Hacknout ultrazvukem

29.2.2020
Zdroj:
Q.Yan et al., Sur?ngAttack: Interactive Hidden Attack on Voice Assistants Using Ultrasonic Guided Waves, Network and Distributed Systems Security (NDSS) Symposium 2020 23-26 February 2020, San Diego, CA, USA ISBN 1-891562-61-4 https://dx.doi.org/10.14722/ndss.2020.24068 www.ndss-symposium.org
Zdroj
Spektrum zvukových vln, upraveno podle https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ultrasound_range_diagram_png_(sk).svg, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/deed.en, CC BY-SA 2.5.

Smartphone s hlasovým asistentem lze hacknout pomocí ultrazvuku. My ho neslyšíme, ale mikrofony mobilů ano. „Pokud si se signály trochu pohrajete, můžete s nimi manipulovat tak, že telefon při interpretaci přicházejících zvukových vln si bude myslet, že vyslovujete příkaz,“ vysvětluje šéf výzkumného týmu Ning Zhang z Washington University v St. Louis. Ultrazvuk může přicházet vzduchem, ale i skrze pevnou podložku, třeba stolní desku. Podle ultrazvukových pokynů hlasový asistent pořizoval fotky, přečetl SMS a zatelefonoval. Pokud dáme pokyn ke snížení hlasitosti reproduktorů, můžeme odposlouchávat pomocí nastraženého citlivého mikrofonu, co mobil říká, např. bankovní sms klíč, zatímco majitel neuslyší při běžném kancelářském hluku nic. Celý proces shrnuje toto video.

 

Magnet Jupiter

28.2.2020
Zdroj:
https://apod.nasa.gov/apod/ap200225.html
Zdroj
Magnetické pole planety Jupiter na základě měření sondy Juno, obr.NASA, JPL-Caltech, Harvard U., K. Moore et al.

Překvapivě komplexní je magnetické pole Jupitera. Na rozdíl od Země, která se chová jako jediný magnet s jedním severním a jedním jižním magnetickým pólem, je magnetické pole plynného obra složené z více magnetických dipólů. Na videu vidíme(NASA, JPL-Caltech, Harvard U., K. Moore et al.) animaci vytvořenou na základě měření sondy Juno, průzkumnice Jupitera. Špagety znázorňují magnetické indukční čáry (siločáry), červená označuje oblasti s orientací magnetického pole k jižnímu pólu, modrá k severnímu. Zvláštní je, že červeně vyznačená oblast připomíná spíše prstenec.

akademon.cz 9.3.2018: Juno odhaluje Jupiterova tajemství

 

Rostliny zestárly

27.2.2020
Zdroj:
https://vtnews.vt.edu/articles/2020/02/science-billion_year_old_seaweed.html
Zdroj
Zkamenělina miliardu let staré mořské řasy Proterocladus antiquus, foto Virginia Tech.

Zelené rostliny jsou o 200 milionů let starší, než paleontologové předpokládali. Dokládá to miliardu let stará fosilie rozvětveného zeleného chmýří dorůstajícího délky dvou milimetrů nalezená poblíž města Dalian v čínské provincii Liaoning. Jde o nejstarší známou zkamenělinu zelené rostliny, konkrétně vícebuněčné zelené řasy rostoucí na dně tehdejšího moře. Rostlina pojmenovaná Proterocladus antiquus je předchůdce všech současných rostlin, jejichž předci před 470 miliony let opustili oceány a doslova připravili půdu pro další kolonizaci bezobratlými živočichy. Do té doby byla souš pouze kamenitou pustinou bez jakékoli humusové vrstvy.

Umělecká rekonstrukce skutečného vzhledu miliardu let staré mořské řasy Proterocladus antiquus, obr. Dinghua Yang.„Naše studie ukazuje, že komplexní zelené řasy existovaly asi o 200 milionů let dříve, než bylo dříve známo. Zřejmě hrály důležitou roli v oceánech dlouho předtím, než jejich potomci opustili vody a nakonec se rozšířili po zemi. Ne všichni vědci s námi souhlasí: někteří věří, že prarostliny vznikly v řekách a jezerech a teprve později dobyly moře a nakonec zemi. Fosílie, které zkoumáme, souvisí s předky všech moderních rostlin, které utvářejí náš svět dnes,“ je přesvědčen vedoucí výzkumu prof.Shuhai Xiao z Virginia Tech.

 

Deprese E.A.Poea

26.2.2020
Zdroj:
Hannah J.Deana, Ryan L.Boyd, Deep into that darkness peering: A computational analysis of the role of depression in Edgar Allan Poe's life and death, Journal of Affective Disorders, Volume 266, 1 April 2020, Pages 482-491, https://doi.org/10.1016/j.jad.2020.01.098
Zdroj
Fotografie E.A.Poea ke konci života, foto Lancaster University.

Edgar Allan Poe nespáchal sebevraždu, ale nejspíš se jen uchlastal a udrogoval k smrti. Ukazuje to jazyková analýza jeho textů. Známého amerického spisovatele našli 3.října 1849 ležet na chodníku v Baltimoru opilého a pod vlivem omamných látek. V nemocnici upadl do kómatu a zemřel 7.října 1849. Máme-li k dispozici dostatek textů od nějaké osoby, můžeme na základě frekvence užívání typů slov odhalit míru deprese. S prohlubující depresí roste četnost zájmen v první osobě jednotného čísla (já, můj, mně) a klesá frekvence užívání zájmen první osoby množného čísla (my, nám, naše). Klesá počet slov vyjadřujících kladnou emoci (šťastný, dobrý, úžasný) a roste počet slov vyjadřujících zápornou emoci (špatný, smutný, rozhněvaný). Posledním znakem je narůstající počet slov vyjadřujících proces poznávání (myslet, rozumět, vědět).

Výsledky jazykového analýzy 309 osobních dopisů, 49 básní a 63 povídek shrnují autoři studie Hannah J.Dean a Ryan L.Boyd: „Nebyly nalezeny významné, konzistentní vzorce deprese a nepodporují sebevraždu jako příčinu smrti. Byly však nalezeny lingvistické důkazy naznačující přítomnost několika potenciálních depresivních epizod v průběhu Poeova života - tyto epizody byly nejvýraznější během let Poeova největšího úspěchu, stejně jako po smrti jeho manželky. Naše analýzy naznačují, že s úspěchem úporně bojoval, přičemž v době své největší slávy a popularity v letech 1843, 1845 a 1849 vrcholily lingvistické znaky deprese.“

Erika 29.2.2020: Využívá se analýza textů v psychiatrii?

1.3.2020: Podle psychiatra MUDr.Jiřího Švarce není diagnostika deprese tak jednoduchá, aby stačilo analyzovat text. Pro psychiatry jde o metodu na hranicích použitelnosti a zájmu. Rovněž potřebujeme veliké množství textu, který u běžných pacientů - nespisovatelů není k dispozici.

Erika 7.3.2020: Záleží na jazyce textu?

8.3.2020: Podle psychiatra MUDr.Jiřího Švarce rozdíly mezi jazyky jistě existují. Např. čeština neužívá osobní zájmena tak často, protože slovesa času příslušného zájmeno vyplývá z použitého tvaru slovesa. Proto v češtině spíše než na zastoupení osobních zájmen bychom se měli soustředit na tvary sloves.

 

Ponorný robot hledá

25.2.2020
Zdroj:
https://www.janes.com/article/92640/dsei-japan-2019-ihi-unveils-autonomous-underwater-mine-detection-system
Zdroj
Japonská robotická miniponorka pro vyhledávání námořních min, foto IHS Markit/Gabriel Dominguez.

Systém miniponorek bez posádky pro vyhledávání námořních min předvedla v listopadu 2019 japonská společnost IHI na veletrhu Defence and Security Equipment International (DSEI) Japan 2019 v městě Čiba. Miny pod vodou vyhledá 5 m dlouhý AUV (autonomus underwater vehicle) plující rychlostí 4 uzlů. Baterie vydrží 24 hodin. Ponor lze nastavit na 200, 600 nebo 3.000 metrů. Podle zástupce společnosti IHI: „Ke standardnímu vybavení při váze 990 kg a průměru 690 mm patří videokamera a dva typy sonaru. Připojení dalších senzorů závisí na požadavcích zákazníka. Navigaci umožňuje GP/INS systém spolu s DVL.“ INS znamená internal navigation system, což je zařízení pro určování polohy založené na akcelerometrech a gyroskopech. DVL (Doppler Velocity Log) určuje rychlost pomocí Dopplerova jevu z odraženého signálu sonaru.

Data předávají miniponorky pomocí zvukových vln autonomnímu plavidlu bez posádky, které pluje z větší části ponořeno pod vodou. Nad hladinu vyčuhuje pouze periskopická anténa určená ke komunikaci s velitelskou lodí.

 

Otisk prstu prozrazuje

24.2.2020
Zdroj:
Paige Hinners et al., Determining Fingerprint Age with Mass Spectrometry Imaging via Ozonolysis of Triacylglycerols, Anal. Chem. 2020, 92, 4, 3125-3132, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b04765 - Jang, M., Costa, C., Bunch, J. et al. On the relevance of cocaine detection in a fingerprint. Sci Rep 10, 1974 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-58856-0
Zdroj
Devet typů otisků prstů, které identifikoval Jan Evangelista Purkyně, public domain via Wikimedia Commons.

Určit stáří otisků prstů umožňuje nová forenzní analytická metoda. Množství triacylglycerolů, nejběžnější součásti živočišných tuků, v otiscích pomalu klesá, protože je rozkládá ozón O3 přítomný v nepatrném množství ve vzduchu. Laserový paprsek sloučeniny odpaří a hmotnostní spektrometr je zanalyzuje. „Momentálně můžeme určit dny (od okamžiku, kdy vznikl otisk). Je snadné rozlišit den staré od čerstvých,“ říká první autorka publikace Paige Hinners z University of Iowa. Pro stanovení relevance otisků prstů k okamžiku trestného činu jde o klíčové zjištění.

Nahoře chemická struktura molekuly kokainu, dole benzoylekgoninu. Z otisku prstu lze pomocí hmotnostní spektrometrie určit mnohem více. Lze např. rozpoznat, zdali jste kokain užili nebo s ním jen manipulovali. Stačí určit přítomnost metabolického produktu kokainu, sloučeniny benzoylekgoninu. Chemickou strukturu vidíme na obrázku. Benzoylekgonin vzniká enzymatickou hydrolýzou kokainu působením jaterních enzymů zvaných estérázy. Ale stejný rozklad může proběhnout i na povrchu kůže, takže se tato metoda pokládala za nepoužitelnou. Benzoylekgonin nalézali analytici jak v otiscích kokainistů, tak i v otiscích nedrogujících dealerů. Poslední výzkum ukázal, že k odlišení obou postačí jednoduché zlepšení. Stačí si před sejmutím otisku umýt ruce. Je-li přítomen benzoylekgonin, pochází v tomto případě z nitra těla.

 

Jiřička ptákem roku

23.2.2020
Zdroj:
https://www.birdlife.cz/ptak-roku-2020-jiricka-obecna/
Zdroj
Jiřičky slétají za zem zpravidla jen tehdy, když sbírají bláto pro stavbu hnízda, foto Jiří Bohdal.

Pták roku 2020 vyhlásila Česká společnost ornitologická jiřičku obecnou (Delichon urbicum z čeledi vlaškovkovitých. Jde o v Česku dosti rozšířený druh, který zná každý, i když i často zamění za velmi podobnou břehuli říční nebi i vlaštovku. Přesto zůstává tajemství, kam vlastně létají přezimovat. „Víme, že jiřička při cestě do zimovišť překonává Saharu, ale kam až doletí, to je záhadou, kterou řeší odborníci napříč celým kontinentem. Navzdory desítkám tisíc kroužků, umístěným na opeřené jiřiččí nohy, se nám dosud ani jeden nevrátil ze zemí jižně od Sahary,“ vysvětluje Lukáš Viktora, odborník ČSO na ochranu ptáků v zástavbě. Zajímavá je i úpornost, s jakou jiřičky setrvávají na osvědčených místech pro hnízdění. Protože hnízdí v blízkosti lidí, mohou generace jiřiček jeden objekt obývat desítky let. Plný text tiskové zprávy České společnsoti ornitologické se spoustou zajímavých údajů najdeme zde.

 

Oblak, který nevidíme

22.2.2020
Zdroj:
https://earthobservatory.nasa.gov/images/146244/cloud-rosettes-in-the-sky
Zdroj
Aktinoformní oblaka o průměru přes 100 km na snímku družice Aqua západně od Austrálie 29.1.2020. Sever je na snímku nahoře, foto Joshua Stevens/NASA.

Neobvyklá z povrchu Země neviditelná oblaka zaznamenala družice NASA vědecký satelit NASA pro studium koloběhu vodyAqua? dne 29.ledna 2020 u západního pobřeží Austrálie. Jak vidíme na obrázku, jde o soubor několika radiálně paprsčitě organizovaných mraků připomínajících růžici. Nazýváme je aktinoformní oblaky (actinoform clouds). Většinou vznikají v blízkosti nízkých stratocumulů nad otevřeným oceánem a dosahují průměru až 300 kilometrů. Ze zemského povrchu jsou díky své velikosti a malé výšce nepozorovatelné. První snímek pořízený družící pochází z roku 1962. Někdy mohou tvarem připomínat žebroví listů. Na jejich vznik mají nejspíš vliv aerosoly v atmosféře.

Družice Aqua vypuštěná NASA v roce 2002, foto National Aeronautics and Space Administration (NASA)/Public domain. „Přesný mechanismus jejich vzniku neznáme. Aktinoformní oblaka mohou mít mírně odlišné tvary, ale obecná struktura je nesporná. Tento snímek je zajímavý, protože zachycuje oblast trochu na sever od typického výskytu stratocumulů západně od Austrálie,“ komentuje expert na oblaky Michael Garay z Jet Propulsion Laboratory.

 

Zvládneme koronavirus?

21.2.2020
Zdroj:
D.Wrapp et al., Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation, Science 19 Feb 2020: eabb2507, DOI: 10.1126/science.abb2507
Zdroj
Struktura spike proteinu viru 2019-nCoV v kryogenním elektronovém mikroskopu, obr. D.Wrapp et al., Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation, Science  19 Feb 2020: eabb2507, DOI: 10.1126/science.abb2507.

Na obrázku vidíme strukturu speciálního molekula tvořená bílkovinami a sacharidyglykoproteinu? viru 2019-nCoV, původce současné epidemie koronaviry. Pomocí této velké molekuly, která vyčnívá z jeho povrchu,se váže virus na povrch buněk. V rekordně krátkém čase necelých čtyř týdnů po přečtení genomu viru 2019-nCoV strukturu určili pomocí kryogenní elektronové mikroskopie (angl. cryogenic electron microscopy) experti z University of Texas v Austinu. Jde o velmi důležitý objev, protože právě na tento glykoprotein obecně zvaný spike-protein lze cílit vakcíny, protilátky a diagnostické sloučeniny. Bez funkčního spike proteinu virus nezvládne vůbec první krok napadení buňky, totiž přichycení k jejímu povrchu. Na videu vidíme kmity molekuly spike protein viru 2019-nCoV při pohledu seshora.

 

Senzor do plenky

20.2.2020
Zdroj:
P.Sen et al.,Low-Cost Diaper Wetness Detection Using Hydrogel-Based RFID Tags, IEEE Sensors Journal (Volume: 20, Issue: 6, March15, 2020, Page(s): 3293 - 3302, DOI: 10.1109/JSEN.2019.2954746
Zdroj
RFID čip s anténou, obr. SMARTCODE Corporation, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

Když Charles Walton získal v roce 1983 patent na radiofrekvenční visačky (RFID tags), asi nečekal, že najdou cestu i do dětských plen. Pokrytá vrstvou hydrofilního gelu tvoří RFID jednoduchý senzor vlhkosti plenky. Při zvlhnutí gel trochu zvětši objem a stane se vodivým. To dostačuje, aby RFID vyslal signál do až metr vzdálené čtečky. Pokud jde o složení gelu na senzoru, jde o velmi podobný polyakrylát jako se používá v plenkách pro pohlcení vlhkosti. „Plenky používají nejen kojenci, ale i starší populace nebo pacienti upoutaní na lůžko, kteří se o sebe nemohou postarat. V těchto případech je vhodné, aby pečovatel byl informován o tom, že pacient, zejména na vícelůžkových pokojích, potřebuje výměnu,“ soudí první autor publikace Pankhuri Sen z MIT.

 

Elektřina ze vzduchu

19.2.2020
Zdroj:
Liu, X., Gao, H., Ward, J.E. et al. Power generation from ambient humidity using protein nanowires. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2010-9
Zdroj
Geobacter sulfurreducens v transmisním elektronovém mikroskopu, foto Anna Klimes,Ernie Carbone, UMass Amherst.

Bakterie rodu Geobacter produkují nepatrné bílkovinné vodivé nanodrátky, které lze využít k výrobě elektřiny. Geobacter je využívá k vodivému napojení na horniny, které mu nahrazuje dýchání. Vytvoříme-li 7 mikrometrů silný film z proteinu druhu Geobacter sulfurreducens mezi dvěma zlatými elektrodami, začne procházet proud. Pohyb náboje spustí vlhnutí proteinu vzdušnou vlhkostí. Jeden čtvereční centimetr bílkovinného článku poskytne 17 mikroampér při napětí 0,5 V. G. sulfurreducens je tyčinkovitá bakterie získávající energii redukcí síry.

„Konečným cílem je však vyvinout ještě výkonnější systémy. Například by tato technologie mohla být integrována do povrchů stěn, aby přispívala k napájení budov. Jakmile dokážeme produkovat proteiny v průmyslovém měřítku, jsou myslitelné velké systémy, které by přispívaly k udržitelné výrobě energie,“ říká hlavní autor studie Jun Yao z University of Massachusetts v Amherstu. Vědci přeměnili geneticky modifikované bakterie Escherichia coli na továrny produkující zmíněný protein, což zatím dostačuje pro laboratorní a nanejvýš poloprovozní testování. Dostatek protein pro výrobu elektřiny ve velkém zatím vyrobit neumíme.

Pavel 23.2.2020: Představy o napájení budov mi připadají dost mimo. Pro získání 100W by bylo zapotřebí přes 1000m2 plochy, tedy asi stěny deseti rodinných domků (na rozsvícení jedné žárovky!). Ano, může to být ve více vrstvách, ale jak pak zařídit snadný přístup vzduchu? Navíc to asi nebude perpetuum mobile, takže po násáknutí vlhkostí se to bude muset vysušit (s dodáním energie). Možná přes den to sluníčko vysuší a v noci to bude vyrábět elektřinu, ale za pošmourných podzimních dní budete potmě.

 

Mravenec útočí

18.2.2020
Zdroj:
K.F.Welzel et al., Verification of Argentine ant defensive compounds and their behavioral effects on heterospecific competitors and conspecific nestmates, Scientific Reports, volume 8, Article number: 1477 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-19435-6
Zdroj
Mravenec argentinský Linepithema humile útočí na kalifornského mravence Pogonomyrmex californicus, foto Dr. Dong-Hwan Choe, K.F.Welzel et al., Verification of Argentine ant defensive compounds and their behavioral effects on heterospecific competitors and conspecific nestmates, Scientific Reports, volume 8, Article number: 1477 (2018), CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nejrozšířenější chemickou zbraní mravenců je leptavá kyselina mravenčí HCOOH, kterou vylučují z jedové žlázy na konci zadečku. Podržíme-li ruku chvíli několik centimetrů nad mravenci lesními čile rejdící na povrchu mraveniště, po přiložení k nosu ucítíme slabý typicky nakyslý pach kyseliny mravenčí HCOOH. Netřeba se obávat, je jí tak málo, že nás nemůže ohrozit. Pokud se přímého zásahu HCCOH obáváme, můžeme nad mraveništěm pohybovat kapesníkem. Mravenec argentinský (Linepithema humile, angl. Argentine ant) pracuje s ještě účinnější chemickou zbraní. Ze zadečku při útoku vylučuje dolichodial a iridomyrmecin. Na obrázku vidíme útok argentinského mravence na v Kalifornii žijící druh Pogonomyrmex californicus.

Chemická struktura dolichodialu a iridomyrmecinu. Chemickou strukturu chemických zbraní argentinského mravence vidíme na obrázku. Mají dráždivé účinky a zasažení mravenci se jeví dezorientovaní. „Výzkumu experimentálně ověřil starší předpoklad, že argentinští mravenci používají při agresivních interakcích s jinými druhy mravenců sloučeniny produkované v zadečku (gaster). Používají tyto sloučeniny nejen k zneškodnění protivníka, ale také k tomu, aby přivolali z okolních lokalit další spolubydlící na pomoc v boji. Tyto sloučeniny by se mohly potenciálně použít jako návnada k přilákání argentinských mravenců k jedu, zatímco by současně působilo jako odstrašující prostředek pro neškodné domácí mravence,“ upřesňuje šéf výzkumu Dong-Hwan Choe z University of California v Riverside.

 

Terahertz přichází

17.2.2020
Zdroj:
K. H. A. Villegas et al., Optical transistor for amplification of radiation in a broadband terahertz domain, Physical Review Letters (2020), arxiv.org/abs/1812.01182 - Gao, Y., Kaushik, S., Philip, E.J. et al. Chiral terahertz wave emission from the Weyl semimetal TaAs. Nat Commun 11, 720 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14463-1 - Dunn, A., Poyser, C., Dean, P. et al. High-speed modulation of a terahertz quantum cascade laser by coherent acoustic phonon pulses. Nat Commun 11, 835 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14662-w - Samizadeh Nikoo, M., Jafari, A., Perera, N. et al. Nanoplasma-enabled picosecond switches for ultrafast electronics. Nature 579, 534–539 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2118-y
Zdroj
Terahertzový zesilovač v porovnání s jednoeurovou mincí, foto  Loughborough University.

Několik nedávných vynálezů výrazně rozšíří možnosti využití terahertzových elektromagnetických vln, relativně málo zvládnuté části spektra. Zahrnuje elektromagnetické záření s frekvencí 300 GHz až 3 THz, což odpovídá vlnovým délkám zhruba od 1 mm do 100 mikrometrů. Dosud chybějící jednoduchý zesilovač tvoří destička vysokoteplotního supravodiče pokrytá z obou stran grafenem. Při vložení napětí nebo ozáření elektromagnetickým vlněním o vyšší frekvenci odráží zesilovač terahertzové vlnění výrazně zesílené oproti dopadajícímu. Způsobují to interakce povrchových Podélné oscilace elektronů v krystalové mřížce pevných látek, které popisujeme jako virtuální (nikoli skutečnou) částiciplazmonů (plasmonů)?.

Terahetzové záření spolehlivě zobrazí zbraň ukrytou pod oděvem, aniž by člověka vystavovalo nebezpečnějšímu rentgenovému záření, foto ThruVision, Ltd.„Vesmír je plný terahertzového záření a signálů, ve skutečnosti všechny biologické organismy ho absorbují a vysílají. Očekávám, že s takovým zesilovačem, který je k dispozici, budeme schopni objevit mnoho tajemství přírody, například jak probíhají chemické reakce a biologické procesy, nebo jak náš mozek funguje a jak myslíme. Terahertzové frekvence jsou poslední, které by lidstvo mělo zvládnout. ... Mají vlastnosti, které by výrazně pomohly v rozsáhlých oblastech vědy, jako je zobrazování, spektroskopie, tomografie, lékařská diagnostika, monitorování zdraví, kontrola životního prostředí a chemická a biologická identifikace. Zařízení, které jsme vyvinuli, umožní vědcům a technikům využít nezvládnutou šířku pásma a vytvořit novou generaci lékařských přístrojů, detekčního hardwaru a bezdrátové komunikační technologie,“ vysvětluje spoluautor výzkumu Fedor V. Kusmartsev z Loughborough University.

Možnosti využití terahertzových vln jistě rozšíří i nedávný objev polarizovaného terahertzové záření z arsenidu tantalitého. TaAs je velmi zvláštní sloučenina podivuhodných kvantových vlastností, tzv. Weylův polokov. Vznikají v nich Weylovy femiony, částice s nulovou hmotností a elektrickým nábojem. Arsenid tantalitý je zatím jedinou krystalickou látkou, u které byly Weylovy fermiony experimentálně prokázány. Právě jejich polarizace umožňuje vznik polarizovaného terahertzového záření.

Výrazný impuls pro další rozvoj terahertzových technologií může znamenat objev akustické regulace kvantového kaskádového laseru, jednoho z nejvýznamnějších zdrojů terahertzových vln. V klasickém kaskádovém laseru elektron prochází sérií kvantových jam a v každé z nich vyzáří foton. Existující regulace elektrickým polem není dostatečně hbitá. Interakce mechanických kmitů krystalové mřížky s kvantovými jámami v budoucnu umožní modulovat laserový paprsek s průlomovou rychlostí až 100 gigabitů za sekundu.

testament 3.3.2020: Nešly by plazmony vyrábět bez použití nanotechnologií? Naudin je vyrábí tak, že do wolframového vlákna pouští pulzy malým napětím a vysokým proudem.Začnou pak běhat po povrchu vlákna a štěpí plyny okolo což je cíl. Problém je, že vlákno vydrží pouze 2 roky pak se musí vyměnit. Nešly by vyrábět nějak jinak?

testament 14.3.2020: Nejsou ty "Weylovy fermiony" náhodou tolik očekávaným objevem, kdy -jak bylo psáno zde na Akademonu- nebude nutné v elektrolytu v bateriích pohybovat celými ionty nýbrž pouze samotným nábojem? A že elektrické letadlo na tyto baterie obletí celou planetu na jedno nabití?

Nanotechnologický zdroj terahertzových vln, foto EPFL/POWERlab.31.3.2020: Jednoduchý miniaturní a výkonný zdroj terahertzových vln lze vytvořit i na ohebné podložce. Základem jsou kovové plátky vzdálené od sebe 20 nm. Možná výraz vzdálenost není v tomto případě na místě, protože oba povrchy jsou nepředstavitelně blízko. Do mezírky 20 nm bychom mohli za sebe narovnat 14 molekul vody a nic více! Zařízení se pochopitelně chová jinak, než klasický kondenzátor, přestože vlastně jde o extrémně malý kapacitor. Několik pikosekund dlouhý napěťový puls 10 až 100 V iniciuje v mezírce vznik plazmatu. Připojená anténa pak vyzařuje terahertzové vlny ve velkém.

„Tato nanotechnologie se na jedné straně vyznačuje extrémní jednoduchostí a nízkými náklady a na druhé straně vykazuje vynikající výkon. Kromě toho mohou být integrovány s jinými elektronickým zařízením, jako je např. tranzistor. Vzhledem k jedinečným vlastnostem může nanoplasma utvářet budoucnost v oblasti ultrarychlé elektroniky,“ soudí první autor publikace Mohammad Samizadeh Nikoo z lausannské EPFL.

Šéf projektu prof.Elison Matioly rovněž z EPFL k tomu doplňuje: „Vysokofrekvenční polovodičová zařízení jsou velmi malá. K průrazu vede již napětí několika voltů. Vysoce výkonná zařízení jsou příliš velká a pomalá na generování terahertzových vln. Naším řešením bylo oživit známou oblast fyziky plazmatu pomocí nejmodernějších technik výroby nanomateriálů a navrhnout nové zařízení, které by tato omezení obešlo.“

 

Sépie plánuje

16.2.2020
Zdroj:
Billard Pauline, Schnell Alexandra K., Clayton Nicola S. and Jozet-Alves Christelle Cuttlefish show flexible and future-dependent foraging cognition, 16, Biol. Lett. doi: 10.1098/rsbl.2019.0743
Zdroj
Sépie obecná (Sepia officinalis, angl. common cuttlefish), foto (c) Hans Hillewaert.

O inteligenci hlavonožců již bylo zjištěno mnoho, přesto stále dokážou překvapit. Experimenty s 29 jedinci sépie obecné (Sepia officinalis, angl. common cuttlefish) ukázaly, že stravovací návyky přizpůsobují předchozí zkušenosti. Dostávali-li večer pravidelně porci chutných krevet, sežrali přes den méně mladých krabů, kteří jedině byli k dispozici. O výsledcích experimentů říká první autorka publikace Pauline Billard z University of Cambridge: „Překvapivé bylo, jak rychle sépie přizpůsobily své stravovací chování aktuálním pravidlům: za pár dní si uvědomily, že je pravděpodobné, že ve večerních hodinách budou podávány krevety. Jedná se o úžasně komplexní chování, které je možné pouze díky důmyslným mozkovým funkcím.“

O významu experimentů soudí spoluautorka publikace Nicola Clayton z téhož renomovaného pracoviště: „Tato flexibilní strategie hledání potravy ukazuje, že na základě předchozích zkušeností se chobotnice rychle přizpůsobí změnám v jejich prostředí. Tento objev by mohl vrhnout nové světlo na evoluční původ takových složitých kognitivních schopností.“ O žádoucí rostoucí roli že ve vědě svědčí i skutečnost, že výsledky byly publikovany v čistě dámském článku čtyř spoluautorek z University of Cambridge a Normandie Université.

Pokusy proběhly na dvou populacích sépií. První pocházela z pobřeží u lázní Luc-sur-Mer ve francouzském departmentu Calvados (49.31° s.š., 0.36° z.d.), druhá z Marine Biological Laboratory ve Woods Hole, Massachusetts (41.53° s.š., 70.67° z.d.). Každá sépie obývala vlastní plastovou nádržku s protékající filtrovanou mořskou vodou za teploty kolem 15 °C. Před experimenty dostávaly sépie k jídlu dostatek směsi různých krev a mladých krabů.

 

Kapradina inspiruje

15.2.2020
Zdroj:
W. Barthlott et al., Adsorption and superficial transport of oil on biological and bionic superhydrophobic surfaces: a novel technique for oil-water separation. Philosophical Transactions A., 2020, DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0447
Zdroj
Smáčecí úhly pro extrémně hydrofilní, hydrofilní, hydrofobní a superhydrofobní povrchy.

Superhydrofobní povrch lze využít k vyčištěné vody znečištěné olejem. Jak vidíme na videu, list vodní kapradiny nepukalky úplně odstraní z vody olejovou skvrnu, aniž by se smočil. Superhydrofobní nazýváme takový povrch, na kterém smáčecí neboli kontaktní úhel čisté vody je větší než 150o. Do 90o jde o povrchy hydrofilní, v rozmezí 90 - 150o hydrofobní. Naštěstí netřeba pěstovat kapradiny ve velkém, přípravu stejně funkčních superhydrofobních povrchů zvládáme. Pokryjeme-li libovolný povrch hustě tyčinkami či výčnělky miniaturních rozměrů z materiálu, který vodu odpuzuje, získáme superhydrofobní povrch. Nepukalce vzplývající (Salvinia natans) pomáhá superhydrofobicita udržovat listy na hladině.

Schéma a snímek experimentu popisovaného prof.Barthlottem, zdroj viz hyperlink „Zdroj“. „Pohybuje se po povrchu textilie pouze díky adhezivním silám. Například v laboratoři jsme zavěsili textilní pásky přes okraj nádoby plovoucí na vodě. Během krátké doby skoro úplně odstranily olej z vodní hladiny a dopravily ho do nádoby. Olej se zcela oddělí jako při použití lapolu. Je tak čistý, že jej lze znovu použít,“ upřesňuje první autor publikace emeritní profesor Wilhelm Barthlott z Universität Bonn a bývalý ředitel její botanické zahrady. Lapol neboli lapák tuku účinně odstraňuje mechanickými prostředky tuk ze znečištěné vody, např. z řeznických nebo jatečních provozů.

Vysušený kus whitechapelského tukovce v Museum of London, foto Lord Belbury [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].Odstraňování tuků v malém není bez významu. Tuky z domácností a různých restauračních provozů po troškách odtékají v teplé vodě do kanalizace, kde za nižší teploty tuhnou s tanou se pojivem tzv. tukovce (angl.fatberg). Jde o obrovskou hroudu dětských plen, hygienických utěrek a kondomů propojených zatuhlým olejem, která může ohrozit i fungování kanalizace. Největší vznikl v kanalizaci londýnské čtvrti Whitechapel v roce 2017. Vážil 130 tun a dosáhl délky 250 metrů.Po jeho odstranění byl použit k výrobě biopaliva, kterého vzniklo 100 tun. Pojmenování fatberg je analogii anglického slova pro plovoucí ledovec - iceberg. Ledovec na pevné zemi je glacier.

Pavel 18.2.2020: Kde se to dá koupit? To bych použil na sbírání tuku z vývaru, děti ho chtějí vždy zcela bez tuku.

19.2.2020: Tak to máte štěstí. Nepukalka vzplývající je spíše středomořská kapradina, nicméně na několika nepůvodních lokalitách roste ojediněle i v Čechách. Akvaristé ji využívají jako dekoraci, takže nejspíš bude k mání v prodejnách s akvarijními rybičkami. Když vývar ztuhne v lednici, tuk utvoří na hladině vrstvu, která se dá odebrat.

Pavel 21.2.2020: Mě zaujala ta schopnost získat čistý tuk bez zbytků vody. Zbytky vody omezují či aspoň znepříjemňují další použití tuku sebraného z vývaru (prská to). A ano, na hovězím vývaru tuk po vychladnutí ztuhne a dá se sebrat (ale ne čistý), ale na slepičím vývaru získá konzistenci medu a sebrat nejde vůbec. Proto bych potřeboval něco fungujícího na horkém vývaru, což nepukalka asi nebude.

 

Stooký se plazí Evropou

13.2.2020
Zdroj:
J.-L. Justine et al., Obama chez moi! The invasion of metropolitan France by the land planarian Obama nungara (Platyhelminthes, Geoplanidae), PeerJ, 2020, doi: 10.7717/peerj.8385
Zdroj
Obama nungara požírá plže dunovku proměnlivou (Theba pisana, angl. white garden snail), foto Pierre Gros.

Evropou se šíří nebezpečný mnohooký dravý ploštěnec Obama nungara. Původem Jihoameričan požírá hlemýždě, žížaly a další půdní organismy. Svou žravostí by mohl narušit evropské půdní ekosystémy. Jde o nejnebezpečnějšího invazivního ploštěnce v Evropě. Zatím byl pozorován ve Španělsku, Portugalsku, Velké Británii, Itálii a Belgii. Nejrozšířenější je zřejmě ve Francii, zejména podél mořského pobřeží. Jako většina příslušníků rodu Obama má povrch těla pokrytý stovkami očí. Dorůstá délky 7 cm.

Obama nungara požírá žížalu neidentifikovaného druhu, foto Pierre Gros. Obama nungara na rozdíl od několika jiných živočichů nenese jméno po prezidentu Obamovi. V jihoamerickém indiánském jazyce tupi znamená placaté zvíře. Oba v tupi je výraz pro list a ma pro zvíře. Je téměř k nerozeznání podobný příbuznému druhu Obama marmorata, který zůstal ve své domovině a nikam se necpe. V jazyce tupi nungara znamená podobný, v tomto případě ve smyslu podobný druhu O.marmorata. Ploštěnci (Platyhelminthes, angl.flatworms) představují samostatný kmen živočichů s asi 20.000 druhy. Žijí ve sladké i slané vodě, na souši i jako paraziti uvnitř hostitelů. Dříve patřívali mezi červy, až do rozpuštění tohoto kmene biology.

akademon.cz 16.4.2009: Obamův lišejník

akademon.cz 20.1.2017: Prezidentské druhy

Jana Vondráčková 17.2.2020: viděla jsme před časem o něm dokumentární film, myslím, že francouzský. je to šílený, hnusný tvor, to nemělo přijít na svět. chudinky žížaly. pokud je to tedy on. je to noční tvor?

 

Přišel o zub

12.2.2020
Zdroj:
Hoffmann, R., Bestwick, J., Berndt, G. et al. Pterosaurs ate soft-bodied cephalopods (Coleoidea). Sci Rep 10, 1230 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-57731-2
Zdroj
Ptakoještěři Rhamphorhynchus muensteri loví hlavonožce Plesioteuthis subovata na hladině jurského moře, kresba a fotografie v pozadí CK a Beat Scheffold za použití modelu BS, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, Hoffmann, R., Bestwick, J., Berndt, G. et al. Pterosaurs ate soft-bodied cephalopods (Coleoidea), Sci Rep 10, 1230 (2020).

Před 152 miliony let přišel ptakoještěr druhu Rhamphorhynchus muensteri při lovu o zub. Letěl nad hladinou jurského moře a pokusil se ulovit hlavonožce Plesioteuthis subovata,který plaval těsně pod ní. Loveckou scénku můžeme shlédnout na obrázku. Nějak se to zvrtlo, hlavonožec byl větší nebo bojovnější, než dravec čekal, a při nepodařeném útoku přišel o zub. Zkamenělý hlavonožec s vetknutým zubem ptakoještěra leží od té doby samostatně zjevně nesežrán v solnhofenském vápenci.

(A) zkamenělina hlavonožce Plesioteuthis subovata v solnhofenském vápenci s vylomeným zubem ptakoještěra Rhamphorhynchus muensteri (tooth), arm-head complex = hlava a ramena, ink sac = inkoustová žláza, double keel and fin = ploutve, (B), (C) detaily zubu, (D), (E) detaily špičky zubu, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, Hoffmann, R., Bestwick, J., Berndt, G. et al. Pterosaurs ate soft-bodied cephalopods (Coleoidea), Sci Rep 10, 1230 (2020).„Přímý důkaz úspěšných nebo neúspěšných pokusů o lov je bohužel ve fosilních záznamech vzácný. Zub leží na místě, kde nejsou žádné životně důležité orgány. Je možné, že mohl (hlavonožec) nějakou dobu přežít,“ upřesňuje první autor publikace René Hoffmann z Ruhr-Universität Bochum. Oblast Solnhofenu ve středním Bavorsku západně od Regensburgu tvořila ve svrchní juře před 153 - 148 miliony let souostroví s mnoha lagunami na okraji moře Tethys. Jemnozrnné litografické vápence, které se tehdy usadily, jsou proslulé svým obsahem zkamenělin.

 

Věk otce má vliv

11.2.2020
Schéma spermie, LadyofHats [Public domain].

Ačkoliv muži také procházejí přechodem, takzvanou andropauzou, jistou míru plodnosti si zachovají často až do velmi vysokého věku, a tak občas získají pocit, že jim na rozdíl od žen při odkládání rodičovství do pozdního věku nic nehrozí. V posledních letech se ale ukazuje, že věk hraje roli i u otců, navíc poměrně zásadní.

Rozličné studie ukazují, že s odkládáním otcovství je spojen vyšší výskyt konkrétních zdravotních komplikací či poruch. A často to začíná již u samotné snahy si potomka pořídit. V historii sice lidé věřili tomu, že za neplodnost nese zodpovědnost žena, dnes ale víme, že v třetině případů je problém na straně muže (přičemž další dvě třetiny si mezi sebe spravedlivě dělí ženy a celé páry). Nezřídka kdy pak hraje zásadní roli právě mužův vysoký věk.

Je to dáno především tím, že u muže se tvoří nové pohlavní buňky v průběhu celého života, s každým rokem navíc se ale vytvářejí spermie s různými stupni poškození a přibývá mutací, které se následně mohou projevit právě u dítěte. Nejčastěji jsou pak na vině mutace takzvaně bodové, tedy takové, jež se týkají jen jednoho nukleotidu, základní stavební jednotky DNA. Právě tento typ mutací stojí za onemocněními, jakými jsou například Crouzonův syndrom, Pfeifferův syndrom či achondroplázie, která se u dětí otců nad 50 let vyskytuje až osmkrát častěji než u dětí mladších otců. Nutno však podotknout, že riziko achondroplázie je i tak velmi malé, neboť v běžné populaci se její výskyt udává v rozmezí 1:15 000 až 1:40 000 živě narozených novorozenců.

V roce 2014 proběhla ve Švédsku rozsáhlá studie, která analyzovala zdravotní záznamy přibližně 2,6 milionu jedinců narozených mezi lety 1973 a 2001. Kromě jiných aspektů byl pozorován vliv věku otců na potomky z řad sourozenců. Ukázalo se například, že děti, které se svému otci narodily po 45. roce života, měly až 3,5krát vyšší riziko výskytu autismu, 13krát vyšší riziko ADHD, a dokonce 24,7krát se u nich zvýšila pravděpodobnost výskytu bipolární poruchy oproti sourozencům, kteří se jejich otcům narodili mezi 20. a 24. rokem. Zdá se tedy, že vysoký věk otce se může časem nepříznivě projevit na psychické kondici jedince.

MUDr. Kateřina Veselá, Ph.D., ředitelka kliniky Repromeda

Nejstarší na světě

10.2.2020
Zdroj:
M.Rybníček et al., World's oldest dendrochronologically dated archaeological wood construction, Journal of Archaeological Science, Volume 115, March 2020, 105082, https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105082
Zdroj
Nejstarší známé dendrochronologicky datované dřevěné obložení studny , foto Archeologické centrum Olomouc.

Na světě nejstarší dřevěný dendrochronologicky datovaný objekt odhalili archeologové při průzkumu před výstavbou dálnice D35 poblíž vesnice Ostrov východně od Pardubic. Jde o obložení studny o rozměrech 80 × 80 cm a výšce 140 cm vybudované ze stromů pokácených v letech 5256 - 5255 př.Kr. Překvapivě zachovalé dubové (rod Quercus) a lískové (rod Corylus) trámy a prkna ukazují, že tehdejší lidé byli zruční tesaři. Obložení tvořily čtyři rohové sloupky s podélnými drážkami na dvou přilehlých stranách. Do nich zapustili prkna v sedmi řadách nad sebou.

Dendrochronologie je metoda určení stáří dřevě srovnáváním letokruhů dřevěných předmětů se stromy známého stáří.Protože podmínky pro růst nejsou v žádném roce úplně stejné, letokruhy se liší. Jejich pořadí vytváří vzor, který je pro dané období a oblast typický. Porovnáním se známou posloupností letokruhů určíme rok pokácení stromu, ze kterého je zhotoven zkoumaný předmět.

akademon.cz 22.10.2015: Stáří Šigirského idolu

 

Pes vyčichá nemoc

9.2.2020
Zdroj:
T.Gottwald et al., Canine olfactory detection of a vectored phytobacterial pathogen, Liberibacter asiaticus, and integration with disease control, PNAS, 2020, doi: 10.1073/pnas.1914296117
Zdroj
Má nebo nemá nemoc huanglongbing? Preventivní procházka se psem po plantáži, foto Timothy R. Gottwald, ARS-USDA.

Psi dokážou včas vyčichat nebezpečné onemocnění citrusů dlouho před objevením prvních viditelných příznaků. Pomerančovníkové plantáže na Floridě a Brazílii decimuje bakteriální nákaza zvaná zelenání citrusů (angl.Citrus Greening). V mnohých oblastech poklesla úroda o 70%. Jak naznačuje jiné v angličtině užívané pojmenování nemoci Huanglongbing (nemoc žlutého draka), pochází z Číny a způsobuje ji bakterie Candidatus Liberibacter asiaticus. Nákaza se dlouho nedá rozeznat, až zachvátí prakticky celý strom. Plody se scvrknou a přestanou být poživatelné a strom nakonec uhyne. Jediná možnost, jak zabránit šíření infekce, je včasné odstranění infikovaných stromů.

Huanglongbing na mandarinkách, foto PD-USGOV-USDA-ARS.19 psů vycvičených obdobným způsobem jako hledači výbušnin identifikuje s úspěšností 99% pach samotných bakterií způsobujících nemoc. „Psi identifikovali nakažené pomerančovníky do dvou týdnů po očkování nákazy,“ uvádí první autor publikace Timothy Gottwald z Agricultural Research Service. Metody založené na detekci DNA patogenů odhalí 3% nemocných stromů dva měsíce po experimentální nákaze. Až po 17 měsících vzroste úspěšnost na dvě třetiny. Kromě toho jsou laboratorní testy nákladné, zatímco s vycvičeným psem si vyběhnete do sadu. Na očichání stromu po postačí zhruba dvě sekundy. Video ukazuje belgického ovčáka malinois (angl.Belgian malinois) jménem Maci v sadu červených grapefruitů v Texasu v údolí Rio Grande.

 

Zvuk ničí rakovinu

7.2.2020
Zdroj:
J David R. Mittelstein et al. Selective ablation of cancer cells with low intensity pulsed ultrasound, Applied Physics Letters (2020), Volume 116, Issue 1, DOI: 10.1063/1.5128627
Zdroj
Makrofág ve středu obrázku pohlcuje rakovinné buňky. Promáčknuté oválné útvary kolem jsou červené krviny, foto Susan Arnold, volné dílo, via Wikimedia Commons.

Rakovinné buňky může selektivně ničit ultrazvuk o nízké intenzitě méně než 5 W/cm2, frekvenci 0,5–0,67?MHz a délce pulsů nad 20 ms. Kombinace rozměrů, tloušťky buněčných stěn, velikosti a počtu organel uvnitř utváří mechanické vlastnosti buňky, kterou mohou být výrazně odlišné mezi rakovinnými a zdravými buňkami. Ultrazvuk je proto rozvibruje a roztrhá při různém nastavení. Testování zatím proběhlo jen v buněčných suspenzích in vitro, takže před uvedením metody do praxe bude nutné provést ještě dlouhou řadu pokusů i na živých zvířatech.

„Rakovinové buňky jsou dosti odlišné i v rámci jednoho nádoru, takže by mohlo být téměř nemožné najít rozsah nastavení ultrazvuku, který by zabit každou jednotlivou rakovinnou buňku. Zbývající přežívající buňky by mohly způsobit opětovný růst nádoru,“ soudí spoluautor publikace Peter P.Lee z kalifornského Beckman Research Institute. Sotva půjde o metodu absolutní, ale bude nutné ji nasadit vždy v kombinaci např. s cytostatiky nebo povzbuzením imunitního systému. Např. při odstraňování tumorů prorostlých pro život nezbytných orgánů (např. mozkový kmen) by se mohla uplatnit velmi dobře.

 

Venuše soptí

6.2.2020
Zdroj:
Justin Filibert et al., Present-day volcanism on Venus as evidenced from weathering rates of olivine, Science Advances 03 Jan 2020: Vol. 6, no. 1, eaax7445, DOI: 10.1126/sciadv.aax7445
Zdroj
Stále aktivní sopka  Idunn Mons  na Venuši. Modré oblasti vyzařují nejméně, červené nejvíce, foto NASA, JPL-Caltech, ESA, Venus Express: VIRTIS, USRA, LPI.

Jedinou aktivní sopku mimo Zemi odhalilo na Venuši pozorování infračerveného vyzařování povrchu spolu s laboratorním testováním působení její agresivní atmosféry. Planetologové znají na povrchu Venuše četné lávové výlevy, avšak nebyli schopni určit jejich stáří. Shodovali se pouze na tom, že jsou mladší než 2,5 milionu let. Poslední výzkumy ukázaly, že hora Idunn Mons na 46o jižní šířky a 214.5o východní délky v oblasti Imdr Regio je aktivní sopka s lávovým pokryvem starým nanejvýš několik let. Nazývá se Idunn Mons neboli Hora Idunn. Prohlédnout si ji můžeme na tomto videu (NASA).

Minerál olivín (zelený) v čediči, foto Vsmith [CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)].Atmosféra Venuše je velmi agresivní díky obrovskému tlaku (92 x vyšší než na Zemi), teplotě 464 oC a stopám oxidu siřičitého a kyseliny sírové. Laboratorní experimenty odhalily rychlost a způsob zvětrávání minerálu olivínu, který probíhá výrazně rychleji než na Zemi. Během velmi krátké doby řádu dní se začíná pokrývat vrstvou oxidu železitého Fe2O3. Kosočtverečný olivín (Mg,Fe)2SiO4vzniká krystalizací z magmatu, takže je přítomen i ve vyvřelinách na Venuši. Vyhodnocením infračerveného vyzařování a odrazu na základě znalosti zvětrávání lze určit stáří vyvřelin.

„Pokud je dnes Venuše skutečně aktivní, bylo by skvělé navštívit ji, aby bylo možné lépe porozumět nitru planet. Například bychom mohli studovat, jak se planety ochlazují a proč mají Země a Venuše aktivní vulkanismus, ale Mars nikoliv. Budoucí mise by měly být schopny uvidět tyto procesy a změny povrchu a poskytnout konkrétní důkazy o takových dějích,“ říká první autor studie Dr.Justin Filiberto z University of Space Research Association.

Mons Olympus, nevyšší hora Sluneční soustavy, je vyhaslá sopka, obr. Juan de Vojníkov, public domain, via Wikimeda Commons.Stopy po vulkanismu nacházíme na všech pevných planetách Sluneční soustavy a řadě měsíců. Nejvyšší hora Sluneční soustavy, 27 km vysoký Mons Olympus na Marsu, je vyhaslá sopka. Zdá se, že mnohem četnější jev než klasický vulkanismus je kryovulkanismus, při kterém dochází k výronům chladné hmoty např. tekutého dusíku, pevného methanu nebo vodního ledu na povrch chladných těles. Pozorován byl u měsíců Titan, Triton, Europa, Enceladus a Ceres.

 

Analýza levitací

5.2.2020
Zdroj:
Christoffer K. Abrahamsson et al., Analysis of Powders Containing Illicit Drugs Using Magnetic Levitation, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 874 – 881, DOI: 10.1002/anie.201910177 - Ali Akbar Ashkarran et al, Magnetically Levitated Plasma Proteins, Anal. Chem. 2020, 92, 2, 1663-1668, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b05101 - Ali Akbar Ashkarran et al. Evolving Magnetically Levitated Plasma Proteins Detects Opioid Use Disorder as a Model Disease, Advanced Healthcare Materials (2020). DOI: 10.1002/adhm.201901608
Zdroj
Magnetická levitační analýza fentanylu, heroinu a laktózy (angl.lactose), foto Ch.K.Abrahamsson et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 874 – 881.

Levitace v magnetickém poli citlivě rozdělí sloučeniny podle hustoty, takže lze rozdělit a analyzovat pevné směsi velmi podobných sloučenin. Na obrázku vidíme spolehlivé rozdělení práškové směsi 1,3 % Opioid 100 x účinnější než morfinfentanylu?, 2,6 % heroinu a 96,1 % laktózy (angl.lactose). Nerozpustné částice pevné látky se v kapalině rozdělí díky gravitaci a vztlaku podle hustoty na tři skupiny. Látka o stejné hustotě se v kapalině volně vznáší, hustší klesne na dno, méně hustá plave na hladině. Magnetické pole působící ve směru gravitace citlivost rozdělení podstatně zvýší, takže látky nepatrně rozdílných hustot se vznášejí díky vzájemnému působení gravitace vztlaku a magnetického pole v různé výšce sloupce kapaliny.

Magnetická levitační analýza organických sloučenin, foto Ch.K.Abrahamsson et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 874 – 881.Zařízení pro analýzu magnetickou levitací tvoří válec vyplněný paramagnetickou kapalinou, v našem případě roztokem komplexu gadolinitého kationtu Gd3+ ve směsi hexanu a tetrachlorethylenu Cl2C=CCl2. Nahoře a dole jsou umístěny permanentní NdFeB magnety, které vytvářejí nezbytné magnetické pole. Výhodou je rychlost a jednoduchost, takže analýzy lze provádět i v polních podmínkách mimo laboratoře.

Magnetická levitace nefunguje pro rozpuštěné sloučeniny, proto musíme použít horší rozpouštědlo než voda. Gadolinitý kation Gd3+ díky svým sedmi nepárovým elektronům v orbitalu f je velmi silně paramagnetický. Kromě toho jako jediný kov mimo železo, kobalt a nikl vykazuje ferromagnetické chování, čehož se využívá při výrobě paměťových medií pro počítače. V lékařství gadolinité komplexy slouží jako kontrastní látky při vyšetření magnetickou rezonancí. Samotný Gd3+ kation je silně toxický, avšak pevně vázaný v komplexní sloučenině nepředstavuje při vyšetření žádné nebezpečí.

12.2.2020: Magnetickou levitaci krevních bílkovin můžeme využít k diagnostickým účelům. Změny v hustotě krevních bílkovin odhalí např. zneužívání opiátů. Jako paramagnetická kapalina, ve které se proteiny vznáší, slouží suspenze nanočástic z oxidů železa. Slibně vypadají pokusy o včasnou diagnostiku rakoviny. „Dokážeme-li tuto techniku využít k časnější detekci rakoviny, mohlo by se úspěšně vyléčit mnohem více případů rakoviny. Studie ukazují, že mnoho typů rakoviny lze vyléčit, pokud budou odhaleny v raných stádiích. Skutečným problémem je pozdní detekce,“ říká šéf výzkumného týmu Morteza Mahmoudi z Michigan State University.

Franta Flinta 28.2.2020: Ta procenta jsou hmotnostní?

30.2.2020: Ano, hmotnostní.

 

Cukr mění mozek

4.2.2020
Zdroj:
Winterdahl, M., Noer, O., Orlowski, D. et al. Sucrose intake lowers μ-opioid and dopamine D2/3 receptor availability in porcine brain. Sci Rep 9, 16918 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-53430-9
Zdroj
Mladé götingenské miniprase, foto Minipigs [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].

Obyčejný cukr (sacharóza, angl. succrose) během několika dní způsobí pozorovatelné změny mozku, a to v oblastech, která zodpovídají za vznik příjemných pocitů. Konkrétně snižuje množství dopaminových receptorů D2 a D3 a μ -opioidních receptorů. Pokusy neproběhly na laboratorních myších nebo potkanech jako obvykle, nýbrž na miniprasatech götingenských, speciálním plemeni vyšlechtěném pro biomedicínský výzkum. Prasečí mozek přeci jen více připomíná náš, než mozeček drobného hlodavce. Miniprasata dostávala dva litry sladké vody denně po dobu 12 dní. Změny mozku sledovali vědci pomocí pozitronové emisní tomografie.

Chemická struktura sacharidu sacharózy neboli řepného či kuchyňského cukru. Jde o disacharid tvořený molekulou glukózy a fruktózy.„Pokud cukr může změnit mozková centra odměňování pouze po dvanácti dnech, jak jsme viděli v případě prasat, můžete si představit, že přirozené podněty, jako je učení nebo sociální interakce, jsou tlačeny do pozadí a nahrazeny cukrem a/nebo jinými „umělými“ podněty. Všichni vyhledáváme nával dopaminu, a pokud nám něco dá lepší nebo větší kop, tak si to vybereme,“ soudí první autor publikace Michael Winterdahl z dánské Aarhuské univerzity.

Roderick Lambert 6.2.2020: Vždyť cukr je droga.....abstinenční příznaky jsou dobře popsány. Někteří začínají nazývat Alzheimer “cukrovku třetího typu”, i když to je díky jinému fyziologickému jevu.

Maroš Hakl 7.2.2020: narýchlo https://www.medicalnewstoday.com/articles/326276.php?fbclid=IwAR0-4smsSp-jcUSDAzR6kvYoyBhYy8W50IxERYHI-nlRlVg7KPcC-9CGvNw#symptoms

Roderick Lambert 13.2.2020: zkus začít tady a jsou tam odkazy na příbuzná témata https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12467491

15.2.2020: Oboje zajímavé, ale neplyne z toho, že sacharidová chřipka (keto flu) je abstinenčním příznak. Jde spíš o důsledek metabolických změn. Každopádně vidíme, jak široké jsou dopady působení sacharózy na organismus.

 

Rostliny ovlivňují okolí

3.2.2020
Zdroj:
Manohar, M., Tenjo-Castano, F., Chen, S. et al. Plant metabolism of nematode pheromones mediates plant-nematode interactions. Nat Commun 11, 208 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-019-14104-2 - Ilenne Del Valle et al., Soil organic matter attenuates the efficacy of flavonoid-based plant-microbe communication, Science Advances 29 Jan 2020: Vol. 6, no. 5, eaax8254. DOI: 10.1126/sciadv.aax8254
Zdroj
Chemická struktura askarosidu č.18 a č.9.

Rostliny narušují feromonovou komunikaci půdních hlístic (Nematoda), když jim ožírají kořínky. Hlístice jako feromony využívají skupinu sloučenin zvaných askarosidy (angl. ascarosides). Askarosid č.18 uvolňovaný do půdy oznamuje ostatním hlísticím: „Hej, všichni sem, jsou tu chutné kořínky!“. Účinek askarosidu č.9 je právě opačný: „Táhněte jinam, už je nás tady už moc!“ Rostliny při zachycení akarosidu č.18 jednak posilují imunitní systém, jednak sloučeninu přeměňují na č.9, který uvolňují do půdy, aby odehnaly blížící se hladové žrouty. Feromony jsou sloučeniny sloužící ke komunikace mezi jedinci téhož druhu. Substance vylučovaná jedním jedincem přiměje jiného jedince téhož druhu k určité akci. Akarosid č.9 z hlediska hlístic je feromon, avšak z hlediska rostliny o feromon nejde, přestože působí stejně, ale na jiný organismus.

Hlístice háďátko obecné (Caenorhabditis elegans), obr. Bob Goldstein, Wikimedia Commons, GNU Free Documentaion License 1.2.„Publikace popisuje starobylou interakci. Všechny hlístice produkují askarosidy a rostliny se během miliónů let musely naučit, jak s těmito molekulami manipulovat. Rostliny nejsou pasivní zelené objekty. Jsou aktivními účastníky oboustranného dialogu s okolním prostředím, v jehož dešifrování budeme pokračovat,“ komentuje šéf výzkumného týmu prof. Frank C.Schroeder z Cornell University. Startupová společnost Ascribe Bioscience připravuje uvedení ochranného prostředku proti hlísticím na trh pod názvem PhytalixTM.

Tolice vojtěška (Ivar Leidus, CC BY-SA, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 s flavonoidy zeshora dolů naringeninem, quercetinem (kvercetinem) a luteolinem, jimiž svolává bakterie.Kytičky umí ještě více. Experimenty s vojtěškou (tolice vojtěška, Medicago sativa, angl. alfalfa) z čeledi bobovitých (Fabaceae) ukázaly, že při poklesu množství rozpustných organických sloučenin v půdě vylučuje flavonoidy, kterými z okolí přitahuje bakterie Ensifer meliloti schopné fixovat atmosférický dusík. Regulace symbiózy s těmito bakteriemi je pro rostlinu velmi důležitá, jak vysvětluje spoluautorka publikace Caroline A. Masiello z Rice University v texaském Houstonu: „Vztahy se symbionty jsou metabolicky nákladné. Rostliny musí platit mikrobům fotosyntetizovaným cukrem výměnou za živiny z půdy vytěžené mikroby. Mikrobiální symbionti mohou být opravdu drahými subdodavateli, kteří někdy odeberou významnou část produktů fotosyntézy.

 

Ještěři zbarvili vejce

2.2.2020
Zdroj:
Wiemann, J., Yang, T. & Norell, M.A. Dinosaur egg colour had a single evolutionary origin. Nature 563, 555–558 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0646-5
Zdroj
Nahoře srovnání ptačích a dinosauřího (velké vlevo) vejce (foto Jasmina Wiemann/Yale University), vlevo dole chemická struktura biliverdinu a vpravo dole chemická struktura protoporfyrinu IX.

Proti všem předpokladům již někteří dinosauři kladli zbarvená vejce. Ve zkamenělých vaječných obalech předchůdců ptáků nalezli paleontologové pomoci Ramanových spekter stopy barviv protoporfyrinu IX a biliverdinu, jediných barviv, která v současnosti nalézáme ve barevných skořápkách ptačích vajec. Ostatní dinosauři měl vejce bezbarvá. Evoluční tlak vedoucí ke vzniku barevných vajec vysvětluje první autorka publikace Jasmina Wiemann z Yale University: „Jakmile dinosauři začali používat otevřená hnízda, byla vystavena očím predátorů, kteří lovili pomocí zraku, i parazitům.To podporovalo vývoj barev maskovacích skořepin a také individuálně rozpoznatelných skvrn a vzorů.“

 

Plyny nad mořem

1.2.2020
Zdroj:
Bourtsoukidis, E., Pozzer, A., Sattler, T. et al. The Red Sea Deep Water is a potent source of atmospheric ethane and propane. Nat Commun 11, 447 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14375-0
Zdroj
Satelitní snímek Arabského poloostrova, foto SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center, and ORBIMAGE [Public domain].

Nepřekvapí, že v atmosféře nad Arabskými poloostrovem a přilehlými vodami je ve vzduchu více uhlovodíků ethanu CH3CH3 a propanu CH3CH2CH3 než v jiných částech Zeměkoule. Při těžbě a zpracování ropy a zemního plynu, podstatné části hospodářství tohoto koutu světa, jich do vzduchu unikne požehnaně. Nicméně nedávná expedice výzkumného plavidla Kommandor Iona zjistila, že nad severní částí Rudého moře je jich ještě mnohem více, než by odpovídalo znečištění z petrochemického průmyslu.

První autor publikace E. Bourtsoukidis z Max-Planck-Institut für Chemie upřesňuje: „Koncentrace ethanu a propanu byly 20 až 40krát vyšší než předpovídal model . Rozsah těchto emisí je srovnatelný s emisemi několika zemí produkujících ropu na Středním východě, jako jsou Spojené arabské emiráty, Kuvajt a Omán. Nakonec jsme dospěli k nečekanému závěru: vysoká koncentrace ethanu a propanu v této oblasti musí unikat ze dna Rudého moře.“ Možná jsme na stopě dalšího rozsáhlého ložiska ropy nebo zemního plynu. Vzestupné proudění podél egyptského pobřeží a nízká rozpustnost ethanu a propanu ve vodě způsobuje, že rychle uniknou ze dna k hladině a odtud do atmosféry.

Výzkumná loď Kommandor Iona o délce 72,55 m a maximální šířce 14,9 vyplula z francouzského Toulonu a po proplutí Suezským kanálem pokračovala podél pobřeží Arabského poloostrova až do Kuvajtu a zpět. Během plavby dlouhé 20.000 km a trvající 60 dní automatické přístroje neustále analyzovaly složení ovzduší. Propan a ethan leží na počátku soustavy chemických reakcí, na jejichž konci vzniká za přispění oxidů dusíku škodlivý troposférický ozón. Oxidů dusíku dodají komíny nákladních lodí proplouvajících Suezským kanálem do vzduchu nad Rudým mořem dost a dost.

 

Diskuse/Aktualizace