Stratégiai jelentőségű együttműködési keretmegállapodást kötött a Szegedi Tudományegyetem és a BYD Auto Hungary Kft., amely új gyakornoki lehetőségeket nyit a hallgatók előtt, és erősíti az SZTE gazdasági-társadalmi beágyazottságát. A partnerség új szintre emeli az egyetem és a kínai autógyártó közös szakmai és kutatási törekvéseit.
A tudomány számára eddig ismeretlen csigafajokat fedeztek fel többek között a Szegedi Tudományegyetem kutatóinak közreműködésével. A 99 millió éves őscsigafajokat Dr. Kukovecz Ákos, az SZTE TTIK Kémiai Intézetének vezetője és Dr. Szenti Imre, az SZTE TTIK Kémiai Intézet Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék kutatója vizsgálta, nagyfelbontású mikroCT segítségével. Az egyedülálló berendezés lehetővé tette, hogy az elkészült 3D-s mikroCT modellel bizonyítsák, valóban egy új őscsigafajt sikerült azonosítaniuk. A felfedezésről a szegedi kutatókkal beszélgettünk.
Magyar kutatók segítségével két új szárazföldi őscsigafajt sikerült beazonosítani a mianmari Hukawng-völgyből – járta be a sajtót a hír január elején. A délkelet-ázsiai ország elszigetelt völgye a körülbelül 99 millió évvel ezelőtt keletkezett, kréta kori burmai borostyánról ismert. Ez a ma is bányászott borostyán – amit az ország korábbi elnevezése /Burma/ után mindmáig burmitnak neveznek – a világ zárványokban leggazdagabb borostyánkő típusa. A burmitban korábban felfedeztek már többszáz növény- és állatfajt is, úgy, mint pókokat, rovarokat, kétéltűeket, de még dinoszauruszok zárványai is előkerültek az évtizedek alatt.
Fotó: Kovács-Jerney Ádám
A burmitból korábban már 30 csigafajt dokumentáltak a tudósok. Ezek sorát bővítette az a két újonnan felfedezett őscsigafaj, amelyek közül az egyik azonosításában az SZTE két kutatója, Dr. Kukovecz Ákos és Dr. Szenti Imre is oroszlánrészt vállalt. A két újonnan felfedezett őscsigafaj az Euthema convexispira (a héj kanyarulatainak domború pereme miatt) és az Euthema torokzselenszkyi nevet kapta. Utóbbi elnevezés Török-Zselenszky Tamás zenész, író és költő nevéből ered.
Fotó: Kovács-Jerney Ádám
A kutatás nemzetközi együttműködés keretében valósult meg: a szegedi tudósok Jean-Michael Bichain, a franciaországi colmari Természettudományi és Néprajzi Múzeum kutatójának vezetésével Páll-Gergely Barna, a HUN-REN Agrártudományi Kutatóközpont és a Szent István Egyetem kutatója, valamint Szabó Márton, az ELTE Őslénytani Tanszék és MNMKK Magyar Természettudományi Múzeum kutatója közreműködésével vettek részt a munkában. Az Euthema torokzselenszkyi holotípusa a SZTE TTIK-ban történt mikroCT-s szkennelése után az MNMKK Magyar Természettudományi Múzeum Őslénytani és Földtani Tárának gyűjteményébe került.
Ahogy Dr. Kukovecz Ákos felidézte, együttműködésük már régre nyúlik vissza. A közös munkát 2017-ben az alapozta meg, amikor az SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszéke az első nagyfelbontású CT-berendezéssel gazdagodott, s azóta még két készülékkel növelték az intézmény CT-s kapacitását. A Bruker SkyScan 2211 típusú mikro-CT, köszönhetően szubmikrométeres maximális felbontásának, fontos szerepet játszik az anyagtudományi vizsgálatokban. Magyarországon ez volt az első olyan CT, amely mikron alatti felbontással tudott dolgozni, vagyis rendkívül apró minták esetében is igen részletgazdag vizsgálatokat tett lehetővé.
Bruker SkyScan 2211 típusú mikro-CT. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
Fő profilja, hogy kémiai, fizikai, műszaki, illetve biológiai kutatásokat támogasson, de ezen felül e különleges eszközzel még számos tudományterület kutatásainak széles köre vizsgálható. A mikro-CT hozzájárul például az élet- és fogorvostudományi kutatások, valamint a régészeti vizsgálatok eredményességéhez is. Így az SZTE kutatóinak már a kezdetektől fontos célja volt, hogy a berendezés nyújtotta lehetőségek ne csak helyben, hanem országos szinten is elérhetők legyenek más intézmények kutatói számára.
Mint elmondták, a jelenlegi együttműködés is már egy korábbi partnerség folytatása. Az ilyen irányú közös munka az ELTE kutatóival akkor vette kezdetét, amikor Ősi Attila, az ELTE Őslénytani Tanszékének oktatója és tanszékvezetője, Magyarország egyik legismertebb őslénykutatója arra kérte fel a szegedi kutatókat, hogy a mikro-CT segítségével térképezzék fel egy dinoszaurusz állkapcsa alapján az állat fogazatát. Ezt követően Szabó Márton – aki egyben ugyancsak az ELTE Őslénytani Tanszékének kutatója is – 99 millió éves borostyánkövek vizsgálatára kérte fel őket, melyekben megkövesedett kis állatok, úgy, mint pókok, csótányok, vagy darazsak maradtak fenn az utókornak.
Dr. Szenti Imre. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
„Ezt más technikákkal korábban rendkívül nehéz volt vizsgálni. Fénymikroszkóppal ugyan megfigyelhetők ezek a zárványok, de ehhez a rovaroknak nagyon szerencsésen kell elhelyezkedniük a borostyánkőben, különben láthatatlanok maradnak. A CT, vagyis a számítógépes tomográfia legnagyobb előnye éppen az, hogy roncsolásmentesen tudjuk vizsgálni, mi rejtőzik a borostyánban. Segítségével 3D-ben térképezhetjük fel a burmitban lévő állat struktúráját. Így a szakemberek pontosan jellemezhetik a leleteket, legyen szó – a korábbi vizsgálatok alapján – akár pattanóbogárról, darazsakról, dinoszaurusz állkapocsról, vagy mint legutóbb, csigákról. Jelenlegi projektünk egy hosszabb folyamat része: a dínók, majd a darazsak és csótányok vizsgálata után következett a jelenlegi kutatás, mely során egy burmai borostyánkőből származó csigát vizsgáltuk” – avatott be a részletekbe Dr. Szenti Imre.
A kutatók hozzátették, egy új faj felfedezéséhez kétségkívül nagy adag szerencsére is szükség van. Első ránézésre sokszor ugyanis nincs látható különbség egy már felfedezett, s egy új faj között: talán ugyanolyan csigaházat látunk például, mint amilyen bármelyik általunk már ismert csiga háza, vagy akár rovart, csak amikor mélyebben, nagyobb felbontású képeken vizsgáljuk, akkor derülnek ki az eltérések. Például, hogy az adott faj többi példányának három barázdája van, míg a vizsgált példánynak négy. „Ezek az apró eltérések határozzák meg, hogy új fajról van-e szó, vagy egy már meglévő fajon belüli variabilitással találkozunk. Ezért szükséges a biológus kollégák számára a mi munkánk, hiszen egy őslénytani lelet sérülés nélküli vizsgálatához óriási segítséget nyújthat a mi mikro-CT berendezésünk” – magyarázta Dr. Kukovecz Ákos.
Dr. Kukovecz Ákos. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
Hangsúlyozta, a projekt legnagyobb szépsége, hogy egy interdiszciplináris kutatásról van szó, vagyis több tudományág együttes tudása és módszerei segítik a kutatókat az eredményhez. „Senki sem tudná ezt a projektet önmagában véghezvinni. Ezért is olyan szép példája ez az egyetemek, illetve a kutatócsoportok közötti együttműködésnek: újat létrehozni abból, amit egyikünk sem tudna külön-külön megcsinálni” – vallja az intézetvezető.
Jelen kutatás a biológusok számára alkalmas lehet például egy evolúciós rés kitöltésére, segíthet jobban megérteni a földi élet fejlődését, hogy a vízi életből hogyan alakult ki a szárazföldi. „Amikor más tudományterület kutatói hozzánk fordulnak, és látszik bennük a tűz, a felfedezés vágya – igaz, nem ez a fő profilunk –, de, ha a kutató nagyon lelkes, és látjuk rajta, hogy hisz benne és megdolgozik a céljaiért, nagyon szívesen együttműködünk vele. Az ilyen projektekből mi is tanulunk, nem utolsó sorban pedig tovább öregbíti egyetemünk hírnevét” – osztotta meg Dr. Szenti Imre.
Ahogy az intézetvezető kiemelte, azok az ősállatok, melyek valamilyen formában fennmaradtak az utókornak, megerősítik azt, hogy milyen morfológiájú állatok voltak sikeresnek tekinthetőek. Azok maradtak fenn ugyanis, melyek rendkívül sikeresek voltak a maguk idejében, hiszen a kevésbé sikeres fajok evolúciós értelemben rövid ideig léteztek, s így még kisebb valószínűséggel találja ma meg bárki is a maradványaikat. „Ha ilyen szempontból nézzük, akkor minden, amit arról megtudunk, hogy régen milyen volt egy sikeres állatcsoport, valamiféle relevanciát ad a ma emberének, és ebben is rejlik az ilyen típusú kutatások hasznossága az utókor számára” – mondta el.
Dr. Szenti Imre. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
Ennek érdekében a legszélesebb együttműködési körben dolgoznak: fogászokkal, energetikusokkal, mérnökökkel és ipari partnerekkel közösen vesznek részt alkalmazott, illetve alapkutatásokba is bekapcsolódva. Ezek a projektek jelentik az SZTE Kémiai Intézetében működő anyagtudományi CT-s kapacitás fő profilját. „Az egész országban egyedülállónak számít a módszerfejlesztési stratégiánk. Különösen a számítási eljárások fejlesztése, fókuszban az operando mérésekkel. Ez azt jelenti, hogy a mérés nem a reakció előtt vagy után történik, hanem valós időben a tényleges működés közben zajlik. Ez a tudás alapozza meg az egyetemünkön végzett sikeres energetikai kutatásokat is. Feladatunk az SZTE kutatásainak támogatása, hiszen köztudott, hogy energetikában és szén-dioxid átalakításban jók vagyunk. Példaként kiemelném a Dr. Janáky Csaba egyetemi docens vezetésével az SZTE Science Parkjában működő Energetikai Innovációs Tesztállomást” – mondta el az intézetvezető.
Hozzátette, a háttérben ezeknek a kutatásoknak a hajtóerejét mind a CT-vizsgálatok adják. Ezt a módszert alkalmazták például a lítiumion-akkumulátorok vizsgálatánál is. A kutatócsoport tavaly megjelent publikációja alapján töltés és merítés közben készítettek CT-felvételeket az akkumulátorokról. A technika sebessége lehetővé tette, hogy egyetlen, nagyjából félórás töltési ciklus alatt akár hét-nyolc teljes, háromdimenziós leképezés készüljön. Így pontosan nyomon követhetővé vált, mi történik az akkumulátor belsejében működés közben.
Dr. Kukovecz Ákos. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
„Az ilyen vizsgálatok alapvetően járulnak hozzá ahhoz, hogy jobban megértsük az akkumulátorok működését, terhelhetőségét és élettartamát. Végső soron pedig ahhoz is hozzájárulnak, hogyan lehet tartósabb és megbízhatóbb rendszereket tervezni” – hangzott el. Mindezek mellett a kutatócsoport saját fejlesztései is erre az irányra épülnek. Olyan operando mérésekre, amelyek alkalmával a CT-felvételek készítése közben valamilyen folyamat zajlik a berendezés belsejében. Például folyadék áramlik, reakció megy végbe, valamilyen anyag olvad vagy átalakul, mindezek háromdimenziós szerkezete pedig valós időben vizsgálható.
A mikro-CT berendezés sokoldalúságát már az őscsigák felfedezése előtt is több kutatás bizonyította. Az egyik ilyen, amikor kerámiaedények falszerkezetét vizsgálták a segítségével. Mint Dr. Kukovecz Ákos elmondta, egy kerámiaedény készítéséhez több technika is alkalmazható, például korongozás, hurkatechnika (amikor az agyagból kukacokat formáznak), vagy éppen a tömbből formázás (amikor az agyagdarabokat nyomkodásos technikával illesztik össze). Egy kerámiaedény leletről nem lehet feltétlenül már ránézésre megmondani, hogy melyik technikával készülhetett. Ugyanakkor azonban máshogy néz ki a belső szerkezet, ha korongozással, vagy ha hurkatechnikával készült. „Ennek köszönhetően, többek között a CT segítségét is igénybe véve valószínűsíteni tudjuk a készítési technikát” – fogalmazott az intézetvezető. Ezeket a vizsgálatokat a szegedi csoport az ELKH és az ELTE munkatársaival kooperálva végezte, így a CT technikát neutron tomográfiás eredményekkel is kiegészíthették. Mint elárulta, az is előfordult már, hogy kriminológus kérte a segítségüket: a CT-vel ugyanis lehetőség nyílik arra, hogy a legyek petéinek és lárváinak fejlettségi állapotát vizsgálják, ami hozzájárul a halál időpontjának pontosabb meghatározásához.
Dr. Szenti Imre és Dr. Kukovecz Ákos. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
Dr. Szenti Imre hozzátette, az őscsigákat megelőzően más őslénytani vizsgálatnál is értek már el tudományos áttörést: három új ősdarázs-fajt fedeztek fel a berendezéssel készült 3D-s modelleknek köszönhetően, ugyanúgy az ELTE kutatóival együttműködve. Az ajkai borostyánból előkerült 85 millió éves ősdarázs-fajok egyikét a kutatók a 30Y zenekar után, másikat az egyik felfedező nagyapja után, míg a harmadikat Soós Miklós geológus után nevezték el. „A darazsaknál a szárnyak és a lábak kulcsszerepet játszottak az új fajok azonosításában. A CT-vel körbeforgatva vált láthatóvá, hogy az adott darázs csápjai hogy néztek ki, vagy, hogy a lábai hogyan épültek fel. Ezekből a vizsgálatokból jöttünk rá, hogy új fajokról van szó” – magyarázta Dr. Szenti Imre.
Hangsúlyozta, a mikro-CT nagy előnye a fénymikroszkóppal szemben pont ez: a lelet minden oldalról körbeforgatható, sőt, a berendezés alkalmas arra is, hogy ránagyítva az igazán apró részletek vizsgálatára is lehetőséget biztosítson. A CT-vizsgálatok lehetővé teszik a pontos paraméterezést is: ezáltal a vizsgált leletek méretei számszerűen is meghatározhatók. Ugyanúgy, ahogy a csigáknál mérhető például egy adott kanyarulat a házon, vagy az átmérője, a felvételeken pontosan lemérhetők az egyes belső részletek méretei is. A kutatók elárulták, ez mikroszkóppal jóval nehezebb lenne, hiszen ott a perspektíva és a mintaorientácó is befolyásolja a mérést.
Ezzel szemben a CT esetében pixelekben történik a mérés, és mivel ismert, hogy egy pixel mekkora valós méretnek felel meg, ezekből pontos méretadatok számíthatók. A szegedi anyagtudományi CT mérések felbontása természetesen minta- és felvételfüggő, de legalább 100 mikrométeres, azaz tizedmilliméteres pontosság érhető el. Sőt, a felbontás sok esetben ennél is lényegesen jobb, akár 10 mikrométer alatti is lehet, tették hozzá.
Dr. Kukovecz Ákos. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
„Jellemzően nem olyan mérésekkel szoktak bennünket megtalálni, ahol kényelmesen a határainkon belül mozgunk. Többnyire olyan mérésekkel fordulnak hozzánk, ahol nem csak rutinból betesszük a mintát a gépbe, hanem nagyon sokat kell dolgoznunk azon, hogy még éppen a berendezés lehetőségein belül megkapjuk a megfelelő információt. Ennek megvalósításához elengedhetetlenek azok az elkötelezett és tehetséges kutatók, akik itt, a szegedi egyetemen dolgoznak” – vélekedett Dr. Kukovecz Ákos.
Elmondta, a vizsgálataik középpontjában a jövőben is az energetikához kapcsolódó anyagtudományi kutatások állnak, melyek egyrészt katalizátorok, katalizátorrendszerek, reaktorcellák vizsgálatát jelentik, másrészt energiatároló egységek, például akkumulátorok működésének és szerkezetének a vizsgálatát foglalja magába. A másik nagy terület az operando módszerfejlesztés, ahol olyan mintatartókat és rendszereket igyekeznek beépíteni magába a CT-készülékbe, amelyekkel a különböző folyamatokat kvázi valós időben nyomon lehet követni.
Dr. Szenti Imre. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
CT-kutatásaik mellett idén munkájuknak fontos része lesz a Szegedi Tudományegyetemen hamarosan üzembe álló krio-elektronmikroszkóp központ, amely a hazai krio-elektronmikroszkópos kutatások fontos mérföldköve. A berendezés lehetővé teszi majd a magyarországi és a környékbeli kutatóhelyek élettudományi és anyagtudományi méréseinek kiszolgálását. Ebben a képalkotáshoz kapcsolódó feladatban Dr. Szenti Imre kulcsszerepet játszik majd.
Mint a kutatók megerősítették, természetesen a régészeti kutatásokhoz kapcsolódó vizsgálatok is folytatódnak, így várhatóan a szegedi szakemberek újabb, izgalmas felfedezésekben nyújthatnak segítséget, melyeknek köszönhetően jobban megérthetjük múltunkat és evolúciónk fejlődését.
Fülöp Tímea
Borítóképen: Dr. Szenti Imre és Dr. Kukovecz Ákos. Fotó: Kovács-Jerney Ádám
