Syntéza morfinu

3.7.2015
(S)-retikulin nahoře, 1,2-dehydroretikuinium uprostřed, (R)-retikulin dole

Klíčový gen, který zodpovídá za produkci alkaloidů fenanthrenového typu v máku setém (Papaver somniferum), odhalil Thilo Winzer se svými kolegy z laboratoře prof.Iana A.Grahama z britské University of York ve spolupráci s australskou pobočkou společnosti GlaxoSmithKline. K těmto farmaceuticky významným alkaloidům patří morfin a kodein, sloučeniny tlumící bolest. Stěžejním krokem jejich produkce je přeměna (S)-retikulinu na (R)-retikulin, který provádí enzym kódovaný genem zvaným STORR. Průběh reakce vidíme na obrázku. To (S) a (R) značí různé optické izomery, sloučeniny stejného vzorce a zrcadlově převrácené struktury, které stačí opačnými směry rovinu polarizovaného světla. Pro biologickou aktivitu je přesná struktura velmi důležitá. Je běžné, že jeden z izomerů biologicky aktivní je a druhý nikoliv nebo jen velmi slabě. Zajímavé je, že jediný enzym STORR katalyzuje dvě chemické reakce, jednak přeměnu (S)-retikulinu na 1,2-dehydroretikulinium, a pak jeho přeměnu na (R)-retikulin (viz obr.). Za každou reakci zodpovídá jiná část molekuly bílkoviny. Podobné výzkumy otevírají dveře genovým manipulacím, které např. umožní produkci důležitých léčebných přípravků nebo i drog pomocí bakterií, což je nejjednodušší a nejlevnější způsob.

 

Viděno jazykem

2.7.2015
BrainPort V100, fotoWicab,

Americká Food and Drug Administration vydala souhlas s distribucí přístroje BrainPort V100 wisconsinské společnosti Wicab, který pomáhá slepcům orientovat se ve svém okolí. Tvoří ho kamera umístěná na brýlích napojená na elektrické pole ze 400 elektrod ležící na jazyku. Obraz zachycený kamerou software převede na elektrický signál do jednotlivých elektrod. Bílé pixely brní nejvíc, černé vůbec ne. Při troše tréninku se mohou slepci s novým přístrojem získat představu o svém nejbližším okolí. Energii dodávají akumulátory, jež vydrží tři hodiny na jedno nabití.

 

Léčba virtuální realitou

1.7.2015

Pokusy s léčbou alkoholismu pomocí virtuální reality provedl psychiatrický tým z fakultní nemocnice soulské Chung-Ang Univerzity pod vedením Doug Hyun Hana. Dvanáct pacientů závislých na alkoholu prodělalo pětitýdenní odvykací kůru, během níž každý prodělal deset terapeutických sezení za využití virtuální reality, po dvou týdně. Pomocí virtuální reality zažívali různé situace v neutrálním prostředí nebo v prostředí s vysokým pokušením, jakým je restaurace plná popíjejících hostů. Virtuálně se setkávali i s následky nadměrného pití, když je obklopovaly zvuky, obrázky i pachy opilců. Průběh celého pokusu sledovali psychiatři pomocí pozitronové emisní tomografie mozku. Lze říci, že u lidí závislých na alkoholu můžeme pozorovat vyšší aktivitu limbického systému mozku, což značí větší citlivost na různé stimuly, třeba nabízenou sklenku pálenky. Po absolvování léčebné kůry znatelně poklesla.Vzhledem k velmi nízkému počtu pokusných osob označují sami autoři své výsledky za předběžné, avšak nadějné. Terapie pomocí virtuální reality již nalézá své uplatnění při léčbě různých fobií a posttraumatické stresové poruchy (PTSD). Během ní lze nemocné naučit snášet situace, které spouštějí jejích obavy. Prožijí si je ve virtuální realitě v bezpečném prostředí a pod lékařským dohledem. Nicméně pro léčbu závislosti na fyzických substancích virtuální realitu až do teď nikdo nepoužil.

akademon.cz 25.11.2001: Trpí celý svět PTSD?

 

Stonehenge nejsou

29.6.2015
Donedávna jediná známá část Stonehenge, foto garethwiscombe. Wikimedia Commons, licence CCA 2.0

pouze známé velké menhiry a dolmeny uspořádané do kruhů, které vidíme na obrázku (foto garethwiscombe, Wikimedia Commons, licence CCA 2.0). Jak ukazují archeologické výzkumy v posledních letech, 13 km severně od jihoanglického města Salisbury najdeme pod zemí rozsáhlý starověký kultovní komplex. Pomocí magnetometrie, vodivostních měření půdy, 3D laserového skenování a georadaru archeologové z Birmingham University a Ludwig Boltzmann Institut für Archäologische Prospektion und Virtuelle Archäologie pod vedením prof.Vince Gaffneyho (BU) prozkoumali příslušné rozlehlé území do hloubky 4 m. Kromě několika kruhových svatyní o průměru od 10 do 30 m nalezli přímo na břehu blízké řeky Avon kamennou kruhovou ohradu tvaru písmene C o rozměrech 330 x 400 m. Nejstarší nález představuje 6.000 let stará rozvalená dřevěná stavbu o ploše 300 m2, pravděpodobně starší než proslulý kamenný komplex na obrázku. Zajímavá je i 330 m dlouhá řada masivních kamenů zcela skrytá pod zemí. Na místě se rovněž nachází řada hrobů, mohyl a drobnějších svatostánků z mladší doby kamenné a doby bronzové. V roce 2013 archeologický tým pod vedením Mike Parkera Pearsona detailně prozkoumal 63 pohřbů v lokalitě Stonehenge a nalezl v nich na 50.000 zbytků kostí. Dnešního dne zahajuje britská Royal Society v Londýně výstavu, na které se veřejnost může seznámit s výsledky archeologických výzkumů Stonehenge z poslední doby. Vstup zdarma!

 

Krab samoživitel

28.6.2015
vlevo samička, vpravo sameček druhu Kiwa tyleri, bílá úsečka na snímku je dlouhá 5 cm, foto Thatje S, Marsh L, Roterman CN, Mavrogordato MN, Linse K (2015) Adaptations to Hydrothermal Vent Life in Kiwa tyleri, a New Species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica. PLoS ONE 10(6): e0127621. doi:10.1371/journal.pone.0127621

Okolí hydrotermálních průduchů na dně oceánů je domovem řady podivuhodných živočichů. Patří k nim i bílý krab Kiwa tyleri, kterého objevil roku 2010 Sven Thatje z University of Southampton v antarktických mořích. Nyní se svými kolegy dokončil jeho popis. Vzhledem k tomu, že ve velkých počtech obývá jen nejbližší okolí průduchů, shánění potravy je pro něj dosti obtížné. Proto si ji pěstuje na svém těle. Povrch jeho krunýře pokrývá jemné chmýří, na němž se zachytávají mikroorganismy z okolní vody. Množí se tam a krab je průběžně pojídá. Kiwa tyleri patří do čeledi Kiwaidae, rod Kiwa, který kromě něj zahrnuje ještě další dva druhy: K.hirsuta a K.puravida objevené o několik let dříve. Na snímku vidíme vlevo samičku, vpravo samečka druhu K.tyleri, bílá úsečka je 5 cm dlouhá (foto Thatje S, Marsh L, Roterman CN, Mavrogordato MN, Linse K (2015) Adaptations to Hydrothermal Vent Life in Kiwa tyleri, a New Species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica. PLoS ONE 10(6): e0127621. doi:10.1371/journal.pone.0127621).

 

Želatinové šatečky

27.6.2015
ethylenglykol diglycidyl ether

Technologii přípravy vláken z želatiny vyvinul tým chemiků ze švýcarské Spolkové vysoké technické školy v Curychu (ETH Zürich) pod vedením prof.Wendelina J.Starka. Želatina je nejpodstatnější složkou oblíbených gumových medvídků. Tvoří ji ve vodě rozpustná směs bílkovin, která může vytvořit gel. Získává se z živočišných zbytků. Jde vlastně o dobře vyčištěný klih. Jemná želatinová vlákna spřádají po tisícovce do silnějších. Rozpustnost ve vodě odstraní jejich chemickým provázením pomocí ethylenglykol diglycidyl etheru (struktura viz obr.) a následným působením par formaldehydu HCHO. Po impregnaci lanolínem lze z vláken tkát látku. Pokusy s výrobou vláken z bílkovin, např. mléčného kaseinu nebo kukuřičného zeinu, probíhaly již před sto lety. Nakonec převážila polymerní syntetická vlákna z ropných plastů. V současné době, kdy řada spotřebitelů dává přednost produktům z obnovitelných zdrojů, by želatinová vlákna mohla najít své uplatnění. Jde do značné míry o odpadní produkt živočišné výroby. Na druhou stranu by skutečnost, že jde o živočišný produkt, mohla představovat v očích ekologicky orientovaných spotřebitelů překážku. Chov živočichů zatěžuje různé zdroje mnohem více než pěstování rostlin.

 

Na vrtule se sovou

26.6.2015
Mikrofotografie peří puštíka vousatého (Strix nebulosa), foto J. Jaworski.

Hluk větrných elektráren je stále velký problém. Podařilo se ho snížit změnou tvaru listů vrtulí, kterou se nyní dělají prohnuté a špičaté. Turbulence proudění vzduchu na odtokové hraně výrazně klesá, takže hluku je méně. Nicméně i tak ho ještě dost zbývá, takže je třeba leckdy vrtule přibrzdit, aby větrné elektrárny nepřekročily hygienické normy. Jejich výkon tím samozřejmě klesá. V rozlehlých zemích jako Spojené státy stačí vztyčit sloupy s vrtulemi dostatečně daleko od lidských sídel a může se točit naplno. V kontinentální Evropě s vyšší hustotou obyvatelstva takové lokality najdeme jen obtížně. Možné řešení přichází z nečekané oblasti - od sov. Tým prof. Nigela Peakea z University of Cambridge důkladně prozkoumal pod mikroskopem s vysokým rozlišením jejich peří, protože zvláště velké druhy dokážou létat bezhlučně. Způsobuje to velmi jemné ochmýření, které na rozdíl od jiných ptáků navíc pokrývá jejich peří. Vidíme ho na mikroskopické fotografii peří puštíka vousatého (Strix nebulosa), kterou pořídil J. Jaworski. Proudění vzduchu se jím zklidní. Na základě svých pozorování navrhli a otestovali experti z Cambridge povlak vrtulí, který sníží jejich hlučnost až o 30 dB. I klasická systematická biologie bez genetiky nám stále má co nabídnout.

 

Těžce postižené jmelí

25.6.2015
Jmelí bílé (Viscum album) parazitující na stromech, foto Ralf  Roletschek, Wikimedia Commons, CC-BY-NC-ND.

Základní mitochondriální geny chybějí jmelí druhu Viscum scurruloideum, což je zcela ojedinělý úkaz. Odhalili ho genetici z týmu Jeffreyho D. Palmera z Indiana University v Bloomingtonu. Buněčné organely mitochondrie mají vlastní deoxyribonukleovou kyselinu DNA odlišnou a fyzicky oddělenou od jaderné DNA. Geny v ní obsažené řídí procesy, kterými buňka z organických sloučenin získává oxidací energii. Toto tzv. buněčné dýchání se odehrává právě v mitochondriích. Mitochondriální genom jmelí V. scurruloideum je neobvykle malý a chybí v něm právě geny, které zodpovídají za procesy na počátku dýchacího řetězce. U žádného dalšího organismu se nic takového pozorovat nepodařilo. Podle našich dosavadních představ něco takového není slučitelné se životem. Nicméně jmelí to neví, vesele si žije a chybějící části genomu řeší nejspíš pomocí svého parazitického způsobu života. Do rodu jmelí (Viscum) patří na sto keříkovitých rostlin, které žijí poloparaziticky. V Česku najdeme pouze jmelí bílé (Viscum album) rostoucí na stromech. Prohlédnout si ho můžeme na fotografii Ralfa Roletscheka, Wikimedia Commons, CC-BY-NC-ND.

 

Uskladněná elektřina

24.6.2015
fluoren (nahoře), thiofen (uprostřed), C60-N,N-dimethylpyrrolidinium, Sarah H. Tolbert et al., Long-lived photoinduced polaron formation in conjugated polyelectrolyte-fullerene assemblies,  Science 19 June 2015: Vol. 348 no. 6241 pp. 1340-1343, DOI: 10.1126/science.aaa6850

Dlouhodobě stabilizovat náboj, který vzniká pohlcením záření při fotovoltaickém jevu, se podařilo týmu z University of California - Los Angeles (UCLA) pod vedením prof.Yvese Rubina, prof.Benjamina J. Schwartze a prof.Sarah H. Tolbert. Jde o důležitý objev, protože elektřinu vyrobenou ve slunečních článcích je nutné okamžitě odvést. Doba života vznikajících nábojů činí normálně zlomky sekundy. Kalifornský tým zkombinoval fotovoltaický článek s kondenzátorem na molekulární úrovni. Základem je uspořádaný molekulární komplex z organického polovodiče, kopolymeru thiofenu a fluorenu s derivátem fullerenu C60-N,N-dimethylpyrrolidinium jodidem. Pojmenování fluoren nás nesmí zmást, jde o tricyklický uhlovodík. Jak vidíme na obrázku, žádné atomy fluoru neobsahuje, jenom vodík a uhlík. Elektron uvolněný po absorpci fotonu přechází okamžitě z polymeru na navázané deriváty fullerenu, které jsou ve struktuře zanoženy hlouběji. Z nich přejde na ty, jež leží na povrchu. Tam může vydržet až několik týdnů. Strukturu použitých sloučenin vidíme na obrázku, vzorec C60-N,N-dimethylpyrrolidinium jodidu podle Sarah H. Tolbert et al., Long-lived photoinduced polaron formation in conjugated polyelectrolyte-fullerene assemblies, Science 19 June 2015: Vol. 348 no. 6241 pp. 1340-1343, DOI: 10.1126/science.aaa6850.

 

Nejstarší evropské město

23.6.2015

odkryli vědci z Bulharského národního archeologického ústavu poblíž současného města Provadia na severovýchodě země. V letech 4.700 až 4.200 př.n.l. v něm žilo kolem čtyř set lidí. Stály v něm dvoupodlažní budovy a chránily je mohutné hradby s prvky boční obrany. Důkladná obrana byla zřejmě potřebná, protože sídlo vzniklo na místě těžby velmi ceněné komodity - soli. Místní obyvatelé odpařením slané vody z blízkých pramenů zhotovovali solné cihly. Obdobné solné doly se nacházely v bosenské Tuzle, rumunské Turdě nebo blízkém rakouském Hallstattu, který byl v době hallstattské (8. - 6.století př.n.l.) se svými dvěma sty obyvateli pravděpodobně největším sídlem severně od Alp.

 

Bakteriální spektra

22.6.2015
Světlo rozptýlené povrchem bakterie L.casei. Jednotlivé barvy odpovídají různým vlnočtům (převrácená hodnota vlnové délky) v reciprokých mikrometrech (YongKeun Park  et al., Optics Express, Vol. 23, Issue 12, pp. 15792-15805 (2015), doi: 10.1364/OE.23.015792).

Identifikovat bakterie pomocí rozptylu světla na jejich povrchu umí tým z Korejského ústavu pokročilých vědecko-technologických studí (KAIST) v jihokorejském Tedžonu pod vedením YongKeuna Parka. Využili nové optické metody, která pomocí Fourierovy transformace získá z rozptýleného viditelného světla použitelné informace o chemické struktuře. Nazývá se Fourier transform light scattering (FTLS) a upravili ji pro identifikaci struktur na povrchu bakteriálních buněk, které jsou pro každý druh typické. Jde o analogii starší metody Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), která pracuje s infračerveným zářením. Zatím novou metodou prozkoumali čtyři druhy baktérií: Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Lactobacillus casei a Bacillus subtilis. Velkou výhodou nové metody je její rychlost. Na obrázku vidíme světlo rozptýlené povrchem bakterie L.casei. Jednotlivé barvy odpovídají různým vlnočtům (převrácená hodnota vlnové délky) v reciprokých mikrometrech (YongKeun Park et al., Optics Express, Vol. 23, Issue 12, pp. 15792-15805 (2015), doi: 10.1364/OE.23.015792).

 

Vyzařující mravenec

21.6.2015
Mravenec C. bombycinus (nahoře) a detail jeho tělního pokryvu (dole), foto Norman Nan Shi a Nanfang Yu Columbia University.

Nanfang Yu z Columbia University spolu se svými kolegy z University of Washington a z Curyšské univerzity důkladně prozkoumal způsob, jakým 10 mm pouštní mravenec Cataglyphis bombycinus zabraňuje svému přehřátí. Před žhavým saharským Sluncem ho chrání speciální chloupky stříbřité barvy a trojúhelníkové průřezu, které pokrývají horní a boční části jeho těla. Vyznačují se vysokou odrazivostí ve viditelném světle a blízké infračervené oblasti, takže mravenec pobíhající rychlosti až 0,7 m/s vypadá jako rtuťová kapka. Chloupky navíc velmi dobře vyzařují v celém infračerveném spektru, což umožňuje mravenci udržet svou tělní teplotu pod smrtelnou hodnotou 53,6 oC i na plném poledním Slunci, kdy se okolí ohřívá i na více než 70 oC. Dokáže tak shánět potravu v době, kdy jeho největší nepřítel, pouštní ještěrky, jsou zalezlé ve stínu a nemohou vyjít ven. Živí se těly ostatních drobných členovců, kteří v tomto drsném prostředí nepřežili. Mravence a detail jeho tělního pokryvu vidíme na obrázku (foto Norman Nan Shi a Nanfang Yu Columbia University).

 

Uran místo kyslíku

20.6.2015

Každý organismus musí při získávání energie chemickou cestou vyřešit problém, co se zbývající elektrony. Naprosto nejrozšířenějším mechanismem je redukce kyslíku – dýchání. Nicméně známe i jiné způsoby, např. redukci síry u sirných bakterií, nebo třeba selenu (akademon.cz 11.2.2004) či oxidů železa. Experti z Rutgers University v New Jersey a Lawrence Berkeley National Laboratory pod vedením Lee J. Kerkhofa nalezli půdní bakterii, která k témuž účelu využívá uranylový kationt UO22+. Jde o mikroorganismy z třídy Betaproteobacteria, kmen Proteobacteria. Druh se doposud přesně určit či popsat nepodařilo. Vyskytují se v hloubce 3 - 6 m v lokalitě bývalé drtičky uranové rudy v Rifle v Coloradu.

Bakteriální uzemnění, akademon.cz 24.6.2005

 

Motůrek z bakterií

19.6.2015
Motorek z bakteriálních spor, průměr cca 10 cm, foto Ozgur Sahin et al., Scaling up nanoscale water-driven energy conversion into evaporation-driven engines and generators, Nature Communications 6, 7346, doi:10.1038/ncomms8346

Bakteriální spory rozšířeného půdního mikroorganismu Bacillus subtilis ve vlhku výrazně zvětší svůj objem pohlcením vody. Ke konstrukci miniaturního motorku toho využil tým Doc. Ozgura Sahina z newyorské Columbia University. Nejprve připravili polyimidové lamely po jedné straně pokryté bakteriálními sporami B.subtilis. Za sucha byly rovné, ve vlhku se kvůli nárůstů objemu sporu a tlaku mezi nimi prohnuly, přičemž mohly vykonávat práci. Rozmístíme-li tyto lamelky po obvodu kola na ose, které umístíme do gradientu koncentrace vodní páry, kolo se roztočí. Správné množství vodní páry dodá asymetricky umístěný vlhký papír. Zařízení o rozměrech zhruba 10 x 10 cm vidíme na obrázku, foto Ozgur Sahin et al., Scaling up nanoscale water-driven energy conversion into evaporation-driven engines and generators, Nature Communications 6, 7346, doi:10.1038/ncomms8346.

 

Chlazené déle vydrží

18.6.2015

Od vynálezu žárovky před více než sto lety se konstrukce lamp a svítidel přizpůsobovala jejich nárokům a potřebám. V současné době, kdy klasické žárovky se žhaveným vláknem nahrazují ve stále větší míře účinnější světelné zdroje založené na LED diodách, možná nastal čas přezkoumat konstrukci svítidel. Tento výzvy se chopil vynálezce Jake Dyson. Zkombinoval LEDku s tepelnou trubicí, čímž dosáhl optimálního chlazení. LEDka pracuje při teplotě 55 oC, v důsledku čehož její životnost pronikavě vzroste, odhaduje se, že až na desítky let. Tepelnou trubici tvoří kovové pouzdro s hermeticky uzavřenou pracovní látku, např. vodou, ethanolem, plynnými uhlovodíky, freony. Ohříváme-li jeden její konec, např. diodou LED, pracovní medium se tam začne odpařovat. Na chladnějším konci pára kondenzuje a uvolní teplo využité k jejímu odpaření. Důmyslný vynález NASA přenáší velké množství tepla i při malém rozdílu teplot v jednotkách Kelvina. Ke chlazení výkonové elektroniky se používá již desítky let. Horizontální rameno Dysonovy stolní lampy CSYS navržené v minimalistickém duchu tvoří hliníkový chladič s tepelnou trubicí uvnitř a LEDkou na jednom konci. Výkonnější stropní svítidlo Ariel chladí celkem šest tepelných trubic.

Obrázky Dysonových vynálezů si můžeme prohlédnout na jeho webové stránce.

 

Transmutace v přímém přenosu

17.6.2015
kontrolní monoatomická vrstva ze stabilního izotopu jodu, pořízená rastrovacím tunelovým mikroskopem (foto E. Charles H. Sykes et al., Enhancement of low-energy electron emission in 2D radioactive films, Nature Materials (2015) doi:10.1038/nmat4323).

Přeměnu atomu v reálném čase pozoroval chemický tým prof. E. Charlese H. Sykese z Tufts University v Massachusetts ve spolupráci s kolegy z University College London a ze společnosti PerkinElmer, Inc. Zlatou folii pokryli monoatomickou vrstvou izotopu jodu 125I, jehož poločas rozpadu činí 59,4 dne. Pomocí rastrovací tunelového mikroskopu pozorovali přeměnu jednotlivých atomů jodu na tellur 125Te, k níž doje po zachycení elektronu. Popsané pozorování je součástí širšího projektu studia nízkoenergetických elektronů. Na obrázku vidíme kontrolní vrstvu ze stabilního izotopu 127I, pořízenou rastrovacím tunelovým mikroskopem (foto E. Charles H. Sykes et al., Enhancement of low-energy electron emission in 2D radioactive films, Nature Materials (2015) doi:10.1038/nmat4323).

Mikroskopická identifikace atomů, akademon.cz 24.3.2009

Studium spinů jednotlivých atomů, akademon.cz 3.4.2006

 

Pohyb hory

16.6.2015

Čínský Národní úřad pro mapování a geografii přinesl dnes informaci o posunu Mount Everestu, který leží na nepálsko-čínské hranici, o 3 cm směrem k jihovýchodu v důsledku nedávného nepálského zemětřesení o magnitudě 7,9 dne 25.dubna 2015. Druhé zemětřesení 12.května 2015 o magnitudě 7,5 s horou ani nehnulo. Za posledních deset let Mount Everest pravidelně rostl rychlostí 3 mm za rok a posunul se o 40 cm k severovýchodu.

 

Vyfukování skyrmionů

15.6.2015
vznik magnetického skyrmionu (Jiang et al., Blowing magnetic skyrmion bubbles, Science DOI: 10.1126/science.aaa1442)

Elegantní metodu přípravy magnetických skyrmionů vypracoval Axel Hoffmann z Argonne National Laboratory v Lemontu v Illinois se svými kolegy. Magnetické skyrmiony jsou virtuální částice, ve kterých veškeré vektory magnetického pole směřují buď od anebo k jednomu bodu, jeho středu. Své podivné jméno nesou podle britského fyzika Tonyho Skyrmea (1922 - 1987), který s tímto konceptem přišel v obecnější podobě. Magnetické skyrmiony mají velký význam proto, že na jejich základě bude nejspíš možné sestrojit lepší mikroelektronické obvody. Hoffmanův tým vyšel z tenkého feromagnetického drátku ze slitiny z kobaltu, železa a boru. Obklopili ho vrstvami tantalu a oxidu tantaličného, takže celkový průměr dosáhl 60 mikrometrů. V jednom místě ho zúžili na pouhé 3 mikrometry. Při průchodu proudu jeho feromagnetické jádro v místě zúžení vytvářelo skyrmiony, které samostatně putovaly dále, obdobně, jako když vyfukujeme bubliny. Celý proces znázorňuje obrázek (Jiang et al., Blowing magnetic skyrmion bubbles, Science DOI: 10.1126/science.aaa1442).

 

Chemická obrana chvostoskoků

14.6.2015
struktura sigillinu A

Chvostoskoci (řád Collembola) ) jsou starobylým řádem příbuzným hmyzu. Patří spolu do podřádu šestinohých (Hexapoda). V širokém smyslu slova je také označujeme jako hmyz. Jde o velmi rozšířené drobné živočichy žijící zejména v půdě. Svým nepřátelům unikají pomocí jedinečného skokového aparátu. Na zadečku mají tzv. skákací vidlici, kterou v klidovém stavu drží jakási západka (retinaculum). Po jejím uvolnění v případě ohrožení se vidlice vymrští takovou silou, že chvostoskoka vystřelí do výšky. Ne úplně všichni chvostoskoci skokový aparát mají. Snad právě proto budují i druhou linii obrany, kterou je odpuzování predátorů, zejména dravých členovců, pomoci chemikálií. Např. druh C. denticulata se brání pomocí derivátů benzoové kyseliny, bezchvostka trouchobytná (Neanura muscorum) využívá 2-aminofenol, Tetrodontophora bielanensis a Deuteraphorura scotari pyrido[2,3-b]pyrazin. Tým chemiků z Technische Universität Braunschweig a Freie Universität Berlin pod vedením prof. Stefana Schulze analýzou sekretu identifikovali sloučeninu, kterou se brání chvostoskok Ceratophysella sigillata. Dvoumilimetrové zvířátko fialové barvy se v období od prosince do března vyskytuje v hojných počtech v lesích severních Alp. Predátory zahání pomocí chlorovaného derivátu isokumarinu, který pojmenovali sigillin A. Jeho strukturu vidíme na obrázku.

 

Kapičkový počítač

13.6.2015
magnetický kapkový počítač, foto Stanford University

Počítač zcela nové konstrukce založený na pohybu vodních kapek sestrojil Manu Prakash se svými kolegy a studenty ze Stanford University. Kapičky ze směsi vody a magnetických nanočástic se nacházejí ve vrstvě oleje mezi dvěma skly. Rozhýbe je rotující vnější magnetické pole. Možnosti jejich pohybu jsou díky magnetickým silám omezeny železnými hranolky. Kapkový počítač v práci můžeme vidět na tomto videu. Jde o digitální zařízení, které funguje na základě kombinace magnetických a hydrodynamických sil. Přítomnost kapky odpovídá jedničce, nepřítomnost nule. Protože je mnohem pomalejší než současné mikroelektronické počítače, zjevně neexistuje šance, že by je v dohledné době nahradil. Bezesporu jde o zajímavé experimentální zařízení.

 

4D tisk zachraňuje životy

9.6.2015
4D vytištěný implantát dýchacích cest, obr. R. J. Morrison, S. J. Hollister, M. F. Niedner, M. G. Mahani, A. H. Park, D. K. Mehta, R. G. Ohye, G. E. Green, Mitigation of tracheobronchomalacia with 3D-printed personalized medical devices in pediatric patients. Sci. Transl. Med. 7, 285ra64 (2015).

V nadpisu není chyba, skutečně budeme hovořit o technologii zvanou 4D tisk. Jde o předměty vytištěné na 3D tiskárnách tak, aby svou funkčnost získaly nebo uchovaly dalšími úpravami po vlastním vytištění. Třem dětem ve věku od šesti do osmnácti měsíců zachránily život na 3D tiskárně vytištěné roštové trubice, které podpořily jejich dýchací cesty, jež by jinak zkolabovaly v důsledku těžké choroby zvané tracheobronchomalacie. Navrhl, zhotovil a voperoval je tým Dr.Glenna E. Greena z University of Michigan v Ann Arbor. Jejich mřížovitá struktura umožňuje protažení s růstem okolních tkání, takže reoperace nebudou nutné. Zhotoveny jsou z biodegradabilního polykaprolaktonu, který se v tělech rozpustí během tří let. To již jejich dýchací cesty pacientů budou tak pevné, že se obejdou bez nich. Ukázku jednoho implantátu vidíme na obrázku, obr. R. J. Morrison, S. J. Hollister, M. F. Niedner, M. G. Mahani, A. H. Park, D. K. Mehta, R. G. Ohye, G. E. Green, Mitigation of tracheobronchomalacia with 3D-printed personalized medical devices in pediatric patients. Sci. Transl. Med. 7, 285ra64 (2015).

 

Šmírování tučňáků

7.6.2015
pár tučňáků císařských s mládětem, foto Ian Duffy 8.4.2010, Wikimedia Commons, licence Creative Commons.

Jeden a půl milionů lidí počítalo tučňáky během uplynulé antarktické zimy v rámci projektu Penguin Watch. Vědci z Oxford University ve spolupráci s Australian Antarctic Division umístili na stovce odlehlých lokalit kamery zamířené na zimní hnízdiště tučňáků. Poté vyzvali ke spolupráci širokou veřejnost. Dobrovolníci se přes internet mohli připojit, prohlédnout některý ze 175 tisíc pořízených snímků, spočítat na nich tučňáky a označit ty s neobvyklým obsahem. Podařilo se potvrdit, že tučňáci snášejí ve skupinách a před snůškou svým trusem rozmrazí sníh. Rovněž se zjistilo, že kolonie tučňáků často navštěvují štítonosi, ptáci z řádu dlouhokřídlých (Charadriiformes). Příští sezónu bude na dobrovolníky čekat dalších pět set tisíc snímků. Pár tučňáků císařských s mládětem vidíme na fotografii Iana Duffyho, Wikimedia Commons, licence Creative Commons.

Stránky projektu Penguin Watch

 

Zelený paprsek

6.6.2015
zelený paprsek při východu Měsíce 2.6.2015 na ostrově La Palma, foto Daniel López

při východu Měsíce vyfotografoval 2.června t.r. Daniel López na kanárském ostrově La Palma. Zelený paprsek je zajímavý jev způsobený lomem a rozptylem světla v atmosféře. Vzácně můžeme v okamžiku, kdy Slunce zmizí za rovný horizont, pozorovat záblesk čistě zeleného světla. Jules Verne ho ve svém jediném milostném románu Zelený paprsek popisuje slovy: záře nevšedně nádherná a se žádnou zelení, vyskytující se na zemi, srovnatelná. Zelené světlo se v průzračné a málo vlhké atmosféře láme přesně tak, abychom ho mohli vidět o něco déle než delší vlnové délky červenou, oranžovou a žlutou již odstíněné horizontem. Kratší vlnové délky modrou a fialovou atmosféra účinně rozptýlí. Vzhledem k tomu, že nejrovnějším obzorem je moře, avšak pozorování jevu vyžaduje průzračnou a málo vlhkou atmosféru, můžeme usuzovat, že nepůjde o často pozorovatelný úkaz. I když ho nejčastěji pozorujeme při západu Slunce, vzácně ho lze vidět i při jeho východu. Vzhledem k podstatně nižší jasnosti Měsíce je pozorování zeleného paprsku při východu či západu našeho souputníka skutečně velmi vzácné.

Zelený paprsek trvá jen velmi krátkou dobu, na jednom místě nanejvýš 3,5 sekundy. Rekord představuje pozorování známého amerického polárníka Richarda Evelyna Byrda z letadla. Pozoroval ho po dobu 35 minut při východu Slunce po antarktické polární noci.

Franta Flinta 9.6.2015: A ten nevšedně nádherný zelený paprsek je na fotce jako kde?

13.6.2015: Ten malinký nezřetelný flíček těsně nad vrcholem měsíce.

 

Hulení proti červům

4.6.2015
struktura delta-9-tetrahydrokanabinolu, účinné látky marihuany z konopí

Příslušníci pygmejského kmene Aka, kteří žijí v oblasti Lobaya ve Středoafrické republice, mají výrazně méně střevních parazitů, pokud kouří konopí. Zjistil to Edward H.Hagen spolu s Casey J.Roulettem z Washington State University ve spolupráci s Mirdadem Kazanjim a Sebastienem Breurecem z Institute Pasteur ve středoafrickém Bangui. Jejich studie zahrnovala 400 lidí. Akové, kteří se živí lovem a sběrem, neužívají konopí vědomě jako lék. V okolních populacích je mnohem méně rozšířené.

Více o marihuaně: Škodí i léčí, akademon.cz 11.6.2013

 

Robokuchař

3.6.2015
robokuchař společnosti Moley Robotics, foto Moley Robotics

Společnost Moley Robotics uvede roku 2017 na trh kuchyňského robota v cenách od 15 do 72 tisíc USD. I když cena zahrnuje i plotnu, troubu, myčku a výlevku, není to žádná láce. Možná by bylo levnější si najmout kuchaře, protože robokuchař řadu věcí neumí. Pomůcky nebo suroviny nedokáže samostatně vyhledat a nakrájet už vůbec ne, takže loupání cibule vás nezbaví. Zato vám jídlo hezky nazdobí. Jeho robotické paže vybavené 24 klouby a hnané 20 motory údajně zvládnou na 2.000 receptů. Zajímavý je způsob učení, který vychází ze snímání skutečného kuchaře při práci na konkrétním receptu. Otázkou zůstává, zdali imitování člověka při práci je optimální způsob. Možná by bylo lepší vycházet z procesu samého a robota mu přizpůsobit. Tento způsob se využívá u chemických laboratorních robotů a vaření je vlastně odvětví aplikovaná chemie.

Při přípravě krabí polévky na šanghajském Veletrhu spotřební elektroniky si ho můžeme prohlédnout na tomto videu.

Oproti tomu roboti v soutěži skladníků, kterou uspořádal Amazon rovněž minulý víkend, zcela propadli. Soutěžilo se ve vybírání předmětů ze skutečných skladových regálů a jejich přemístění do přepravky na přilehlém stole. Na to, co nejlepší robot a vítěz soutěže z Technischen Universität Berlin zvládl za 20 minut, stačily průměrnému skladníku tři. Jeho nedostatečná rychlost zvláště vynikne na tomto čtyřikrát zrychleném videu, na kterém můžeme pozorovat nejrychlejšího soutěžícího, jehož konstrukční tým obdržel cenu 20 tisíc USD. Ale vývoj v této oblasti pokračuje velmi rychle vpřed. Připomeňme první ročník závodu robotických aut Grand Chalenge v roce 2004. Žádný z účastníků tehdy ani nedojel do cíle. Dnes již auto bez řidiče sotva koho překvapí.

 

Vytištěný obličej

2.6.2015
3d tiskem vytvořená obličejová náhrada Keithe Londsdalea, foto Nottingham’s Queen’s Medical Center

3D tisk (aditivní technologie) sice pronikl již i na oběžnou dráhu Země, avšak přes opakované proklamace si na zásadní změny v organizaci výroby musíme ještě počkat. Místo, kde své pevné postavení již bezpochyby získal, je kusová výroba nejrůznějších personalizovaných protéz a tělních doplňků. Jak můžeme vidět na obrázku (foto Queen’s Medical Center, Nottingham), náhrada podstatné části obličeje po operativně odebraném nosu, horní čelisti a lícní kosti, které bylo nutno odstranit při operaci rozbujelé rakoviny kůže, 74-letému Keithu Londsdaleovi jistě podstatně zlepšila život. Kromě jiného mu umožnila normálně jíst a mluvit. Předlohu pro ni vytiskl Jason Watson se svými kolegy, kteří se zabývají rekonstrukční chirurgií v Nottinghamské fakultní nemocnici. Keithova tvář byla tak zdeformovaná, že míry pro vytvoření náhrady brali z tváře jeho syna Scotta. Mimochodem, je to ten Nottingham, v jehož blízkém lese Sherwood pobýval známý hrdina Robin Hood.

 

Blikající polární zář

1.6.2015

nad islandským ledovcem Svínafellsjökull si můžeme prohlédnout na tomto videu v reálném čase. Vykazuje tu neobvykle rychlé změny, které jsou zpravidla pomalejší, s frekvencí několika sekund. Přestože tento jev známe již dlouhou dobu, doposud nepanuje shoda, proč polární záře někdy bliká. Možná existuje souvislost s fluktuacemi zemského magnetického pole. Častěji můžeme blikání pozorovat u polárních září vyvolaných elektrony.

 

Poslední příspěvky