Chociaż w ostatnich miesiącach naukowcy, którzy trafiają na pierwsze strony gazet, to głównie lekarze i epidemiolodzy, nauka nie ustała w czasach pandemii. Wręcz przeciwnie, ma się wręcz świetnie. Dr Łukasz Lamża rozpoczyna nowy cykl poświęcony przybliżaniu najnowszych odkryć w światowej nauce. Jego artykuły będą ukazywały się w co drugim numerze gazety.

Tropikalny las deszczowy w Parku Narodowym Niokolo-Koba (Senegal), jednym z największych parków narodowych w Afryce Zachodniej

Wertowanie ostatniego numeru „Nature” albo „Science” to niezwykła przygoda: trzeba bowiem wiedzieć, że są to jednocześnie dwa najbardziej znane, ale i najbardziej nietypowe czasopisma naukowe świata. W przeciwieństwie do niemal wszystkich spośród dziesiątków tysięcy czasopism publikujących recenzowane artykuły naukowe te dwa prezentują przekrój przez wszystkie dziedziny nauki: od astronomii po zoologię. To dobra wiadomość dla miłośników nauki, którym mogłoby nie wystarczyć entuzjazmu, aby przedzierać się przez setki gazet o tytułach, takich jak „Ichthyological Research”, „Journal of Membrane Science” albo „Journal of High Energy Astrophysics” w poszukiwaniu perełek. Redaktorzy „Nature” i „Science” robią to w pewnym sensie za nas, a na łamy tych pism trafiają tylko te najbardziej obiecujące i ekscytujące artykuły na temat ryb, membran albo astrofizyki wysokich energii. Lektura takiej gazetki potrafi jednak przyprawić o ból głowy, a na pytanie o to, co nowego w nauce, trudno odpowiedzieć inaczej niż zbiorem tego typu przypadkowych odkryć.

Ot, grupa brytyjskich badaczy¹ , pośród których znalazł się również słynny paleobiolog Michael Benton, postanowiła zestawić ze sobą skamieniałości pterozaurów obejmujące łącznie 150 milionów lat ewolucji tych zwierząt. Celem badania było sprawdzenie, czy w okresie tym doszło do jakichś istotnych przełomów w umiejętności lotu pterozaurów, czy też, mówiąc kolokwialnie, osiadły one na laurach. Jak się o tym przekonać? Otóż dla każdej skamieniałości, która była choć trochę kompletna, wyznaczono długość i powierzchnię skrzydeł, masę zwierzęcia oraz szereg parametrów, które wymagały już zaawansowanego wnioskowania, jak choćby spodziewane tempo machania skrzydłami (w uderzeniach na minutę). Wszystko po to, aby oszacować wydajność energetyczną lotu i spróbować zmierzyć, w jakim stopniu lot był dla danego stworzenia kluczowym elementem stylu życia, a w jakim był okazjonalnym dodatkiem, stosowanym na przykład tylko w celu awaryjnego umknięcia przed przykutym do ziemi drapieżnikiem. Wyniki? Okazuje się, że ewolucja przez 150 milionów lat nie spała, generując liczne wersje „lotnego trybu życia”. Ba, wygląda na to, że katastrofa, która 66 milionów lat temu położyła kres pterozaurom, przerwała w zarodku „uziemianie”, które mogło właśnie następować u przedstawicieli grupy Azhdarchoidea. Kto wie, czy gdyby nie ta tragedia, dziś po Ziemi chodziłyby „wtórnie uziemione pterozaury”?

Pteranodon na obrazie Heinricha Hardera (1916)

Ledwośmy zaprzyjaźnili się z paleontologią, a już musimy się z nią pożegnać. Sąsiadem artykułu Brytyjczyków jest bowiem analiza² – przeprowadzana przez tak potężny i różnorodny zespół naukowców, że nijak nie da się jej określić epitetem narodowościowym – poświęcona rozmiarze koron drzew na afrykańskim Sahelu. Czy da się zmierzyć każde drzewo w Afryce? Plan taki jeszcze parę dekad temu mógłby zostać zbyty jedynie uśmieszkiem, dziś jednak jest po prostu jednym z wielu programów badawczych. Trzeba tylko zdjęć satelitarnych w wysokiej rozdzielczości! W rezultacie powstaje gigantyczna baza danych zawierająca informacje o powierzchni korony każdego spośród 1,8 miliarda drzew rosnących na badanym obszarze w Afryce Zachodniej o powierzchni 1,3 mln km2 . Dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji nie było na szczęście konieczne ręczne oznaczanie każdego drzewa: algorytm został wytrenowany na próbce 89899 drzew, które oznaczyli ludzie, i tak wyszkolony był już w stanie wykonać resztę roboty samodzielnie. Celem badań, co autorzy przyznają jawnie, było przede wszystkim przetestowanie samej metody. Wbrew temu, jak przedstawia się czasem sztuczną inteligencję, praca taka nie polega wyłącznie na „wrzuceniu danych do komputera”: trzeba było wiele wysiłku, aby czynniki, takie jak jakość zdjęcia, kąt padania słońca czy zachmurzenie, nie myliły algorytmu. Autorzy piszą więc w swoim artykule tyleż o afrykańskich drzewach, co o sztucznej inteligencji. A co z wyników typowo ekologicznych? Ano choćby to, że drzew jest zaskakująco dużo, zwłaszcza na terenach suchych czy wręcz pustyniach, co podważa to, co pisze się często o pustynnieniu Afryki. Ponoć nie jest tak źle, jak się to czasem przedstawia. No popatrzcie: a wystarczyło zmierzyć wszystkie drzewa w Afryce! Pilotażowy program się powiódł, więc na celowniku na pewno jest już cały kontynent, jeśli nie po prostu każde drzewo na Ziemi.

Chcecie więcej? Proszę bardzo, możemy nawet opuścić powierzchnię naszej planety. Artykuły naukowe – o czym warto chyba wspomnieć – występują w kilku podstawowych odmianach. Jedną z najważniejszych jest research paper, czyli tekst opisujący nowe wyniki badawcze. Inną jest hypothesis – artykuł bardziej spekulatywny, zwykle nieinformujący o żadnych nowych badaniach, a raczej zawierający nowy sposób interpretacji tych istniejących. Jeszcze innym stworzeniem jest review, czyli artykuł przeglądowy: to próba podsumowania stanu wiedzy na jakiś temat, a więc tekst jak gdyby encyklopedyczny. „Przeglądówki” to bezcenne narzędzie dla naukowca i dziennikarza naukowego, zwłaszcza kiedy nie „siedzi się” w danej dyscyplinie lub gdy postęp w niej jest przerażająco szybki. Zaledwie parę arkuszy od tekstów o pterozaurach i afrykańskich drzewach rozgościł się bardzo sympatyczny artykuł przeglądowy³ na temat tzw. szybkich rozbłysków radiowych (fast radio bursts): zjawiska astronomicznego, którego nazwa tłumaczy w zasadzie wszystkie jego fundamentalne cechy. To po prostu nagły, ostry strumień promieniowania radiowego dobiegający ze ściśle określonego miejsca na niebie. Astronomowie obserwują je od niecałych 20 lat, z wielkim trudem przychodzi im jednak wymyślenie, jakie konkretnie mechanizmy fizyczne mogą być za nie odpowiedzialne. Dziś wydaje się, jak twierdzi Bing Zhang, autor „przeglądówki”, że niemal na pewno źródłem są magnetary, czyli bardzo gęste obiekty pozostałe po ewolucji masywnych gwiazd, produkujące potężne pola magnetyczne. Choć istnieje kilka modeli tłumaczących, co konkretnie dzieje się wewnątrz i w otoczeniu takiego obiektu, sporym problemem jest brak danych. W naszej własnej Galaktyce, jak ona długa i szeroka, zidentyfikowano dotychczas dopiero 29 magnetarów, są więc rzadsze niż tygrysy albinosy.

A na koniec badanie nieco bardziej przyziemne, a może nawet i praktyczne? Jednym z bardziej tajemniczych zjawisk psychologicznych jest pamięć: choć znamy ją wszyscy doskonale od strony użytkowników, a naukowcy dysponują sporym zasobem wiedzy na jej temat, nie jest łatwo badać ją od strony neuronalnej. Jednym z otwartych pytań jest to o związki pomiędzy pamięcią i uwagą – i to właśnie temu zagadnieniu poświęcony jest kolejny artykuł⁴ . Autorzy postanowili przyjrzeć się z bliska oczom, będącym, jak się okazuje, nie tylko oknem duszy, ale i uwagi. Na podstawie pilnej obserwacji położenia źrenic można ustalić, na co patrzy badany, to zaś jest świetnym źródłem wiedzy o stanie jego uwagi. Osiemdziesięcioro badanych zostało poproszonych o wykonanie prostego zadania wymagającego skupienia i przeprowadzenia operacji w myślach. Osoby swobodnie „błądzące” oczami w kluczowym momencie zadania wykazywały się niższą aktywnością mózgu w obszarze odpowiedzialnym za pamięć i przetwarzanie informacji oraz faktycznie gorszymi wynikami testu. Okazuje się więc, że bezwolne wodzenie wzrokiem ma związek z utratą koncentracji – choć, czysto teoretycznie, mogłoby przecież wiązać się też z głębszym zamyśleniem się. Co ciekawe, te same osoby, które szczególnie często „odpływały”, wskazywały w części kwestionariuszowej, że często oddają się czemuś, co naukowcy określają jako MMT: „Multimedia Multi-Tasking”. Terminem tym określa się wykonywanie kilku czynności jednocześnie, zwłaszcza w trakcie korzystania z urządzeń elektronicznych. Typowym przykładem MMT jest SMS-owanie w trakcie oglądania telewizji. Z innych badań wiadomo, że osoby mające skłonność do MMT mają też, między innymi, niższe wyniki w testach pamięci roboczej. Nie jest oczywiście pewne, co jest przyczyną, a co skutkiem: czy oddawanie się kilku czynnościom jednocześnie „rozkojarza” mózg, czy to rozkojarzony mózg chętniej przeskakuje między czynnościami.

Ciekawe też, jak na mózg wpływa równoległe czytanie o ewolucji pterozaurów, wielkości drzew na sawannie, magnetarach i związkach między oczami i uwagą...

1 https://www.nature.com/articles/s41586-020-2858-8.
2 https://www.nature.com/articles/s41586-020-2824-5.
3 https://www.nature.com/articles/s41586-020-2828-1.
4 https://www.nature.com/articles/s41586-020-2870-z.

Łukasz Lamża jest dziennikarzem naukowym, członkiem redakcji „Tygodnika Powszechnego” i filozofem przyrody zatrudnionym w Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych (Uniwersytet Jagielloński). Autor książek, m.in. Wszechświat krok po kroku (2017) i Światy równoległe (2020). Absolwent Uniwersytetu Śląskiego.