Podobe znanja

V svetu mikroorganizmov je lahko vsak encim, ki ga zna mikrob izdelati, svojevrstna prednost. Ta prednost je posebej izrazita pri nekaterih bakterijah in glivah, ki zmorejo s svojimi encimi razgraditi celulozo, ki gradi rastline in je celo najpogostejša biološka snov na Zemlji. In če je razgrajevanje celuloze za mikrobe vir hrane ter način preživetja, človek te njihove načine razgradnje posnema v tehnoloških procesih. Odpadni slama in žagovina na eni strani ter les, travna vlakna na drugi so namreč pomembne surovine za izdelavo papirja, oblačil, pa tudi biogoriva. Eden izmed načinov, kako bi lahko rastlinski material predelali ne s kemikalijami, temveč kar mikrobi samimi, so celulosomi - poseben preplet encimov in proteinov na površini teh enoceličnih organizmov. Na Biotehniški fakulteti tako iščejo okolju prijaznejše načine razgradnje celuloze, kar med drugim raziskuje tokratna gostja Podob znanja doc. dr. Maša Vodovnik z Oddelka za mikrobiologijo Biotehniške fakultete.

V ERC projektu Metastabilnost v kvantnih materialih in simulatorjih se dr. Denis Golež loteva vrste zanimivih vprašanj, ki utegnejo odpreti nove možnosti za razvoj kvantnih tehnologij.Danes razvoj kvantnih računalnikov, kvantnih simulatorjev in cele palete kvantnih senzorjev poteka izredno hitro. Nenavadne značilnosti snovi na najmanjšem, kvantnem nivoju je zdaj že mogoče s pridom uporabiti za izdelavo povsem konkretnih naprav in aplikacij, ki so kos nalogam, katerim običajne elektronske naprave niso.A te nove zmogljivosti temeljijo na prav specifičnih značilnostih kvantnih materialov. Kajti kvantne pojave je za praktično uporabo treba nekako ujeti v konkretni snovi. No, in pri vrsti kvantnih materialov pot do zanimivih, običajno skritih lastnosti vodi skozi t. i. metastabilnost. Tako ni presenetljivo, da se z raziskavami metastabilnih stanj v kvantnih materialih danes ukvarja ogromno znanstvenikov po svetu, presenetljivo pa morda je, da številnim eksperimentalnim odkritjem na tem področju teorija še ne zmore ponuditi dovolj natančnega okvira, kje bi bilo takšna stanja najbolje iskati.Te naloge se bo v okviru projekta Evropskega raziskovalnega sveta (t. i. Consolidator Grant) z naslovom Metastabilnost v kvantnih materialih in simulatorjih lotil doc. dr. Denis Golež z Instituta "Jožef Stefan" in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Toda njegovi načrti segajo tudi v povsem praktične vode, kajti projekt odpira možnosti tudi za razvoj kvantnih stikal, odkritje novega stanja snovi in nov način za shranjevanje kvantnih informacij.

Proteini so tiste drobne molekule, brez katerih življenje, kot ga poznamo, sploh ne bi bilo mogoče. Omogočajo gibanje, prenos kisika, delovanje celic in še marsikaj.A danes znanstveniki ne raziskujejo več le proteinov, ki jih je ustvarila narava, temveč vse pogosteje tudi takšne, ki jih načrtujejo povsem na novo. Med njimi je tudi dr. Ajasja Ljubetič s Kemijskega inštituta v Ljubljani, ki raziskuje umetne proteinske strukture in razvija prve popolnoma načrtovane proteinske motorje, nekakšne nanorobotke, zgrajene iz proteinov. Decembra je za svoje delo prejel prestižna sredstva Evropskega raziskovalnega sveta za utrditev raziskovalne poti, ki mu bodo v naslednjih letih omogočila, da to drzno idejo razvije še korak dlje. Kako sploh načrtujejo proteine, zakaj so proteinski motorji tako velik izziv in kam vse lahko to področje vodi v prihodnosti, je pojasnil v tokratnih Podobah znanja. Ajasja Ljubetič je kot strokovni sodelavec pripomogel tudi k nastanku serije o proteinih v okviru poljudnoznanstvene oddaje Frekvenca X na Valu 202. Vabljeni k poslušanju oddaj, v katere je vključen tudi intervju z Nobelovcem Davidom Bakerjem. Prvi del: https://val202.rtvslo.si/podkast/frekvenca-x/31057643/174912338 Drugi del: https://val202.rtvslo.si/podkast/frekvenca-x/31057643/174914397 Tretji del: https://podcasti.si/frekvenca-x/ep/proteini-gradniki-zivljenja-33-pred-nami-je-izjemno-obdobje-raziskovanja-ved-o-zivljenju/ Foto: Kemijski inštitut

Slovenski raziskovalci z Inštituta "Jožef Stefan" so nedavno podrli povsem nov mejnik. Razvili so način, kako lahko neposredno v živih celicah ustvarijo tridimenzionalne mikroskopske strukture, ki odpirajo povsem nove možnosti za raziskave znotrajceličnih procesov. Te strukture so namreč uporabne za sledenje celicam pa kot senzorji ali kot mikrolaserji. Kot demonstracijo te nove, osupljive zmožnosti pa so - v velikosti 10 mikrometrov - natisnili tudi podobo slončka in logotip inštituta.Novost pristopa je seveda uporaba 3D tiskanja neposredno v celice. 3D tiskanje je v zadnjih letih povsem revolucionirano proizvodnjo in odprlo nove možnosti, kaj in kako lahko nekaj izdelamo, pa naj gre za tako različne izdelke, kot so rakete ali pa, denimo, medicinski vsadki. A očitno tudi je postopek mogoč tudi znotraj nečesa tako majhnega in zapletenega, kot je celica, so zdaj dokazali v Laboratoriju za biofotoniko, mehko fotoniko in kvantno optiko, ki ga vodi dr. Matjaž Humar.Na kakšen način ta raziskava, ki je bila objavljena v reviji Advanced Materials, premika meje možnega na stičišču biologije, fizike in inženirstva, kot so zapisali v sporočilu za javnost, in kaj vse se z njo odpira, bomo v tokratnih Podobah znanja preverili v pogovoru s prvo avtorico članka, dr. Marušo Mur.

Zelene tehnologije, kljub temu da so paradni konj energetskega prehoda, niso brez pomanjkljivosti. Temeljijo namreč na surovinah, ki so v naravi redke, uporabljajo pa se za mnoge tehnološke rešitve: od vetrnic, sončnih celic, litij-ionskih baterij do vodikovih gorivnih celic. Ni torej presenetljivo, da se na tem področju razvijajo novi materiali, s katerimi bi po eni strani zmanjšali porabo redkih zemelj in plemenitih kovin, po drugi pa sam proces pridobivanja, shranjevanja in pretvarjanja energije celo izboljšali. Tudi pri vodikovih tehnologijah, zlasti tistih ki temeljijo na zelenem vodiku, se soočamo s podobno zagato. Vodik je reseda pogost element, a za njegovo pridobivanje iz vode in uporabo v gorivnih celicah potrebujemo katalizatorje, ti pa temeljijo na redkih plemenitih kovinah - denimo platini in iridiju. Kako torej razviti katalizator z manj plemenitimi kovinami? Kako vemo, da tak katalizator deluje učinkovito? Odgovore na vprašanja, ki se porajajo pri razvoju novih materialov - natančneje nanostrukturnih elektrokatalizatorjev - išče tokratna gostja Podob znanja, kemičarka dr. Ana Rebeka Kamšek iz Laboratorija za elektrokatalizo Kemijskega inštituta. Foto: Ana Rebeka Kamšek (avtor Jernej Stare)

Z genskimi terapijami so se v zadnjem desetletju odprle možnosti za zdravljenje bolezni, ki so bile nekdaj tako rekoč stvar usode. Danes je tako marsikatero gensko bolezen že mogoče zdraviti, predvsem po zaslugi tako imenovanih genskih škarij, metode crisper-cas, ki je povsem spremenila delo na vseh področjih ved o življenju, tudi v medicini. Toda obenem ima ta, z Nobelovo nagrado ovenčana metoda vendarle svoje omejitve, zaradi katerih pri celi vrsti genskih bolezni ne pride v poštev. Razvoju alternativnih metod spreminjanja genskega zapis s pomočjo posebnih encimov, imenovanih rekombinaze, se posveča dr. Tina Lebar s Kemijskega inštituta, ki je za svoj projekt EditYR prejela sredstva Evropskega raziskovalnega sveta za raziskovalce in raziskovalke na začetku raziskovalne kariere.

Dr. Luka Vidmar z Inštituta za slovensko literaturo in literarne vede ZRC SAZU se kot raziskovalec dejavno posveča slovenski literaturi in kulturi med 16. in 19. stoletjem. Ob delu z dragocenimi rokopisi in ostalinami tistega obdobja pravi, da ga materialne priče preteklosti vsakič znova vznemirijo in odnesejo v drug čas, ob čemer viri niso le nosilci podatkov, temveč zgodbe, ki jih je treba znati povedati. Foto: Matjaž Tavčar

Virusne bolezni kot sta covid-19 in gripa pa tudi razna rakava obolenja kljub stalnemu raziskovanju še vedno porajajo številna vprašanja. Po eni strani želimo do potankosti razumeti njihov nastanek, po drugi hočemo zanje razviti zdravila ali že obstoječa zdravila izboljšati. Mnogo raziskav je zato usmerjenih v razvozlavanje zapletenih interakcij, ki se med proteini in drugimi molekulami odvijajo v celicah in ponujajo vpogled tako v bolezenske procese kot tudi to, kako zdravila pravzaprav učinkujejo. Raziskovanje tovrstnih povezav je bilo nekdaj dolgotrajno, orodja umetne inteligence, s katerimi je možno izvesti obsežne simulacije, pa danes omogočajo, da izboljšamo cepivo za covid-19, zdravilo za gripo ali ustvarimo spojine, ki bi upočasnile pojav raka, ne da bi bili za to potrebni laboratorijski poskusi. Svoja dognanja s tega področja bo z nami delil tokratni gost Podob znanja, prof. dr. Urban Bren,vodja Laboratorija za fizikalno kemijo in kemijsko termodinamiko na mariborski Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo. Dr. Bren je za raziskovalne uspehe prejel več nagrad, nazadnje so mu novembra podelili Zoisovo priznanje za pomembne dosežke na področju biomolekularnih simulacij.   Foto: Urban Bren (Klara Jurečič)

Danes se nove kvantne naprave, od kvantnih računalnikov do kvantnih senzorjev in kvantne komunikacije, razvijajo z izredno naglico in odpirajo številne nove možnosti uporabe. Tako imenovana druga kvantna revolucija je v polnem zagonu. Pristopi, s katerimi si skušajo ZDA, Kitajska in Evropska unija zagotoviti vodilno mesto na tem pomembnem področju, pa se med seboj precej razlikujejo. Velike ambicije ima tudi Slovenija, ki je že pripravila strategijo razvoja kvantnih tehnologij do leta 2035. Kaj pravzaprav prinaša kvantna tehnologija druge generacije in na kakšnih principih temelji? To je v Podobah znanja pojasnil vodja slovenskega središča za kvantno znanost Squash prof. dr. Andrej Zorko z Instituta "Jožef Stefan" in s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, ki je letos za svoje raziskave posebnih kvantnih stanj in pojavov v kvantnih materialih prejel Zoisovo priznanje. Foto: Matjaž Tavčar

Predstavljajmo si milni mehurček. Uporabimo ga za izžarevanje laserske svetlobe, - hkrati deluje tudi ta kot mikrofon. Nadalje lahko z laserji vgrajenimi v celico diagnosticiramo razne bolezni. Če pa užitni laser vgradimo v med ali pa denimo olje, tako preverimo njuno kakovost. To so zgolj nekateri izmed poskusov, ki premikajo meje možnega na področju biofotonike in kvantnih tehnologij. In če se nam zdi svet fotonov in drugih osnovnih delcev pogosto abstrakten in zapleten, nam ravno poskusi tokratnega gosta Podob znanja - dr. Matjaža Humarja - ta svet, ki deluje po povsem drugačnih pravilih, približajo na nekaj oprijemljivega in nadvse vznemirljivega. Za dosežke na področju mikroskopskih izvorov laserske in kvantne svetlobe je izr. prof. Matjaž Humar prejel Zoisovo nagrado. Poleg tega je tudi vodja Laboratorija za biološko in mehko fotoniko ter kvantno optiko na odseku za fiziko trdne snovi Instituta Jožef Stefan ter izredni profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko.

V veselje mi je bilo priti v službo in se vprašati, kakšen izziv pri razvoju zdravil nas čaka danes. Od tablet, praškov, sirupov, kapsul, kapljic, pelet in še česa - oblik v katerih so nam danes na voljo raznovrstna zdravila je mnogo. Pri razvoju in izdelavi sodobnih zdravil je torej razvoj in izbira oblike v katero bomo spravili zdravilno učinkovino ključen korak. Oblika namreč pogojuje varno in zanesljivo delovanje zdravila ter vpliva na to, kje, kdaj in kako se bo učinkovina v telesu sprostila. Veliko uspehov na področju razvoja trdnih farmacevtskih oblik, natančneje tablet in peletov s katerimi polnimo kapsule, ima zagotovo prof. dr. Franc Vrečer. Prof. dr. Franc Vrečer je več kot tri desetletja deloval v podjetju Krka na področju razvoja farmacevtskih oblik ter je redni profesor na Fakulteti za farmacijo Univerze v Ljubljani. Novembra je prejel Puhovo nagrado za življenjsko delo, znaten pa je tudi njegov prispevek k domačemu strokovnemu izrazoslovju ter študijskim programom na Fakulteti za farmacijo UL.

Vse pogostejši in intenzivnejši ekstremni vremenski pojavi, ki so posledica podnebne krize, ogrožajo pridelavo hrane. Rastline so podvržene različnim dejavnikom stresa, ki imajo še večje posledice takrat, ko si sledijo drug za drugim. Med ukrepi prilagajanja na podnebne spremembe v kmetijstvu so tudi izboljšave sort, da bi poljščine postale odpornejše na vročino, sušo, poplave ter tudi na škodljivce in bolezni. Tu imajo znanstveniki zelo pomembno vlogo. Prejemnica letošnje Zoisove nagrade za vrhunske dosežke na področju sistemske in molekularne biologije prof. dr. Kristina Gruden z Nacionalnega inštituta za biologijo se ukvarja prav s preučevanjem tega, kako rastline lažje preživijo v boju proti boleznim, škodljivcem in vremenskim ujmam. Še posebej se posveča krompirju; in na inštitutu jim je med drugim uspelo razviti krompir, odporen na koloradskega hrošča.

Vse več je sončnih elektrarn po strehah tudi pri nas in obeti, da utegnemo do sredine stoletja večji del potrebne energije pridobivati iz sonca, dobivajo vse resnejše temelje. Danes je večina sončnih celic na trgu narejena iz silicija, prihajajo pa večinoma s Kitajske. A enoslojne silicijeve sončne celice iz marsikaterega razloga niso optimalna tehnologija in raziskave se vse bolj usmerjajo v dvoslojne, t. i. tandemske sončne celice. Za razvoj inovativne tandemske sončne celice je izr. prof. dr. Marko Jošt iz Laboratorija za fotovoltaiko in optoelektroniko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani letos prejel Zoisovo nagrado. Ob tej priložnosti ponavljamo pogovor, ki je nastal pred dvema letoma.

Cepiva poznamo predvsem kot terapijo, ki prepreči, da zbolimo. A novi imunoterapevtski pristopi cepiva danes uporabljajo tudi kot čisto prava zdravila. Eden najnaprednejših dosežkov tega področja so tako cepiva za zdravljenje najtežjih oblik raka, ko pri spopadanju s tumorji druge terapije niso uspešne. S pristopi tako imunoterapije kot personalizirane medicine je domačim znanstvenikom uspelo razviti zdravilo za na kastracijo odpornega raka prostate, ene najagresivnejših oblik tega tipa raka. Dosedanji rezultati tudi veliko obetajo - cepivo prepreči razraščanje rakavih celic in podaljša preživetje bolnikov. Za te uspehe je šestčlanska skupina 9. novembra prejela Puhovo nagrado za vrhunske dosežke. Med prejemniki za vrhunske dosežke za razvoj in uporabo napredne oblike celične imunoterapije za zdravljenje raka prostate so dr. Mateja Gabrijel Blatnik, prof. dr. Helena H. Chowdhury, prof. dr. Marko Kreft, doc. dr. Simon Hawlina, prof. dr. Matjaž Jeras in akad. prof. dr. Robert Zorec.V Podobah znanja tokrat gostimo dva izmed nagrajencev. O razvoju in delovanju cepiva, uspehih klinične študije in širšemu področju imunoterapij bosta spregovorila prof. dr. Helena Chowdhury iz podjetja Celica Biomedical ter Inštituta za patofiziologijo ljubljanske Medicinske fakultete in prof. dr. Matjaž Jeras s Fakultete za farmacijo.

Zadnje obdobje habsburške monarhije je bil čas političnega, kulturnega in gospodarskega oblikovanja slovenskega naroda. Ta prelomni čas Avstro-ogrske se je končal z 1. svetovno vojno. K boljšemu poznavanju slovenske politične zgodovine tega obdobja je s svojim delom pomembno prispeval zgodovinar prof. dr. Andrej Rahten, s Filozofske fakultete Univerze v Mariboru ter Zgodovinskega inštituta Milka Kosa ZRC SAZU. Za svoje delo je letos prejel Zoisovo nagrado za vrhunske dosežke. Med njegovimi najpomembnejšimi deli so študije o slovensko-hrvaških odnosih v habsburški monarhiji in sarajevskem atentatu, biografije Izidorja Cankarja, Ivana Šusteršiča in Antona Korošca, trilogija o slovenskem dojemanju habsburške dinastije ter več monografij s področja diplomatske zgodovine.

Eno ključnih prizadevanj sodobne znanosti in industrije je, kako raznovrstne procese s katerimi pridobivamo zdravila, razne materiale in spojine potrebne v mnogih panogah, pohitriti, pri tem porabiti čim manj energije, ustvariti čim manj odpadkov in navsezadnje te procese tudi poceniti.Ideja, da manjše pomeni učinkovitejše, je v računalniški tehnologiji povzročila pravo revolucijo. In tudi na področju kemijske sinteze se v zadnjih desetletjih oziramo k sintezi spojin na mikro ravni, kjer procesi potekajo v tako imenovanih mikroreaktorjih. A kaj se pravzaprav dogaja v svetu kemijskih reakcij, ko te namesto v velikih reaktorjih, izvajamo v mikroreaktorjih? Zakaj so reakcije hitrejše in porabijo manj energije? In kako lahko to izrabimo za nova znanstvena spoznanja?Tem vprašanjem se med drugim posvečata prof. dr. Polona Žnidaršič Plazl, in prof. dr. Igor Plazl, ki delujeta na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani. Poleg zanimanja za katalizatorje in biokatalizatorje, raziskovanja mehanizmov reakcij, sta zaslužna tudi za uveljavitev mikroreaktorskih tehnologij in povezovanja področja z biotehnologijo.9. novembra bosta prejela Zoisovo nagrado za vrhunske dosežke na področju kemijskega in biokemijskega mikroprocesnega inženirstva. Foto: Igor Plazl, Polona Žnidaršič Plazl (Matjaž Tavčar)

Dr. Uroš Seljak je eden od najbolj znanih slovenskih znanstvenikov. Deluje kot profesor na prestižni Kalifornijski univerzi v Berkeleyju, kjer kot kozmolog preučuje izvor in strukturo vesolja, še zlasti na podlagi preučevanja kozmičnega prasevanja, ki predstavlja najzgodnejšo sliko vesolja. Ukvarja se tudi z načini selekcije številnih podatkov o vesolju, ki jih pošiljajo teleskopi in vesoljske sonde. S svojim delom tudi pomembno krepi slovensko prepoznavnost in ugled slovenske znanosti v mednarodnem prostoru. Letos je za svoje delo prejel priznanje ambasador znanosti. Foto: Matjaž Tavčar

V svetu nevidnega, kjer lahko organizmi na mikrometrskih skalah krojijo tok človeške zgodovine, že desetletja raziskuje ena od naših najvidnejših znanstvenic – virologinja, akademikinja, profesorica, mentorica in raziskovalka dr. Tatjana Avšič-Županc. Decembra bo minilo 45 let, odkar je vstopila v laboratorij, kjer virusi niso samo predmet raziskovanja, ampak izziv, strast in – kot sama pravi – skoraj kronična okužba z radovednostjo. Novembra bo prejela Zoisovo nagrado za življenjsko delo, med drugim je v svoji karieri opisala virus dobrava, edini v Sloveniji doslej odkriti virus, in skupaj s svojo ekipo odkrila povezavo med okužbo z virusom zika in mikrocefalijo. V pogovoru, v katerem je med drugim povedala, da je imela zaradi svojega dela tudi sama izkušnjo z okužbo s hudim patogenom, več tudi o tem, zakaj je znanost morda tisti zadnji most razumevanja v času, ko se svet spet lomi na robovih negotovosti. Foto: Matjaž Tavčar

»Kdor bo imel kontrolo nad računalniki, bo gospodar sveta,« je leta 1970 v intervjuju za Mladino napovedoval Tomaž Pisanski, danes Zoisov nagrajenec za življenjsko delo. V vmesnih 55 letih se je zgodila bogata matematična kariera.Kot je izpostavljeno tudi v utemeljitvi nagrade, je prof. dr. Tomaž Pisanski z Univerze na Primorskem s postavitvijo in razvojem svetovno znane slovenske šole diskretne matematike pomembno vplival na razvoj tega področja. Med drugim je na Inštitutu za matematiko, fiziko in mehaniko ustanovil in vodil Oddelek za teoretično računalništvo, sodeloval je pri ustanovitvi Univerze na Primorskem, ustanovil in sourejal je tri znanstvene revije, tudi vodilno slovensko revijo Ars Mathematica Contemporanea, ter ustanovil Slovensko društvo za diskretno in uporabno matematiko. Organiziral je več mednarodnih znanstvenih srečanj in tudi predsedoval organizacijskemu odboru 8. Evropskega kongresa matematike v Portorožu. V zgodovini matematike je raziskoval Jurija Vego in Iva Laha.O tem, kako danes gleda na razmah umetne inteligence, kaj vse se da početi z diskretno matematiko in zakaj je o zgodovini vedno bolje vedeti več kot manj, v tokratnih Podobah znanja.

Kamnita pokrajina, valovito in razgibano površje, pod njim pa skrivnosten svet jam in podzemnih rek – vse to so značilne poteze kraškega sveta. In če je edinstvenost jamskega življenja vsem dobro poznana, pa tudi nad zemljo kras skriva presenetljivo biotsko bogastvo.V vrtačah in drugih kotanjah se nabira zemlja, tam se zadržuje vlaga in tako se ustvarjajo razmere, ki se od okolice občutno razlikujejo in ravno to daje številnim rastlinskim in živalskim vrstam življenjski prostor. Ta preplet žive in nežive narave pa je izredno ranljiv; danes poleg človekove dejavnosti nanj dodatno pritiskajo še podnebne spremembe. O povezanosti živega in neživega sveta, o vlogi vrtač za biotsko pestrost in o varovanju nežive narave bo spregovorila tokratna gostja Podob znanja, dr. Mateja Breg Valjavec z Geografskega inštituta Antona Melika ZRC SAZU.   Foto: Mateja Breg Valjavec (Klara Jurečič)

Bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen, še vedno postavljajo številna vprašanja o tem, zakaj nevroni propadejo in zakaj pričneta spomin ter gibanje pešati. Danes znanstveniki odgovore iščejo predvsem v komunikaciji in delovanju živčnih celic ter v signalnih molekulah, ki vodijo do okvar živčnega sistema. In prav signalne poti in molekule so tudi potencialna tarča različnih terapij. Ene izmed pomembnih signalnih molekul, ki sodelujejo v imunskih in vnetnih procesih našega centralnega živčevja, so proteini imenovani katepsini. A kateri je pravzaprav tisti signal, ki odloči, ali bodo celice v naših možganih rastle, se obnavljale ali propadle? Odgovore na ta vprašanja išče tokratna gostja Podob znanja izr. prof. dr. Anja Pišlar s Katedre za farmacevtsko biologijo Fakultete za farmacijo.   Foto: Anja Pišlar (Klara Jurečič)

Zdravljenje je vedno najbolj učinkovito, če se lahko bolezni lotimo kar najbolj neposredno, pri samem viru težav. A do vira pogosto sploh ni lahko priti. Denimo, če govorimo o okvarjenem genu, ki bi ga morda želeli utišati, da ne bi več povzročal težav. Področje tovrstnih genskih terapij daje v zadnjem času že zelo spodbudne rezultate in vanj so seveda usmerjeni številni raziskovalni napori. Prav tako zahtevno se je, po drugi strani, prebiti do bolj odmaknjenih tumorjev, ki se tako zlahka izmaknejo terapiji, za katero pa vemo, da ima celo paleto škodljivih stranskih učinkov. Naj gre torej za takšno ali drugačno zdravljenje, ključno vprašanje vsekakor je, kako spraviti pravo učinkovino na pravo mesto. Da bi bil ta transport učinkovin še povsem biorazgradljiv, dr. Nina Kostevšek z odseka za nanostrukturne materiale Instituta "Jožef Stefan" raziskuje možnosti uporabe membran rdečih krvnih celic. Kako ta transport učinkovin narediti še povsem biorazgradljiv, je tisto dodatno vprašanje, ki se mu posveča dr. Nina Kostevšek z odseka za nanostrukturne materiale Instituta "Jožef Stefan". Ponovitev pogovora, ki je nastal junija 2023.

Na prvi pogled morda nenavadno, da imajo spojine z zdravilnim delovanjem prostor tudi v energetiki. A prav to je moč rutenijevih spojin. Rutenij - kovina, ki po barvi in značilnostih spominja na platino - pa ni edina, s katero se z novodobnimi sinteznimi postopki ustvarja nove materiale. Načinov in možnosti, kako združiti kovine, kot so denimo rutenij, cink in nikelj z organskimi spojinami in tako ustvariti materiale z širokim naborom lastnosti, je veliko. In ravno to je tisto, kar odpira vrata številnim nepričakovanim aplikacijam. Med njimi je uporaba teh spojin v medicini - od zdravljenja sladkorne bolezni do uničevanja virusov, bakterij in celo tumorskih celic. Za potrebe energetike pa se te spojine preučuje tudi kot barvila v sončnih celicah. Kje kemiki iščejo navdih za sintezo novih spojin? Ali novi materiali, ki sprva obetajo, res preidejo v vsakdanjo rabo? In katera nova obzorja na področju sinteze in uporabe rutenijevih in drugih spojin se odpirajo danes? Na ta vprašanja nam bo pomagal odgovoriti tokratni gost Podob znanja, profesor doktor Iztok Turel z ljubljanske Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo.

Zvezdno nebo je običajno videti izredno mirno in skoraj nespremenljivo, a če bi lahko videli onkraj spektra vidne svetlobe, bi se nam nočno nebo verjetno pokazalo kot zelo dinamičen kraj, kjer se kar naprej nekaj razburljivega dogaja. Bežne eksplozije sevanja v najrazličnejših spektrih elektromagnetnega sevanja lahko pričajo o zelo dramatičnih dogodkih: o oddaljenem trku zvezd, morda o smrti zvezde v objemu črne luknje ali nemara celo o zlitju črnih lukenj. Kaj se torej res zgodi, ko se zvezda malo preveč približa črni luknji? Kaj se denimo skriva za bežnimi izbuhi gama sevanja? Kaj nam novega sporočajo skoraj nezaznavni tresljaji gravitacijskih valov? In, konec koncev zakaj zlata doba astrofizikalnih raziskovanj šele prihaja? O tem smo se pogovarjali z astrofizičarko prof. dr. Andreja Gomboc s Fakultete za naravoslovje in Centra za astrofiziko in kozmologijo na Univerzi v Novi Gorici. Foto: Nino Denkovski

Osiromašena tla, odporni škodljivci, suše, pozebe, nove bolezni, naraščajoče število prebivalcev. Zdi se, kot da težavam, ki danes pestijo kmetijstvo, ni videti konca. Kako torej zagotoviti, da bo letina vendarle dobra oziroma vsaj zaščitena pred napadi škodljivcev?Zelena revolucija sredi petdesetih let preteklega stoletja je prinesla odporne sorte, škropiva, insekticide in mineralna gnojila - a vzporedno so se na trgu pojavili tudi biotični pripravki proti škodljivcem. Ti se zgledujejo po odnosih v naravi in za obrambo kmetijskih rastlin pred škodljivimi žuželkami uporabljajo kar druge organizme - glive, žuželke, bakterije in viruse. Biotično varstvo ponuja alternativo uporabi kemičnih sredstev in je prav zato danes v ospredju strateških načrtov in smernic kmetovanja. O parazitskih žuželkah, ki napadejo poljščinam škodljive žuželke. O glivah, ki se namnožijo kar na ličinki škodljivca, možnih neželenh stranskih učinkih teg pristopa - pa tudi o tem, kako na Kmetijskem inštitutu spremljajo škodljivce, bo spregovoril tokratni gost Podob znanja, dr. Jaka Razinger s Kmetijskega inštituta Slovenije.

Plastika je danes tako vsepovsod, da se je kar težko odločiti s katerega konca bi pogledali na ta vsestransko uporaben material, ki se je že dolgo tega spremenil v ekološko nočno moro, iz katere kar ne znamo najti izhoda. Na leto proizvedemo prek 400 milijonov ton plastike in številka se bo po napovedih le še povečevala. Vsa dozdajšnja prizadevanja za zmanjševanje plastičnih odpadkov od recikliranja do prepovedi izdelkov za enkratno uporabo se ob globalnih številkah zdijo kot kaplja v morje. Prav zato v reke in morja še naprej vztrajno potujejo ogromne količine plastike, mikroplastike in nanoplastike. Najdemo jo v najbolj odročnih koncih sveta, pa tudi v pitni vodi, hrani in zraku okoli nas. In tudi v naših telesih. Skratka, plastika je vseprisotni problem, za katerega še nismo odkrili pravega odgovora. Kar ne pomeni, da ga ne iščemo. Med drugim v projektu Tethys4Adrion, ki se osredotoča na reke, in ki ga vodi dr. Andrej Kržan s Kemijskega inštituta.

Drevesa vse svoje življenje rastejo in nekatera med njimi dosežejo izjemne velikosti. In če se rast v višino nekoč ustavi, pa se drevo leto za letom, milimeter za milimetrom debeli. Ta počasna, a vztrajna rast je izredno dinamičen proces, ki drevesom omogoča odzivanje na letne čase in spreminjajoče se podnebje. Vse, kar se dogaja v okolju, se tako zapiše tudi v notranjost drevesa - v kolobarje oziroma branike in drevesno skorjo. Ti kolobarji tako ne pripovedujejo zgolj o starosti samega drevesa, s podrobnim preučevanjem zgradbe in strukture lesa, lahko marsikaj izvemo o okolju in razmerah, v katerih je drevo raslo. Kaj vse med rastjo drevesa vpliva na drevo, da je les tak, kakršen je? In ali nam tudi struktura drevesne skorje, torej lubja, ličja lahko pove kaj o razmerah, v katerih je drevo raslo? S temi vprašanji se med drugim ukvarja tokratna gostja Podob znanja, dr. Jožica Gričar, raziskovalka z Oddelka za gozdno fiziologijo in genetiko Gozdarskega inštituta Slovenije.

Ena najprepoznavnejših in tudi najpogosteje raziskovanih molekul je molekula DNK, ki določa delovanje in razvoj živih organizmov. Odkritje njene oblike - strukture dvojne vijačnice - je Watsonu in Cricku prineslo Nobelovo nagrado in postavilo trdne temelje za nadaljnji razvoj molekularnih znanosti.A tokrat se podajamo onkraj Watson-Crickove dvojne vijačnice. DNK je namreč dinamična molekula, ki spreminja svojo obliko glede na zaporedje svojih gradnikov ter glede na okolje, v katerem se nahaja. Obliko spremeni tudi, ko se nanjo veže kakšna druga molekula. Molekularna arhitektura DNK tako znanstveno skupnost zaposluje že več kot stoletje, zadnja desetletja pa so v ospredju predvsem štirivijačne strukture DNK, imenovane G-kvadrupleksi. Ti med drugim usmerjajo delovanje genov, povezanih z razvojem možganov, nevrološkimi motnjami, tudi rakom. Preučevanje povezav med spreminjajočo se strukturo DNK in njeno funkcijo ponuja mnoga spoznanja in odpira nove možnosti pri zdravljenju raka in nevrodegenerativnih bolezni. Štirivijačne strukture - G-kvadruplekse - zadnja leta raziskuje tokratni gost Podob znanja, akad. dr. Janez Plavec, redni profesor na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo in vodja Nacionalnega centra za NMR spektroskopijo visoke ločljivosti na Kemijskem inštitutu.   Foto: akad. dr. Janez Plavec (Klara Jurečič)

Z načrtovanjem materialov na atomski ravni se lahko ustvari prav posebne, nove lastnosti, ki jih do zdaj nismo poznali. To je danes osnova za načrtovanje številnih tehnologij prihodnosti. Od denimo najrazličnejših t. i. zelenih tehnologij, ki so potrebne za prehod v nizkoogljično družbo, kot tudi za elektroniko prihodnosti, kot so čipi naslednje generacije. O novih materialih, ki jih razvijajo, njihovih zanimivih potencialnih aplikacijah ter o širših pogojih, ki so potrebni, da lahko žanjemo koristi novih spoznanj in možnosti, ki jih odpirajo, je v Podobah znanja predstavil vodja Odseka za razvoj sodobnih materialov na Institutu "Jožef Stefan" izr. prof. dr. Matjaž Spreitzer. Pogovor je bil premierno predvajan aprila 2024.

Bilijarde bakterij, ki naseljujejo naša prebavila, opravljajo najrazličnejše naloge, brez katerih ne bi mogli preživeti. Poleg tega, da pomagajo pri razgradnji hrane, izdelujejo najrazličnejše snovi, ki pomagajo ščititi naš imunski odziv in blažijo vnetja, vplivajo pa celo na naše razpoloženje ter igrajo pomembno vlogo pri duševnih motnjah, kot je depresija. Naše črevesje pa je tudi kraj, kjer nastaja odpornost na antibiotike in kjer se geni za odpornost prenašajo med različnimi bakterijami. Mikrobioto in njene vplive na naše zdravje raziskuje dr. Maja Rupnik s Centra za medicinsko mikrobiologijo Nacionalnega laboratorija za zdravje, okolje in hrano ter redna profesorica na Medicinski fakulteti Univerze v Mariboru. Oddaja je bila prvič predvajana v aprilu 2024.

Med nevrodegenerativnimi boleznimi, torej tistimi, ki prizadenejo živčevje, je najpogostejša Alzheimerjeva bolezen. Ta vodi do sindroma demence in pristojni ocenjujejo, registra namreč nimamo, da ima v Sloveniji demenco približno 40 tisoč ljudi. Vemo pa, da lahko vplivamo na približno 45 odstotkov dejavnikov tveganja. Zdravljenje ostaja težavno, a prav zdaj se vendarle dogajajo pomembni premiki. Do zdaj se je v primeru Alzheimerjeve demence uporabljalo, in v Evropi je še vedno tako, le simptomatska zdravila. V obdobju zadnjih dveh let pa se je v svetu zgodil revolucionarni premik, saj so izumili zdravilo, ki vpliva neposredno na patološke procese, na nakopičeno beljakovino amiloid. Potek bolezni lahko z njim do neke mere upočasnimo, a le v zgodnjem obdobju, ko škoda še ni obsežna in so kognitivne motnje blage, saj že propadlih nevronov in celic ne moremo obnoviti. O vsem tem tokrat z doc. dr. Milico Gregorič Kramberger, nevrologinjo in vodjo Centra za kognitivne motnje na Nevrološki kliniki v Ljubljani. Oddaja je bila premierno na sporedu septembra 2024.

Človek v okolje izpušča mnogo škodljivih snovi - a posebno nas skrbi, ko se te snovi znajdejo v vodi. Če večje kose smeti, kot so plastika, vejevje in blato iz vode lažje odstranimo, je odstranjevanje izredno majhnih spojin precej kompleksnejše. Ena takšnih je bisfenol A, ki se v okolje sprošča iz plastike. Kako torej bisfenol in druga na onesnaževala odstraniti iz vode? Dobro rešitev danes ponuja fotokataliza - pristop, pri katerem za razgradnjo strupenih spojin uporabimo svetlobo in nove materiale. Marsikaj obeta material titanov dioksid, ki je večstransko uporaben: za belo barvo v pigmentih, premazih in tudi papirju, uporablja se za razgradnjo strupenih snovi v vodah, kot so ostanki zdravil ter bisfenol A, pa tudi za čiščenje zraka. Okolju prijazne postopke za razgradnjo strupenih snovi v vodi s pomočjo svetlobe in vsestranskega titanovega dioksida raziskuje gost tokratnih Podob znanja dr. Gregor Žerjav s Kemijskega inštituta.

Od začetka tisočletja, ko smo po desetletjih raziskav uspeli sestaviti človeški genom, danes ustvarjamo celotne knjižnice genetskih podatkov. A zanima nas več kot zgolj genom človeka - zlasti pomembno je, da na nivoju genetike dobro poznamo tudi viruse - te hitro spreminjajoče se povzročitelje mnogih bolezni. Morda presenetljivo, a prvi odkriti virus ni bil človeški, temveč rastlinski virus tobačnega mozaika. Ni pa presenetljivo, da nas zanimajo ravno povzročitelji bolezni - pa naj gre za človeka, živali ali rastline. Te vse učinkoviteje iščemo z novimi pristopi določanja genetskega materiala.Med temi so morda najbolj vznemirljive tehnologije, s katerimi bi bilo možno viruse določiti kar tukaj in zdaj. Pred desetimi leti so denimo s prenosnimi napravami sledili razvoju virusa ebole v zahodni Afriki, podobne pristope pa se uporablja tudi za diagnosticiranje rastlinskih virusov. Gre za tako imenovano tehnologijo sekvenciranja z nanoporami, ki bo morda nekoč omogočila, da virus na domačem paradižniku določimo kar sami. S temi vidiki rastlinske virologije se ukvarja tokratna gostja Podob znanja, dr. Anja Pecman z Nacionalnega inštituta za biologijo.

Kvantni računalniki napovedujejo novo tehnološko revolucijo. Njihov glavni adut je povsem drugačen pristop do reševanja problemov, ki temelji na zakonih kvantne fizike, zato so kos problemom, ki jim običajni računalniki niso. A takšna tehnologija ne skoči iz škatle polno realizirana. Razvija se skupaj z reševanjem povsem konkretnih problemov in lahko rečemo, da se je na tem področju zgodil izredno pomemben preboj. Matematični fizik prof. dr. Tomaž Prosen s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, je namreč v sodelovanju s skupino za kvantno računalništvo podjetja Google (Google Quantum AI), uspešno uporabil univerzalni digitalni kvantni računalnik na 46 superprevodnih kvantnih bitih za simuliranje kvantnih pojavov in pri tem ne samo potrdil lastne teoretične napovedi, temveč je odkril tudi povsem nove, presenetljive pojave, ki kažejo na obstoj novega univerzalnega razreda neravnovesne statistične fizike, in članek o tem objavil v prestižni reviji Science. Gre za ponovitev oddaje, ki je bila premierno predvajana aprila 2024.

Zgodbe o umetno ustvarjenih ljudeh in človeku podobnih strojih najdemo že v antiki, danes pa se dejansko že pogovarjamo z virtualnimi pomočniki in tako imenovanimi virtualnimi bitji. Današnja umetna inteligenca, kakšna prevladuje na trgu, pravzaprav na različne načine dokazuje, da je njen razvoj v veliki meri usmerjala prav literarna oziroma filmska fikcija. Odnos pa je seveda dvosmeren; ta tehnologija namreč že spreminja načine, kako pišemo in si zamišljamo zgodbe. Medsebojni vpliv domišljije in tehnologije preučuje dr. Nina Beguš, raziskovalka in predavateljica na kalifornijski univerzi v Berkeleyju.

Svetu, ki ga s prostim očesom ne opazimo, vladajo izredno prilagodljiva bitja - bakterije. Čeprav gre za enocelične in mikroskopsko majhne organizme, jih ravno ta navidezna preprostost žene k neverjetni iznajdljivosti, ko pride do prilagajanj na različne naravne okoliščine. Ena izmed prilagoditev, ki bakterijam omogoča, da se oprimejo različnih površin, povežejo z drugimi bakterijami, se medsebojno sporazumevajo in ščitijo pred neugodnimi razmerami v okolju, je biofilm. Natančno organiziran in kompleksen preplet lepljivih, skorajda želejastih snovi in bakterij. Kar je za bakterije obrambna struktura, nam marsikdaj povzroča preglavice - od jutranjih oblog na zobeh, bolnišničnih okužb do kontaminacij pri denimo predelavi mleka. Ko se torej bakterije znajdejo v okolju, kjer je preživetje oteženo, se ne umaknejo, temveč izgradijo nekakšen zaščitni plašč. Kje iskati snovi, ki lahko to kompleksno bakterijsko strukturo, ki je odporna na vročino, razkužila in celo antibiotike, uničijo? In kako poustvariti razmere, da bodo bakterije takšno strukturo oblikovale tudi v laboratoriju? S takšnimi in podobnimi vprašanji se pri svojem delu srečuje doktorica Nika Janež, raziskovalka na Odseku za biotehnologijo Instituta “Jožef Stefan”.

Ptice so izjemno raznolike živali. V Sloveniji jih živi malo manj kot 400 vrst. Pred kratkim je v slovenščini izšel prevod enega od najbolj znanih priročnikov ljubiteljev ptic z naslovom »Ptice Slovenije, Evrope in Sredozemlja«. Urednik te izdaje in direktor Društva za opazovanje in preučevanje ptic Slovenije Tilen Basle je spregovoril o stanju ptičjih vrst pri nas in po svetu. Najbolj ogrožene so ptice kulturne krajine, predvsem zaradi krčenja njihovih habitatov. Število ptic po svetu se zmanjšuje, nekatere vrste pa se na podnebne in druge spremembe uspešno prilagajajo.

Kemijski elementi do vključno železa nastajajo v zvezdah z jedrsko fuzijo. Vsi težji elementi – od kobalta in svinca do zlata, urana in drugih – pa za nastanek potrebujejo še mnogo bolj ekstremna okolja: nastajajo ob eksplozijah zvezd in trkih nevtronskih zvezd. A marsičesa o njihovem nastanku še ne vemo. Za raziskave nukleosinteze in poustvarjanje tako ekstremnih okolij tu na Zemlji so potrebni posebni pospeševalniki delcev, kakršen je Evropski center za raziskave z ioni in antiprotoni FAIR v nemškem Darmstadtu. Slovenija je med ustanovnimi članicami te znanstvene povezave, tako da v tamkajšnjih raziskavah aktivno sodelujejo tudi slovenski znanstveniki in znanstvenice. V raziskavi, ki je bila objavljena v prestižni reviji Nature, so odkrili nepričakovane asimetrične cepitve v eksotičnih jedrih. Kaj je pomen te in drugih raziskav s področja jedrske fizike je predstavila nacionalna koordinatorka Centra FAIR dr. Jelena Vesić z odseka za fiziko nizkih in srednjih energij na Institutu "Jožef Stefan".

Živimo na ostankih preoblikovanih celin in oceanov, ki so nastajali milijone let in se spreminjajo še danes. Tla, po katerih hodimo, so preplet razpadanj, premikanj, podrivanj in trkov prazgodovinskih celin - denimo Pangee, kasneje tudi Lavrazije in Gondvane, ter nalaganj odmrlih ostankov organizmov v oceane. Daljna zgodovina Zemlje in življenja na njej je dobesedno vpisana v kamen. Kakšno je bilo okolje, v katerem so živeli organizmi, katerih okamenele ostanke, fosile, najdemo praktično vsepovsod, in kako so geološke spremembe to okolje vedno znova preoblikovale. Če se danes območje Slovenije izrazito razlikuje od tistega, ki ga najdemo recimo na Arabskem polotoku ali pa na Himalaji, pa fosilni ostanki pričajo o tem, da smo bili nekoč del iste geološke zgodbe, ki nam odstira številna presenetljiva spoznanja. V geološko dobo jure se bomo v tokratnim Podobah znanja podali z geologom, prof. dr. Boštjanom Rožičem z Oddelka za geologijo Naravoslovnotehniške fakultete Univerze v Ljubljani.

Kako bi se utegnilo nekoč naše vesolje končati, je odprto vprašanje. Najpogosteje se domneva, da se bo širilo v neskončnost, dokler ne bi to raztezanje izničilo celo posameznih atomov. Po drugi teoriji bi se lahko začelo v nekem trenutku spet krčiti in se zaključiti v imploziji nekakšnega obratnega velikega poka. Možen pa je tudi scenarij, ki se mu reče razpad lažnega vakuma, v katerem bi vesolje povsem spremenilo svojo strukturo in vse, kar danes poznamo, bi izginilo z nastopom t. i. pravega vakuma. Kako bi se takšna sprememba utegnila zgoditi, je s pomočjo kvantnega računalnika kot prvi simuliral dr. Jaka Vodeb z odseka za kompleksne snovi Instituta "Jožef Stefan". S pomočjo verige kubitov je simuliral nastajanje mehurčkov pravega vakuma, kako poteka njegovo širjenje in interakcija med mehurčki. Kaj pravzaprav pomeni, da je naše vesolje v metastabilnem stanju, kaj je zlom lažnega vakuma in kako se danes lahko za tovrstne raziskave uporablja kvantne računalnike, je Jaka Vodeb pojasnil v Podobah znanja.

Kako oblikujemo in spreminjamo svoja prepričanja ter koliko smo pri tem racionalni?Iz lastnih izkušenj vemo, da človeška prepričanja niso nujno vedno najbolj zanesljiva in racionalna. Četudi nam večinoma razmeroma dobro služijo pri vsakodnevnem preživetju, so včasih zelo toga in trdovratna ter se na vse pretege upirajo novim informacijam, ki bi jih postavile pod vprašaj, spet drugič so površna in zavajajoča. Kako torej naša prepričanja sploh oblikujemo? Kaj jih utrjuje in kdaj smo jih pripravljeni spreminjati? Koliko so naša prepričanja racionalna in kaj vse vpliva na to, da nečemu verjamemo, četudi za to nimamo nujno najboljših dokazov? Ter kako nam pri preučevanju prepričanj lahko pomaga računalniško modeliranje? To so nekatera od vprašanj, ki se jim bomo posvečali v tokratnih Podobah znanja, ko pred mikrofonom gostimo podoktorskega raziskovalca na Filozofski fakulteti Univerze v Münchnu in docenta na mariborski Filozofski fakulteti, filozofa dr. Boruta Trpina. 

Danes smo prek spleta nenehno povezani in posledično neprestano dosegljivi. S tem so se med drugim na široko odprla vrata celi paleti novih, fleksibilnih oblik dela, ki imajo poleg prednosti tudi številne negativne učinke. Ti segajo od vse večjega stresa in izgorelosti do prekarizacije. Gre za učinke, ki so povsem v nasprotju z večjo kreativnostjo in inovativnostjo, ki pa vendarle veljata za ključni motor ustvarjanja dodane vrednosti. Kaj pravzaprav povzroča kratke stike med sodobnimi tehnologijami in nami, njihovimi uporabniki, in kakšne so strategije humanizacije digitalnega dela? To so vidiki, ki jih raziskuje prof. dr. Matej Černe z Ekonomske fakultete Univerze v Ljubljani. Ob prazniku dela ponavljamo pogovor z njim, ki je nastal leta 2023, ko je prejel Zoisovo priznanje.