskusi in vitro pokazal, da lahko v molekuli DNA prepoznajo z ultravijoličnim sevanjem povzročeno poškodbo, nato zarežejo v verigo DNA na vsaki strani poškodbe in končno odstranijo fragment, dolg 12 do 13 nukleotidov, v katerem je poškodba (slika 3). V ustvarjalnem okolju univerze Yale predano delo laboratorijskega tehnika, objavljeno leta 1983, ni ostalo prezrto in ponudili so mu profesorsko mesto na Univerzi v Severni Karolini, kjer se je posvetil podrobnemu preučevanju popravljanja DNA z izrezom nukleotidov. Skupaj z drugimi raziskovalci, med njimi je bil tudi Tomas Lindahl, je prispeval k spoznanju, da popravljanje z izrezom nukleotidov poteka na kemijsko podoben način v vseh organizmih, tudi pri človeku, čeprav na nekoliko bolj zapleten način kot pri bakterijah. Včasih se med podvojevanjem DNA zgodi, da se kljub vsemu vstavi napačen nukleotid. Kaj pa zdaj? Povedali smo, da encim polimeraza DNA med podvajanjem verig DNA na matrično verigo dodaja komplementarne nukleotide; kjer je na matrični verigi adenin, doda timin, kjer je gvanin, doda citozin, in obratno. Novonastali verigi imata vedno pare adenin-timin oziroma timin-adenin in gvanin-citozin oziroma citozin-gvanin. Od časa do časa pa se vseeno zgodi, da se encim »zmoti« in doda napačen nukleotid in novonastala dvojna veriga DNA ima na tem mestu »neujemanje«. Če bi se to ohranilo pri nadaljnjih celičnih delitvah, bi to lahko pomenilo napako v genetski informaciji. Ali v organizmih poteka popravljanje neujemanj? Temu vprašanju se je posvetil Paul Modrich, ameriški profesor, ki ga je že od mladih nog navduševalo vse, kar je povezano z molekulskimi dogodki v DNA. Srečal se je z delom molekularnega biologa Matthewa Meselsona na Univerzi Harvard, ki je v bakterijsko DNA integriral virusno DNA, v katero je pred tem na določena mesta v eni verigi vstavil napačen nukleotid. Bakterija je napako odpravila, vendar bolj pogosto na eni od obeh verig DNA. Navadno sta obe verigi DNA v bakteriji pred delovanjem encimov zaščiteni z metilnimi skupinami na kratkih nukleotidnih zaporedjih ... GATC ... , vendar za kratek čas med podvajanjem nastajajoča veriga na takih mestih še ni metilirana in je nezaščitena. Meselson je predpostavil, da to v tistem času še nepoznanemu encimskemu sistemu za odpravljanje neujemanj omogoči, da razlikuje med novo nastajajočo in staro (matrično) verigo in med podvajanjem DNA nadzoruje, ali je vse v redu. Na tej točki sta se prekrižali raziskovalni poti Meselsona in Modricha, ki je raziskoval encim metilaza, s katerim je lahko dodajal metilne skupine v eno ali drugo verigo DNA. Leta 1989 sta skupaj objavila članek z opisom uspešne stvaritve sistema encimov v razmerah in vitro, zunaj celice, s katerim je bilo mogoče popravljati neujemanja v molekuli DNA (slika 4). Ugotovila sta, da je navzočnost metilnih skupin na zaporedjih ... GATC ..., razpršenih po bakterijskem genomu, dejavnik, ki usmerja skupino proteinov (encimov) za popravljanje neujemanj, da svojo vlogo opra- Slika 4. Vir: Švedska kraljeva akademija znanosti, http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/fig_ke_en_15_mismatchrepair.pdf vijo na verigi z napačno vstavljenim nukleotidom. Vsi trije letošnji nagrajenci so seveda preučevali, ali in kako poteka popravljanje neujemanj tudi pri sesalcih. Modrichu je uspelo, da je s prečiščenimi proteini iz človeške celice v laboratoriju leta 2002 po-ustvaril sistem popravljanja neujemanj pri človeku. Obenem pa je tudi ugotovil, da metiliranost DNA, ki ima v evkariontskih organizmih drugačno vlogo, v tem primeru ni dejavnik usmerjanja verižno specifičnega popravljanja neujemanj. O natančnem mehanizmu popravljanja pri evkariontih, ki je sicer v mnogočem zelo podoben tistemu pri bakterijah, obstaja več hipotez, ki jih znanost sedaj preverja. Biološki in medicinski pomen napak v DNA in njihovega popravljanja Popravljanje z izrezovanjem baz, popravljanje z izrezom nukleotidov in popravljanje neujemanj so samo trije od mnogih načinov, ki vzdržujejo našo DNA. Vsak dan morajo odpraviti na tisoče poškodb, ki jih povzročajo izpostavljenost soncu, cigaretni dim in številne druge genotoksične snovi, in popraviti na tisoče neujemanj, do katerih prihaja med delitvijo celic. Sistem je zelo učinkovit, vendar včasih kaj tudi spregleda ali pa zaradi svoje lastne okvare deluje slabše. V primeru, ko se napake v DNA prenašajo v naslednje celične generacije, imamo lahko opravka z mutacijami, ki se kažejo v spremembah lastnosti. Z vidika evolucije mutacije same po sebi niso nujno zlo, so v številčno omejenem obsegu v posamezni generaciji celo potrebne za razvoj organizmov in vrst, saj jih v primeru dobrobitnega učinka kot prednostne izbere naravni izbor. In v tem pogledu je pretanjeno ravnotežje med spreminjanjem genomov in njihovo obstojnostjo nujen pogoj za - časovno gledano - dolgotrajni razvoj in seveda za obstanek življenja. Z vidika krajšega življenskega obdobja pa so uničujoče mutacije vzrok za številne bolezni, kot so rak, živčnodegenerativ-ne bolezni in bolezni, povezane s staranjem. Poseben primer je rak, ki je lahko tudi posledica mutacije v enem ali več genih, ki so zapis za pomemben protein/proteine popravljalnega sistema. Če je sistem okvarjen, ne prepoznava dovolj dobro poškodb oziroma napak v DNA in te se po več celičnih generacijah z leti nakopičijo in sprožijo usodno kaskado bolezni. Zgodnje odkrivanje okvar popravljalnega sistema je lahko pomembno pri preprečevanju nastanka bolezni, v primeru bolezni pa tudi za izbiro primernega načina zdravljenja. V tem pogledu smo tudi na naši medicinski fakulteti dali majhen prispevek, ko smo z metodami genske tehnologije ustvarili eksperimentalni sistem za preverjanje usodnosti mutacij v genu, ki nosi zapis za ključni protein sistema popravljanja neujemanj DNA pri človeku. Raziskave po svetu pa so danes usmerjene tudi v razvoj novih zdravil, ki bi dokončno zaustavila sistem popravljanja napak v celicah raka. Ta je pri raku sicer okvarjen, vendar ne popolnoma, in zato vsaj deloma deluje in tako rakasti celici zagotavlja njen obstoj oziroma vzdrževanje in prenašanje njenega nereda na celice potomke. V primeru, da bi ga z zdravilom popolnoma zaustavili, pa bi hitro kopičenje mutacij privedlo do prevelikega nereda in propada celic, brez možnosti delitve v nove celice raka. Viri: Švedska kraljeva akademija znanosti. Nobelprize.org: Scientific Background oof Nobel Prize in Chemistry 2015 — Mechanistic Studies of DNA Repair: http://www. nobelprize.org/ nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/ advanced-chemistryprize2015.pdf. Švedska kraljeva akademija znanosti. Nobelprize.org: The Nobel Prize in Chemistry 2015 - Popular Science Background: DNA repair — providing chemical stability of life: http://www.nobelprize. org/nobel_prizes/ chemistry/laureates/2015/popular-chemistryprize2015. pdf. Vogelsang, M., Comino, A., Zupanec, N., Hudler, P., Komel, R., 2009: Assessing pathogenicity of MLH1 variants by co-expression of human MLH1 and PMS2 genes in yeast. BMC Cancer, 28 Oct. 2009;9: 382. doi: 10.1186/1471-2407-9-382. Med življenjem in smrtjo: od temeljnih postopkov oživljanja do uporabe sodobnih naprav med oživljanjem bolnikov v srčnem zastoju Emina Hajdinjak Na področju medicinskih strok smo v zadnjih letih priča hitremu tehnološkemu in znanstvenemu razvoju. Evropski reanimacij-ski svet vsakih pet let objavi nove smernice temeljnih in dodatnih postopkov oživljanja, ki jih oblikujejo skladno z novimi dognanji preteklih petih let. Ekipe nujne medicinske pomoči (NMP) se v svojem vsakdanjem delu redno srečujemo s primeri, ko pri posameznikih pride do nenadnega srčnega zastoja. V Sloveniji letno oživljamo približno 1.000 ljudi. Od tega jih polovica umre takoj. V obravnavi bolnikov z nenadnim srčnim zastojem lahko vse več naprav zaradi praktičnosti in prenosljivosti uporabljamo tudi pri delu na terenu. S seboj tako poleg torbe z zdravili in pripomočki za njihovo aplikacijo nosimo še naprave za zaznavanje in sledenje električne aktivnosti srca ter defibri-lacijo (monitorji), naprave za dodajanje kisika in umetno dihanje, naprave za zunanjo srčno masažo, prenosni ultrazvok, v oskrbo usmerjena hitra laboratorijska diagnostika in druge naprave, katerih uporaba je za zdaj osredotočena v raziskovalne in ne terapevtske namene. Kljub uporabnosti sodobnih spoznanj in pristopov pri oživljanju bolnikov v srčnem zastoju v zadnjem obdobju nismo uspeli izboljšati preživetja žrtev nenadnega zunaj-bolnišničnega srčnega zastoja. Vse bolj jasno postaja, da so najpomembnejši temeljni postopki oživljanja prepoznavanje srčnega zastoja in takojšnji, neprekinjeni ter učinko- viti stisi prsnega koša s strani prič srčnega zastoja še pred prihodom ekipe nujne medicinske pomoči. Vsako minuto brez temeljnih postopkov oživljanja se možnosti za preživetje namreč zmanjšajo za deset odstotkov, hkrati pa nastajajo nepopravljive okvare možganov, ki so glavni vzrok prizadetosti večine preživelih žrtev nenadnega srčnega zastoja. Temeljni postopki oživljanja Kadar pride do srčnega zastoja v predbol-nišničnem okolju, imajo zagotovo najpomembnejšo vlogo očividci in navzoči bližnji. Izjemnega pomena je takojšnja prepoznava srčnega zastoja. Žrtev srčnega zastoja se nenadoma zgrudi in ne kaže znakov zavesti, ne diha oziroma ne diha normalno (neposredno po nastopu srčnega zastoja so še lahko prisotni agonalni vdihi v obliki hlastanja za zrakom ali hropenja). V takem primeru je treba nemudoma poklicati na pomoč (telefonska številka 112) in pričeti s temeljnimi postopki oživljanja. S temeljnimi postopki oživljanja poskušamo brez posebne dodatne opreme žrtvi nenadnega srčnega zastoja vsaj delno nadomestiti delovanje srca in izpad dihanja. Izvajamo jih tako, da žrtev, ki jo obrnemo na hrbet, namestimo na trdo podlago, pokleknemo in se nagnemo nad njo ter s stegnjenimi rokami močno pritiskamo na sredino prsnega koša, ki se mora pod nami ugrezati za pet do šest centimetrov (približno tretjina celotnega prsnega koša) s frekvenco sto stisov na mi- nuto. Po tridesetih stisih prsnega koša žrtvi zvrnemo glavo nekoliko nazaj, vzdignemo spodnjo čeljust in na ta način sprostimo dihalno pot, pretisnemo nosnici in z usti objamemo usta žrtve ter ji damo dva umetna vpiha, ki naj trajata eno sekundo vsak, prsni koš pa se mora očitno dvigniti. Med obema vpihoma naj bo čas za pasivni izdih in upad prsnega koša. Nato ponovno nadaljujemo s tridesetimi stisi prsnega koša, čemur sledita dva umetna vpiha. Kadar imajo očividci in priče srčnega zastoja zadržke pred dajanjem umetnih vpihov, naj se odločijo za temeljne postopke oživljanja, pri katerih neprekinjeno izvajajo samo stise prsnega koša. K temeljnim postopkom oživljanja sodi tudi uporaba avtomatskih zunanjih defibrilator-jev (AED), ki so dostopni na bolj obljudenih javnih krajih in jih je po Sloveniji že več sto (natančna mesta na zemljevidu spletne strani www.aed-baza.si, seznam se sproti obnavlja in osvežuje). Uporaba defibrilatorjev je preprosta, naprava nas sama vodi skozi postopek, pomembno je poslušati navodila. Zavedati pa se moramo, da uporaba defi-brilatorjev ne more nadomestiti učinkovitih stisov prsnega koša. Uporaba defibrilatorjev je samo dodatek k temeljnim postopkom oživljanja in ne njihova zamenjava. Očividci naj s čim manj prekinitvami izvajajo temeljne postopke oživljanja vse do prihoda ekipe nujne medicinske pomoči. Prekinejo naj jih le ob jasnih posrednih znakih življenja (premikanje, kašelj) ali ob popolni izčrpanosti. Dodatni postopki oživljanja Ekipe nujne medicinske pomoči so opremljene z napravami za natančno prepoznavanje različnih motenj srčnega ritma, dodatnimi zdravili, pripomočki za dokončno oskrbo dihalnih poti, napravami za dovajanje kisika in umetno predihavanje med oživljanjem. Ob prihodu preverimo stanje bolnika in v primeru potrditve srčnega zastoja nadaljuje- mo z dodatnimi postopki oživljanja (DPO). Tudi v nadaljevanju je bistvena nemotena zunanja srčna masaža s stisi prsnega koša. Ob njenem nemotenem poteku oskrbimo dihalno pot, poskrbimo za ustrezno predi-havanje, na prsni koš nalepimo elektrode za neprekinjeno spremljanje električne aktivnosti srca in vzpostavimo žilne dostope za dodajanje zdravil. Med obravnavo poskušamo ugotoviti in razrešiti morebitne popravljive vzroke srčnega zastoja, med katere sodijo: huda podhladitev, motnje elektrolitov ali krvnega sladkorja, izguba znotrajžilnega volumna (krvavitve, dehidracija), pomanjkanje kisika v krvi, zastrupitve, zapore venčnih arterij srca (žile, ki prehranjujejo srce samo), pljučne embolije (strdki v žilnem sistemu pljuč), srčne tamponade (večja količina krvi v osrčniku, ki moti delovanje srca), ventilni pnevmotoraks (nabiranje zraka v prsni votlini, ki med vdihom izstopa iz poškodovanih pljuč v prsno votlino, med izdihom pa ostaja tam ujet in hitro vodi v motnje srčnožilnega sistema z močno povišanimi tlaki v prsnem košu in okrnjeno polnitvijo srca). Zaradi zapletenosti ugotavljanja različnih stanj, ki do srčnega zastoja privedejo, in v pomoč pri zagotavljanju učinkovite obravnave takih bolnikov imamo v zadnjem času na voljo več naprav in sodobnih pripomočkov, ki jih zaradi prenosljivosti lahko vzamemo s seboj na teren. Naprave za mehansko izvajanje stisov prsnega koša Ob klicu na pomoč, ki govori za nenadni srčni zastoj, s seboj na teren vzamemo tudi napravo za mehansko izvajanje stisov prsnega koša. S tako napravo osvobodimo en par rok, ki jih je pri delu na terenu zmeraj premalo, še pomembneje pa je, da zagotovimo učinkovitost zunanje srčne masaže ves čas oživljanja. Izvajanje stisov prsnega koša je namreč fizično zelo izčrpljujoče. Med oživljanjem brez pomoči mehanskih naprav se izmenjujemo na dve minuti, saj po tem času zaradi utrujenosti postanejo naši stisi manj globoki in manj učinkoviti. Hkrati nam mehanske naprave omogočajo oživljanje med prevozom, za kar se občasno tudi odločamo, vendar v redkih in izjemnih primerih. Meritve ogljikovega dioksida ob koncu izdiha Skladno z najnovejšimi smernicami Evropskega reanimacijskega sveta iz oktobra leta 2015 je pri oživljanju nujno potrebno spremljati delne tlake ogljikovega dioksida ob koncu izdiha. Metoda se imenuje kapnome-trija, izvajamo jo s posebnim senzorjem, ki ga namestimo na končni del sapnične cevke, s katero smo oskrbeli dihalno pot. Izmenjave dihalnih plinov se med oživljanjem vršijo s pomočjo umetnega predihavanja. Vrednosti delnega tlaka ogljikovega dioksida ob koncu izdiha nam pomagajo pri potrditvi pravilne lege sapnične cevke (v primeru, da smo jo vstavili v požiralnik, se namreč ne bo izločal ogljikov dioksid), pomagajo pri razločevanju mehanizmov srčnega zastoja (pri zadušitvah so zaradi kopičenja ogljikovega dioksida vrednosti mnogo višje), kažejo na stanje krvnožilnega sistema oziroma učinkovitosti stisov prsnega koša in imajo tudi na-povedno vrednost - ob dolgotrajnih nizkih vrednostih je možnost povrnitve spontanega krvnega obtoka tako rekoč nična. Prenosne ultrazvočne naprave Če smo včasih na vzroke srčnega zastoja sklepali po predhodnih težavah in določenih precej medlih in svojevrstnih kliničnih znakih, se je z dobo prenosnega ultrazvoka marsikaj spremenilo tudi na področju oživljanja na terenu. Z ultrazvokom lahko prepoznamo različne vzroke srčnega zastoja. Pomembno je prepoznati popravljive vzroke, ki jih znamo in zmoremo odpraviti ter s tem srcu omogočiti ponovno delovanje. Med oživljanjem z ultrazvokom neposredno iščemo znake pnev-motoraksa, pljučne embolije ali srčne tamponade, posredno pa ocenjujemo možnost izgube znotrajžilnega volumna s krvavitvami v druge predele telesa (trebušna ali prsna votlina). V oskrbo usmerjena hitra laboratorijska diagnostika Nekatere prenosne naprave nam omogočajo, da že z majhnimi vzorci krvi opravimo hitre in zanesljive laboratorijske preiskave. Pri delu na terenu si lahko tako pomagamo z vrednostmi elektrolitov in glukoze v krvi, določenimi parametri krvne slike, plinsko analizo krvi in drugimi. Za določene motnje elektrolitov v krvi imamo učinkovita zdravila, s katerimi jih popravimo in bolniku omogočimo povrnitev spontanega krvnega obtoka. Merjenje spektroskopije blizu infrardečega spektra Metoda, s katero merimo nasičenost tkiv s kisikom, se trenutno rutinsko še ne uporablja, potekajo pa raziskave in prvi poskusi uporabe na terenu tudi pri nas. Spektroskopija blizu infrardečega spektra (Near InfraRed Spectroscopy, NIRS) je metoda, ki uporablja elektromagnetno valovanje valovne dolžine blizu infrardečega dela spektra, natančneje od 700 do 1100 nano-metrov. Infrardeče valovanje prodira tudi nekaj centimetrov v globino, kar je mnogo bolje kot vidna svetloba. Z metodo ocenjujemo nasičenost tkiv s kisikom (oksigenizacijo tkiv) na podlagi različnih absorpcijskih spektrov oksigeniranega in deoksigeniranega hemoglobina in mioglobina. Hemoglobin je hemoprotein v rdr-čih krvničkah, ki jim daje barvo in prenaša kisik, mioglobin pa je mišični hemoprotein, ki prenaša in hrani kisik v mišicah. Ker je v tkivu večina hemoglobina v venulah (razmerje arteriole : kapilare : venule = 10 : 20 : 70 odstotkov), nam da spektroskopija blizu infrardečega spektra predvsem podatek o lokalni porabi kisika v preiskovanem tkivu oziroma o tkivni ekstrakciji kisika. Spektroskopijo blizu infrardečega spektra sestavljata Del opreme in naprav, ki jih nosimo s seboj na teren in uporabljamo med oživljanjem. Na fotografiji so - od leve proti desni - prenosni ultrazvok, prenosna naprava za umetno dihanje, kovček z zdravili, monitor za spremljanje električne aktivnosti srca in defibrilacijo ter naprava za merjenje nasičenosti tkiva s kisikom. dve sondi, tako imenovani optodi, ki ju namestimo na kožo. Ena služi kot izvor valovanja blizi infrardečega spektra, druga pa kot detektor. Osnovni sistem je mnogo bolj kompleksen, pravi izvor svetlobe in detektor sta ločena, svetloba do obeh optod pripotuje prek optičnih vodnikov. Računalniški program absorpcijske spektre analizira in nam podatke ustrezno prikaže v obliki številk in krivulje. S pomočjo spektroskopije blizu infrardečega spektra možganov preučujemo nasičenost tkiva s kisikom na lokalni ravni, optodo nalepimo na čelo (nad eno ali drugo obrv) in spremljamo možgansko oksigenacijo čelnega režnja možganov. Oblikujejo se dognanja, s katerimi lahko na osnovi spektroskopije blizu infrardečega spektra možganov med samim oživljanjem ocenjujemo uspešnost naših postopkov in natančneje vodimo bolnika med potekom oživljanja, saj nam spektroskopija blizu infrardečega spektra omogoča zaznavanje optimizacije in povrnitve spontanega krvnega obtoka natančneje kakor dosedanje klasične metode. Spektroskopija blizu infrardečega spektra je zaradi neinvazivnosti, enostavnost in možnosti neprekinjenega spremljanja zelo uporabna, trenutno je nekoliko zahtevnejši transport, saj gre za dodatno napravo, ki jo nesemo s seboj na teren. Zal omenjeni dodatni pripomočki in naprave v obravnavi bolnikov v srčnem zastoju niso vsem ekipam nujne medicinske pomoči enako dostopni. Vendar je razveseljivo, da se vse več ekip trudi za njihovo pridobitev in uporabo pri delu na terenu. Zaključek Ne glede na dovršenost opreme, usposobljenost ekip, nova spoznanja in uporabo zdravil so možnosti žrtev srčnega zastoja za preživetje odvisne predvsem od očividcev in prve pomoči pred prihodom ekipe nujne medicinske pomoči. Pomembna je zgodnja prepoznava nenadnega srčnega zastoja, klic na pomoč ter učinkovita in neprekinjena zunanja srčna masaža v sklopu temeljnih postopkov oživljanja. Brez tega tudi z najbolj naprednimi postopki, zdravili in napravami, ki so na voljo, žrtvam ne bomo mogli več pomagati. Občasno bomo uspeli s povrnitvijo spontanega krvnega obtoka, vendar bodo pri večini kot posledica nezadostnega krvnega pretoka ostale hude poškodbe možganov ali pa bo prišlo do možganske smrti. Zato naj nas ne bo strah napak in škode, ki jo lahko povzročimo. Najslabše je, če v primeru nenadnega srčnega zastoja ne naredimo nič. Kljub številni dodatni in izpopolnjeni opremi, ki jo uporabljamo ekipe nujne medicinske pomoči med oživljanjem, nosimo v resnici svoje najmočnejše orožje ves čas s seboj - svoje roke in zavedanje, da lahko sočloveku v srčnem zastoju rešimo življenje samo s takojšnjimi temeljnimi postopki oživljanja. Literatura: www.aed-baza.si. Nolan, J. P., Hazinski, M. F., Billi, J. E., in sod., 2015: International Consensus on Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care Science with Treatment Recommendations. Part 1: Executive Summary. Resuscitation. Chardoli, M., Heidari, F., Rabiee, H., Sharif-Alhoseini, M., Shokoohi, H., Rahimi-Movaghar, V., 2012: Echocardiography integrated ACLS protocol versus conventional cardiopulmonary resuscitation in patients with pulseless electrical activity cardiac arrest. Chinese Journal of Traumatology,15 (5): 284-287. Grmec, S., Lah, K., Tusek-Bunc, K., 2003: Difference in end-tidal CO2 between asphyxia cardiac arrest and ventricular fibrillation/pulseless ventricular tachycardia cardiac arrest in the prehospital setting. Critical Care Medicine, 7 (6): R139-144. Lah, K., Križmarić, M., Grmec, S., 2011: The dynamic pattern of end-tidal carbon dioxide during cardiopulmonary resuscitation: difference between asphyxial cardiac arrest and ventricular fibrillation/ pulseless ventricular tachycardia cardiac arrest. Critical Care Medicine, 15 (1). Kolar, M., Krizmaric, M., Klemen, P., Grmec, S., 2008: Partial pressure of end-tidal carbon dioxide successful predicts cardiopulmonary resuscitation in the field: a prospective observational study. Critical Care Medicine, 12 (5). Schewe, J. C., in sod., 2014: Monitoring of cerebral oxygen saturation during resuscitation in out-of-hospital cardiac arrest: a feasibility study in a physician staffed emergency medical system. Scandinavian journal of trauma, resuscitation and emergency medicine, 5 (22): 58. Ghane, M. R., in sod., 2015: Accuracy of early rapid ultrasound in shock (RUSH) examination performed by emergency physician for diagnosis of shock etiology in critically ill patients. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock, 8 (1): 5-10. Emina Hajdinjak je bila rojena leta 1983 v Mariboru, kjer se je tudi šolala. Po opravljeni maturi na II. gimnaziji v Mariboru se je vpisala na Medicinsko fakulteto Univerze v Ljubljani in diplomirala leta 2009. Po končanem študiju se je usmerila v nujno medicinsko pomoč in leta 2015 uspešno opravila specialistični izpit iz urgentne medicine. Zaposlena je v enoti Splošne nujne medicinske pomoči v Zdravstevnem domu Ljubljana. V sklopu rednega dela si prizadeva za razvoj in napredek oskrbe kritično bolnih in hudo poškodovanih ljudi. Je inštruktorica dodatnih postopkov oživljanja (advanced life support) v okrilju Evropskega reanimacijskega sveta (European resuscitation council). Sto let splošne teorije relativnosti (prvi del) Janez Strnad »Komaj katera teorija sodobne fizike je tako zelo stvaritev enega samega človeka kot splošna teorija relativnosti.« Physik Journal, 2015 Posebna teorija relativnosti Pred stodesetimi leti je Albert Einstein v berlinski reviji Fizikalni anali objavil članek K elektrodinamiki gibajočih se teles. V njem je razgrnil teorijo, ki je dobila ime posebna teorija relativnosti. (K posebni teoriji relativnosti. Proteus, 77 (2014/2015): 235-236.) Veliko pripravljalnega dela so opravili drugi, predvsem Henri Poincaré in Hendrik Antoon Lorentz. Einstein je izhajal iz načela relativnosti, po katerem imajo zakoni fizike v vseh inercialnih opazovalnih sistemih enako obliko. »Inercialen« v tej zvezi pomeni, da sistem ni pospešen in ni treba upoštevati gravitacije. Opisal je, kako je treba sin-hronizirati ure, in ugotovil, da se dolžine v smeri gibanja skrčijo in da gredo gibajoče se ure počasneje od mirujočih. Zapisal je zakone za gibanje delcev, če hitrost ni majhna v primerjavi s hitrostjo svetlobe. V kratkem dopolnilnem članku je maso povezal z energijo. Hitrost svetlobe v praznem prostoru c je neodvisna od gibanja izvira in zgornja Albert Einstein je bil rojen v Ulmu leta 1879. S srednje šole v Münchnu je odšel v Švico, preden jo je dokončal. Po letu srednje šole v Švici je na Tehniški visoki šoli (Eidgenössische Technische Hochschule, ETH) v Zürichu leta 1900 končal študij matematike in fizike. Leta 1902 je dobil delo na Patentnem uradu v Bernu. Leta 1906 je pridobil doktorat in leta 1908 postal docent na univerzi v Bernu. Leta 1909 je postal profesor na univerzi v Zürichu, leta 1911 na nemški univerzi v Pragi in leta 1912 profesor na ETH. Leta 1914 je postal član Pruske akademije znanosti in profesor brez obveznosti predavanj na univerzi v Berlinu. Leta 1922 je dobil Nobelovo nagrado. Leta 1933 je zapustil nacistično Nemčijo in odpotoval v Združene države Amerike, kjer je postal profesor na Inštitutu za višje študije v Princetonu. Umrl je leta 1955. I f IJM" meja za hitrost energije, delcev in sporočil. Hermann Minkowski je leta 1907 ugotovil, da imajo enačbe posebne teorije relativnosti pregledno obliko v prostoru s štirimi dimenzijami. Ta prostor-čas sestavljata običajni krajevni prostor s tremi koordinatnimi osmi in časovna os. Točke prostor-časa so dogodki. Časovna os se razlikuje od krajevnih osi, a prostor-čas posebne teorije relativnosti ima v vsaki točki enake lastnosti - je raven. Gravitacija Leta 1907 je Einstein v Letopisu za radioaktivnost in elektroniko objavil dolg članek O načelu relativnosti in sklepi, ki sledijo iz njega. V njem je najprej povzel članek o elektrodi-namiki gibajočih se teles. Potem se je dotaknil gravitacije. Pred tem se mu je utrnila »najsrečnejša misel v življenju«. V opazovalnem sistemu, ki prosto pada, ni občutiti gravitacije. Spoznanje je dobilo ime načelo ekvivalentnosti. Opazovalni sistem v bližini telesa z veliko maso, v gravitacijskem polju, je ekvivalenten določenemu pospešenemu opazovalnemu sistemu. Zamislil si je dva opazovalna sistema. Prvi se v izbrani smeri giblje s stalnim pospeškom, drugi pa miruje v gravitacijskem polju z enako velikim težnim pospeškom v nasprotni smeri. Po načelu ekvivalentnosti sta sistema ekvivalentna in veljajo v obeh enaki zakoni fizike. Pospešeni sistem je mogoče obdelati v posebni teoriji relativnosti. Vzemimo dva inercialna opazovalna sistema. Prvi naj miruje glede na pospešeni sistem v začetnem trenutku, drugi pa v poznejšem trenutku. V prvem inercialnem sistemu se drugi inercialni sistem giblje s hitrostjo, ki je odvisna od časovnega razmika med poznejšim in začetnim trenutkom. Po tej poti je mogoče ugotoviti, da ura v drugem opazovalnem sistemu teče hitreje kot ura v prvem. V ekvivalentnem sistemu v gravitacijskem polju ura v drugi točki, v katero je treba dvigniti telo proti gravitaciji, teče hitreje kot ura v začetni točki. Na Zemlji višja ura teče hitreje kot nižja. Pokaže se, da je čas, ki ga kaže druga ura, za gravitacijski potencial druge točke glede na prvo, deljen s c2, večji kot čas, ki ga kaže prva ura. Gravitacijski potencial je potencialna energija, ki je po velikost enaka delu pri premiku iz prve točke v drugo, za telo z maso 1 kilogram. Čeprav omenjamo delo, je pojav povezan le z lastnostmi prostora in časa. Ker je hitrost svetlobe c zelo velika, je razlika časov zelo majhna. Pri 3.250 metrih višinske razlike so leta 1977 z merjenjem dobili rezultat, ki se je dobro ujemal z napovedjo: višja ura je v 24 urah prehitela nižjo za 30,6 milijardin sekunde. Svetila, katerih svetloba vsebuje spektralne črte z določenimi frekvencami, imajo vlogo ur v točkah z različnim gravitacijskim potencialom. Frekvenca je enaka obratni vrednosti nihajnega časa, zato frekvenca v valovanju z naraščajočim potencialom pojema. Frekvenca spektralne črte je na Zemlji manjša kot na Soncu in ustrezna valovna dolžina večja. Spektralna črta v svetlobi s Sonca je premaknjena k rdečemu delu spektra. To je gravitacijski premik spektralnih črt. O tem bo še tekla beseda. Poudarimo, da do njega pridemo le z načelom ekvivalentnosti. Einstein je obravnaval še Maxwellove enačbe, to je zakone za električno in magnetno polje, v gravitacijskem polju. Ugotovil je, da zakoni obdržijo znano obliko, če se hitrost svetlobe zaradi gravitacijskega potenciala poveča v enakem razmerju kot čas. Hitrost svetlobe v praznem prostoru je torej odvisna od gravitacije, ni konstantna kot v posebni teoriji relativnosti. Svetloba, ki ne potuje v smeri gravitacije, se ukrivi. »Žal je učinek gravitacijskega polja Zemlje tako majhen, da [...] ni upanja, da bi rezultate teorije lahko primerjali z izkušnjami.« Einstein je leta 1911 v Analih objavil članek O vplivu teže na širjenje svetlobe. V njem je po nekoliko drugačni poti potrdil sklepe iz prejšnjega članka. Znova se je lotil gravitacije, ker ni bil zadovoljen s prejšnjim izvajanjem in ker je »uvidel, da je ena od pomembnih posledic dostopna eksperimentalnemu preizkusu«. Napovedal je, da se svetloba z zvezde pri prehodu tik mimo Sonca ukrivi in se slika zvezde odkloni za 0,83 kotne sekunde. To bi bilo mogoče izmeriti ob popolnem Sončevem mrku. (Kotna sekunda meri 7,7 desetmilijonine polnega kota.) Leta 1912 je Einstein v Analih objavil dva članka. V vrtečem se opazovalnem sistemu se razdalje v smeri kroženja, to je v prečni smeri, skrčijo, tako da obseg kroga in polmer nista v takem razmerju kot v iner-cialnem opazovalnem sistemu. To pomeni, da ima prostor v radialni smeri drugačne lastnosti kot v pravokotni smeri. Po tem je sklepal, da je gravitacijo treba opisati v ukrivljenem prostor-času. (V vseh točkah ukrivljeni prostor-čas nima enakih lastnosti.) Ob tem je spoznal tudi, da načelo ekvivalentnosti velja samo lokalno, se pravi samo v neposredni okolici vsakega dogodka. Einstein je leta 1912 že vedel, da gravitacijskega polja ni mogoče opisati tako kot električno polje. Sila med telesoma z električnima nabojema enakega znaka je namreč odbojna, sila med masama pa privlačna. Gravitacijski potencial je treba opisati s tenzorjem, ki v tem posebnem primeru vsebuje deset neodvisnih podatkov. To je pomenilo, da bodo računi zelo zapleteni. Spoznal je, da »Gaussova teorija ploskev skriva ključ do skrivnosti«. Tedaj še ni vedel, »da je Riemann celo globlje raziskal osnove geometrije«. Posvetoval se je s prijateljem matematikom Marcelom Grossmannom, ki je bil pripravljen sodelovati »ob pogoju, da mu ne bo treba prevzeti odgovornosti za nobeno trditev fizikalne narave«. Skupaj sta v Reviji za matematiko in fiziko v letih 1913 in 1914 objavila dva članka. Iskala sta zakon, ki bi naj v približku za šibko gravitacijo prešel v Newtonov gravitacijski zakon. Nista prišla do dokončnega sklepa, a naredila sta korak v pravo Do splošne teorije relativnosti Leta 1915 je Einstein postopno izboljševal teorijo. Na začetku julija je po vrsti predavanj v Göttingenu optimistično zapisal, da je »teorija gravitacije že precej pojasnjena«. Toda na začetku novembra je ugotovil, da so bili njegovi računi napačni, kar mu je Sonce ukrivi prostor-čas in svetloba z zvezde se pri prehodu mimo Sonca zaradi tega odkloni. »Snov ukazuje prostor-času, kako se krivi, ukrivljenost prostor-časa pa ukazuje snovi [in svetlobi], kako se giblje.« »povzročilo hude čase«. Potem je naredil nekaj odločnih korakov. Sredi novembra je izpeljal zasuk Merkurjevega perihelija in odklon svetlobe z zvezde pri prehodu mimo Sonca. Planet Merkur se giblje okoli Sonca po elipsi. Njena točka, ki je Soncu najbližja, perihelij, se počasi suče v smeri gibanja. V stoletju se zasuče za 43 kotnih sekund. Einstein je pojasnil sukanje, ki so ga poznali že prej. Za odklon svetlobe pri prehodu mimo Sonca pa je zdaj napovedal 1,7 kotne sekunde, to je dvakrat več kot prej. Pri polovični vrednosti je upošteval ukrivljenost prostor-časa v časovnem delu, zdaj jo je tudi v krajevnem delu. Zato je hitrost svetlobe za dvojni gravitacijski potencial, deljen s c2, večja kot hitrost svetlobe v inercialnem sistemu. V splošni teoriji je nekaj več kot zgolj načelo ekvivalentnosti. Se pred koncem leta 1915 je objavil članek o enačbi gravitacijskega polja, a enačba še ni bila prava. V končno obliko jo je spravil pred koncem novembra v članku v Poročilih. Zasuk Merkurjevega perihelija in odklon svetlobe pri prehodu mimo Sonca se po tej teoriji nista razlikovala od prejšnjih napovedi. Zapisal je: »Čaru te teorije se bo komaj lahko uprl nekdo, ki jo je zares razumel.« Na poti do nje pa je prestal »dobesedno nečloveške napore«. Pozneje je dodal: »Vrsta mojih člankov o gravitaciji je veriga zmotnih poti, ki pa so vseeno postopno pripeljale do cilja.« Ironično je pripomnil: »S tem Einsteinom ni težav. Vsako leto umakne, kar je napisal leto prej.« Zapisal je še: »V luči že pridobljenega spoznanega se zdi srečni dosežek skoraj samoumeven in vsak inteligenten študent ga lahko razume brez prevelike muje. Toda leta zaskrbljenega iskanja v temi, napeto hrepenenje, menjavanje zaupanja in utrujenosti, potem pa končni predor na svetlo, to lahko razumejo le tisti, ki so sami doživeli kaj po- dobnega.« Neodvisno od Einsteina je enačbo gravitacijskega polja malo prej odkril matematik David Hilbert, tisti, ki je izjavil, da je fizika za fizike pretežka. Pozneje je prišlo med njima do napetosti. Potem je Hilbert v pismu omenil možnost, da je na göttingen-skem predavanju podzavestno sprejel Einsteinove zamisli. Do enačbe pa je prišel po drugačni poti. Spomladi leta 1916 je Einstein teorijo povzel v daljšem preglednem članku v Analih. Konec tega leta je izšel zapis O posebni in splošni teoriji relativnosti, splošno razumljivo, ki je do leta 1972 doživel 22 natisov. Letos je izšel slovenski prevod tega dela (Proteus, 77 (2014/15): 235-236). Nepopolno napoved odklona svetlobe z zvezde pri prehodu mimo Sonca spremlja zanimiva zgodba. Ne da bi Einstein za to vedel, je polovični odklon že leta 1801 napovedal geodet in astronom Johann Georg von Soldner. Svetlobo je obravnaval kot tok delcev, kakor je bilo v navadi v Newtonovih časih. Delcem je priredil majhno maso, ki pa se v končnem rezultatu ni pojavila. Do enakega sklepa kot Soldner je že leta 1784 prišel Henry Cavendish, a je njegovo delo ostalo neobjavljeno do leta 1920. Tudi Sol-dnerjev članek je bil pozabljen, dokler zanj ni zvedel Einsteinov nasprotnik. Leta 1921 je del članka objavil v Analih in ga pospremil z uvodom, v katerem je Einsteina obdolžil plagiata. Obdolžitev je bila nesmiselna, saj je med tem Einstein že napovedal dvakrat večji odklon, ki so ga merjenja potrdila. Stromatoliti - žive(če) kamnine Timotej Verbovšek, Luka Gale Stromatoliti so najstarejši fizični dokaz za življenje na našem planetu. Začuda so preživeli vsa množična izumiranja v geološki zgodovini, tako da jih živeče najdemo še danes. Poleg tega so odlični pokazatelji okoljskih razmer na nekdanjem morskem dnu, zaradi njih se je v ozračju pojavil kisik, z njihovo pomočjo pa lahko tudi določamo dolžino dni v daljnji preteklosti. Fosilne stromatolite najdemo tudi marsikje v Sloveniji. Razlogov, da tem zanimivim organizmom namenimo nekaj besed, je torej več kot dovolj. Stromatoliti, mikrobialiti, tromboliti ...? Izraz stromatolit se lahko tudi napačno uporablja za druge sorodne oblike, zato je najprej najbolje razjasniti, kako stromatolite razlikujemo od ostalih podobnih oblik. Mikroskopske organizme, med katere sodijo modrozelene cepljivke (cianobakterije) in druge bakterije, glive, drobne alge in proto-zoji, ter sediment, ki ga našteti organizmi med svojo rastjo lovijo in vgrajujejo v svojo strukturo, širše s skupnim izrazom imenujemo mikrobialit. Ta mikrobni sediment (največkrat karbonat) se lahko pojavlja v Strukture mikrobialitov. Menjavanje svetlih in temnih lamin v zgornjetriasnem dachsteinskem apnencu v okolici Bogatina na Komni. Foto: Luka Gale. različnih oblikah. Tistega, v katerem lahko prepoznamo posebno plastovito strukturo, imenujemo stromatolit (grško stroma = plast, lithos = kamnina). Zanj je značilno menjavanje svetlejših in temnejših plasti, ki so tanj-še od enega centimetra, po čemer jih tudi makroskopsko najlažje spoznamo. Te plasti imenujemo lamine, prav laminirana struktura pa stromatolite loči od trombolitov (grško thrombos = strdek), ki imajo notranje krpasto strukturo, od dendrolitov z razvejeno den-dritsko strukturo (grško dendron = drevo) in od brezstrukturnih leiolitov (grško leios = gladek). Stromatoliti so lahko različnega izvora in različne sestave, njihovemu nastanku pa lahko botrujejo trije procesi: organsko mikrobno izločanje karbonata, anorgansko izločanje karbonata ter lovljenje in vgrajevanje sedimentnih zrn. Kratka zgodovina mikrobialitov Prvi opisani mikrobialiti so bili stromatoliti iz 230 milijonov let starih kamnin pogorja Harz. O njih je leta 1908 pisal nemški profesor mineralogije Ernst Kalkowsky, šele leta 1956 pa so ugotovili, da obstajajo tudi živeči primerki. Mikrobialiti so danes precej redki, njihova pogostnost pa se veča s pomikanjem v preteklost. Najstarejše mikrobiali-te iz obdobja arhaika najdemo v približno 3.500 milijonov let starih kamninah skupine Pilbara v zahodni Avstraliji. Najbolj razšir- jene in raznolike so bile mikrobialitne tvorbe v izredno dolgem obdobju pred 2.800 do 1.000 milijoni let (v mlajšem arhaiku, pa-leoproterozoiku in mezoproterozoiku). Med njimi so prevladovali stromatoliti, pri katerih so se menjavale sparitne skorje (karbonatne skorje z večjimi kristali) s cianobakte-rijskimi preprogami iz strjenega gostega in drobnozrnatega karbonatnega blata (mikri-ta). Ti tako imenovani »hibridni« stromato-liti so bili pogosti tako v plitvi vodi kot na dnu globokih morij. Pred približno 1.000 milijoni let (po nekaterih mnenjih že prej, pred približno 1.400 milijoni let) so bili vse redkejši, saj naj bi bila morska voda vse manj nasičena s karbonatom, ki ga ti mikroorganizmi potrebujejo za rast in za vgrajevanje. Namesto iz spari-tnih skorij so bili čedalje pogosteje sestavljeni iz mikritnih lamin. Pred približno 1.200 milijoni let (v neo-proterozoiku) so začeli nastajati tromboliti, ki so se pozneje pogosto pojavljali skupaj s stromatoliti. Tik pred začetkom kambri-ja ob koncu neoproterozoika, ko so bile vse pogostejše mnogocelične živali, se je delež trombolitov kljub splošnemu dramatičnemu upadu mikrobialitov povečal. V kambriju in starejšem ordoviciju so tromboliti z dendro-liti sodelovali celo pri gradnji karbonatnih grebenov. debelozrnati stromatoliti, tromboliti drobnozrnati stromatoliti, trombotiti «» •i ^,;hibrkini" stromatoliti«^»» sparitne skorje ~ i - pogostnost s tro пи a tot i tov \ upad nasičenosti s karbonatom cianobakterije s kalcitiziranim ovojem 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 milijoni iet pred sedanjostjo Pogostost in razvrstitve različnih tipov mikrobialitov v geološki zgodovini. Prirejeno po Ridingu (2011). Delež mikrobialitov se je v primerjavi z drugimi organizmi nekoliko povečal v obdobjih, ko je bila morska voda bolj nasičena s karbonatom, pa tudi po nekaterih množičnih izumrtjih. Dolgo so domnevali, da je bilo mikrobialitov (zlasti stromatolitov) od kambrija dalje precej manj kot v predkam-brijskih obdobjih, ker so se z njimi bodisi hranile živali bodisi so jih ogrožale alge in nekateri nevretenčarji. Danes menijo, da je na zmanjšanje števila teh sicer dolgoživih cianobakterij z izjemno počasno evolucijo ter na spremembe njihove velikosti, oblike in notranje strukture poleg razvoja drugih »višje razvitih« organizmov precej vplivalo neživo okolje, predvsem že omenjena spremenjena kemična sestava morske vode. Stromatoliti kot pokazatelji življenjskih razmer in dolžine dneva O nastanku stromatolitov poznamo več različnih teorij. Te skrivnostne organizme je med prvimi leta 1969 preučeval C. D. Gebelein. Po njegovi precej enostavni razlagi je nastanek lamine v stromatolitu povezan z nočno-dnevnim ciklom. Menil je, da debelejša svetla lamina nastane podnevi, ko se cianobakterij ska vlakna (filamenti) usmerijo proti svetlobi. Mednje naj bi se ulovil droben sediment. Ponoči naj bi se cianobakterij ske niti razlezle po površini, iz česar naj bi nastala tanjša temna lamina. Novejše raziskave Reida in sodelavcev (2000), ki so opazovali sodobne morske stromatolite na Bahamih, nadgrajujejo Gebele-inovo razlago z bolj zapletenim modelom. Najprej naj bi nastale vlaknaste (filamentne) cianobakterije, nato naj bi se na njih v krajših, nekajdnevnih prekinitvah razvil biofilm, prevleka, sestavljena iz združbe bakterij, amorfnega polimera in igličastih kristalov minerala aragonita. Med še daljšimi, nekajte-denskimi prekinitvami naj bi se v nastajajoči sediment naselile še kokoidne in vlaknate ci-anobakterije, za katere domnevajo, da zvrtajo drobne luknje v aragonitno plast. V teh naj bi se izločili novi aragonitni kristali, ki daje- jo stromatolitom trdnost. Tako naj bi nastala značilna »plastovitost« oziroma bolj pravilno laminiranost stromatolitov, ki jo opazimo tudi s prostim očesom. Tak proces rasti se lahko ponavlja celo nekajtisočkrat, prav to ponavljanje pa naj bi po mnenju Reida in sodelavcev ustvarilo laminirano strukturo, ki jo lahko opazujemo pri sedanjih stromatolitih in s pomočjo katere lahko skušamo razumeti tudi nastanek fosilnih stromatolitov. Tudi oblika stromatolitov lahko precej pove o tem, kakšne so bile med njihovo rastjo razmere v okolju. Ploskovne, bočno široko razširjene mikrobialitske preproge so značilne za mirno morsko okolje, kupolasti in stebričasti stromatoliti pa za bolj razburkano vodo, v kateri lahko stromatolite prekrijejo kamenčki, lupine odmrlih školjk, polžev ali odpadle vejice dreves. Tako nastajajo tridimenzionalne gomoljaste tvorbe, ki jih imenujemo onkoidi. Če onkoid prerežemo, lahko torej razberemo, kako je nastajal in kako hitro je potekala sedimentacija v okolju, v katerem je nastajal. Ker se cianobakterije med rastjo usmerjajo proti soncu in zato spreminjajo svoj naklon, se nagib filamentov sinusoidno spreminja glede na letne čase. Če preštejemo število plasti v eni valovni dolžini te sinusoide, lahko ocenimo nekdanje število dni v letu. V zemeljski zgodovini namreč leto ni imelo vedno 365,24 dneva kot danes, temveč se je to število nenehno spreminjalo. Ker se Luna počasi oddaljuje od Zemlje, se naš planet vrti čedalje počasneje, to pa vpliva na število dni v letu. Tako so izračunali, da je imelo leto pred 370 milijoni let 400 dni, dan pa je bil dolg le nekaj manj kot 22 ur, saj se je tedaj Zemlja vrtela hitreje. Treba pa je poudariti, da lahko tako preprosto štejemo letnice stromatolitov le, če so ti nastajali v mirnem okolju. V višjeenergijskih okoljih, kjer je bila voda razburkana, so imeli namreč pomembno vlogo pri nastanku lamin tudi erozija in drugi dejavniki, omenjeni pri nastanku on-koidov, kar lahko določanje števila dni v letu precej zaplete. Stromatoliti zaliva Shark Bay Območje Shark Baya v zahodni Avstraliji. Stromatolite najdemo na obali južnega dela zaliva Hamelin Pool. Severno od njega je podmorski prag Faure sill s svetlo modrim območjem plitve vode. Vir: Google Earth, 2013. Morske mikrobne karbonate danes najdemo v plimskem pasu subtropskega podnebja. Med najbolj znanimi so stromatoliti in tromboliti zaliva Shark Bay v zahodni Avstraliji. To območje obsega velik in izredno plitev zaliv s subaridnim podnebjem, kjer je povprečna letna temperatura 26,5 stopinj Celzija. Izhlapevanje vode je intenzivno in znaša približno 300 milimetrov na leto, medtem ko je padavin v povprečju zgolj 228 milimetrov na leto. Stromatoliti rastejo v manjšem zalivu Hamelin Pool, ki je najbolj plitev del Shark Baya. Videti so kot temnejše stebričaste in kupolaste tvorbe, ki so občasno poplavljene, ker ležijo v medplim-skem pasu. Na tem območju se pojavljajo Slanost v zalivu Hamelin Pool (prerez zaliva od severa proti jugu). Slanost je izrazito večja v južnem delu za pregrado Faure Sill. Prirejeno po Moryju in Haigu (2011). Faure Stil 0- Z 20 ,ф 40-