Zemětřesení odhalilo

18.7.2018
Zdroj:
https://www.wissenschaft.de/geschichte-archaeologie/erdbeben-enthuellt-verborgenen-azteken-tempel/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=wissenschaft.de_18-07-2018
Zdroj
Vykopávky v Teopanzolco, foto Melitón Tapia/ INAH.

dávný aztécký chrám. 19.září 2017 postihlo Mexiko silné zemětřesení. Spadlo mnoho budov a více než 200 lidí v troskách nalezlo smrt. Zřítila se i pyramida ve známé aztécké archeologické lokalitě Teopanzolco ve státě Morelos 70 km jižně od města Mexiko. Propadl se střed vrcholové plošiny mezi na ni stojícími chrámy boha deště Tlaloca a kmenového boha Huitzilopochtliho. Jaké bylo překvapení archeologů, když při radarovém průzkumu kvůli stanovení rozsahu škod nalezli v hloubce dvou metrů po podlahou pozůstatky dalšího, doposud neznámého chrámu.

Stavba o rozměrech 4 x 6 m se štukovým pokrytím zdí a průčelím z podlouhlých kamenů připomíná vzhledem oba zmíněné chrámy nahoře na terase. Uvnitř nalezli archeologové kamennou lavici, kadidelnici a zbytky sloupů. Chrám vznikl kolem roku 1150, mnohem dříve než všechny ostatní známé stavby v Teopanzolco. Možná soužil jako vzor pro další výstavbu. Mohl být zasvěcen rovněž bohu deště Tlalocaovi. V tom případě můžeme očekávat, že vnitřek pyramidy skrývá ještě jeden chrám, což by odpovídalo hornímu párovému uspořádání chrámů na terase na vrcholu pyramidy.

Archeoložka Barbara Koniecza z mexického Národní institutu pro antropologii a historii (Instituto Nacional de Antropología e Historia, zkráceně INAH) vysvětluje: „Velká pyramida v Tenochtitlanu (Templo Mayor) mohla později vyrůst podle téhož vzoru. Zároveň to vysvětluje, proč nově objevený chrám leží hlouběji ve struktuře pyramidy. U Aztéků nebylo výjimkou, vztyčit jednu posvátnou stavbu na druhé.“

 

Pečivo předběhlo zemědělství

17.7.2018
Zdroj:
Amaia Arranz-Otaegui et al., Archaeobotanical evidence reveals the origins of bread 14,400 years ago in northeastern Jordan, PNAS July 16, 2018. 201801071; published ahead of print July 16, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1801071115
Zdroj
Ohniště v lokalitě Shubayqa 1, kde archelogové nalezli spálené zbytky pečiva, foto Amaia Arranz-Otaegui et al., Archaeobotanical evidence reveals the origins of bread 14,400 years ago in northeastern Jordan, PNAS July 16, 2018. 201801071; published ahead of print July 16, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1801071115, https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, CC BY-NC-ND 4.0.

Pečené těsto je 14.400 let staré. Chemická a mikroskopická analýza 24 zuhelnatělých drobečků z lokality Shubayqa 1 v Černé poušti v severovýchodním Jordánsku potvrdila, že jde o zbytky pečeného těsta z vody a mouky z plodů ječmene, jednozrnné pšenice, ovsa a kamyšníku jižního (Bolboschoenus glaucus). I když v této souvislosti často narazíme na pojem chléb, v dnešní terminologii by nejspíš šlo o nekvašené placky. V anglické odborné literatuře najdeme termín bread-like product. Velikost pórů určená rastrovacím elektronovým mikroskopem naznačuje, že kvašení (kynutí) neproběhlo.

V sídlišti obývaném před 14.600 až 11.600 nalezli archeologové kromě ruin dvou staveb, množství kamenných nástrojů, zvířecích kostí a rostlinných zbytků, také ohniště, kde nejstarší známé pečivo vzniklo (viz obr.). Upekli ho příslušníci natúfijské kultury v době kamenné asi 4.000 let před rozmachem zemědělství na východním pobřeží Středozemního moře. „Zájem o získání většího množství tohoto speciálního jídla pravděpodobně přispěl k rozhodnutí začít rostliny pěstovat,“ doplňuje jeden z archeologů, prof. Dorian Fuller z University College London.

 

Rychle na termity!

16.7.2018
Zdroj:
Erik T. Frank et al., Time-optimized path choice in the termite-hunting ant Megaponera analis, Journal of Experimental Biology 2018 221: jeb174854 doi: 10.1242/jeb.174854 Published 1 July 2018
Zdroj
Lovecká výprava mravenců M.analis na optimální cestě, foto Erik Frank.

Orientační schopnosti průzkumníků mravence Megaponera analis (angl.Matabele ants) jsou podivuhodné. Specializuje se na lov termitů. Před každou loveckou výpravou o počtu 200 až 600 jedinců vyběhnou napřed průzkumníci, kteří hledají cestu ke kořisti. Před nejkratší cestou upřednostňují rychlejší pohyb po nezarostlém terénu, jak vidíme v horní části obrázku. Dobu potřebnou k překonání nezbytné vzdálenosti zkrátí zhruba o třetinu.

Šťastný návrat z výpravy. Mravenci M.analis nesou uloveného termita do mraveniště, foto Erik Frank.„O ostatních druzích mravenců víme, že používají různé způsoby navigace, aby určili nejkratší cestu mezi mraveništěm a zdrojem potravy. Rovněž jsme získali první důkaz o časové optimalizaci cesty prováděné jedincem v celé mravenčí říši,“ dodává Erik Frank ze švýcarské Université de Lausanne. Lovecká výprava putuje po cestě vytýčené jediným průzkumníkem. Navigační schopnosti M.analis jsou mnohem komplexnější, než jsme u mravenců předpokládali. Na obrázku vidíme šťastný návrat z výpravy s kořistí.

 

Všechno vyčichám

14.7.2018
Zdroj:
Staymates, M. E. et al. Biomimetic Sniffing Improves the Detection Performance of a 3D Printed Nose of a Dog and a Commercial Trace Vapor Detector. Sci. Rep. 6, 36876; doi: 10.1038/srep36876 (2016)
Zdroj
Proudění vzduchu kolem psího čenichu při výdechu a nádechu. Úplně dole pro pokusy použitý model psího čenichu vytištěný na 3D tiskárně. Upraveno podle Staymates, M. E. et al. Biomimetic Sniffing Improves the Detection Performance of a 3D Printed Nose of a Dog and a Commercial Trace Vapor Detector. Sci. Rep. 6, 36876; doi: 10.1038/srep36876 (2016),  CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Tvar psího čenichu je jedna z příčin vynikajícího čichu. Základem je samozřejmě 300 milionů čichových receptorů v nose oproti našim 15 milionům. Jak vidíme na obrázku, vydechovaný vzduch proudí k břichu a bokům, čímž nasává vzduch od zdroje zápachu vpředu. Počet molekul pachu, které dosáhnou povrchu čichové sliznice, výrazně narůstá. Pro zdroj vzdálený kolem 10 cm zhruba 18 krát.

„Neuvěřitelná účinnost při zachycování vzorků vzduchu je jedním z důvodů, proč jsou psi takovými úžasnými chemickými detektory. Je to stále jen část jejího tajemství. Můžeme se toho od psů naučit mnohem víc. Podle jejich vzoru se nyní snažíme dále zlepšit citlivost, přesnost a rychlost detekce pachů, což by mohlo zlepšit možnosti nalezení výbušnin, narkotik, patogenů a dokonce i rakoviny,“ objasňuje svůj výzkum Matthew E.Staymates z NIST (National Institute of Standards and Technology).

 

Odhalená záhada zůstává

12.7.2018
Zdroj:
Schmidt J, Werther L, Zielhofer C (2018) Shaping pre-modern digital terrain models: The former topography at Charlemagne’s canal construction site. PLoS ONE 13(7): e0200167. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200167
Zdroj
Dodnes existující část Fossa Carolina u německého Treuchtlingenu, foto Brego, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en, via Wikimedia Commons.

Podivuhodné technické dílo raného středověku představuje plavební kanál Fossa Carolina vybudovaná roku 793 na příkaz Karla Velikého. Propojoval přítok Rýna řeku Rezat a přítok Dunaje Altmühl přes evropské rozvodí. Byl-li dokončen, o čemž panují pochybnosti, umožňoval plavbu lodí z Rýna do Dunaje. Oba veletoky propojil v moderní době dnes již rovněž opuštěný Ludwig Canal, který na příkaz krále Ludvíka I.Bavorského vznikl v letech 1836 až 1846. Vede od Kelheimu na Dunaji k Bambergu na přítoku Rýna Mohanu (Main).

Srovnání skutečného průběhu Fossa Carolina s dnes vypočtenou trasou, která by odpovídala nejmenšímu objemu vykopané zeminy ve středověkém terénu. Swabian znamená švábský, Central European Watershed je středoevropské rozvodí. Upraveno podle Schmidt J, Werther L, Zielhofer C (2018) Shaping pre-modern digital terrain models: The former topography at Charlemagne’s canal construction site. PLoS ONE 13(7): e0200167, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200167, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.Až do současnosti zůstávalo záhadou, proč Fossa Carolina má výrazně esovitý a nikoliv přímý průběh. Odpověď přinesla digitální rekonstrukce původního vzhledu terénu pomocí historických map a LIDARu, což je metoda dálkového průzkumu založená na přesném měření vzdálenosti na základě odražených laserových paprsků o vlnové délce 1.064 - 1.540 nm. Tímto způsobem lze odhalit terénní struktury i pod příkrovem husté vegetace. Důkladné zmapování umožnilo vyhodnotit pozdější člověkem způsobené změny. Ukázalo se, že trasa zvolená Karlovými inženýry odpovídala nejmenšímu objemu výkopových prací s drobnými odchylkami (viz obr.), které způsobila přílišná vlhkost terénu. Záhadou zůstává, jak technici v 8.století dokázali průběh kanálu navrhnout.

„Karolínští inženýři měli impozantní znalosti o krajině, vodním stavitelství, organizaci rozlehlých stavenišť a vhodném průzkumu. Výkony tehdejších inženýrů a plánovačů zdaleka předběhly svou dobu,“ říká Johannes Schmidt z Lipské univerzity. Při délce 2 km se šířka kanálu pohybovala mezi 5 až 7 metry a hloubka kolísala od 60 do 80 cm, což není ve srovnání se současnými průplavy mnoho. Nicméně pro přepravu až tunových nákladů tehdejšími obchodními bárkami to stačilo.

LIDAR dnes patří k cenným pomocníkům archeologů.

 

Jeden táhne, druhý povoluje

10.7.2018
Zdroj:
T.R.Clites et al., Proprioception from a neurally controlled lower-extremity prosthesis, Science Translational Medicine 30 May 2018: Vol. 10, Issue 443, eaap8373, DOI: 10.1126/scitranslmed.aap8373
Zdroj
Schematické znázornění fungování rozhraní AMI.

Přes veškerý pokrok zůstává velkým problém protéz, že neposkytují zpětnou vazbu. Mozek má jasnou představu o poloze jednotlivých částí těla právě na základě informací, které dostává prostřednictvím nervů. I když zavřeme oči, víme přesně, kde a v jaké poloze máme ruce a nohy. Vyřešit tento problém by mohlo zařízení zvané Agonist-Antagonist Myoneural Interface (AMI), což znamená agonisto-antagonistní nervosvalové rozhraní. Agonista a antagonista nazýváme dvojici svalů, které vykonávají pohyby v opačných směrech. Například trojhlavý sval pažní ohýbá ramenní kloub a natahuje loketní kloub. Jeho antagonista, dvojhlavý sval, ramenní kloub natahuje a loketní ohýbá. Když se agonista stahuje, antagonista povoluje a naopak.

AMI tvoří chirurgicky vytvořená dvojice svalů spojená šlachou za sebe. Napnutí jednoho znamená natažení druhého. Informaci o pohybech posílají do mozku. Na jejich povrh jsou napojené elektrody přinášející impulsy podle pohybů nožní protézy, které vyvolávají odpovídající stažení nebo povolení. Funkci zařízení vysvětluje Hugh Herr z MIT, jeden z autorů: „Když se agonisté a antagonisté pohybují, posílají o tom skrze nervy informace do mozku. To umožňuje pacientům cítit pohyb svalů, jejich pozici, rychlost a zatížení.“ Animaci schematicky znázorňující fungování AMI shlédneme zde. Zatím vytvořili chirurgové dvě AMI třiapadesátiletému muži ze svalů zbylé části nohy amputované pod kolenem. Napojení AMI na protézu umožňuje pacientovi vnímat její polohu.

 

Pavouk startuje

9.7.2018
Zdroj:
Erica L.Morley, Daniel Robert, Electric Fields Elicit Ballooning in Spiders, Current Biology 2018, 28, 1 - 7, https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.05.057
Zdroj
Pavoučí vlákna na keři za nádražím koncem listopadu, Karlštejn, okres Beroun, ŠJů, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.

Biologové Erica L.Morley a Daniel Robert z University of Bristol potvrdili, že pavoukům při létání pomáhá elektrostatické pole v atmosféře. Přestože pavouky (řád Araneae, angl. spiders) jako letce nevnímáme, některé drobné druhy pomocí vláken pavoučího hedvábí doletí stovky kilometrů a vystoupají až do 4 km výšky. Narazíme na ně zejména během tzv. babího léta. Ve vzduchu pavoučky udržuje nejen atmosférické proudění, ale i elektrické pole Země, které hraje nejdůležitější roli při startu.

Pavouci v okamžiku startu, (c)Michael Hutchinson/naturepl.com. Na obrázku vidíme pavouky v okamžiku startu, (c)Michael Hutchinson/naturepl.com. Pro sledování letových podmínek využívají speciální smyslové receptory zvané u bezobratlých setae (jednotné číslo seta). Vypadají jako obyčejné chlupy, ale mají k zanořené části připojené nervové zakončení. U pavoukovců (Arachnida) včetně pavouků jim říkáme trichobothria (j.č. trichobothrium). Změnou polohy detekují jak změny vzdušného proudění, tak elektrického pole. Pavoukovci patří do kmene klepítkatců a zahrnují kromě pavouků řadu jiných druhů, např. roztoče, štíry a sekáče a další.

 

Podívali se koňům na zoubek

4.7.2018
Zdroj:
W.T.T.Taylor et al., Origins of equine dentistry, PNAS July 2, 2018. 201721189; published ahead of print July 2, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1721189115
Zdroj
Současný mongolský koňský zubař pracuje se šroubovákem (Foto: Dimitri Staszewski. Taylor et al. 2018. Origins of Equine Dentistry. PNAS.).

Nejstarší veterinární zákroky prováděli obyvatelé dnešního Mongolska na koních před 3.000 lety. „Veterinární péči pokládáme za součást západní vědy. Ale mongolští pastevci dodnes provádějí poměrně složité zákroky pomocí jednoduchého vybavení. Výsledky našeho výzkumu ukazují, že důkladné pochopení anatomie koní a tradice péče vznikly nikoliv v usedlých civilizacích Číny a Středomoří, ale o staletí dříve mezi nomády, jejichž existence závisela na blahu koní,“ objasňuje William Taylor z Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte v Jeně.

Deer stone, kámen s vyrytými jeleny ve středním Mongolsku, foto William Taylor. U jeho paty vidíme rovněž v součanosti uctívanou koňskou lebku.Kočovníci obývající území dnešního Mongolska v letech 1.300 až 700 př.Kr po sobě zanechali mnoho kamenů s rytinami jelenů (deer stone, viz obr.) obklopené až tisícovkami mohyl s řádně pohřbenými koňmi (khirigsuurů). Studijního materiálu mají archeologové k dispozici dostatek. Důkladné ohledání koster koní ukázalo, že dentální zákroky byly vcelku běžná záležitost. Chovatelé jednak trhali hříbatům špatně rostlé zuby, které jim působily bolest nebo problémy při krmení, jednak vytrhávali zuby drážděné udidlem. Jde o nezbytnou součást uzdění umístěnou v ústech koně, která umožňuje jezdci přesné ovládání oře.

 

Náplast drží ve vlhku

3.7.2018
Zdroj:
H.E.Colley et al., Pre-clinical evaluation of novel mucoadhesive bilayer patches for local delivery of clobetasol-17-propionate to the oral mucosa, Biomaterials, Volume 178, September 2018, Pages 134-146, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.06.009
Zdroj
Chemické struktury sloučenin použitých při výrobě náplastí pro vlhké prostředí.

Náplast, která drží na vlhkém povrchu, např. v ústech, zhotovil z polymerů britsko-malajsko-dánský vědecký tým. Adhezní vrstvu, která přilne a udrží se na vlhké sliznici, tvoří nanovlákna ze směsi kopolymeru ethylakrylátu, methylmethakrylátu a chloridu trimethylammoniuethylmethakrylátu s polyvinylpyrrolidonem. Nanovlákna připravili metodou elektrostatického zvlákňování (electrospinning), při níž vytahuje nanovlákna z polymerní taveniny nebo roztoku elektrické pole. Ke zvýšení přilnavosti slouží částice z polyethyelenoxidu vpravené mezi nanovlákna. Adhezní vrstvu chrání před rozpuštěním z vnější strany krycí folie z polykaprolaktonu.

Do adhezní vrstvy lze vpravit různé aktivní látky, které pomáhají hojit vředy nebo léze. Dobré výsledky vykazuje kortikosteroid klobetasol-propionát. Kortikosteroidy jsou hormony odvozené od cholesterolu, které vznikají v kůře nadledvin. Mají silné protizánětlivé účinky. Chemickou strukturu všech zmíněných sloučenin najdeme na obrázku.

 

Sopka přitápí

2.7.2018
Zdroj:
B.Loose et al., Evidence of an active volcanic heat source beneath the Pine Island Glacier, Nature Communications, volume 9, Article number: 2431 (2018), https://doi.org/10.1038/s41467-018-04421-3
Zdroj
Na satelitním snímku Antarktidy označuje šipka polohu zátoky Pine Island (Pine Island Bay), do níž stéká ledovec Pine Island (Dave Pape, Public domain, via Wikimedia Commons).

Aktivní vulkán ohřívá zespodu ledovec Pine Island (Pine Island Glacier) v Antarktidě, čímž přispívá k jeho tání a usnadňuje klouzání do moře. Prostřednictvím splazu tohoto ledovce odchází celá čtvrtina úbytku antarktického ledu. Prof. Karen Heywood z University of East Anglia v Norwichi, vědecká vedoucí výpravy, upřesňuje: „Objev sopky pod antarktickým ledovým pokryvem znamená, že existuje další zdroj tepla, který taví led a dělá jeho cestu k moři kluzčí, čímž přispívá k ohřevu oceánských vod. Je důležité to zahrnout do našich odhadů, zdali se antarktický ledový pokryv stane nestabilní a dále přispěje k vzestupu hladiny moří.“

Vulkanologové určili výkon sopky na 2.500 ±1.700 MW. Přesně určit podíl vulkanického tepla na tání ledovce zatím nelze, protože na ní leží zhruba 2 km ledu. Záleží totiž nejen na výkonu, ale i na velikosti a tvaru ohřívané oblasti. V roce 2008 zjistili experti z British Antarctic Survey, že vulkán naposled vybuchl před 2.200 lety. Sopečným popelem pokryl rozsáhlé plochy ledovce, které později překryl sníh a nové vrstvy ledu. Existenci sopky dokládá přítomnost izotopu 3He v mořské vodě. Jeho přítomnost je typická při vulkanickou činnosti v oblasti.

 

Parazit ovlivní zdravé

1.7.2018
Zdroj:
N.Demandt et al., Parasite-infected sticklebacks increase the risk-taking behaviour of uninfected group members, Proceedings of the Royal Society B 285: 20180956, DOI: 10.1098/rspb.2018.0956
Zdroj
Nahoře koljuška tříostná, vpravo dole tasemnice S.solidus (foto WWU/Jörn Scharsack), vlevo dole zvětšená buchanku (EPA, public domain).

Ovlivnit chování nenakažených ryb v hejnu koljušek tříostných (Gasterosteus aculeatus, angl. three-spined stickleback) umí parazitická tasemnice Schistocephalus solidus (angl. tapeworm, třída Cestoda). Během svého složitého vývojového cyklu nakazí larva tasemnice nejprve buchanku (řád Cyclopoida, angl.cyclopoid), asi 1 mm velkého vodního planktonní korýše, který žijí ve sladkých i slaných vodách. Když koljuška buchanku sežere, pronikne parazit střevní stěnou a v tělní dutině ryby doroste až 50% její hmotnosti. Koljuška tříostná je nevelká, asi 10 cm dlouhá rybka. Dokončit vývojový cyklus může tasemnice S.solidus, pokud koljušku sežere rybožravý pták. V něm dospěje a naklade vajíčka, která s trusem padají do vody. Z nich vylíhlé larvy nakazí nejbližší buchanku, čím uzavřou cyklus. Na obrázku nahoře vidíme koljušku tříostnou a vpravo dole tasemnici S.solidus (foto WWU/Jörn Scharsack), vlevo dole zvětšenou buchanku (EPA, public domain).

Čím více koljušek ptáci sežerou, tím lépe pro parazita. Ovlivňuje proto chování svého hostitele, což není neobvyklé. Nakažené kolujšky jsou méně opatrné a zdržující se více ve svrchních, prosvětlených vrstvách vody, kde jsou snazší kořistí. Je-li v hejnu většina ryb infikovaných, přizpůsobí jim své chování i zdravé. „Příslušnost k hejnu svádí nenakažené ryby ke špatnému rozhodnutí. Pud zůstat pohromadě převažuje nad ostražitostí před útokem ptáků,“ doplňuje Jörn Peter Scharsack z Westfälischen Wilhelms-Universität v Münsteru.

Experimentální akvárium pro testování ostražitosti koljušek. Šedé obdélníky při dně představují umělé vodní rostliny, které vytvářejí bezpečnou oblast. Nad čárkovaně vyznačenou hranicí leží nebezpečná zóna.  Kroužky na hladině představují potravu. Vpravo nahoře vidíme model zobáku, s jehož pomocí vědci simulovali útok dravého ptáka (obr. N.Demandt et al., Parasite-infected sticklebacks increase the risk-taking behaviour of uninfected group members,  Proceedings of the Royal Society B 285: 20180956, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).Za zmínku stojí i experimentální akvárium pro testování ostražitosti koljušek. Náčrtek vidíme na obrázku. Šedé obdélníky při dně představují umělé vodní rostliny, které vytvářejí bezpečnou oblast. Nad čárkovaně vyznačenou hranicí leží nebezpečná zóna. Kroužky na hladině představují potravu. Vpravo nahoře vidíme model zobáku, s jehož pomocí vědci simulovali útok dravého ptáka (obr. N.Demandt et al., Parasite-infected sticklebacks increase the risk-taking behaviour of uninfected group members, Proceedings of the Royal Society B 285: 20180956, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

 

Diskuse/Aktualizace