Nové materiály

31.1.2009
struktura grafanu

Polovodič, který se pouhou změnou teploty přemění z typu p na typ n připravili na německé Westfälische Wilhelms-Universität Münster. Jeho složení je Ag10Te4Br3. Za teploty 290 K přejde reverzibilně z typu p na n, při 317 K z n na p a při 390 K z p na n.

Britským vědců se podařilo z grafenu (akademon.cz 22.10.2004) připravit grafan, tedy jednoatomovou vrstvy atomů uhlíku, přičemž na každý z nich je navázán jeden vodík. Jde o vynikající izolátor, takže může sloužit k odizolování elektronických prvků připravených na bázi grafenu. Protože naváže velké množství vodíku, možná bude vhodný i jako medium pro skladování tohoto plynu. Vzniká působením atomárního vodíku na grafen.

Látku, která je vodičem i nevodičem studují na University of California v Berkeley. Jde o oxid železito-bismutitý BiFeO3, který elektřinu nevodí. Nicméně 2 nm silná oblast oddělující jednotlivé magnetické domény (oblasti se shodně orientovanými spiny nepárových elektronů) této látky je elektricky vodivá.

Borid boritý

30.1.2009

Zvláštní chemickou sloučeninu, borid boritý, o sumárním vzorci B28 připravil a popsal mezinárodní tým vědců na popud profesora Jiuhua Chena z Florida International University. Za teploty 1.400 stupňů Celsia v rozmezí tlaků 19 až 89 Gpa dochází k redistribuci náboje, že jako jediný čistý prvek vytváří zároveň vlastní kationy a anionty. Přestože znamé celkem 16 rozdílných modifikací boru, něco takového doposud pozorováno nebylo. O struktuře nové látky máme zatím jen základní představu. Je tvořena dvojici trojúhelníkových dvacetistěnů B12, přičemž každý z nich je kombinován s B2 párem.

Fosforečnanová skla

29.1.2009

Oxid křemičitý je základního složkou skla. Nahradíme-li ho oxidem fosforečným, získáme skelný materiál, který sice není dost odolný, abychom z něj vyrobili okenní tabule a pivní lahve, nicméně má velmi zajímavé využití v lékařství. Lze ho využít k léčení poškozených tkání. Vzhledem k tomu, že není inertní, nýbrž se zapojuje do chemických procesů v lidské těle, lze z něj zhotovit struktury, které napomohou pomocí interakcí s buňkami obnovení původních tkání. A nemusí vždy jít jen o úraz, laboratorní experimenty ukazují, že by vlákna z fosforečnanových skel mohla napomoci i při léčení svalové dystrofie. Jejich vlastnosti lze nastavovat v širokém rozmezí, takže se uvažuje o jejich užití jak při léčení svalů či šlach, tak v zubním lékařství. Kromě tradičního tavení je lze připravit i za normální teploty metodou sol-gel (akademon.cz 26.5.2004).

Sedm rysů rakoviny

28.1.2009

Rakovinné bujení lze nyní definovat sedmi vlastnostmi, z nichž poslední byla popsána americkými, čínsklými a korejskými vědci v lednu 2009. Jde tu o (1) necitlivost k růstovým inhibitorům, (2)soběstačnost růstových signálů, (3) neomezený replikační potenciál, (4) vytrvalou angiogenezi, (5) necitlivost k apoptóze, (6) invazi do tkání a metastázy, a nově (7) tvorbu zánětlivého mikroprostředí.

Lidská salicylová kyselina

27.1.2009
Kyselina salicylová (vlevo) a její methylester (vpravo)

Gwendoline Barter spolu se svými kolegy ze skotské National Health Service prokázala, že lidský organismus produkuje v malém množství vlastní salicylovou kyselinu C6H4 (OH)COOH. Jde o důležitý a rozšířený rostlinný hormon, který kromě vrby (Salix alba), po níž je pojmenován, můžeme izolovat např. z tužebníku. Jeho protizánětlivé účinky a tlumení bolesti znal již řecký lékař Hippokrates, ale hovoří o něm i starší sumerské a asyrské prameny. Ve formě tinktury z vrbové kůry ho jako léčiva užívali i severoameričtí indiáni. Ve své esterifikované formě jako kyselina acetylsalicylová je součástí známého léku aspirinu. Časem možná místo užívání této dosti agresivní sloučeniny ve formě tabletek bude možné stimulovat v nemoci naši vlastní produkci.

Jak vznikají invaginace v membránách

26.1.2009

Na Yaleově univerzitě se podařilo zjistit, jak vznikají nerovnosti v buněčných membránách. Proteiny obsahující oblast zvanou F-BAR vytvářejí kostry v periferní cytoplasmě. Mají protáhlý půlměsíčitý tvar a jsou nezvykle rigidní. Interagují s membránou svým nabitým povchem a uspořádávají se do helikálních struktur na membránách. Shluky těchto proteinů jsou tak pevné, že membránové složky jsou nuceny přizpůsobit se zakřivenému tvaru F-BAR.

Citlivý glukózový senzor

25.1.2009
Chemická struktura sacharidu glukozy v Haworthově projekci.

Vědci z Purdue University v Indianě zvýšili podstatně citlivost glukózového čidla. Využili k tomu své dřívější technologie pěstování uhlíkových nanotrubic v porézní hliníkové folii na křemíkovém podkladu. Konce nanotrubic pak pokryli palladiem, které na jejich konci vytváří drobounké kvádříky. Po jejich pozlacení na ně pomocí bílkoviny streptavidinu připojili molekuly enzymu glukosaoxidasy. Za přítomnosti glukózy a kyslíku v prostředí dochází pomocí tohoto enzymu k její oxidaci, přičemž uvolněné elektrony proudí přes uhlíkové nanotrubice do vodivého podkladu. Naměřený proud je přímo úměrný koncentraci glukózy. Sledování její koncentrace má velký význam třeba pro nemocné diabetem. Vytváření elektrod pokrytých obdobnými paličkovými útvary zřejmě zvyšuje účinnost elektrodových procesů (viz též akademon.cz 29.9.2008).

Staronový létající stroj

25.1.2009
prototyp nového létajícího stroje (foto Naohiro Hara)

Naohiro Hara, Kazuo Tanaka a Hiroshi Ohtake z tokijské University elektrokomunikací (Denki-Tsushin Daigaku) spolu s Hua O. Wangem z Boston University vylepšili návrh nového typu létajícího stroje ze třicátých let, takže se mu skutečně podařilo vzletět. Tvoří je soustava křídel, která rotuje ve svislém směru. Aby stroj mohl fungovat, je třeba měnit sklon křídel během každého oběhu, čehož se podařilo dosáhnout pomocí pantografu. Prototyp nového létajícího stroje vidíme na snímku Naohira Hary.

Robokůpek

24.1.2009

Japonská robotická společnost Tmsuk Co Ltd. ve spolupráci s bezpečnostní agenturou Alacom Co. Ltd. vyvinuly robota, který chytá lidí do sítě. T-34 se pohybuje na pásech ve střeženém prostoru. Ve chvíli, kdy zachytí pomocí svých senzorů narušitele, vystřelí na něj síť, do níž se zaplete. Pracuje buď autonomně, nebo ho jeho majitel může řídit mobilním telefonem. Vzhledem k tomu, že vyvine rychlost nanejvýš 10 km/hod, s nasazením venku v otevřených prostorech se příliš nepočítá.

Nejstarší dochované pavoučí vlákno

23.1.2009

Britský paleobiolog Martin Brasier z Oxford University nalezl zalité v jantaru nejstarší dochované pavoučí vlákno.

Kukadla jako zrcadla

23.1.2009
strašík natalský (Rhynchohyalus natalensis) ze sbírek Museum of Comparative Zoology, Harvard University.

Za celých pět set milionů let evoluce obratlovců se objevil pouze jediný, který ve svém oku využívá k vytvoření obrazu také zrcadel. My všichni ostatní používáme čočky. V zásadě jde o dva rovnocenné způsoby zobrazování. Čočky využívají lomu světla, zrcadla odrazu. V některých lidských vynálezech najdeme čočky (brýle, menší dalekohledy), v jiných zrcadla (hvězdářské teleskopy). Evoluce obratlovců se až na rybu strašíka hnědorypého (Dolichopteryx longipes) přidržela čoček. Zmíněnou výjimku můžeme vylovit z hloubek okolo 1.000 ve vodách pacifického souostroví Tonga. Na první pohled působí dojmem, že má očka čtyři. Ve skutečnosti jsou jen dvě, každé z nich rozdělené na dvě části. Jednou části pomocí čočky sledují dění nad ním, tedy odkud dopadají nepatrné zbytky světla z hladiny. V druhé části najdeme zrcadlo z uspořádaných vrstev krystalů guaninu. Sleduje prostor pod rybou, odkud přicházejí jen občasné záblesky světla způsobené bioluminiscencí živočichů. Ty pak směřuje do vlastního rybího oka. Přestože druh samotný známe 120 let, teprve nyní prof. Hans-Joachim Wagner z Eberhard Karls Universität Tübingen chytil jeden živý exemplář. Jeho kolega Dr.Tammy Frank pomocí fotografií z různých směrů objasnil toky světla v oku strašíka.

21.3.2014: Obdobné uspořádání oka je zřejmě společné všem strašíkům. U strašíka natalského (Rhynchohyalus natalensis) uloveného nedávno v Tasmanově moři mezi Austrálií a Novým Zélandem podobné oko popsal rovněž prof. Hans-Joachim Wagner se svými kolegy. Vidíme ho na obrázku ze sbírek Museum of Comparative Zoology, Harvard University.

Horizontální přenos genů u vícebuněčných organismů

23.1.2009

Řada jednobuněčných organismů je schopna přijímat geny od dalších organismů tzv. horizontálním přenosem. Teprve nyní se podařilo zjistit, že i drobní bezobratlí viřníci jsou schopni přijímat geny od bakterií, plísní a rostlin. Viřníci z třídy Bdelloidea jsou toho schopni zřejmě proto, že mohou vyschnout, čímž se mohou zprůchodnit jejich buněčné membrány, a tak se otevřít kouskům vnější DNA. Dá se tak i vysvětlit, proč tito viřníci žijí na Zemi přes 40 milionů let zcela bez sexu.

Spintronický zdroj

22.1.2009

Fyzikové z Physikalisch-Technische Bundesanstalt v německém Braunschweigu a z Lotyšské univerzity v Rize připravili polovodičový zdroj, který je schopen produkovat jednotlivé elektrony s definovaným spinem, což by mohlo mít velký význam pro další rozvoj spintroniky (akiademon.cz 13.10.2008).

Rozšiřující se biotop a vystavení nepřátelům

22.1.2009
Mšice Myzus persicae, foto Scott Bauer, Wikimedia Commons.

Mnoho rostlinných druhů se rozšiřuje do vyšších zeměpisných šířek a nadmořských výšek. Nyní se ukazuje podle holandských vědců, že rostlinné druhy z říční oblasti byly lépe vybaveny proti podzemním i nadzemním nepřátelům než dříve usazené druhy. Patnáct rostlinných druhů bylo pěstováno v přítomnosti pouštní kobylky Schistocerca gregaria a mšice Myzus persicae (foto Scott Bauer). Kobylky si počínaly hůře na expandujících rostlinách než na dříve usazených. Expandující druhy trpěly méně patogenními vlivy v kořenové oblasti. Výsledky naznačují, že rostliny šířící se do nových biotopů mohou zahrnovat potenciální vetřelce, kteří jsou vystaveni slabší kontrole jak nad zemí tak pod ní.

Suchozemská ještěrka pod mořem?

21.1.2009
samec haterie novozélandské (Sphenodon punctatus) jménem Henry, Wikimedia Commons.

Novozélandsko-australsko-britský tým paleontologů nalezl 18 milionů let starou zkamenělinu haterie (Sphenodon). Řád plazů Sphenodontida byl nejrozšířenějším v období triasu a jury. V dnešní době přežívají na ostrovech okolo Severního novozélandského ostrova již jed dva druhy (haterie novozélandská a haterie Guentherova). Na temeni jejích hlav se nachází parientální otvor s temenním okem, kterým vidí přinejmenším v mládí. Spolu s ptáky buřňáky obývají stejné nory. Nález této fosilie nás zřejmě přinutí revidovat původní představy o geologické minulosti Nového Zélandu, podle nichž měl v době, kdy na něm žila suchozemská ještěrka, být zcela pod mořem. Zdá se, že alespoň některé části pevniny vyčnívaly.

Šťastný nález

21.1.2009
Až 37 kg těžký a více než 1 m vysoký Megalapteryx didinus, poslední vyhynulý moa žijící ještě kolem roku 1500. Umělecká rekonstrukce George Edwarda Lodge.

Jamie Wood z novozélandské University of Otago objevil v odlehlých částech Jižní ostrova obrovské naleziště koprolitů (fosilizovaného trusu) vymřelých ptáků řádu Dinornithiformes (moa). Mezi 1.500 kusy některé měřily až 15 cm. Jejich rozbor ukázal, že někteří vyhynulí ptačí giganti požírali spíše malé rostliny, zatímco se předpokládalo, že spásali spíše stromy a keře.

Genově manipulované metabolické cesty

20.1.2009
barvínek menší (Vinca minor) foto Kaldari

Vědci vedení Sarah O'Connorovou z Department of Chemistry na MIT upravili metabolické cesty barvínku menšího (Vinca minor) tak, aby její buňky v kultuře produkovaly odlišné látky, než původní rostlina. O barvínku víme, že produkuje různé alkaloidy. Ostatně je znám i v lidovém léčitelství. Doposud jsme při genových manipulacích postupovali tak, že do vybraného organismu jsme vpravili gen z jiného organismu, který za produkci té které sloučeniny odpovídal. Tým Sarah O'Connorové toho dosáhl mutací genu, jež kóduje strukturu jednoho enzymu metabolické cesty vedoucí k alkaloidům. Enzym sám pak byl schopen do jejich biosyntézy jiné sloučeniny.

Zmateni polarizovaným světlem

18.1.2009
pošvatka Dinocras ferreri, foto Hectonichus,  Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 licence.

Naše civilizace mate některé živočichy, kteří využívají ke své orientaci polarizované světlo. K jeho přirozeným zdrojům patří Měsíc a vodní plochy, na nichž dochází k tzv. polarizaci odrazem. Stejným způsobem se však chovají např. i skleněné plochy, sluneční baterie, olejové skvrny, nové asfaltové silnice, automobily či leštěný kámen. V současnosti známe 300 druhů hmyzu, které jako primární orientační zdroj využívají polarizované světlo. Vytvoříme-li nové zdroje zvláště v blízkosti vodních ploch a mokřadů. Např. pošvatky kladou vajíčka místo ploch vodních na plochy asfaltové. Jeden ze spoluautorů studie popisující tyto jevy, Dr.Bruce Robertson z Michigan State University soudí, že polarizovaného světla by rovněž bylo možné využít při konstrukci pastí na hmyz, jež škodí kulturním plodinám.

Světlem mateme i vyšší živočichy. Čerstvě vylíhlé želvy hledají svou cestu na volný oceán podle světla hvězd a měsíce odraženého od vodní hladiny. Podařilo se zaznamenat případy, kdy místo toho mířili k silně osvětleným budovám nebo lampám silničního osvětlení. Želvy někdy pojídají i průhledné plastové pytlíky, protože voda bohatá planktonem má velmi podobné optické vlastnosti.

Jaryna Šenkýřová 14.2.2009: Je hloupé, že se lidé tak málo učí od ostatních zvířat. Myslím, že by vědci,jako je Dr.Bruce Robertson z Michigan State University, udělali lépe kdyby více myslelí, na způsobu dosažení trvale udržitelného rozvoje, než na to jak využít zmatení živočichů ku prospěchu zemědělců. Je nadvýroba potravin, proto jsou např dotace od EU na udržbu krajiny a né na výrobu potravin. A v USA je to podle mě podobné. Je smutné, že ta,dá se říci rozumová elita, nejde příkladem, jak docílit, aby čím dál méně docházelo k podobným zmatením těchto zvířat, jenž mají lidé pro svou pohodlnost nasvědomí. Děkuji.

akademon.cz 15.2.2009: Zemědělská politika Evropské unie by bezesporu snesla pořádnou revizi. Poněkud nechápu souvislosti Vašeho příspěvku. Myslím, že v případě boje proti škůdcům v zemědělství jsme se od zvířat poučili docela dost a kráčíme rozumným směrem. Od plošných k selektivním jedům. Z výzkumu hmyzu vzešly hojně používané feromonové lapače. Kdyby se podařilo odhánět škodlivý hmyz pouhým vhodným svícením, bylo by to přeci lepší než použití jakýchkoli chemikálií, jak se to běžně dělá dnes.

Krevní typy a HIV

17.1.2009
Viriony (virové částice) viru HIV o průměru přibližně 100 nm. Snímek pořízen transmisním elektronovým mikroskopem, Foto Centers for Disease Control and Prevention/A. Harrison; Dr. P. Feorino, svolení PD-USGov-HHS-CDC.

Mezinárodní lékařský tým zjistil, že jeden z krevních typů výrazně snižuje vnímavost k infekci HIV. Jde o řídký krevní typ Pk, který má ve větším množství zhruba jeden člověk z milionu. Krevní typy určují odlišné molekuly bílkovin nebo glykoproteinů (bílkovina s navázaným sacharidem) napojené na povrch červených krvinek. Nejznámější a nejčetnější jsou typy ABO, podle nějž dělíme krev do skupin pro transfúzi, a tzv.rhesus faktor (Rh faktor). Celkem existuje asi 50 různých krevních typů. O něco četnější lidé, kterým chybí Pk glykoprotein vůbec, jsou pro změnu mnohem vnímavější. Co je příčinou tohoto jevu zatím jasné není. Na obrázku vidíme viriony (virové částice) HIV o průměru přibližně 100 nm. Snímek pořízen transmisním elektronovým mikroskopem, Foto Centers for Disease Control and Prevention/A. Harrison; Dr. P. Feorino, svolení PD-USGov-HHS-CDC.

Methan na Marsu

17.1.2009
Obrázek Marsu znázorňující koncentraci methanu v atmosféře. Temně modrý až fialový tón značí nulové množství, červený 30 ppb (part per bilion) (obr NASA)

Vědci NASA po několik let studovali sezónní výrony methanu na Marsu. Využili k tomu infračerveného teleskopu a Keckova hvězdářského dalekohledu, jež najdeme na hoře Mauna Kea na Havajských ostrovech. Vzhledem k tomu, že tento plyn se v marsovské atmosféře rychle rozkládá, je možné, že stále vzniká uvnitř marsovských hornin. V množství desítek tun denně uniká z trhlin na severní polokouli jen během léta, nejspíš proto, že v zimě zmrzlá směs vody o oxidu uhličitého je ucpe. Může však jít o zásoby staršího data. Mohli nebo mohou ho produkovat bakterie žijící ve vlhčích oblastech hluboko pod suchým povrchem. Protože jde o jednoduchou molekulu CH4, známe i anorganické procesy, při kterých vzniká, např. při tvorbě serpentinu z oxidů železa, což je právě proces, který by na Marsu probíhat mohl. Foto NASA.

Chirurgičtí roboti

17.1.2009

Už čtyři nemocnice ve Spojených státech užívají Da Vinci systém, který kombinuje práci chirurga s malými robůtky. Při provádění srdečního bypassu pracuje lékař s endoskopem, vlastní práci zajišťují malí roboti s rameny dlouhými 1 cm. Jejich pohyby řídí chirurg dálkově z vnějšku těla. Přestože roboti nejsou příliš velcí, celý systém váží přibližně tunu. Zavedení této techniky připravují i v Tokijské fakultní nemocnici.

Prof.James Friend se svým týmem z australské Monash University dokončil vývoj piezoelektrických motorů o velikosti 250 mikrometrů, které mají pohánět roboty plovoucí přímo v krevním řečišti, kde budou směřovat místa poškozená při infarktu nebo mrtvici. Kmitání piezokrystalu se převádí na rotační pohyb spirálky o rychlosti 1295 otáček za minutu. Výkon celého zařízení dosahuje 4 mikrowatů. Tento způsob pohonu připomíná pohyb mikroorganismů pomocí bičíků.

Nedávná studie provedená při 453 laparoskopických odstranění žlučníku ukázala, že ještě není čas zcela nahradit chirurga robotem. Jako optimální se jeví spolupráce obou. Laparoskopii rozumíme operaci, která se provádí pomocí speciálních nástrojů pouze malým otvorem do břicha místo klasického dlouhého řezu.

Sám sobě dentistou

15.1.2009

Experti z University of Liverpool vyvinul nevelké zařízení Inspector TC, které umožní každému z nás, aby zjistil přítomnost zubního kazu. Na zoubky si posvítíme modrým světlem ze zdroje o velikosti tužky. Přes brýle s filtrem, který odstraní všechny nadbytečné vlnové délky, každý i sebemenší zubní kaz uvidíme červeně zářit.

Virtuální sex se blíží

14.1.2009

Příští měsíc bude ve Spojených státech zahájen prodej zařízení, které umožní provozování virtuálního sexu. Přístroj zhruba o velikosti krabice od bot se přes standardní USB konektor připojí k počítači. Jeho vnitřek pokrývá plastová vrstva, který věrně napodobuje povrch lidské kůže či sliznice. Zdání reality podpoří vyhřívací prvky a trysky dodávající rubrikant. Štěrbinou do něj lze zasunout část těla dle vlastního výběru. Software dokáže koordinovat jeho pohyby s chováním pornoherečky na obrazovce připojeného počítače. Nekupte to za 150 dolarů! Na mezinárodním trhu by se měl objevit v polovině roku. Zatím je k dispozici přístroj pro muže a výrobce se obdobnému zařízení pro ženy zatím nevyjadřuje.

Homogenizace nanotrubic

13.1.2009

Uhlíkové nanotrubice mohou v závislosti na svém průměru vykazovat nejrůznější vlastnosti – od izolantů až po kovové vodiče. Metody pro jejich oddělení známe (akademon.cz 27.9.2008, 9.10.2006), avšak chemici z laboratoří společnost DuPont ve spoluprácí s kolegy z Cornell University přišli s jiným postupem. Zjistili, že fluorizací lze uhlíkové nanotrobice s kovovou vodivostí přeměnit na polovodiče. Vytvořili tak materiál, jehož polovodivé chování neznehodnocují uhlíkové nanotrubice s příliš vysokou vodivostí.

Očkování proti botulismu

11.1.2009

Doc.Mingtao Zeng z University of Orchester testuje na myších očkovací látku proti botulismu ve formě nosního spreje. Toto onemocnění způsobuje bakterie Clostridium botulinum, která produkuje nervový bílkovinný jed botulotoxin, který patří k nejjedovatějším známým látkám. Nejčastěji postihuje ve formě střevní infekce děti, může dojít i k zanícení ran. Občas se vyskytne i po požití zkažených potravin. Právě z toho důvodu zní starší pojmenování botulotoxinu klobásový jed. Nosní sprej, který obsahuje bílkovinu podobnou botulotoxinu, která však není toxická.

Materiálové vědy pro archeologii

10.1.2009
Zbytek vikingského meče se sbírek Landesmuseum Württemberg ve Stuttgartu, foto Alan Williams.

Podrobná analýza struktury vikingských mečů provedená rastrovacím elektronovým mikroskopem ukázala, že jde o tvrdou kelímkovou ocel s vysokým obsahem uhlíku, která se na přelomu tisíciletí vyráběla v afghánském Heratu. Odpovídá to jedné z vikingských obchodním cest, která směřovala přes Volhu do Kaspického moře a dál do Iránu. Dosud jsme však nevěděli, že se tudy do Skandinávie proudilo i železo i nezbytné znalosti o jeho dalším zpracování. Protože použitá metoda zkoumání vyžaduje odběr jen nepatrných vzorků, takže pracovníci britské National Physical Laboratory a Wallace Collection mohli analyzovat mnoho vzácných archeologických nálezů z celé Evropy. Na snímku vidíme zbytek vikingského meče se sbírek Landesmuseum Württemberg ve Stuttgartu, foto Alan Williams.

Modré biotechnologie

10.1.2009
struktura nechlorovaného anthracimycinu

Biotechnologie už mají všechny možné barvy a tak biotechnologie týkající se moří byly nazvány „modré“. Zatím jsou na svém počátku, ale honba lidí za potravinami, zdroji energie, léčivy, surovinami je brzy povýší na jednu z priorit. Moře nabízejí neprozkoumané dno, neznámé organizmy, neobjasněné procesy. Lze tedy předpokládat, že nás čekají objevy nových látek a biochemických procesů, formy života přizpůsobené neobvyklým podmínkám jako je různá intenzita světla, chlad nebo horko, vysoký tlak, nedostatek kyslíku, působení toxických látek. V současnosti, kdy má člověk k dispozici vyspělou techniku, ponorky, sonary, satelity, lasery, kamery schopné pracovat pod vodou a zároveň techniky molekulární biologie, jsou pro něho moře a oceány přístupnější a tedy i využitelnější. Postupně se bude měnit z prostého rybáře, čili sběrače mořských plodů, v cosi, co bychom mohli nazvat pěstitelem - zemědělcem, ale „na mořských pláních“. Nyní patří mezi hlavní směry aktivity člověka:

- bioprospecting

- šlechtění a ochrana mořských organismů

- produkce nových látek

- chov vodních organizmů (aquaculture)

Bioprospecting je v podstatě hledání nových látek, zejména léčiv, doplňků do potravin, barviv, lepidel, kosmetických ingrediencí aj. Je využíván u všech živočichů a rostlin žijících v mělkém i hlubokém moři.

Další aktivitou je vývoj nových druhů ryb pro chovatelství, odolnějších proti chorobám s lepší krmnou efektivitou a poskytujících kvalitnější produkty. Nyní se vyvíjejí transgenní ryby odolné vůči chorobám, chladuvzdorné a rychle rostoucí. Důležité je, že genetické modifikace také umožňují umělé vyvolání sterility, takže není nebezpečí křížení s divokými druhy, např. transgenní losos by měl být povolen k pěstování. Rozvíjí se také výroba léčiv pro ryby, vývoj rybích vakcín a diagnostika rybích chorob. Akvakultura je cílený chov vodních organismů. Z mořských organizmů, zejména řas, hub, měkkýšů, ostnokožců nebo mechovek bylo isolováno do roku 2004 cca 7000 přírodních látek. Mohou to být nové potraviny, léky, potravinové doplňky, hnojiva nebo biomateriály. Získávají se sběrem nebo kultivací v bioreaktorech.

Řasy jsou významným mořským produktem mají větší růstovou rychlost než suchozemské rostliny, mohou sloužit jako potraviny nebo jako biopaliva, využívají se při výrobě alginátů, karageenanů a agaru. Zajímavá je jejich schopnost produkovat vodík, pro průmyslovou výrobu je však zatím příliš malá.

„Modré“ biotechnologie čeká intenzivní rozvoj, člověka „modrá revoluce“ obdobná „revoluci zemědělské“. Ale jak se to podepíše na životním prostředí?! Bohužel, s expanzí akvakultury rostou zároveň obavy z náročnosti na energii, z růstu znečištění, poškozování ekosystémů, nebezpečí zavlečení invazivních druhů, chorob a možnosti genetického oslabení původních divokých druhů.

akademon.cz 4.7.2013: Nové širokospektrální antibiotikum, které hubí grammpozitivní bakterie, odhalili v rámci bioprospectingu vědci z University of California v San Diegu a společnosti Trius Therapeutics rovněž ze San Diega pod vedením Dr.Williama Fenicala v bakteriích rodu Streptomyces z mořských pobřežních sedimentů nacházejících se poblíž kalifornské Santa Barbary. Jeho strukturu vidíme na obrázku. Protože hubí i bakterie sněti slezinné (anthraxu) Bacillus anthracis, nese pojmenování anthracimycin. Ve své chlorované podobě ničí bakterie gramnegativní. Grampozitivní a gramnegativní bakterie získávají pod mikroskopem jiné zbarvení při metodě vyvinuté dánským bakteriologem Hansem Christianem Gramem. Jde o nejzákladnější metodu barvení v bakteriologii. Liší se ve struktuře buněčné stěny.

Odpudivá Casimirova síla

9.1.2009

Federico Capasso z Harvard University, Jeremy Munday z Caltechu a Adrian Parsegian z National Institutes of Health v Bethesdě experimentálně prokázali, že působení Casimirovy síly (akademon.cz 13.1.2008, 23.6.2007 a 6.11.2001) může být za určitých okolností odpudivé a nikoliv přitažlivé. Pokud vyplníme mezeru mezi dvěma různými povrchy, jež na sebe působí touto silou, dielektrikem, velikost jehož permitivity leží mezi permitivitami obou povrchů, výsledkem bude odpuzování. Polystyrenové kuličky o průměru 40 mikrometrů pokryté 200 nm silnou vrstvou zlata ponořené brombenzenu povrch z oxidu křemičitého odpuzoval. Casimirova síla přitahuje brombenzen k jednomu z povrchů silněji než je jejich vzájemné působení. Výsledkem této komplexní interakce je vzájemné odpuzování pevných povrchů.

Naděje pro elektromobily

8.1.2009

Koncem loňského roku vytvořilo čtrnáct americkým společností sdružení s Argonne National Laboratory. Jeho cílem je vyrábět lithiové články pro pohon automobilů. Americká vláda se na celém projektu může podílet až dvěma miliardami dolarů. Vývoji článků vhodných pro pohon automobilů se v současnosti věnuje mimořádnou pozornost a každou chvíli přicházejí vědci s novými nápady a objevy. Např. britsko-španělský elektrochemický tým pod vedením M. Rosy Palacín nyní testuje nitrid lithno-nikelnatý, který se jeví jako zajímavý materiál pro konstrukci lithiových článků. Základním problémem je, že doposud neumíme vyrobit akumulátor, která by byl dostatečně výkonný, aby poháněl automobil několik hodin, a zároveň vážil jen tolik, aby ho uvezl. Výrobci automobilů ve Spojených státech chtějí spolupracovat, aby dohnali náskok, který mají Japonsko a Jižní Korea ve vývoji a výrobě lithiových automobilových akumulátorů. Uvidíme, zdali se při tak soustředěném úsilí podaří zhotovit elektrický článek, který by byl konečně vhodný pro pohon elektromobilu.

Plutoniové znečištění

7.1.2009

Vědcům z Argonne National Laboratory a americké University of Notre Dame se podařilo určit strukturu plutoniových klastrů. Tvoří je 38 atomů a nenesou žádný náboj. Jejich výzkumy mají velký význam při likvidaci a prevenci plutoniového znečištění prostředí. Kovy se v životním prostředí vyskytují jako ionty, takže metody pro jejich dekontaminaci jsou odlišné a na plutoniové klastry nezabírají. Rovněž šíření plutoniového znečištění probíhá odlišně.

Vodík z lihu

7.1.2009

Chemici z University of Aberdeen pod vedením prof.Hichama Idrisse připravili katalyzátor, který odštěpuje vodík z molekul ethanolu. Tvoří ho klastry oxidu ceričitého, každý pokrytý ještě několika menšími kovovými klastry. Přibližně 1 kg tohoto katalyzátoru produkuje dostatek vodíku pro pohon osobního automobilu. Jeho cena je akceptovatelná, protože oxid ceričitý patří mezi běžné chemikálie. Ethanol umíme snadno kvašením připravit z nejrůznějších obnovitelných zdrojů. Nevýhodou je, že zároveň vzniká oxid uhličitý, ten však v tomto případě nebude nutné vypouštět do ovzduší.

Alzheimerova choroba u kvasinek

6.1.2009
Mikrosnímek kvasinek pro rychlé testování léčiv proti Alzheimerově chorobě (foto CSIRO)

Na vzniku Alzheimerovy choroby, neléčitelného neurodegenerativního onemocnění, se podílí agregáty malých proteinů zvaných Aß, které kvůli své toxicitě způsobí ubývání mozkových nervových buněk. Látky, které brzdí či zastavují jejich vznik samozřejmě mají velký léčebný význam. Takovým způsobem fungují např. sloučeniny zvané foláty (soli kyseliny listové), jež nacházíme v listové zelenině. Týmu Dr.Iana Macreadieho z australského CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) se podařilo získat kmen kvasinek, který může mít velký význam při dalším studiu Alzheimerovy choroby a vyhledávání vhodných léků. Obsahuje totiž bílkoviny Aß navázané na fluoreskující proteiny z medúz. Pouhým pohledem můžeme testovat působení různých sloučenin na tyto nežádoucí proteiny. Foto CSIRO.

Diagnostikou se zabýval tým vědců z Rockefeller University a Columbia University pod vedením prof.Jeffreyho Ravetche. Zjistili, že ještě před projevy Alzheimerovy choroby vzroste v krvi hladina proteinu Aß42, čehož můžeme využít k vytipování bezprostředně ohrožených osob.

Slaná jezera na dně mořském

5.1.2009

Tým Michaila Yakimova z messinského Istituto per l’Ambiente Marino Costiero identifikoval více než deset nových druhů bakterií, které přebývají ve slaných jezerech na dně Středozemního moře v hloubce okolo 3.000 m. Jde o oblasti, které obsahují až desetkrát více soli než běžná slaná voda Středozemního moře. Vzhledem k velkému rozdílu v hustotě nedochází k jejich promísení a odděluje je asi jeden metr silné rozhraní. Oživují je početné bakteriální populace, které získávají energii oxidací síry, protože obsah kyslíku v těchto podvodních jezerech je velmi nízký. Předpokládá se, že vznikla, když oblast Středozemního moře, která úplně vyschla před 250 milióny let, znovu zaplavily vody Atlantiku a rozpustily soli usazené z odpařených vod původního moře. Nicméně obdobnou oblast najdeme v Mexickém zálivu v hloubce asi 200 m a i v Rudém moři.

Rakovinná vychytávka

4.1.2009

Doc.Michael King z Cornellovy univerzity sestrojil zařízení, které odstraní uvolněné nádorové buňky z krve a předejte tak vzniku metastáz. Krev protéká tenkou trubičkou, jejíž vnitřní povrch pokrývají dva typy bílkovin. Jeden z nich se zachytí na proteiny na povrchu rakovinných buněk a přitáhne je k druhé bílkovině, zvané TRAIL (akademon.cz 27.2.2006) Ta se naváže na specifické receptory na povrchu zachycených buněk a spustí tak proces jejich vlastní autodestrukce, takže po uvolnění zpět do krevního oběhu hynou během jednoho až dvou dní.

Biominerály

4.1.2009

Robert Hazen a Dominic Papineau spolu s dalšími šest kolegy z geofyzikální laboratoře Carnegie Institution na základě svých studií tvrdí, že na vzniku asi dvou třetin z přibližně 4.300 známých pozemských minerálů se podílely i biologické procesy. Kromě toho, že jde o zajímavé zjištění mohou jejich výsledky posloužit při pokusech o nalezení života na jiných planetách.

Carnegie Institution for Science založil roku 1902 ocelářský magnát a filantrop Andrew Carnegie kvůli podpoře přírodovědné bádání.

Proměnlivost antigenů v parazitické Giardia lamblia

3.1.2009
Parazitický prvok Lamblie střevní (Giardia lamblia). Snímek byl pořízen rastrovacím elektronovým mikroskopem. Foto Janice Haney Carr/Centers for Disease Control and Prevention.

Giardia lamblia (též G. intestinalis) je jedním z běžných parazitů v lidském zažívacím traktu. Aby se vyhnula imunitnímu zákroku, prochází Giardia proměnou antigenů, která parazitovi dovoluje způsobovat chronické a znovu se opakující infekce. Z nějakých 190 specifických genů kódujících specifické povrchové proteiny (VSP) Giardia exprimuje pouze jediný VSP na povrchu každého parazita v daném okamžiku, ale spontánně může přejít na odlišný VSP. Bylo teď prokázáno argentinskými vědci, že regulace exprese VSP zahrnuje systém obsahující RNA-dependentní RNA-polymerázy, zvané Dicer a Argonaut, jež patří do systému tzv. RNA-interference. Klony exprimující jediný povrchový antigen účinně transkribují nějkolik genů pro VSP, ale akumulují pouze transkripty kódující VSP, jenž má být exprimován. Je zajímavé, že potlačení RNA-dependentní RNA-polymerázy vede ke změně z jediné na několikanásobnou expresi VSP v jednotlivých parazitech. Lamblii střevní (Giardia lamblia) vidíme na snímku pořízeném rastrovacím elektronovým mikroskopem. Foto Janice Haney Carr/Centers for Disease Control and Prevention.

Diskuse/Aktualizace