Robot na perutýny

26.4.2017
Perutýn ohnivý (Pterois volitans), Tobias Biehl [Public domain], via Wikimedia Commons.

Draví perutýni, jedovaté ryby z čeledi ropušnicovitých (Scorpaenidae) původem z Tichého a Indického oceánu, jako invazivní druhy devastují ekosystémy v Atlantiku a Karibiku, kde nemají přirozené nepřátele. Robota pro jejich lov sestrojil Colin Angle, jeden ze zakladatelů společnosti iRobot Corp, která vyrábí autonomní vysavače. Rybu dostane mezi dvě dopředu vystrčené elektrody a usmrtí ji elektrickým šokem. Protože perutýni jsou chutní, o odbyt není nouze. Na atraktivních lokalitách jejich počty úspěšně snižují sportovní potápěči. Roboti se soustředí na perutýny žijící dále a hlouběji. Perutýna ohnivého (Pterois volitans) vidíme na obrázku (Tobias Biehl [Public domain], via Wikimedia Commons).

 

Housenka labužnice

25.4.2017
Dospělý zavíječ voskový z čeledi zavíječovitých (Pyralidae), foto Sarefo, (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0), via Wikimedia Commons.

Nejrozšířenějším plastem je polyetylen, jehož biodegradabilita je velmi nízká. Změnit by to mohly housenky nevzhledného motýlka zavíječe voskového Galleria mellonella. Pochutnají si i na běžném polyetylenovém pytlíku. Testy s homogenátem z housenek potvrdily, že skutečně disponují enzymy, které tento plast rozkládají. Případ zavíječe voskového ukazuje, jak škůdce může být relativní pojem. Znají ho především včelaři, jimž parazituje v úlech. Právě díky enzymům, které mu umožňují živit se obtížně rozložitelným včelím voskem, stráví i polyetylen. Zavíječ voskový z čeledi zavíječovitých (Pyralidae) v dospělosti dorůstá až 16 mm a dosahuje rozpětí křídel 38 mm, viz obr. (foto Sarefo, (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0), via Wikimedia Commons).

 
Zdroj:
Bombelli Paolo et al., Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella, Current Biology, Volume 27, Issue 8, pR292–R293, 24 April 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.02.060
Zdroj

Inspirace sklovinou

24.4.2017
Schematické znázornění struktury kompozitního materiálu z oxidu zinečnatého a akrylátu.

Velmi pevný materiál strukturou připomínající zubní sklovinu připravil tým materiálových chemiků z University of Michigan v Ann Arbor. Na podložce nejprve hustě rozptýlili nanočástice oxidu zinečnatého, které posloužily jako krystalizační centra. Z roztoku dusičnanu zinečnatého pomalu vykrystalovaly miniaturní sloupečky ZnO o výšce 1,4 mikrometru a průměru 140 nm se šesterečnou strukturou. Mezírky mezi nimi pomalu natěsno vyplnili na několik desítek kroků měkčím akrylátovým polymerem, čímž dosáhli velmi kompaktní, odolné struktury. Postupně na sebe takto vršili vrstvu za vrstvou. Schematické znázornění struktury nového kompozitu vidíme na obrázku.

 
Zdroj:
B.Yeom et al., Abiotic tooth enamel, Nature 543, 95–98 (02 March 2017), doi:10.1038/nature21410
Zdroj

Podivuhodný rypoš

23.4.2017
Rypoši lysí (Heterocephalus glaber)  na smínku Thomase Parka, University of Illinois.

Východoafrický hlodavec rypoš lysý (Heterocephalus glaber) přežije bez kyslíku 18 minut, což je pro savce neuvěřitelná doba. Při životě v podzemí jde o užitečnou dovednost. Thomas Park z University of Illinois a Gary Lewin z berlínského Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) zavřeli rypoše a laboratorní myš do komory bez kyslíku. Myš zemřela do jedné minuty. Rypošovi klesla srdeční frekvence z 200 tepů za minutu na 50 a brzy ztratil vědomí. Nicméně po 18 minutách dušení se zotavil zcela bez problémů. Srdeční frekvence 200 tepů za minutu není u malého živočicha překvapující. Pro nás by byla smrtelná, ale čímž menší srdce tvor má, tím rychleji tepe. Rypošům v přežití napomáhá využití fruktózy pro získávání energie místo glukózy. Obejde tím začátek glykolýzy, procesu, kterým buňky získávají energii z glukózy. Prostřednictvím zpětné vazby ji nedostatek kyslíku zastaví. Fruktóza a enzym ketohexokináza, jejichž koncentrace v těle rypošů při nedostatku kyslíků narůstá, umožňují vstoupit do glykolýzy později a vyhnout se částečně vlivu nedostatku kyslíku.

Rypoš lysý, byť nepříliš hezký, je zajímavý tvoreček (viz obr., foto Thomas Park, University of Illinois). Jako jeden z malá savců žije ve velkých společenstvech, z nichž mají potomstvo jen nečetní. Hovoříme o eusociálním životu, který je rozšířen zejména u hmyzu (termiti, včely, mravenci). Životu pod zemí je dobře přizpůsoben. Nejen, že nemá chlupy, ale v jeho kůži nenajdeme ani receptory bolesti. Důsledkem pomalého metabolismu je dlouhověkost. Dožívá se až 30 let, co pro drobného hlodavce je věk přímo metuzalémský.

 
Zdroj:
T.J.Park et al., Fructose-driven glycolysis supports anoxia resistance in the naked mole-rat, Science  21 Apr 2017: Vol. 356, Issue 6335, pp. 307-311, DOI: 10.1126/science.aab3896
Zdroj

Tepelná dioda

22.4.2017
Nahoře schéma fungování tepelné diody, dole skutečný vzhled na snímku elektronového mikroskopu, Elzouka, M. and Ndao, S. High Temperature Near-Field NanoThermoMechanical Rectification. Sci. Rep. 7, 44901; doi: 10.1038/srep44901 (2017).

Zařízení pracující s tepelným místo elektrickým tokem by mohla nahradit elektrické obvody v místech, kde selhávají, tedy za vysokých teplot, intenzivní radiace a v silných elektromagnetických polích. Mahmoud Elzouka a Sidy Ndao z University of Nebraska-Lincoln sestrojil zajímavý usměrňovač tepelného toku, jednoduchou obdobu diody. Připravili ji z křemíku a oxidu křemičitého mikrolitografickými technikami. Základem je pohyblivá část umístěná na miniaturním nosníku ve tvaru V. Ohřeje-li se, nosník expanduje a přiblíží pohyblivou část k pevnému povrchu tak blízko, že může snadno pohlcovat tepelnou radiaci vyzářenou pohyblivým segmentem. Teplo může bez problémů proudit směrem od pohyblivé k pevné části. Opačným směrem nikoliv. Ohřev pevné části nezahřeje nosník pohyblivé části, které proto zůstává ve vzdálené poloze. Schéma fungování vidíme v horní části obrázku, skutečný vzhled na snímku elektronového mikroskopu ve spodní, Elzouka, M. and Ndao, S. High Temperature Near-Field NanoThermoMechanical Rectification. Sci. Rep. 7, 44901; doi: 10.1038/srep44901 (2017).

 

Mýdlo ničí obrazy

21.4.2017
Chemická struktura jedné z možných molekul olovnatého mýdla, linolátu olovnatého.

Restaurátoři a znalci umění často pozorují drobné ďolíčky ve starých olejomalbách. Vyplňuje je měkká bílá hmota. Podle zjištění restaurátorky Petrie Noble z Rijksmuseum Amsterdam jde o olovnaté mýdlo. Mýdlem obecně rozumíme soli kovových iontů a vyšších monokarboxylových neboli mastných kyselin. Nejrozšířenější je mýdlo sodné, které používáme na mytí. Ve vodě nerozpustné hlinité mýdlo dříve sloužilo pro vodoodpudivou impregnaci tkanin. Základem olejomalby býval lněný olej, což je jako ostatní oleje ester glycerolu se třemi molekulami mastných kyselin. Oxidací a polymerací olej postupně zatuhne - olejomalba vyschne. Pomalu během dlouhých let vlivem tepla a vlhka se z polymeru uvolňují jednotlivé molekuly mastných kyselin, jež reagují s zinečnatými a olovnatými ionty z barevných pigmentů. Vznikající mýdlo se hromadí v malbě v drobných kapičkách, jejichž působením vzniknou prve zmíněné ďolíčky. Zatím nevíme, jak tomu zabránit. Jednoduché a univerzální opatrné omývání obrazů vodou by zvýšením jejich vlhkosti mohlo zrychlit produkci olovnatého mýdla, a tím situaci ještě zhoršit. Chemickou strukturu jedné z možných molekul olovnatého mýdla, linolátu olovnatého, vidíme na obrázku.

 
Zdroj:
American Chemical Society: https://youtu.be/w2ww5aUJD8s
Zdroj

Funkční třetihorní šištice

20.4.2017
Fosilizovaná šištice rodu Pinus (borovice) ze středního miocénu stará 11,5 až 16,5 milionu let,  Poppinga, S. et al. Hygroscopic motions of fossil conifer cones. Sci. Rep. 7, 40302; doi: 10.1038/srep40302 (2017).

Šupiny na povrchu šišek jehličnanů, odborně šištic, mění svůj tvar podle vlhkosti ovzduší. Za vlhka, které není příznivé pro šíření semen větrem, zabraňují jejich uvolňování. Za sucha šištici otevírají a semena mohou proniknout ven. Je podivuhodné, že tyto vlastnosti si podržela fosilní šištice rodu Pinus (borovice) ze středního miocénu stará 11,5 až 16,5 milionu let (viz obr.). Nalezena byla roku 1963 v německém hnědouhelném dole Frechen a nachází se ve sbírkách Freiburské botanické zahrady. Její vlhkem vyvolané pohyby shlédneme na tomto videu.

 
Zdroj:
Poppinga, S. et al. Hygroscopic motions of fossil conifer cones. Sci. Rep. 7, 40302; doi: 10.1038/srep40302 (2017)
Zdroj

Elektrody poctivosti

19.4.2017
Umístění pravé části prefrontálního kortexu (Patrick J. Lynch, medical illustrator, CC BY 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.5), via Wikimedia Commons).

Elektrickou stimulací mozku lze zvýšit počestnost lidského jednání. Při experimentech, které provedl Michel André Maréchal z Curyšské univerzity se svými kolegy, házelo 301 pokusných osob hrací kostkou. Za předem známý dosažený počet bodů obdrželi účastníci finanční odměnu devět švýcarských franků. Výsledky hodů zadávali do počítače bez jakékoli kontroly. Podmínky byla nastaveny tak, aby šance na výhru byla 50%. Kontrolní skupina se 145 členy dosahovala výhry v průměru v 68%, což bez podvádění není možné. Nepoctivost druhé skupiny se 156 členy poklesla na 58% při lehkém dráždění pravé zadní oblasti prefrontálního kortexu slabým elektrickým proudem. Jde o část mozku, která podle skenů je aktivní při rozhodovacích procesech zahrnujících morální aspekt. Elektrody stačí připojit vně lebky, netřeba žádného chirurgického zásahu. Existují i další prvky našeho chování a jednání, jež lze ovlivnit tak jednoduchým způsobem? Umístění pravé části prefrontálního kortexu vidíme na obrázku (Patrick J. Lynch, medical illustrator, CC BY 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.5), via Wikimedia Commons).

 
Zdroj:
M.A. Maréchal et al., Increasing honesty in humans with noninvasive brain stimulation, Proceedings of the National Academy of Science, doi: 10.1073/pnas.1614912114
Zdroj

Chemické čerpadlo

18.4.2017
Schématické znázornění chemického čerpadla hnaného rozkladem peroxidu vodíku.

Zajímavou metodu, jak využít imobilizované chemické reakce pro rozpohybování kapaliny, studoval chemický tým z Pennsylvania State University a University of Pittsburgh. Na skleněném podkladu vytvořili zhruba 200 proužků z platiny nebo zlata. Jejich rozměry byly 15 x 0,02 mm a mezery mezi nimi 0,04 mm. Platina sloužila jako katalyzátor k rozkladu peroxidu vodíku H2O2 přítomného v roztoku. Pokud jeho koncentrace v systému rovnoměrně klesala ve směru kolmém na platinové proužky, vedly rozdíly v hustotě způsobené chemickou reakcí ke vzniku ustáleného proudění kapaliny. Na tomto videu vidíme, jak unáší drobné polystyrenové kuličky použité právě pro jeho zviditelnění.

Obdobně funguje i čerpadlo založené na odlišné chemické reakci. Enzym ureáza imobilizovaný na zlatých proužcích hydrolyzoval močovinu CO(NH2)2 přítomnou v roztoku na amoniak a oxid uhličitý. Změny koncentrace spustily ustálené proudění i v tomto případě.

 
Zdroj:
S.Das. et al., Harnessing catalytic pumps for directional delivery of microparticles in microchambers, Nature Communications 8, Article number: 14384 (2017), doi:10.1038/ncomms14384)
Zdroj

Afrodiziakum pro dušení

17.4.2017
Chemická struktura yohimbinu.

Spánková apnoe postihuje zhruba 5% populace, přičemž řada postižených o tom ani neví. Projevuje se krátkými přestávkami v dýchání během spánku, v důsledku čehož nastává nedostatek kyslíku. Dlouhodobě to může vést k závažných poruchám. Terapie pomocí farmak dosud neexistuje. Jediný způsob léčby představuje dýchací maska, které během spánku při přerušení dechu zvýšeným tlakem uvolní dýchací cesty. Gang Song a Chi-Sang Poon z MIT zjistili, že pomoci by mohl alkaloid yohimbin, sloučenina známá spíše pro své afrodiziakální působení. Její strukturu vidíme na obrázku. Nacházíme ho v kůře afrického stromu bujarníku johimbe (Pausinystalia yohimbe). Dosavadní neúspěšné pokusy o farmakologické řešení spánkové apnoe spočívali ve stimulaci podjazykového (hypoglosálního, XII.hlavového) nervu, který ovládá svaly jazyka. Song s Poonem pomocí yohimbinu aktivují oblasti A5 a A7 v části mozkového kmene zvané Varolův most (pons Varoli), které podjazykový nerv řídí.

 
Zdroj:
Gang Song, Chi-Sang Poon, ?2-Adrenergic blockade rescues hypoglossal motor defense against obstructive sleep apnea, JCI Insight. 2017;2(4):e91456. doi:10.1172/jci.insight.91456
Zdroj

Nejstarší savčí krev

16.4.2017
Fosilie klíštěte rodu Ambylomma  v jantaru z Dominikánské republiky, G.Poinar Jr., Fossilized Mammalian Erythrocytes Associated With a Tick Reveal Ancient Piroplasms. J Med Entomol 2017 tjw247. doi: 10.1093/jme/tjw247.

pochází z jantarové fosilie z Dominikánské republiky staré nejméně 20 milionů let. Sající klíště rodu Ambylomma někdo těsně před zalitím pryskyřicí odtrhl. Svědčí o tom dva šipkami označené otvory v jeho těle (obr. G.Poinar Jr., Fossilized Mammalian Erythrocytes Associated With a Tick Reveal Ancient Piroplasms. J Med Entomol 2017 tjw247. doi: 10.1093/jme/tjw247). Černá úsečka je 0,9 mm dlouhá. Skrze ně krev vytekla ven a smísila se s pryskyřicí, čímž došlo k její konzervaci a uchování. Červené krvinky jsou zachovány tak dobře, že u některých z nich bylo možné rozpoznat infekci nově objeveným jednobuněčným parazitem pojmenovaným Paleohaimatus calabresi.

 
Zdroj:
G.Poinar Jr., Fossilized Mammalian Erythrocytes Associated With a Tick Reveal Ancient Piroplasms. J Med Entomol 2017 tjw247. doi: 10.1093/jme/tjw247
Zdroj

Univerzální mikroskop

15.4.2017
Schéma fungování vylepšeného mikroskopu (M.W.Tate et al., High Dynamic Range Pixel Array Detector for Scanning Transmission Electron Microscopy, Microsc. Microanal. 22, 237–249, 2016, doi:10.1017/S1431927615015664).

Podstatné vylepšení doznal elektronový mikroskop v laboratořích Cornell University. U transmisního elektronového mikroskopu prochází proud elektronů vzorkem a detektor určuje snížení intenzity. Vylepšený mikroskop má pod bodem dopadu elektronů celé pole detektorů, které umožní určit intenzitu i lomené, vychýlené a rozptýlené části paprsku. Získáme tak informace o rotacích a vibracích atomových vazeb, jejich polaritě a lokálních elektrických a magnetických polích. Detektorové pole vytváří plocha 128 x 128 polovodičových diod. Nazývá se EMPAD (electron microscope pixel array detector). Schéma fungování vylepšeného mikroskopu vidíme na obrázku (M.W.Tate et al., High Dynamic Range Pixel Array Detector for Scanning Transmission Electron Microscopy, Microsc. Microanal. 22, 237–249, 2016, doi:10.1017/S1431927615015664).

 
Zdroj:
M.W.Tate et al., High Dynamic Range Pixel Array Detector for Scanning Transmission Electron Microscopy, Microsc. Microanal. 22, 237–249, 2016, doi:10.1017/S1431927615015664
Zdroj

Prastaré svědectví

14.4.2017
Erupce  kráteru Iki havajské sopky Kilauea 5.prosince 1959 (foto USGS/J.P. Eaton).

Neočekávané složení lávy odhalili geologové po erupcích sopek na Islandu, ostrově Samoa a Havajských ostrovech. Zastoupení izotopů wolframu a helia odpovídá složení Země asi 60 milionů let po jejím vzniku, tedy zhruba před 4,5 miliardou let. Tyto rysy již dávno měly setřít geologické procesy, jež od té doby proběhly. Pro určení stáří hornin je důležitý obsah izotopu wolframu 182, který vznikl radioaktivním rozpadem nestabilního hafnia 182 během prvních 50 milionů let existence Země. Oba prvky se chovají rozdílně, wolfram dává přednost společnosti kovů, takže ho najdeme spíše v jádře. Hafnium najdeme v křemičitanových horninách, tedy v zemském plášti a kůře. Pozorované neobvyklé nízké koncentrace wolframu 182 odpovídají složení ve velké hloubce, poblíž zemského jádra. Proto u lávy na povrchu je překvapující. Vysoký obsah izotopu helia 3 naznačuje velmi starý původ takového materiálu. Možná interpretace těchto výsledků je, že existují ložiska magmatu hluboko v zemském nitru, jejichž složení se od vznik Země prakticky nezměnilo. Na obrázku vidíme erupci z kráteru Iki havajské sopky Kilauea 5.prosince 1959 (foto USGS/J.P. Eaton). Část zkoumaných vzorků pochází z tohoto výbuchu.

 
Zdroj:
A.Mundl et al., Tungsten-182 heterogeneity in modern ocean island basalts, Science  07 Apr 2017, Vol. 356, Issue 6333, pp. 66-69, DOI: 10.1126/science.aal4179
Zdroj

Živý model pohlavního ústrojí

13.4.2017
Funkční model ženského pohlavního ústrojí v mikrofluidním zařízení (S.Xiao et al., A microfluidic culture model of the human reproductive tract and 28-day menstrual cycle, Nature Communications 8, Article number: 14584 (2017), doi:10.1038/ncomms14584).

Pěstování lidských orgánů k experimentálním účelem se pomalu stává standardní metodou. Poněkud dále postoupila Teresa K.Woodruff z Northwestern University v Chicagu s početným týmem spolupracovníků i z jiných pracovišť. Sestrojili z pěti různých tkání model ženského pohlavního ústrojí. Propojili pomocí mikrofluidního zařízení kousky tkáně vaječníku, vejcovodu, dělohy, děložního čípku a jater. Komůrky s jednotlivými tkáněmi propojovaly kanálky s ventily. Pumpy zajišťovaly oběh tekutiny s výživou a hormony pro komunikaci a koordinaci činnosti tkání. Úspěšně se podařilo napodobit menstruační cyklus. Cílem celého snažení je vytvořit živý model pro lékařský výzkum. Celé zařízení vidíme na obrázku (S.Xiao et al., A microfluidic culture model of the human reproductive tract and 28-day menstrual cycle, Nature Communications 8, Article number: 14584 (2017), doi:10.1038/ncomms14584, CC BY 4.0).

 
Zdroj:
S.Xiao et al., A microfluidic culture model of the human reproductive tract and 28-day menstrual cycle, Nature Communications 8, Article number: 14584 (2017), doi:10.1038/ncomms14584
Zdroj

Samostatně vznikající struktury

12.4.2017
Reprodukovatelně vysrážené útvary na snímcích rastrovacího elektronového mikroskopu (C.N. Kaplan et al., Controlled growth and form of precipitating microsculptures, Science 355, 1395–1399 (2017) 31 March 2017).

Nepřekvapí, že po rozvoji 3D tisku se vědci začali poohlížet jiným směrem, a to ke strukturám, které vznikají samy. Každý živý organismus představuje samostatně vznikající strukturu. Na napodobení jde o systém příliš složitý. Na Harvard University dosáhli zajímavých výsledků v podstatně jednodušším prostředí. Uhličitan barnatý BaCO3 i oxid křemičitý SiO2 jsou ve vodě nerozpustné sloučeniny. Srážení uhličitanu barnatého na pH nezávisí, avšak oxidu křemičitého velice. Ve své amorfní hydratované podobě se sráží z vodného roztoku při pH 9 - 10. Z vodného roztoku chloridu barnatého BaCl2 a křemičitanu sodného Na2SiO3 v gradientu pH dokázali pomalu pronikajícím oxidem uhličitým CO2 vysrážet reprodukovatelně podivuhodné tvary, které vidíme na obrázku na snímcích rastrovacího elektronového mikroskopu (C.N. Kaplan et al., Controlled growth and form of precipitating microsculptures, Science 355, 1395–1399 (2017) 31 March 2017). Průběh srážení můžeme pozorovat na tomto videu. Animaci modelového vzniku sraženinové šroubovice najdeme zde.

 
Zdroj:
C.N. Kaplan et al., Controlled growth and form of precipitating microsculptures, Science 355, 1395–1399 (2017) 31 March 2017, DOI: 10.1126/science.aah6350
Zdroj

Zvláštní chování kapalin

11.4.2017
Schematické znázornění Ledidenfrostova jevu.

Leidenfrostův jev zná nejspíš každý. Když chrstneme vodu na rozpálená kamna nebo pánev, kuličky vody začnou zběsile rejdit. Na vodorovném povrchu, který má vyšší teplotu, než je bod varu kapaliny, se spodní části kapky intenzivně odpařuje. Nadlehčené kapičky zaujmou kulový tvar a začnou se pohybovat, protože vrstva páry je odděluje od podložky. Schematické znázornění vidíme na obrázku. Leidenfrostův jev pro kapku acetonu CH3COCH3 na povrchu vody o teplotě 70 oC vidíme na videu (Stoffel D. Janssens). Izolace vrstvou odpařeného acetonu od vodní hladiny je dosti účinná, přestože jde o neomezeně mísitelné kapaliny.

Bez přítomnosti silné pozemské gravitace na Mezinárodní vesmírné stanici pozorovali kosmonauti podivné chování kapaliny. Při studiu odpařování a kapalnění kondenzoval pentan C5H12 v místech, kde byla teplota o 160 K vyšší než je jeho bod varu (308 K). Způsobuje to slabé gravitační působení blízké hmoty stanice (tzv.mikrogravitace) v kombinaci s toky vyvolanými gradienty povrchového napětí.

 
Zdroj:
S.D. Janssens, Behavior of self-propelled acetone droplets in a Leidenfrost state on liquid substrates, Physics of Fluids, March 14, 2017, DOI: 10.1063/1.4977442 - A.Kundan et al., Condensation on Highly Superheated Surfaces: Unstable Thin Films in a Wickless Heat Pipe, Phys. Rev. Lett., Vol. 118, Iss. 9, 3 March 2017
Zdroj

Kruhová RNA

10.4.2017
Uridinmonofosfát, jeden ze čtyř stavebních kamenů ribonukleové kyseliny typický právě jen pro RNA.

Cyklické molekuly ribonukleové kyseliny (circRNA) jsou celkem hojné, i když zatím není jasné, jakou roli v buňkách hrají. Oproti původním předpokladům se ukázalo, že alespoň některé její molekuly rovněž kódují bílkoviny. Kódující circRNA je nejhojnější v synapsích hlavových ganglií mouchy octomilky, na které všechny experimenty proběhly. Na obrázku vidíme uridinmonofosfát, jeden ze čtyř stavebních kamenů ribonukleové kyseliny typický právě jen pro RNA.

akademon.cz 25.2.2008: Ribonukleové kyseliny ovládají velkou oblast molekulární biologie

 
Zdroj:
N.R.Pamudurti et al., Translation of circRNAs, Volume 66, Issue 1, p9–21.e7, 6 April 2017, Molecular Cell, DOI: 10.1016/j.molcel.2017.02.021
Zdroj

Důvtipné bakterie

9.4.2017
Mikroskopický snímek bacila senného (Bacillus subtilis), foto Allonweiner at English Wikipedia [Public domain], via Wikimedia Commons.

Vztahy mezi koloniemi bakterií mohou být mnohem komplikovanější, než bychom čekali. Při nedostatku živin zkoordinují pomocí membránových potenciálů dvě sousední bakteriální kolonie půdního bacila senného (Bacillus subtilis) svou aktivitu asynchronně. Probíhá-li množení v jedné kolonii, druhá je v klidu, a naopak. Na konci tohoto krátkého videa je střídání aktivity zcela zřetelné. Bacila senného vidíme na obrázku (Allonweiner at English Wikipedia [Public domain], via Wikimedia Commons).

Dravou bakterii Bdellovibrio bacteriovorus, která požírá jiné mikroby, známe již půlstoletí. Že její lov není založen na pouhé náhodě, zjistili vědci až nyní. Neobvykle rychlým plaváním rozpohybuje vodu v okolí. Interakce s pohyby ostatních bakterií ji přivede blíže k nim. B. bacteriovorus využívá kořist podobným způsobem jako viry. Nepozře ji, ale přichytí se na její povrch a pronikne dovnitř, kde se rozmnožuje až do rozpadu hostitelské buňky.

 
Zdroj:
J.Liu et al., Coupling between distant biofilms and emergence of nutrient time-sharing, Science, 06 Apr 2017, doi: 10.1126/science.aah4204 - Jashnsaz, Hossein et al., Hydrodynamic Hunters, Biophysical Journal , Volume 112 , Issue 6 , 1282 - 1289
Zdroj

Zajímavý chladič

8.4.2017

mikroelektronických zařízení vznikl ve spolupráci společnosti Intel Corporation a Duke University v Severní Karolíně. Jeho základem jsou dvě rovnoběžné desky, jedna superhydrofobní, která slouží jako kondenzátor. Druhá superhydrofilní plní funkci výparníku. Jako pracovní kapalina slouží deionizovaná voda. Odpařuje se z hydrofilního povrchu, čímž ho ochlazuje. Kondenzuje na protějším hydrofobním do kapiček. Při jejich splynutí se uvolní povrchová energie dostatečná k tomu, aby kapku vody vystřelila na protější povrch, čímž je chladící cyklus uzavřen. Superhydrofobní povrch tvoří měděná destička pokrytá nanočásticemi stříbra. Hydrofobicitu zajišťuje monomolekulární vrstva 1-hexadekanthiolu. Superhydrofilní povrch tvoří porézní měděná destička se zoxidovaným povrchem.

 
Zdroj:
K.F.Wiedenheft, Hotspot cooling with jumping-drop vapor chambers, Appl. Phys. Lett. 110, 141601 (2017); doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4979477
Zdroj

Bílé krvinky a obezita

7.4.2017
Nahoře eosinofilní granulocyty (foto University of Manchester), dole chemická struktura barviva eosinu.

Mezi obezitou a bílými krvinkami existuje zajímavý vztah, který způsobuje hypertenzi (vysoký krevní tlak) a na to navazující cukrovku. Cévy obaluje tenká vrstva tukové tkáně, která zajišťuje jejich elasticitu. V ní v hojném počtu najdeme za normálních okolností bílé krvinky pojmenované eosinofilní granulocyty (viz obr. nahoře, University of Manchester). Zodpovídají zejména za obranu těla před vícebuněčnými parazity, byť fagocytózu zvládají též. Své podivné jméno nesou podle červeného barviva eosinu (struktura viz obr. dole), jež je obarvuje. U lidí představují 1 - 3 % bílých krvinek. Dosud nebylo známo, že v tukové vrstvě kolem cév hrají i další velmi významnou roli. Snížení jejich počtu v důsledku obezity či cíleného experimentu vedlo u laboratorních myší k poklesu elasticity cév a tím ke zvýšení krevního tlaku. Lze důvodně předpokládat, že u lidí je to stejné, což otevírá nové zajímavé možnosti léčby hypertenze.

Vlastislav Výprachtický 8.4.2017: Bílé krvinky jsou pravděpodobně tukem z okolí cév vytěsňovány a přebytek tuku stlačuje cévy a snížuje průchodnost krve.

 
Zdroj:
S.B.Withers et al., Eosinophils are key regulators of perivascular adipose tissue and vascular functionality, Sci. Rep. 7, 44571; doi: 10.1038/srep44571 (2017)
Zdroj

Báze nad báze

6.4.2017
Struktura nové superbáze.

Extrémně bazickou sloučeninu připravili chemici z Philipps-Universität Marburg. V nevodném prostředí existují sloučeniny s vysokou afinitou k protonům H+, které jsou mnohem silnější báze než hydroxylový iont OH- ve vodě. V organické syntéze jsou nenahraditelné. Struktura nové superbáze je na obrázku. Nazývá se 1,8-bis(methylyliden(hexamethyltriamino)fosforan) naftalen. Její vysoká afinita k protonům je způsobena stabilizací struktury díky rezonanci protonu H+ mezi dvěma dusíkovými atomy navázanými na fosfor dvojnou vazbou. Na obrázku vyznačeno červeně.

 
Zdroj:
J.F.Kögel et al., A Phosphorus Bisylide: Exploring a New Class of Superbases with Two Interacting Carbon Atoms as Basicity Centers, Angewandte Chemie, Volume 56, Issue 11, March 6, 2017, Pages 3090–3093, 10.1002/anie.201612446
Zdroj

Živiny nad Pacifikem

5.4.2017
Zařízení pro shromažďování dopadajícího prachu, foto Chelsea Carey.

Přenos živin mezi kontinenty není zřejmě omezen jen na vztah Sahary a Amazonie. Poslední výzkumy ukazují, že prach z Asie představuje významný zdroj fosforu pro lesy kalifornského pohoří Sierra Nevada. Analýza zastoupení izotopů stroncia, neodymu a hafnia ukázala, že 20 - 45 % dopadajícího prachu přeletělo oceán z Asie. Na obrázku vidíme zařízení pro sběr dopadajícího prachu.

 
Zdroj:
S.M.Aciego et al., Dust outpaces bedrock in nutrient supply to montane forest ecosystems, Nature Communications 8, Article number: 14800 (2017), doi:10.1038/ncomms14800
Zdroj

Přelomový akumulátor

3.4.2017
Schéma Goodenoughova akumulátoru. Zleva doprava: lithiová nebo sodná folie (šedá), skelný elektrolyt, směs uhlíku a elektrolytu (černá), měděná folie (hnědočervená). Toky elektronů a lithných iontů při vybíjení znázorněny nahoře, při nabíjení dole.

John B.Goodenough, vynálezce velmi rozšířených lithiových článků, představil nový koncept akumulátoru. Jeho základem je pevný elektrolyt z vodivého skla o složení M2.99Ba0.005O1+xCl1-2x , kde M představuje lithný nebo sodný kation Li+ popř. Na+. Vyplňuje 0,06 mm velkou mezeru mezi anodu z lithiové nebo sodíkové folie a katodou tvořenou směsí použitého skelného elektrolytu a uhlíku na měděné folii. Jeho schéma vidíme na obrázku. Pro lepší fungování lze do materiálu katody přimíchat redoxní centra z oxidu manganičitého MnO2 nebo síry S8. Článek sestává toliko z pevného anorganického nehořlavého materiálu, což výrazně zvyšuje jeho odolnost. Pevný elektrolyt rovněž zabrání vzniku dendritů, rozvětvených výrůstku z materiálu elektrod. Vznikají rozpouštěním a usuzování materiálu elektrod v důsledku nerovnoměrné proudové hustoty. Nakonec mohou článek zcela zkratovat a způsobit tak jeho přehřátí, roztavení, požár či výbuch. Goodenoughův nový akumulátor by mohl být stejnou revolucí, jako před lety lithiové baterie.

L.Vrána 5.4.2017: A jaká je asi měrná energie článku (kWh/kg)? Čas elektromobilů zatím přichází pouze díky politickým manipulacím od Zelených.

 
Zdroj:
M.H.Braga et al., Alternative strategy for a safe rechargeable battery, Energy Environ. Sci., 2017, 10, 331, DOI: 10.1039/c6ee02888h
Zdroj

Larví vztlak

2.4.2017
Larva koretry  (Piet Spaans, vlastní dílo, [CC BY-SA 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons).

Larvy much rodu koretra (Chaoborus) fungují jako balon plněný methanem. Přes den se skrývají v usazeninách na dně jezer, přesycených tímto plynem. V noci stoupají vzhůru k hladině, aby hodovali na zooplanktonu. Dřině spojené s plaváním vzhůru se vyhnou s pomocí methanu CH4, kterým nafouknou plynové váčky uvnitř těla. Vztlak je vynese vzhůru. Vystoupají tak až 70 m. Pro návrat se vypustí a gravitace je stáhne ke dnu. Koretry jsou velmi četné nevelké mouchy (řád dvoukřídlí - Diptera) žijící po celém světě s výjimkou Antarktidy. Na metr čtvereční jezerního dna připadá na 130.000 jedinců, kteří zde pobývají jeden až dva roky, než se zakuklí. V takových počtech hrají významnou roli v přenosu skleníkového plynu methanu z jezerních sedimentů do atmosféry. Larvu koretry vidíme na obrázku (Piet Spaans, vlastní dílo, [CC BY-SA 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons).

 
Zdroj:
D.F.McGinnis et al., Porewater methane transport within the gas vesicles of diurnally migrating Chaoborus spp.: An energetic advantage, Scientific Reports 7, Article number: 44478 (2017), doi:10.1038/srep44478
Zdroj

Diskuse/Aktualizace