Z jednoho dva

27.7.2016
Motýl danaus východní, Danaus chrysippus, foto University of Exeter.

Bakteriální infekci nebezpečnou toliko samečkům pozoroval keňsko-britsko-německý biologický tým pod vedením prof. Richarda Ffrench-Constanta z University of Exeter u afrického motýla danaa východního (Danaus chrysippus). Dochází k tomu jen v nevelké oblasti kolem keňského Nairobi, kde se stýkají dva poddruhy. Bakterie Spiroplasma ixodeti způsobuje, že ze samčích vajíček se nevylíhnou larvy a jejich sestry je vbrzku snědí. Přesný mechanismus zatím znám není, nicméně zajímavé souvislosti tu existují. Nevylíhnutí samčích vajíček pozorujeme pouze u samic danaa východního, u kterých došlo ke splynutí samičího pohlavního chromozomu W s nepohlavním chromozomem, jež kromě jiné řídí vybarvení křídel. Nový chromozom nazvali objevitelé neo-W. Pravděpodobně pozorujeme proces vzniku dvou rozdílných druhů z jednoho. Motýla danaa východního vidíme na obrázku (foto University of Exeter).

 

Věk lana

26.7.2016
Nástroj na pletení lan z jeskyně Hohle Fels (foto Universität Tübingen).

Lano je jedním z důležitých vynálezů, na kterých stojí naše civilizace. Z nálezu ve známé německé jeskyni Hohle Fels lze usuzovat, že je mu minimálně 40.000 let. Tak starý je jednoduchý nástroj na jejich pletení, které nalezl tým prof. Nicholase J. Conarda z Universität Tübingen. Jak vidíme na obrázku (foto Universität Tübingen) , tvoří ho část mamutího klu s otvory. Uchytíme-li v každém z nich jedno vlákno, otáčením celého nástroje spleteme lano z tolika vláken, kolik máme k dispozici otvorů.

 

Titan a zlato v ortopedii

21.7.2016
Krystalová mřížka nového materiálu (E.Svanidze et al., High hardness in the biocompatible intermetallic compound beta-Ti3Au, Science Advances  20 Jul 2016, Vol. 2, no. 7, e1600319, DOI: 10.1126/sciadv.1600319).

Titan díky své biokompatibilitě, pevnosti a malému otěru je významný materiál v ortopedii pro výrobu kloubních náhrad zejména u namáhaných kloubů jako kyčel nebo koleno. Americký metalurgický tým vedený E.Morosanem z texaské Rice University ještě výrazně vylepšil jeho vlastnosti přidáním zlata. Nová slitina o složení Ti3Au je čtyřikrát pevnější než samotný titan. Její pevnost je stejná jako u většiny ocelí. Biokompatibilita je zachována, tření a otěr sníženy. Způsobuje to zkrácení chemických vazeb mezi atomy a zvýšená hustota valenčních elektronů. Krystalovou mřížku nového materiálu vidíme na obrázku (E.Svanidze et al., High hardness in the biocompatible intermetallic compound beta-Ti3Au, Science Advances 20 Jul 2016, Vol. 2, no. 7, e1600319, DOI: 10.1126/sciadv.1600319).

 

Nitěné bioobvody

20.7.2016
Schematické znázornění zapojení modifikovaných chirurgických nití (upraveno podle P.Mostafalu et al., A toolkit of thread-based microfluidics, sensors, and electronics for 3D tissue embedding for medical diagnostics, Microsystem &  Nanoengineering 2, 16039 (2016), doi:10.1038/micronano.2016.39).

Možnostmi využití modifikovaných chirurgických nití k vytváří monitorovacích obvodů v živých organismech studuje skupina vědců z několika předních amerických univerzit pod vedením Sameera R.Sonkusaleho z Tufts Univerzity v Massachusetts. Potěšující je, že členem týmu je i Ali Khademhosseini z Univerzity krále Abdulazíze v saudskoarabské Džiddě. Podíl Arabů na vědeckých objevech zdaleka neodpovídá jejich počtu ani finančním možnostem. Z běžné bavlněné nebo polyuretanové chirurgické niti vytvořili senzor pro mechanické napětí, tlak nebo teplotu pokrytím vodivými uhlíkovými nanotrubicemi. Pro ochranu nanesli na povrch ještě vrstvu polydimethylsiloxanu. Vodivost senzoru závisí na teplotě i tlaku. Pomocí změn napětí jednoduchého článku lze měřit pH. Sestává z jedné elektrody z nitě pokryté polyanilinem a druhé, referenční pokryté vrstvou koloidního stříbra a přes ni chloridem stříbrným. Jinou možností je využít kapilárních sil uvnitř chirurgických nití a přivádět tak tělní tekutiny ke čidlům na povrch těla. Svá zařízení testovali přímo ve tkáních živých laboratorních myší. Schematicky je znázorňuje obrázek (upraveno podle P.Mostafalu et al., A toolkit of thread-based microfluidics, sensors, and electronics for 3D tissue embedding for medical diagnostics, Microsystem & Nanoengineering 2, 16039 (2016), doi:10.1038/micronano.2016.39).

 

Fraktální metamateriál

19.7.2016
Dvě možné struktury fraktálního metamateriálu, nahoře na běžné fotografii, dole na snímku rastrovacího elektronového mikroskopu. Bílá úsečka vlevo je 80 mikrometrů dlouhá, vpravo 50 mikrometrů (Xiaoyu Zheng et al., Multiscale metallic metamaterials, Nature Materials (2016), doi:10.1038/nmat4694).

Zajímavý materiál neobvyklých vlastností, jehož struktura se fraktálně trojrozměrně opakuje přes sedm rozměrových řádů od nanometrů po centimetry, navrhl a vytvořil tým Christophera M. Spadacciniho z Lawrence Livermore National Laboratory ve spolupráci s Xiaoyu Zhengem a jeho kolegy z Virginia Tech v Blacksburgu. Jak vidíme na videu, vyznačuje se neobvyklou pružností, podstatně větší než vykazují kov nebo plast použitý k jeho zhotovení. K jeho vytvoření posloužila metoda 3D tisku s vysokým rozlišením. Na obrázku vidíme dvě možné struktury, nahoře na snímku optického, dole rastrovacího elektronového mikroskopu. Bílá úsečka vlevo je 80 mikrometrů dlouhá, vpravo 50 mikrometrů (Xiaoyu Zheng et al., Multiscale metallic metamaterials, Nature Materials (2016), doi:10.1038/nmat4694).

 

Urychlení mitofagie

18.7.2016
Nahořel struktura kyseliny ellagové, dole urolithinu A.

Jednoduchá chemická sloučenina urolithin A, jejíž strukturu vidíme na obrázku dole, může mít velmi prospěšné účinky. Chemicky jde o 3,8-dihydroxybenzo[c]chromen-6-on. Pokusy týmu Johana Auwerxe ze švýcarské Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne na hlísticích Caenorhabditis elegans ukázaly, že při orálním podávání in vivo vyvolává mitofagii. Jde o velmi prospěšný proces, kterým se odstraňují z buňky její nefunkční organely mitochondrie. U myší se to projevu zpomalením stárnutí díky lepší funkci svalů. V našem organismu vzniká rozkladem kyseliny ellagové (struktura viz obr.nahoře) a jejích derivátů střevní mikroflórou. Najdeme je v mnohých plodech, např v malinách, jahodách, brusinkách, vlašských a pekanových ořeších a granátových jablkách. Jejich protinádorové a antioxidační působení u malých zvířat bylo pozorováno již dříve. U lidí na potvrzení těchto výsledků doposud čekáme.

 

Krtkoželva

17.7.2016
Studovaná zkamenělina z jihoafrické pánve Karoo (foto Tyler R.Lyson).

Želví krunýře se vyvinuly během zhruba 50 milionů let z rozšířených žeber jejich společného prapředka Eunotosaurus africanus. Tyler R.Lyson z University of the Witwatersrand spolu s dalšími členy jihoafricko-americko-švýcarského paleontologického týmu pod vedením G.S.Bevera (rovněž UW) důkladně prostudoval jeho 260 milionů let starou zkamenělinu a vysvětlil dosud nejasný původ jeho rozšířených žeber. Širší žebra představují překážku pro rychlý běh cvalem a ztěžují dýchání. Pomáhají však tvorům zabývajícím se hrabáním. Zpevňují jejich trup a vytvářejí spolehlivou základnu pro hrabavé končetiny. Přizpůsobení těla k hrabání je rovněž výhodné pro plavání ve vodě, což byla vývojová cesta želv. Studovaná zkamenělina pochází z jihoafrické pánve Karoo. Nalezl ji osmiletý chlapec Kobus Snyman na pozemích farmy svého otce. Prohlédnout si ji můžeme na obrázku (foto Tyler R.Lyson). Je možné, že schopnost ukrýt se v zemi, usnadnila přežití předků želv při masovém vymírání na rozhraní permu a triasu.

 

Kolaps kaldery

15.7.2016
Vlevo (A) Letecký snímek ledovce nad kalderou, vpravo (B) láva vytékající z kráteru Holuhraun (M.T. Gudmundsson et al., Gradual caldera collapse at Bárdarbunga volcano, Iceland, regulated by lateral magma outflow, Science  15 Jul 2016: Vol. 353, Issue 6296, DOI: 10.1126/science.aaf8988).

Postupný vznik kaldery od srpna 2014 do únoru 2015 při výbuchu islandské sopky Bárdarbunga sledoval, popsal a vyhodnotil rozsáhlý tým vulkanologů z mnoha zemí světa. Jako první autor figuruje Magnus T. Gudmundsson z Islandské univerzity v Reykjaviku. Kalderou rozumíme kotlovitou prohlubeň vzniklou po úniku magmatu při výbuchu sopky. Ve sledovaném případě láva unikala 48 km dlouhým bočním kanálem a vytékala kráterem Holuhraun severovýchodně od sopky Bárdarbunga (viz obr.B). Kaldera vznikala postupným propadem hornin nad dutinou po odteklém magmatu. Jak vidíme na obrázku A (M.T. Gudmundsson et al., Gradual caldera collapse at Bárdarbunga volcano, Iceland, regulated by lateral magma outflow, Science 15 Jul 2016: Vol. 353, Issue 6296, DOI: 10.1126/science.aaf8988), nakonec dosáhla rozměrů 11 x 8 km a hloubky 65 m. Pozorování má velký význam, protože nejde o příliš častý jev. Během 20.století proběhl jen pětkrát. Práci komplikovala skutečnost, že celý proces probíhal pod ledovcem.

 

Narušování narušeného

14.7.2016
Sameček jednoho z ohrožených pískomilných druhů, 28 - 42 mm velkého motýlka ohniváčka přímočárného (Lycaena dispar) z čeledi modráskovitých (Lycaenidae) (foto Jeffdelonge, via Wikimedia Commons, GNU Free Documentation License 1.2).

Některé ohrožené druhy hmyzu, obojživelníků a rostlin žijí v prostředí obnažených písčin, které vznikají pravidelným narušování povrchu neregulovanými řekami, přirozenými požáry neboi pastvou větších býložravců. Všechny tyto vlivy jsme z naší krajiny víceméně eliminovali. Proto podle Lukáše Čížka z Biologického centra AV ČR patří dnes písčiny k nejohroženějším typům prostředí ve střední Evropě. Písčité povrchy můžeme obnažovat pomocí těžké techniky, což není levná záležitost. Jak zjistil vědecký tým vedený Klárou Řehounkovou z Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, přínosné může být narušování povrchu návštěvníky pískoven, kteří je využívají k rekreaci, zejména ke koupání. Svůj výzkum prováděli v pískovně Cep II poblíž Suchdola nad Lužnicí na Třeboňsku. Možné využití geocachingu ke stejným účelům studuje budějovická Calla – Sdružení pro záchranu prostředí. Jedním z ohrožených pískomilných druhů je 28 - 42 mm velký motýlek ohniváček přímočárný (Lycaena dispar) z čeledi modráskovitých (Lycaenidae). Jeho samečka vidíme na obrázku (foto Jeffdelonge, via Wikimedia Commons, GNU Free Documentation License 1.2).

Tisková zpráva AV ČR: Koupání v pískovnách prospívá jejich biodiverzitě

 

Ochrana mozku

13.7.2016
Struktura peptidů TXM-CB3 a DY-70.

Tým pod vedením prof.Daphe Atlas z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě odhalil peptidy, které účinně chrání mozek před negativními důsledky mikrotraumat. Tak nazýváme mikroskopická nepozorovatelná poranění. Dochází k nim zejména u dětí při jejich pohybových aktivitách, při sportu obecně nebo u starších osob. Při boxu v důsledku četných úderů do hlavy jsou dosti častým jevem. Jejich hromadění má negativní důsledky na fungování mozku. Stručně řečeno, spousta mikrotraumat se může nakonec v důsledku projevit jako větší cévní mozková příhoda (mrtvice). Kognitivní (poznávací) funkce mozku proti nim spolehlivě ochrání peptidy označené jako TXM-CB3 a DY-70, jejichž strukturu vidíme na obrázku.

 

Umělá přirozená kůže

12.7.2016

Brooklynský start-up Modern Meadow se snaží přivést na trh umělou kůži či přesněji řečeno useň jako materiálovou náhražku té přírodní. Na míru geneticky modifikované bakterie produkují bílkovinu kolagen různých druhů živočichů dle výběru zákazníka. Pomocí dalších úprav, jejichž podstatu společnost tají, se z něj stává materiál velmi podobný vydělané kůži. Vypadá to, jakoby se expertům z Modern Meadow podařilo zvládnout poměrně zásadní problém. Připravit molekuly nejrůznějších bílkovin pomocí geneticky modifikovaných bakterií či jiných organismů není v současnosti až takový problém. Abychom z nich získali použitelný funkční celek, ať už jakýkoli (např.kůži), musíme je správným způsobem propojit. A to už docela problém je. Výzkum pokládají za ukončený a připravují spuštění poloprovozu.

 

Lišejníkové ochlazení

11.7.2016
Nejvyšší současný mechorost, novoguinejský mech Dawsonia superba dorůstající výšky až 70 cm (foto Velela via Wikimedia Commons).

Lišejníky, mechorosty a nižší, necévnaté rostliny mohly v pozdním ordoviku (před 490 - 435 miliony let) způsobit ochlazení Zeměkoule. Podle Philippa Porady ze Stockholmské univerzity a jeho kolegů i z Německa, Francie a Velké Britanie v té době díky nim podstatně narostla rychlost zvětrávání hornin. V průběhu tohoto procesu křemičitanové horniny reagují s oxidem uhličitým z atmosféry za vzniku uhličitanů a oxidu křemičitého. Ohřívání způsobené skleníkovém efektem pokleslo, v důsledku čehož došlo ke snížení teplot. Na obrázku vidíme nejvyšší současný mechorost, novoguinejský mech Dawsonia superba dorůstající výšky až 70 cm (foto Velela via Wikimedia Commons).

 

Tři slunce vycházejí

10.7.2016
Planeta HD 131399Ab v systému tří sluncí (ESO/L. Calçada/M. Kornmesser).

nad planetou HD 131399Ab v soustavě HD 131399, kterou nalezli astronomové v souhvězdí Kentaura ve vzdálenosti 340 milionů světelných let. Oběžnice o hmotnosti přibližně čtyřnásobku Jupitera obíhá největší hvězdu soustavy ve vzdálenosti kolem šest miliard kilometrů. Tu obíhá ve větší vzdálenosti i dvojice těsně kolem sebe rotujících menších sluncí. Uměleckou rekonstrukci vidíme na obrázku a hlavně na animaci (ESO/L. Calçada/M. Kornmesser). Planeta vznikla před šestnácti miliony let, z kosmického pohledu je velmi mladá. Její povrchová teplota dosahuje 850 K. Objevil ji přímým pozorováním Kevin Wanger se svými kolegy z University of Arizona.

 

Nedobré vyhlídky

8.7.2016
Plody kakaovníku Theobroma cacao foto Luisovalles, via Wikimedia Commons.

přinášejí výsledky výzkumu vlivu elektrického pole na viskozitu. Zabývají se tím Rongjia Tao a Jeongoyoo Kim se svými kolegy z americké Temple University. V roztavené čokoládě zabraňuje shlukování částic, čímž klesá viskozita směsi. V důsledku toho s ní lze při výrobě podstatně lépe pracovat. Nepříjemným důsledkem je skutečnost, že to umožní výrobcům dále snížit obsah tuků z kakaových bobů v čokoládové směsi, které jsou pro její správnou chuť a konzistenci naprosto klíčové. Zapnutí elektrického pole umožní dále zvýšit množství nejrůznějších náhražek a plnidel. Na obrázku vidíme plody kakaovníku Theobroma cacao (foto Luisovalles, via Wikimedia Commons). Kakaové boby z něj jsou klíčovou surovinou pro výrobu čokolády.

 

Zpátky na stůl

5.7.2016
Chemická struktura kyseliny máselné.

Podle metaanalýzy (analýzy analýz) provedené Laurou Pimpin, Lianou Del Gobbo a Dariushem Mozaffarianem z bostonské Tufts University spolu s Jasonem H. Y. Wuem a Hilou Haskelberg z Universitoy of Syndey není máslo škodlivější než rostlinné tuky s vyšším obsahem nenasycených mastných kyselin. Předpokládali jsme, že máslo má podíl na vzniku diabetu a kardiovaskulárních onemocnění. Žádný takový jednoznačný vztah se v publikovaných odborných studiích nalézt nepodařilo. Neznamená to však, že bychom se mohli máslem nezřízeně cpát. Pořád se jedná o tuk, pro jehož konzumaci, stejně jako pro konzumaci všeho ostatního platí osvědčené: všeho s mírou.

Vlastislav Výprachtický 8.7.2016: U másla je větší riziko příjmu kyselina máselné, která vzniká vzdušnou oxidací. Kyselina máselná je nevhodná pro stravování, její pH bývá bod hodnotou 5. Proto bývají do másel přidávány antioxidanty , vhodným může být olivový olej a jiné rostlinné antioxidační látky.

Pavel 10.7.2016: A kolik té kyseliny máselné takto vzniká? Když si vzpomenu na chemický kabinet na základní škole, tak měla naše chemikářka kyselinu máselnou v zabroušené dóze, ta byla ve větší zabroušené dóze, ta byla pod zabroušený poklopem který byl pod větším zabroušeným poklopem, a přesto, když člověk tu skříň otevřel, bylo to, jako by dostal ránu pěstí. Na druhou stanu máslo (podle tvrzení výrobce bez čehokoliv dodaného) ponechané tři týdny na vzduchu při pokojové teplotě, není nijak cítit. Tak kolik tam té kyseliny máselné vznikne?

11.7.2016: Odporně zapáchající kyselina máselná neboli butanová CH3CH2CH2COOH vzniká v másle rozkladem jejího triacylglycerolu, kterého v něm najdeme 3 až 4%. Je silně leptavá, nikoliv však jedovatá.

 

Nejmenší objektiv

4.7.2016
Snímek miniaturního objektivu nasazeného na optickém kabelu či spíše kablíku. Celek je zasunut do špičky injekční jehly. Obrázek byl pořízen pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu a dodatečně zvýrazněn barvami (T. Gissibl  et al., Two-photon direct laser writing of ultracompact multi-lens objectives, Nature Photonics (2016) doi:10.1038/nphoton.2016.121).

o celkovém průměru 120 mikrometrů připravili metodou 3D tisku Timo Gissibl, Simon Thiele, Alois Herkommer a Harald Giessen ze Stuttgartské univerzity. Tvoří ho kombinace tří polymerních asférických čoček. Asférický tvar znamená, že neodpovídá části kulové plochy, jako naprostá většina čoček. Připravili je pomocí 3D tisku z monomeru, který tuhne po osvícení světlem. Mimořádných rozměrů dosáhli využitím femtosekundového litografického laserového systému, který v jednom kroku inicioval tuhnutí nanejvýš pomocí dvou fotonů. Uvažuje se o využití zejména v lékařství při zobrazování vnitřku těla. Na obrázku vlevo nahoře vidíme snímek miniaturního objektivu nasazeného na optickém kabelu či spíše kablíku. Celek je zasunut do špičky injekční jehly. Obrázek byl pořízen pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu a dodatečně zvýrazněn barvami (T. Gissibl et al., Two-photon direct laser writing of ultracompact multi-lens objectives, Nature Photonics (2016) doi:10.1038/nphoton.2016.121).

 

Poslední příspěvky