Opravená bakterie

27.5.2015
Kultura bakterií Myxococcus xanthus na snímku Trance Gemini, Wikimedia Commons, GNU Free Documentation License,  1.2

Běžné půdní bakterie Myxococcus xanthus si navzájem opravují své buněčné stěny. Zjistil to pomocí pozorování elektronovým mikroskopem Daniel Wall z University of Wyoming v Laramie se svými kolegy. Nepoškozená bakteriální buňka může část své buněčné stěny předat poškozené a napomoci tak její regeneraci. Buněčná stěna je převážně polysacharidový vnější obal buněk bakterií, archeí, řas, hub a rostlin. Má zejména ochranou funkci. Povrch živočišných buněk tvoří pouze buněčná membrána z uspořádaných molekul lipidů. U buněk, které mají buněčnou stěnu, se nachází těsně pod ní. Kulturu bakterií Myxococcus xanthus na snímku Trance Gemini, Wikimedia Commons, GNU Free Documentation License, 1.2 vidíme na obrázku.

 

Osvícená erekce

26.5.2015
nahoře potkaní samec s penisem ztopořeným modrým světlem, vlevo dole GTP, vpravo dole cGMP

Vyvolat erekci modrým světlem zatím u laboratorních potkanů (Rattus norvegicus) dokážou v laboratoři prof. M. Fusseneggera z ETH Zurich. Nejprve topořivá tělíska v penisech pokusných samců geneticky modifikují tak, aby místo běžného enzymu guanylátcyklázy obsahovala stejně fungující enzym původem z bakterií rodu Beggiatoa řádu Thiotrichales, který pracuje jen po ozáření modrým světlem. Guanylátcykláza hraje důležitou roli při vzniku erekce. Aktivuje ji oxid dusnatý, který je důsledkem dlouhého procesu přenosu nejrůznějších sexuálních podráždění až na buněčnou úroveň. Bakteriální guanylátcyklázu aktivuje modré světlo, takže celý předcházející proces, který může být různými způsoby narušen, lze zcela pominout. Jak již název napovídá, guanylátcykláza dělá z guanosintrifosfátu GTP cyklický guanosinmonofosfát cGMP. Ten uzavírá iontové kanály pro vápenaté ionty v buněčných membránách, což vede k poklesu koncentrace vápenatých iontů uvnitř buněk. V důsledku toho se uvolní hladké svalstvo topořivých těles, zvýší se přítok krve a dostaví se erekce. Současné prostředky pro povzbuzení erekce, jako Viagra, Levitra, nebo Cialis, jsou inhibitory enzymu, který rozkládá již vzniklý cGMP. Na obrázku vidíme nahoře potkaního samce s penisem ztopořeným modrým světlem, vlevo dole guanosintrifosfát GTP, vpravo dole cyklický guanosinmonofosfát cGMP

 

Teplokrevnou rybu

24.5.2015
leskyně skvrnitá s Nickem Wegnerem (vzadu), foto NOAA Fisheries/Southwest Fisheries Science Center

ulovil a popsal biolog Nicholas C. Wegner se svými kolegy z National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) v kalifornské La Jolle. Jde o leskyni skvrnitou (Lampris guttatus) z třídy paprskoploutvých. Na obrázku ji vidíme spolu s Nickem Wegnerem (vzadu), foto NOAA Fisheries/Southwest Fisheries Science Center. Jde o velkou celosvětově rozšířenou rybu. Žije v hloubkách 50 až 500 m, dorůstá délky až 2 m a váhy 270 kg. Teplo vyrábí nepřetržitým pohybem prsních ploutví a rozvádí ho do celého těla, takže udržuje svou teplotu asi o pět stupňů vyšší než okolí. Tepelné ztráty snižuje zajímavý mechanismus tepelné výměny. Před tím, než její teplá krev z vnitřku těla dorazí do studených žáber, projde jakýmsi biologickým tepelným výměníkem, kde své teplo předá okysličené studené krvi, jež proudí ze žáber do nitra těla. Cévy přicházející z nitra těla se před žábrami obtáčejí okolo těch, jež směřují dovnitř.

 

Náhrada kotníku

23.5.2015
kotníková protéza společnosti Össur, foto Össur

Islandská společnost Össur přichází s novým typem protézy kotníku Proprio Foot, kterou ovládají přímo motorické nervy. Její první uživatel Gudmundur Olafsson si ji nemůže vynachválit. Signály, které přicházejí po nervových vláknech z mozku, snímají speciální detektory v zachovalé části končetiny. Dekodér je interpretuje a převádí do pokynů pro motorek v protéze, který vykoná příslušný pohyb. Zařízení vidíme na obrázku (foto Össur).

 

Bez vrtule

20.5.2015
generátor elektřiny z kmitů, foto VORTES Bladeless

Společnost Vortex Bladeless zahájí 1.července crowdfundingovou kampaň na získání zdrojů na uvedení svého nového produktu na trh. Jak si můžeme prohlédnout na tomto videu, její zakladatelé zkonstruovali generátor elektřiny poháněný větrem, avšak bez vrtule. Elektřina vzniká standardním způsobem pomocí elektromagnetické indukce, potřebná energie se získává z kmitů vysokého válcovitého generátoru, který rozhýbá vítr. Zařízení je levnější, než klasická konstrukce s rotující vrtulí, takže i vyprodukovaná elektřina bude levnější. Milovníci ptactva jistě přivítají, že kmitající válce na rozdíl od obrovských vrtulí sotva opeřence ohrozí.

Webová stránka společnosti VORTEX Bladeless

 

Stanovit užití kokainu

19.5.2015
struktura benzoylekgoninu a methylekgoninu

z jediného otisku prstu umí britsko-nizozemský analytický tým vedený Dr.Melanie Bailey z University of Surrey. Kokain se v organismu metabolizuje na benzoylekgonin a methylekgonin (viz obr.), které se vylučují i potem. Pro jejich stanovení z otisku prstu využívají hmotnostní spektrometrie ve spojení s desorpční elektrosprejovou ionizací. Proud aerosolu se pomocí elektrického pole namíří ze vzdálenosti několika milimetrů na zkoumaný vzorek. Ionty z aerosolu ionizují a uvolňují z něj sloučeniny, které dále analyzují standardním postupem hmotnostním spektrometrem. Strukturu kokainu najdeme zde.

 

Nízké tření

18.5.2015
mechanismus nízkého tření na animaci Royal Society of Chemistry

Snížit tření mezi makroskopickými povrchy téměř až k nule jde pomocí nanodiamantů a grafenu. Zjistil to Anirudha V. Sumant se svými kolegy z Argonne National Laboratory v Illinois. Pokryjeme-li jeden povrch vrstvou grafenu a druhý nanodiamanty, při jejich vzájemném pohybu se grafen nabaluje na rotující nanočástice. Jak to funguje, si můžeme prohlédnout na animaci vyhotovené Royal Society of Chemistry. Popsaná struktura funguje proto, že udržuje jednotlivé atomy mezi oběma povrchy daleko od sebe, takže síly mezi nimi, které jsou podstatou tření, jsou minimální. Bohužel velký problém představuje vlhkost.

akademon.cz 3.11.2007: Jak snížit tření

 

Kusadlový výskok

17.5.2015
Vlevo nahoře dělnice mravence Odontomachus brunneus (a), pod ní larva mravkolva Myrmeleon (b) a vpravo její pasti na mravence (c) v písku (obr. Larabee FJ, Suarez AV (2015) Mandible-Powered Escape Jumps in Trap-Jaw Ants Increase Survival Rates during Predator-Prey Encounters. PLoS ONE 10(5): e0124871. doi:10.1371/journal.pone.0124871).

Dělnice mravence Odontomachus brunneus unikne sežrání tím, že se odrazí pomocí svých mohutných kusadel, až vyskočí do vzduchu. Entomologové Fredrick J. Larabee a Andrew V. Suarez z University of Illinois v Urbana-Champaign pozorovali, že tímto způsobem unikají před chycením do pastí larev mravkolva rodu Myrmeleon. Jako larvy ostatních rodů mravkolvů si v sypkém materiálu, např.jemném písku, vyhrabávají jamky, které slouží jako pasti. Spadne-li lapený mravenec až na dno, kde dravá larva přebývá, není pro něj úniku. Nohama se po sypkém povrchu nevyhrabe, navíc za situace, když ho larva sestřeluje dalšími zrnky písku. Jedinou šancí je rychle vyskočit ven. Na obrázku vlevo nahoře vidíme dělnici mravence Odontomachus brunneus (a), pod ní larvu mravkolva Myrmeleon (b) a vpravo její pasti na mravence (c) v písku (obr. Larabee FJ, Suarez AV (2015) Mandible-Powered Escape Jumps in Trap-Jaw Ants Increase Survival Rates during Predator-Prey Encounters. PLoS ONE 10(5): e0124871. doi:10.1371/journal.pone.0124871).

 

Kávovar v laboratoři

17.5.2015
Badyánovník anýzový, obr. Franz Eugen Köhler v Köhler's Medizinal-Pflanzen, 1897, via Wikimedia Commons. Dole je znázorněna struktura šikimové kyseliny

Kávovar sice patří ke standardní výbavě laboratoří, dosud se však využíval pouze k občerstvování osob tam pracujících. Stroj na přípravu espresa bez jakýchkoli úprav použili k izolaci šikimové kyseliny z rozdrcených plodů badyáníku anýzového (Illicium anisatum) v laboratoři Jasona A. Smitha z University of Tasmania. Chemicky jde o tlakovou extrakci horkou vodou, byť tasmanští chemici využili vody s 30% ethanolu. Kondenzování vodní páry přímo v extrahované látce, zpravidla mleté kávě, způsobuje, že extrakce probíhá za teploty blízké bodu varu. Pracovní tlak dosahuje téměř dvacetinásobku tlaku atmosférického, u domácích přístrojů obvykle jen patnáctinásobku.

Šikimová kyselina, jejíž strukturu vidíme na obrázku, je významným metabolitem rostlin a mikroorganismů. Podařilo se ji izolovat roku 1885 právě ze semen badyánovníku anýzového, která používáme jako koření pod jménem badyán. Japonské pojmenování pro tento strom zní šikimi, odtud neobvyklé jméno pro šikimovou kyselinu. Ve farmaceutickém průmyslu se využívá jako výchozí sloučenina pro přípravu aktivní složky antivirového preparátu Tamiflu.

Badyánovník anýzový si můžeme prohlédnout na kresbě Franze Eugena Köhlera z Köhler's Medizinal-Pflanzen, 1897, via Wikimedia Commons. Dole na obrázku je znázorněna struktura šikimové kyseliny.

 

Je to GMO nebo není?

15.5.2015
Brukev řepka (Brassica napus), zvaná řepka olejka, obr. Franz Eugen Köhler, Köhler's Medizinal-Pflanzen via Wikimedia Commons.

Kalifornská společnost Cibus přichází s novou odrůdou řepky olejky tolerantní vůči herbicidům. Tato vlastnost nevznikla vnesením nového genu, nýbrž pouze zablokováním několika nukleotidů v její deoxyribonukleové kyselině DNA. Vedení společnosti Cibus nejspíš doufá, že tímto postupem ošálí odpůrce geneticky modifikovaných organismů, protože v původním smyslu slova o GMO vlastně nejde. Jsem přesvědčen o tom, že na evropské odpůrce si tímto podlým trikem nepřijdou. Už v lednu zaslaly některé bdělé environmentální skupiny Evropské komisi otevřený dopis, v němž požadují, aby každá nová technika, která jakýmkoli způsobem souvisí s regulací genů, byla posuzována stejně jako klasická genetická modifikace. Vycházejí při tom z principu předběžné opatrnosti, podle nějž by některé činnosti neměly být provozovány, jestliže nemáme jistotu o neexistence možných potenciálně nebezpečných důsledků. Selektivně aplikovaný přístup předběžné opatrnosti je mocnou zbraní, kterou lze utlouci jakýkoli produkt, kterým se nás nadnárodní společnosti pokoušejí otrávit. Je zajímavé, že ho aplikujeme jen tam, kde se to hodí, a nikoliv třeba u standardních šlechtitelských metod. Vzniká tak absurdní situace, kdy po geneticky modifikovaných potravinách požadujeme, aby byly bezpečnější, než ostatní potraviny. U nich takové testy nikdo neprovádí a ani nepožaduje. A co teprve příroda sama, ta provádí věci! Klidně šoupne třeba bakteriální geny do sladkých brambor. V prvé řadě bychom se měli nejspíš zasadit o to, aby se principem předběžné opatrnosti řídila příroda.

Stanovisko Royal Society ve věci geneticky modifikovaných organismů 13.5.2003

Na obrázku vidíme brukev řepku (Brassica napus), zvanou řepka olejka, obr. Franz Eugen Köhler, Köhler's Medizinal-Pflanzen via Wikimedia Commons. Netřeba se obávat, vzhledem k tomu, že ilustrace pochází z roku 1897, určitě nejde o geneticky modifikovanou rostlinu.

 

Opačný elektrolyzér

14.5.2015

Při elektrolýze se voda rozkládá na své složky vodík a kyslík. Chceme-li zamezit jejich opětovnému sloučení spojenému s výbuchem, musíme oba plyny ihned po vzniku oddělit. Jsou-li katoda, kde vzniká vodík, a anoda, na níž se uvolňuje kyslík, dostatečně daleko od sebe, popřípadě ještě odděleny membránou, nebezpečí vzniku výbušné směsi plynů není velké. S rostoucí vzdáleností elektrod narůstá odpor elektrolyzéru, což může v průmyslovém měřítku znamenat výrazné zvýšení spotřeby energie. Opačným směrem postupovali S. Mohammad H. Hashemi, Miguel A. Modestino a Demetri Psaltis ze švýcarského Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL). Katodu i anodu umístili pouhé setiny milimetru od sebe, aniž by je jakkoli oddělili. Pouhé proudění elektrolytu v tak malých prostorách spolehlivě zabrání mísení bublinek vznikajících plynů.

 

Proti námraze

13.5.2015
Chování vodních kapek při dopadu na superhydrofobní povrch za různých teplot, Sun X., Damle V. G., Liu S., Rykaczewski K. (2015). Bioinspired Stimuli-Responsive and Antifreeze-Secreting Anti-Icing Coatings. Adv. Mater. Interfaces, 2: . doi: 10.1002/admi.201400479

Nové technologie, které mají zabránit namrzání povrchů, zkombinoval Konrad Rykaczewski se svými kolegy z Arizona State University v Tempe. V první fázi zabráňuje vzniku námrazy superhydrofobní povrch. Pokud to nestačí, začne skrze póry difundovat nemrznoucí směs, která je umístěna v tenké vrstvě pod celým ošetřeným povrchem. Chování vodních kapek při dopadu na superhydrofobní povrch za různých teplot vidíme na tomto videu (Sun X., Damle V. G., Liu S., Rykaczewski K. (2015). Bioinspired Stimuli-Responsive and Antifreeze-Secreting Anti-Icing Coatings. Adv. Mater. Interfaces, 2: . doi: 10.1002/admi.201400479).

 

Západ Slunce na Marsu

12.5.2015
západ Slunce na Marsu, foto NASA

vyfotografovalo průzkumné marsovské vozítko Curiosity vyslané NASA před třemi lety během své cesty v impaktním kráteru Gale. Slunce se na snímku jeví menší než na Zemi, což je pochopitelné, protože Mars je od naší hvězdy dále. Jeví se i bělejší, protože atmosféra Marsu je mnohem řidší, takže záření se méně rozptyluje. Žlutá barva Slunce při pohledu z povrchu Země a modrá obloha je způsobena větším rozptylem kratších vlnových délek při srážkách s molekulami plynů v atmosféře. Jinak je naše hvězda bílá. Západ i východ je zbarven spíš červeně nebo žlutě, protože na prachových částicích se více rozptylují tyto vlnové délky. Vlastnosti výrazně řidší marťanské jsou odlišné. Přes den je rezavě červená a večer do modra.

 

Radar záchranář

11.5.2015
terénní testování FINDERu ve virginském Lortonu, foto NASA

Čtveřici mužů zasypanou během zemětřesení 25.dubna t.r. třemi metry sutě se podařilo zachránit v nepálské vesnici Chataura díky technologii vyvinuté ve spolupráci NASA a amerického Ministerstva vnitřní bezpečnosti. Zařízení zvané FINDER (Finding Individuals for Disaster and Emergency Response) s pomocí odraženého mikrovlnného záření detekuje nepatrné pohyby, konkrétně v našem případě srdeční tep. Od 29.dubna záchranného týmy s pomocí dvou kusů FINDERu prohlížely postižené oblasti. Při konstrukci přístroje našla uplatnění technologie vyvíjená původně pro nalezení života na cizích planetách. Hezký příklad toho, že velmi akademicky zaměřený výzkum může mít velmi praktické výstupy. Při předchozích testech FINDER rozpoznal přítomnost člověka na 30 metrů ve volném prostoru, pod 3 m sutě nebo 7 m betonu. Na obrázku NASA vidíme terénní testy FINDERu ve virginském Lortonu.

 

Chybějící mikroorganismus

7.5.2015

Mikroorganismy Archea představují jednu ze tří domén (nadříší) organismů. Na Zemi se objevili před 3,5 miliardami let, jde tedy o nejstarší přežívající formou života. Dvě zbývají domény jsou bakterie a eukaryotní (jaderní), do níž patříme i my. Předpokládá se, že eukaryotní organismy se mohly z této prastaré formy života vyvinout, ale doposud jsme neznali spojovací článek mezi nimi. Podařilo se ho pomocí molekulárně genetické analýzy nalézt mezinárodnímu vědeckému tým pod vedení Thijse J. G. Ettemy z Uppsalské univerzity ve Švédsku. Ve vzorcích odebraných v poli hydrotermálních průduchů Lokiho Hrad ve středním Atlantiku nalezli nový kmen mikroorganismů Archea zvaný podle místa svého prvního nálezu Lokiarchaeota. K eukaryotním organismům mají mnohem blíže než všichni ostatní příslušníci jejich domény.

 

Tajemství uranu

6.5.2015
Černá břidlice z lokality Marcellus ve státě New York, foto Lvklock, Creative Commons  3.0, Wikimedia Commons.

Při vzniku usazenin v dávných dobách probíhaly redukční procesy buď čistě chemicky nebo za působení bakterií. Jejich rozlišení na základě analýzy usazenin nám může přinést cenné informace o tehdejší mikrobiální aktivitě. Rozlišit chemický a biologický proces při srážení uranu během tvorby usazenin v pravěkých mořích se podařilo týmu Rizlan Bernier-Latmani ze švýcarské École Polytechnique Fédérale de Lausanne. V pískovcích různého stáří a prahorních i křídových černých břidlicíchcích, které obsahují zbytky organických látek, nalézáme stopy spolusražených uraničitých sloučenin. Při redukci rozpustných forem šestimocného uranu U(VI) na nerozpustné sloučeniny čtyřmocného uranu U(IV) dávají bakterie přednost izotopu uranu 238U. Protože při čistě chemické redukci není žádný izotop upřednostněn, z nadbytku zmíněného izotopu lze usuzovat na přítomnost bakterií. Černou břidlici z lokality Marcellus ve státě New York vidíme na obrázku (foto Lvklock, Creative Commons 3.0, Wikimedia Commons).

 

Dávní pěstitelé škeblí

5.5.2015
starodávná pěstírna škeblí na ostrově Quadra v Britské Kolumbii, Groesbeck AS, Rowell K, Lepofsky D, Salomon AK (2014) Ancient Clam Gardens Increased Shellfish Production: Adaptive Strategies from the Past Can Inform Food Security Today. PLoS ONE 9(3): e91235. doi:10.1371/journal.pone.0091235

Terénní výzkum, který provedli Amy S. Groesbeck, Dana Lepofsky a Anne K. Salomon ze Simon Fraser University spolu s Kirsten Rowell z University of Washington na americkém severozápadním pacifickém pobřeží ukázal, že tamější dávní obyvatelé dokázali svůj sběr škeblí řádně podpořit. Pomocí kamenných valů snižovali sklon přirozených pláží, čímž vytvářeli příhodnější podmínky pro jejich růst. Terasy vhodné pro pěstování budovali i na místech, kde přirozené pláže nenalezli. Výtěžky tak konkrétně u druhů Leukoma staminea a Saxidomus giganteus dokázali nejspíš zněkolikanásobit. Úpravy na pobřeží Britské Kolumbie jsou staré minimálně tisíc let, pravděpodobně však mnohem více. Na obrázku vidíme starodávnou pěstírnu škeblí na ostrově Quadra (foto Groesbeck AS, Rowell K, Lepofsky D, Salomon AK (2014) Ancient Clam Gardens Increased Shellfish Production: Adaptive Strategies from the Past Can Inform Food Security Today. PLoS ONE 9(3): e91235. doi:10.1371/journal.pone.0091235).

 

Nástěnný akumulátor

4.5.2015

Výrobce elektromobilů kalifornská společnost Tesla Motors začala přijímat objednávky na svůj nový produkt, domácí lithiový akumulátor Powerwall. Zařízení o rozměrech 130 x 86 x 18 cm a váze 100 kg se připevňuje na zeď. Tedy žádný střízlík. Primárně má sloužit k ukládání energie z domovních fotovoltaických článků, protože spotřeba domácností a doba maximálního slunečního svitu se nepřekrývají. Za 3.000 USD si pořídíte akumulátor, který uskladní 7 kWh, za 3.500 USD 10 kWh. Společnost Tesla je si svým produktem jistá, takže nabízí záruku po dobu celých deseti let. Jde bezpochyby o technologicky velmi pokročilý akumulátor, nicméně možnosti jeho využití v domácnostech zůstávají omezené. Veškeré domácí spotřebiče jsou na střídavý proud s výjimkou přenosných zařízení jako jsou mobily a tablety. Abychom Powerwall mohli nyní použít pro napájení většiny domácích spotřebičů, musíme k němu připojit ještě střídač, který také není zadarmo a jeho zapojení vyžaduje kvalifikovaného technika. Napájení domácností stejnosměrným proudem přímo z fotovoltaických článků je zajímavá myšlenka. Domácí spotřebiče jsou sice konstruovány tak, aby odebíraly střídavý proud ze zásuvky, nicméně naprostá většina z nich včetně žárovek LED má stejnosměrné vnitřky, kromě těch, které užívají nějaký motor, jako pračky a ledničky. Elektřinu tedy musí usměrňovat. Smysl by mělo reorganizovat celé domácnosti na stejnosměrný proud, který by dodávaly rovnou fotovoltaické články. Součástích takových obvodů by nepochybně musel být vyrovnávací akumulátor, např. od společnosti Tesla Motors. Fakticky by to vyžadovalo jenom nevelké úpravy zapojení, nicméně zcela nad možnosti neškolených osob. Jako první krok k přechodu domácností na stejnosměrný proud představuje Powerwall šikovný a potřebný produkt, který by se mohl opravdu masově rozšířit. Bez navahujících změn zůstává pouhým výkonným akumulátorem, jakých je už v současnosti na trhu dostatek. Příliš přitažlivá není ani vysoká cena, protože zařízení podobných parametrů, byť ne tak elegantní, o něco větší a o dost těžší, se dá sestavit z běžných olověných akumulátorů.

jjezevec 4.5.2015: Cituji: ".....protože zařízení podobných parametrů, byť ne tak elegantní, o něco větší a o dost těžší, se dá sestavit z běžných olověných akumulátorů." Tak si to schválně postavte, a uvidíme jestli vám to ještě bude fungovat třeba jen za 5 let. Právě tak kvalita spolu se zárukou 10let z toho dělá zajímavé zařízení!!!

5.5.2015: Zajímavé zařízení z Powerwallu dělá především dokonale provedený marketing. Nenechte se zmást elegantním vzhledem.

26.5.2015: Hana Drábová, předsedkyní Státního úřadu pro jadernou bezpečnost, se na stránkách časopisu Respekt vyjádřila k novému produktu společnosti Tesla Motors takto: "Elon Musk mluví o průlomu. Ale co je to za průlom? Technologicky je to stará lithiová baterie, akorát že nasadil poměrně nízkou cenu. Asi poloviční oproti tomu, za kolik se velké lithiové akumulátory dříve prodávaly. Problém také je, že tyto moderní energetické technologie jsou všechny životně závislé na materiálech, kterých na Zemi není moc. Patří mezi ně i lithium. Jeho zásoby jsou stejně jako v případě ropy nespravedlivě geograficky rozmístěny. A cena nezávisí jen na nákladech těžby, ale je stejně jako u ropy spekulativní. Mimochodem, jedno z největších ložisek lithia na světě je v Krušných horách, ale zatím není prozkoumané." (Respekt č.22, 25.-31.května 2015, str.29)

 

Poslední příspěvky