Neodhalitelné tajemství

29.3.2018
Zdroj:
https://www.wissenschaft.de/geschichte-archaeologie/woher-kamen-die-toten-mit-den-turmschaedeln/
Zdroj
zleva doprava vidíme silně, středně a vůbec nedeformovanou lebku z bavorského archeologického naleziště (foto Staatssammlung für Anthropologie und Paläoanatomie München).

Genetika tajemství zpravidla odhaluje, ale teď jedno vytvořila, navíc neodhalitelné. Archeologové v jihoněmeckých hrobech z doby asi přes 1.500 lety nacházejí pozůstatky lidí s abnormálně prodlouženou lebkou. Zjevně díky umělému tlaku, jakému byly vystaveny v časném dětství. Analýza genomu odhalila, že jde o pozůstatky lidí, kteří byli od ostatní tehdejší populace odlišní i jinak. Šlo o ženy s hnědými očima a tmavými vlasy původem z Balkánu. Jejich sousedé byli modroocí blonďáci. I způsob pohřbu a výbava hrobů dlouholebých jsou velmi podobné.

„Dnes je obtížné zjistit, proč tehdy prováděli tento komplikovaný postup. Je pravděpodobné, že šlo o napodobování určitého ideálu krásy nebo k označování příslušnosti ke skupině,“ soudí Michaela Harbeck z Staatssammlung für Anthropologie München. Na obrázku zleva doprava vidíme silně, středně a vůbec nedeformovanou lebku z bavorského archeologického naleziště (foto Staatssammlung für Anthropologie und Paläoanatomie München).

AV ČR a černý kašel

28.3.2018
Zdroj:
J.Novák et al., Phosphoproteomics of cAMP signaling of Bordetella adenylate cyclase toxin in mouse dendritic cells, Scientific Reports, volume 7, Article number: 16298 (2017), doi:10.1038/s41598-017-14501-x
Zdroj
Chemická struktura cyklického adenozin monofosfátu cAMP.

Mistrem v klamání našeho imunitního systému je původce černého kašle (pertussis) bakterie Bordetella pertussis. Zmizí v jakési chemické kouřové cloně. Při nákaze uvolňuje do okolí komplikovanou sloučeninu adenylát cyklázový toxin, který se váže na povrch určitého typu buněk imunitního systému. Poté začne produkovat tisíce signálních molekul zvaných cyklický adenozin monofosfát (cAMP). Jeho chemickou strukturu vidíme na obrázku. Imunitní systém je kvůli tomu zmaten a informačně zahlcen, takže nereaguje.

„Často tak onemocnění ani nepoznáme. Dokonce i v případě, že se nemoc rozvine, pacient v takovém případě obvykle nemá ani horečku, jak tomu u bakteriálních infekcí bývá. I díky tomu bakterie dlouhodobě koluje v lidské populaci, odkud se ji nepodařilo vyhnat ani očkování – v současné době patří černý kašel mezi nejhůře kontrolovatelné onemocnění, proti kterému se očkuje,“ konstatuje profesor Petr Šebo z Mikrobiologického ústavu AV ČR. Černým kašlem celosvětově onemocní 24 milionů dětí pod pět let.

Podrobnější informace najdeme v tiskové zprávě AV ČR.

Kvasinky nahradí chmel

27.3.2018
Zdroj:
C.M.Denby et al., Industrial brewing yeast engineered for the production of primary flavor determinants in hopped beer, Nature Communications, volume 9, Article number: 965 (2018), doi:10.1038/s41467-018-03293-x
Zdroj
Chemická struktura linaloolu a geraniolu.

Kalifornská startupová společnost Berkeley Brewing Science vzešlá z University of California v Berkeley uvádí na trh kvasinky, které svrchně kvašenému pivu (ale) samy během kvašení dodají kromě alkoholu i chmelovou chuť. Umožnila to genetická modifikace běžných pivních kvasinek. Pomocí rozšířené a úspěšné metody genové manipulace CRISPR-Cas9 vpravili genetici do buněk kvasinky geny kódující enzymy linalool syntázu a geraniol syntázu a dva další geny vytvářející pro ně výchozí látky. Součástí malého malá kruhová molekula deoxyribonukleové kyseliny DNAplazmidu?, který pronikl do kvasinek, byly i nezbytné regulační úseky DNA. Geny pro linalool syntázu a geraniol syntázu pocházejí po řadě z máty a bazalky. Chemickou strukturu linaloolu a geraniolu, jejichž vznik oba zmíněné enzymy katalyzují, vidíme na obrázku. Systematický název linaloolu je 3,7-dimethylokta-1,6-dien-3-ol, geraniolu (trans)-3,7-dimethyl-2,6-oktadien-1-ol.

Obě sloučeniny mají spíše aromatickou ovocnou či květinovou chuť i vůni, jakou bychom v našem tradičním spodně kvašeném ležáku po chmelu nehledali. Připravené pivo patří mezi svrchně kvašená piva typu India Pale Ale nebo American Amber Ale, které u nás nejsou příliš rozšířené. Spíše než výraznou hořkostí se vyznačují lehkou aromatickou ovocnou příchutí, kterou jim dodává chmel americké odrůdy Cascade. Obecně americké chmely jsou aromatičtější než tradiční evropské odrůdy. Pro naše hořké chmely by princip metody zůstal stejný, jen by bylo třeba kvasinky modifikovat s pomocí jiných genů. Zakladatele startupu nejspíš inspiroval mok, který Sierra Nevada Brewing Company čepuje poblíž jejich pracoviště.

Úplně bez chmelu to zatím nejde, i když při vaření piva pomocí geneticky modifikovaných kvasnic stačí jen výrazně kratší chmelovar pro dodání hořkosti. Úplně bez ní se neobejde ani ale. Zjednodušení celé technologii vaření piva přinese značné úspory. Pěstování chmele vyžaduje padesátkrát větší objem vody, než kolik se z něj uvaří oblíbeného nápoje.Rovněž chmelovar je energeticky nejnáročnější fází vaření piva, protože sladinu zahříváme až k varu. Vystírání sladu probíhá při podstatně nižších teplotách.

Rentgenování palimpsestu

26.3.2018
Zdroj:
https://www6.slac.stanford.edu/facilities/ssrl
Zdroj
Přepsaný spisek lékaře Galéna, foto SLAC National Accelerator Laboratory.

Vyškrabanou a přepsanou knihu řeckého lékaře Galénos z Pergama (129 - 216? po Kr.) patří mezi nejznámější starověké lékaře.Galéna? přečetl po tisíci letech mezinárodní expertní tým pomocí synchrotronového záření z Stanford Synchrotron Radiation Lightsource. Do syrštiny přeložený spisek „O směsích a působení jednoduchých přípravků“ ze 6.století využili mniši v 11.století jako zdroj drahého pergamenu (viz obr., SLAC National Accelerator Laboratory). Původní text vyškrábali a přepsali církevními písněmi, v tomto případě kolmo na původní řádky. Ve středověku šlo o celkem běžnou praxi. Pergamen či papyrus s odstraněným původním textem, který nahradil nový, nazýváme palimpsest.

Skenování jednotlivých listů svazku, foto  SLAC National Accelerator Laboratory.Přečíst původní text se podařilo s pomocí rentgenového synchrotronového záření ze zmíněného zářízení na Stanford University. Synchrotronové záření neboli magnetické brzdné záření vyzařují elektrony kroužící relativistickými rychlostmi v magnetickém poli. Svazek bylo nutné předtím citlivě rozebrat a jednotlivé listy umístit na speciální podložky. Skenování každého z nich zabralo zhruba deset hodin (viz obr., SLAC National Accelerator Laboratory). Projekt komentuje Kristen St. John, hlavní konzervátor Stanfordské univerzitní knihovny: “Pro mě jako konzervátora jde o zajímavou příležitost pracovat s naprosto jinými analytickými metodami, než které standardně používáme při naší každodenní práci. Pomáhá nám to poznat možnosti našeho oboru a lépe porozumět materiálům, s nimiž pracujeme.“

Franta Flinta 29.3.2018: A proč nastačí normální rentgen?

31.3.2018:Synchrotronové záření je velmi intenzivní a stabilní, snadno můžeme nastavit jeho vlnovou délku a soustředit ho do malé plochy, takže obraz je ostřejší. Další výhodou je polarizace možnost nastavení délky pulzu.

Pavoučci mívali ocásky

25.3.2018
Zdroj:
Bo Wang et al., Cretaceous arachnid Chimerarachne yingi gen. et sp. nov. illuminates spider origins, Nature Ecology & Evolution, volume 2, pages 614–622 (2018), doi:10.1038/s41559-017-0449-3
Zdroj
Nalevo fotografii fosilizovaného Ch.yingi,  napravo umělecká rekonstrukce (Bo Wang et al., Cretaceous arachnid Chimerarachne yingi gen. et sp. nov. illuminates spider origins, Nature Ecology & Evolution, volume 2, pages 614–622 (2018), doi:10.1038/s41559-017-0449-3).

Sto milionů let stará fosilie pavouka dokazuje, že v té době mívali dlouhé ocásky. Paleontologové nalezli v barmském jantaru 2,5 mm dlouhé tělo tvorečka, který nese podstatné znaky současných pavouků včetně snovacích bradavek. Jedinou výjimku oproti dnešku představuje 3 mm dlouhý ocas, který nejspíš sloužil jako čichový orgán. Chimerarachne yingi, jak zní vědecké pojmenování, je nejpodobnější příslušníkům současného podřádu sklípkonošů (Mesothelea) z řádu pavouků (Araneae). Na obrázku vidíme nalevo fotografii jeho fosilie a napravo uměleckou rekonstrukci (Bo Wang et al., Cretaceous arachnid Chimerarachne yingi gen. et sp. nov. illuminates spider origins, Nature Ecology & Evolution, volume 2, pages 614–622 (2018), doi:10.1038/s41559-017-0449-3).

Jeden z autorů studie, Paul A. Selden z University of Kansas doplňuje: “Nevíme, zdali spřádal sítě. Pavouci používají své hedvábí k různým účelům - k balení kokonů, vystlání doupat nebo jen zanechání stopy. Nemyslím, že Chimerarachne yingi budoval sítě napnuté na keřích. Jako všichni ostatní pavouci byl určitě masožravý.“ Barmský jantar je proslulý řadou skvělých nálezů:

akademon.cz 27.5.2016: Penis v jantaru

akademon.cz 15.5.2016: Boj v jantaru

akademon.cz 24.2.2015: Nejstarší trávu

akademon.cz 12.10.2012: Fosilní útok

Mumie není mimozemšťan

23.3.2018
Zdroj:
S.Bhattacharya et al., Whole-genome sequencing of Atacama skeleton shows novel mutations linked with dysplasia, Genome Res. March 22, 2018, doi: 10.1101/gr.223693.117
Zdroj
Mumie jménem Ata z chilské pouště Atacama (foto Emery Smith, S.Bhattacharya et al., Whole-genome sequencing of Atacama skeleton shows novel mutations linked with dysplasia, Genome Res. March 22, 2018, doi: 10.1101/gr.223693.117).

Za opuštěným kostelem v chilské poušti Atacama nalezl roku 2003 Oscar Muñoz kožený váček s překvapujícím obsahem. Uvnitř ležela asi 13 cm dlouhá mumie odpovídající konvenční představě mimozemšťana: podlouhlá lebka a velké šikmo uložené oční důlky. Místo běžných dvanácti párů žeber jich měla jen deset a celkové utváření končetin bylo neobvyklé. Přestože vzrůst odpovídal lidskému plodu, kosti dle stáří náležely dítěti osmiletému. Mumii jménem Ata, jak byla podle místa nálezu v poušti Atacama pojmenována, vidíme na obrázku (foto Emery Smith, S.Bhattacharya et al., Whole-genome sequencing of Atacama skeleton shows novel mutations linked with dysplasia, Genome Res. March 22, 2018, doi: 10.1101/gr.223693.117).

Analýza genomu prokázala nade vší pochybnost, že Ata je člověk ženského pohlaví. Její DNA je z 98% naprosto shodná s lidskou. Zbývající dvě procenta tvoří zcela rozložené, a tudíž neanalyzovatelné části řetězce DNA. Podle podobností v genomu pochází Ata z místní populace. Jde nepochybně o pozůstatky mrtvě narozeného dítěte nebo novorozence zemřelého asi před 40 lety. Malformace způsobila řada mutací. Zatím se podařilo nalézt čtyři v genech odpovídajících za vývoj kostí a dvě v genech kódujících produkci důležité součásti pojivových tkání, bílkoviny kolagenu.

Poté, co bylo lidství Aty mimo veškerou pochybnost prokázáno, domnívá se šéf výzkumného týmu Garry P.Nolan ze Stanford University, že “její pozůstatky by měly být převezeny zpět do vlasti a pohřebeny v souladu s tradici místních lidí.“

Kmenové buňly léči slepotu

21.3.2018
Zdroj:
L. da Cruz et al., Phase 1 clinical study of an embryonic stem cell–derived retinal pigment epithelium patch in age-related macular degeneration, Nature Biotechnology, 2018/03/19/online, doi:10.1038/nbt.4114
Zdroj
Řez lidským okem (Public domain, via Wikimedia Commons).

Úspěšné klinické studie s léčením slepoty probíhají na University College of London. Nejčastější příčinou oslepnutí u starších lidí je věkem podmíněná makulární degenerace (age-related macular degeneration), při které dochází k degeneraci sítnice. Na světě ji trpí přes šest milionů lidí. Prvním krokem je vypěstování vrstvy retinální pigmentového epitelu (retinal pigment epithelium) z lidských kmenových buněk. Po vpravení do oka mikrochirurgickou technikou poslouží jako záplata poškozené části sítnice. Řez lidským okem vidíme na obrázku (Public domain, via Wikimedia Commons).

Retinální pigmentový epitel neobsahuje vlastní světločivné buňky, nýbrž pouze pohlcuje již zachycené světlo a zabraňuje jeho zpětnému odrazu, čímž výrazně zvyšuje ostrost vidění. Pokus zatím proběhl na jednom oku dvou pacientů a jejich vidění se výrazně zlepšilo. Imunitní systém stačí potlačit pouze lokálně, protože jde o velmi malý zásah do organismu.

Kočkovité šelmy retinální pigmentový epitel nemají. Naopak v jejich oku najdeme vrstvu, která světlo již zachycené světločivnými buňkami odráží přes ně zpět, takže vidí za tmy lépe. Proto jejich oči za tmy září odraženým světlem.

Příroda ohrožuje

20.3.2018
Chemická struktura sloučenin z levandulového a čajovníkového oleje podezřelých z vyvolání gynekomastie.

Gynekomastii neboli růst prsů způsobují u prepubertálních hochů velké dávky oblíbených přírodních léčiv čajovníkového nebo levandulového oleje. Na letošní 100.výroční konferenci americké Endrokrinologické společnosti, která dnes končí v Chicagu, přednesl J. Tyler Ramsey výsledky výzkumu svého týmu. Na základě analýzy stovek sloučenin, které oba oleje tvoří, vytipovali osm, jež nejspíš zodpovídají za nežádoucí účinky. Jejich chemickou strukturu vidíme na obrázku. 4-terpineol je dokonce hlavní součástí čajovníkového oleje. Další testy ukážou, které z nich fungují podobně jako ženské pohlavní hormony estrogeny.

Kvetoucí levandule lékařská, foto Nanosanchez, Public domain, via Wikimedia Commons.Levandulový olej (lavender oil) pochází z květů levandule lékařské (Lavandula angustifolia, viz obr.). Čajovníkový olej (tea tree oil) nemá nic společného s čajem. Získává se destilací z listů australské rostliny kajeput střídavolistý (Melaleuca altemifolia, viz obr. u dalšího odstavce). Rostlinné se oleje se původně získávaly pouze lisováním. Nyní kvůli větší poptávce se používají i jiné metody, jako destilace či extrakce organickými rozpouštědly. Kromě čajovníkového známe skutečně i olej čajový, terý se získává lisováním semínek čajovníku čínského (Camellia sinensis).

Kajeput střídavolistý, foto Tangopaso, Public domain, via Wikimedia Commons.“Lidé pokládají přírodní oleje za bezpečné. Obsahují nicméně množství rozličných sloučenin, takže bychom je měli užívat s opatrností, protože některé z těchto chemikálií jsou možnými endokrinními disruptory,“ říká J. Tyler Ramsey z National Institutes of Health. Jako endokrinní disruptory (angl. endocrine disruptors), nazýváme sloučeniny, které zasahují do normálních funkcí soustava žláz s vnitřní sekrecíendokrinního systému? a mohou tak narušovat fyziologické funkce hormonů.

Neznámá polární záře

19.3.2018
Zdroj:
Elizabeth A. MacDonald, New science in plain sight: Citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere, Science Advances 14 Mar 2018: Vol. 4, no. 3, eaaq0030, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0030
Zdroj
Nově pozorovaný typ polární záře (Elizabeth A. MacDonald, New science in plain sight: Citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere, Science Advances  14 Mar 2018: Vol. 4, no. 3, eaaq0030, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0030).

Vědci pracují na objasnění přesného mechanismu vzniku nového typu polární záře, o jehož existenci víme jen pár let. Zdokumentovali ho na zhruba 30 pozorováních zejména na jihu Kanady amatérští pozorovatelé (citizen scientist). Vzhledem k dlouholetým zkušenostem s pozorováním polární záře rozpoznali, že vidí nový jev, a informovali příslušné odborníky. Nový typ polární záře vidíme na obrázku (Elizabeth A. MacDonald, New science in plain sight: Citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere, Science Advances 14 Mar 2018: Vol. 4, no. 3, eaaq0030, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0030).

Polární záře na Aljašce 9.4.2007, foto  Joshua Strang, US Air ForcePorovnáním obrázku u předchozího a tohoto odstavce vidíme, že nový jev pojmenovaný STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement) je zásadně odlišný od běžné polární záře. Jde o pruhy fialové barvy přetrvávající nanejvýš hodinu a pozorované v nižších zeměpisných šířkách. Tradiční polární záře, kterou v její typické podobě vidíme na obrázku, se vyznačuje oválnými závojovitými tvary, trvá mnoho hodin a je zelená, modré nebo červená. Oba jevy můžeme rovněž srovnat na tomto videu.

Jak prokázala pozorování družice Swarm, STEVE vzniká, stejně jako standardní polární záře, stržením a urychlením částic slunečního větru zemským magnetickým polem. Část jejich energie se uvolňuje jako světelné záření při srážkách s atomy atmosféry, s kyslíkem zelené nebo oranžové, s dusíkem modré nebo červené. Přesný mechanismus vzniku fialové emise nového jevu neznáme.

Ptakopysk pomůže

18.3.2018
Zdroj:
J.Newman et al., Structural characterization of a novel monotreme-specific protein with antimicrobial activity from the milk of the platypus, STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS, Volume 74, Part 1, January 2018| Pages 39-45, https://doi.org/10.1107/S2053230X17017708
Zdroj
Vzhled molekuly bílkoviny MLP (J.Newman et al., Structural characterization of a novel monotreme-specific protein with antimicrobial activity from the milk of the platypus, STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS, Volume 74, Part 1, January 2018| Pages 39-45, https://doi.org/10.1107/S2053230X17017708)

Mléko ptakopyska podivného (Ornithorhynchus anatinus, angl.platypus, též duckbill) obsahuje velmi účinné antibiotikum, které můžeme využít v neutuchajícím boji s rostoucí odolností bakterií. Samice ptakopyska nemají bradavky. Mléko během laktace vytéká volně na břicho, kde ho mláďata olizují. Zároveň dochází k silné bakteriální kontaminaci. Ochrana mláďat před infekcí je nejspíš příčinou existence onoho potentního bílkovinného antibiotika, zvaného MLP (Monotreme lactation protein = bílkovina laktace ptakořitných). Jeho molekulu vidíme na obrázku (J.Newman et al., Structural characterization of a novel monotreme-specific protein with antimicrobial activity from the milk of the platypus, STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS, Volume 74, Part 1, January 2018| Pages 39-45, https://doi.org/10.1107/S2053230X17017708).

Video s roztomilými dovádějící ptakopysky a strukturou MLP shlédneme zde. Podle Janet Newman z australského CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), jedné z autorek výzkumu, „Je ptakopysk tak podivné zvíře, že nepřekvapí, že i jeho biochemie je zvláštní. Ačkoliv jsme tento neobvyklý protein nalezli jen u ptakořitných, objev zlepšuje naše pochopení struktury bílkovin obecně a bude inspirací pro odhalení dalších účinných látek...“.

Ptakopysk podivný, převzato z Brehmův život zvířat, Díl IV, sv.1., Alfred Brehm, Nakladatelství J.Otto, s.r.o., Praha, 1926.Ptakopyskové z čeledi ptakopyskovitých (Ornithorhynchidae) patří do čeledi ptakořitných (Monotremata). Náleží do ní už jenom jediní další savci kladoucí vejce, ježury (čeleď Tachyglossidae). Ptakopyska podivného vidíme na obrázku převzatém z Brehmův život zvířat, Díl IV, sv.1., Alfred Brehm, Nakladatelství J.Otto, s.r.o., Praha, 1926.

Strašný nováček přichází

16.3.2018
Zdroj:
hhttps://www.chemistryworld.com/news/russian-novichok-nerve-agent-linked-to-attack-on-ex-spy/3008773.article
Zdroj
Chemická struktura nervově paralytických jedů A-230, A-232 a A-234. Ten otazník v popisu není chyba, původní sovětské označení tohoto typu novičoku neznáme.

Sergeje Skripala jeho dceru Julii otrávil v Británii ruský nervový jed zvaný novičok (angl.novichok). Nevíme o něm tolik, kolik bychom chtěli. I samotné jméno má odlišné významy. Jednak označuje skupinu tří extrémně jedovatých nervově paralytických látek zvaných též A-230, A-232 a A-234. Jejich chemickou strukturu vidíme na obrázku. Ten otazník v popisu není chyba, původní sovětské označení tohoto typu novičoku neznáme. Vznikly v bývalém Sovětském svazu v sedmdesátých a osmdesátých letech v rámci vývoje nové generace chemických zbraní. V rámci programu Foliant tehdy sovětští vojenští chemici testovali stovky sloučenin.

source/obr/novichoksyntesa.pngNovičok patří k binárním plynům. Jde o nervově paralytické látky, které vzniknou až v okamžiku nasazení chemickou reakcí dvou mnohem méně jedovatých složek. Zjevná výhoda je snazší manipulace a skladování. Reakční schéma pro vznik A-230, A-232 a A-234 binární cestou vidíme na obrázku. Jako novičok někdy též označujeme výchozí sloučeniny vlevo nahoře. Vzhledem k nedostatku informací je možné, že popsaná syntéza neodpovídá úplně přesně sovětskému postupu. Pokud existují rozdíly, nejsou podstatné.

Nejjedovatější by měl být novičok-7 neboli A-234. Zabíjí údajně v desetkrát nižších koncentracích než další nejúčinnější nervově paralytické sloučeniny (angl. nerve agent). To znamená, že jeho Dávka jedu, která způsobí uhynutí 50% testovaných jedinců do 24 hodin, LD = letální dávka.LD50? by byla při kontaminaci kůže 1 mg pro člověka. Novičok by údajně měl být pevná látka, což je mezi nervově paralytickými bojovými látkami výjimka. Všechny ostatní patří do stejné skupiny fluorofosfátů, jde však o nepříliš těkavé kapaliny. Novičok se od nich liší vyšším obsahem halogenů, což může být způsobovat, že za normální teploty je tuhý.

Zajímají-li někoho systematické chemické názvy, najde je v následující tabulce:

A-230 novičok-? [[(2-chloroethoxy)fluorohydroxyfosfinyl]oxy]karboimido chlorid fluorid
A-232 novičok-5 [[(2-chloro-1-methylethoxy)fluorohydroxyfosfinyl]oxy]karboimido chlorid fluorid
A-232 novičok-7 [[(2-chloro-1-methylpropoxy)fluorohydroxyfosfinyl] oxy]karboimido chlorid fluorid

Milan Dvořák 16.3.2018: Dala by se prosím, ověřit informace o likvidaci chemických laboratoří po roce 1990 a odvezení materiálů do USA? Informace dle Igora Nikulina, bývalého člena komise biologických zbraní OSN a vojenského experta.

18.3.2018: Vidíte, už netřeba nic ověřovat, nemohou za to USA, ale my. Obvyklé ruské mlžení, zloděj křičí: "Chyťte zloděje!"

20.4.2018: Organizace pro zákaz chemických zbraní OPCW (Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons) zveřejnila výsledky nezávislého mezinárodního vyšetřování, které potvrzují, že Sergeje Skripala a jeho dceru skutečně otrávila nervově paralytická látka ze skupiny chemických zbraní novičok.

Zpomalí beztíží stárnutí?

13.3.2018
Zdroj:
https://www.nasa.gov/feature/nasa-twins-study-investigators-to-release-integrated-paper-in-2018
Zdroj
Scott (vlevo) a Mark Kelly, jediná dvojčata mezi astronauty (foto NASA).

Pokus s dvojčaty upřesnil vliv vesmíru na lidský organismus. Experti NASA velmi důkladně studovali Scotta a Marka Kellyho, jediná dvojčata mezi astronauty (viz obr, foto NASA). Zatímco Scott strávil rok na Mezinárodní kosmické stanici, Mark v té době pobýval na Zemi. Z mnoha výsledků je nejzajímavější, že během pobytu na oběžné dráze Scottovi výrazně narostly telomery (angl.telomeres). Tak se nazývají koncové části DNA řetězce chromozómů, které je spolu s bílkovinným komplexem zvaným shelterin chrání zejména před vzájemným propojením.

Chromozomy (angl. chromosomes) jsou speciální párové struktury v jádře buňky, které zajišťují rovnoměrné rozdělení genetické informace do dceřiných buněk. Po obarvení je rozeznáme mikroskopem. Tvoří je bílkoviny pojmenované histony obmotané řetězci deoxyribonukleové kyseliny, v jejíž struktuře je zapsána dědičná informace. Při dělení buňky dojde k zdvojení řetězce DNA. Telomery nového řetězci jsou o něco kratší, protože příslušné enzymy prostě neumí udělat kopii celé DNA. Postupné zkracování vede ke stárnutí buňky, byť nejspíš nejde o jedinou příčinu.

Mikroskopický snímek lidských telomer, což jsou dvě bílé tečky na obou koncích chromozomů (U.S. Department of Energy Human Genome Program, Public domain, via Wikimedia Commons).V buňkách pohlavních, kmenových a rakovinných obnovuje původní délku telomer enzym telomeráza (angl.telomerase), který je v běžných tělních buňkách neaktivní. Přesný mechanismus, jak došlo k nárůstu Scottových telomer, není znám. Snad to souvisí s omezeným příjmem potravy a důsledným cvičením na oběžné dráze. Nicméně do 48 hodin po návratu se opět zkrátily na původní délku. Na mikroskopickém snímku vidíme lidské telomery jako dvojici bílých teček na obou koncích chromozomů (U.S. Department of Energy Human Genome Program, Public domain, via Wikimedia Commons).

Ledovec v protifázi

12.3.2018
Zdroj:
J.Batbaatar et al., Asynchronous glaciations in arid continental climate, Quaternary Science Reviews, Volume 182, 15 February 2018, Pages 1-19, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.12.001
Zdroj
Jigjidsurengiin Batbaatar z University of Washington v Seattlu při odběru vzorků pro berylliové datování z balvanu dovaleného ledovcem do pouště Gobi za poslední doby ledové (foto Alan R.Gillespie, University of Washington)

V dnešní poušti Gobi existoval na konci poslední doby ledové ledovec, který maximální velkosti dosáhl před 7.500 lety, kdy ostatní již dávno ustupovaly. Teorie, že růst a tání ledovců řídí pouze teplota, neplatí zřejmě stoprocentně. Významnou roli hraje vlhkost. Tání ostatních ledovců mohlo dodat vlhkost rostoucímu šťastlivci. Např. současné zmenšování ledovce na vrcholu afrického masivu Kilimandžáro způsobuje nedostatek vlhkosti. Vykácení deštného pralesa při úpatí podstatně snížilo množství vodní páry, které vystoupá až k vrcholu.

Kdy zmizel ledový pokryv, lze přesně určit pomocí berylliového datování. Působením kosmického záření vzniká v povrchové vrstvě hornin štěpením jádra kyslíku 16O radioaktivní izotop 10Be s poločasem rozpadu 1.390.000 let. Pod ledovcem nevzniká, protože masa ledu kosmické záření zachytí a do podloží nic nepropustí. Z rozdílů v koncentraci beryllia 10 v povrchových vrstvách terénu lze odhadnout, které jeho části a jak dlouho pokrýval ledovec. Vliv ledovce na vznik 10Be pomocí kosmického záření schematicky znázorňuje animace.

Na obrázku vidíme Jigjidsurengiina Batbaatara z University of Washington v Seattlu, jednoho z autorů výzkumu, při odběru vzorků pro berylliové datování z balvanu dovaleného ledovcem do pouště Gobi za poslední doby ledové (foto Alan R.Gillespie, University of Washington).

Tučňáků přibylo

11.3.2018
Zdroj:
A.Borowicz et al., Multi-modal survey of Adélie penguin mega-colonies reveals the Danger Islands as a seabird hotspot, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3926 (2018) doi:10.1038/s41598-018-22313-w
Zdroj
Několik fotografii ostrova Brash, jednoho z ostrovů souostroví Danger, pořízencýh dronem. Hnízdící tučňáci jsou zcela zřetelní (A.Borowicz et al., Multi-modal survey of Adélie penguin mega-colonies reveals the Danger Islands as a seabird hotspot, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3926 (2018) doi:10.1038/s41598-018-22313-w).

Snímky z družice pořízené v rámci programu Landsat odhalily dosud neznámou, obrovskou kolonii tučňáků kroužkových (Pygoscelis adeliae, angl. Adélie penguin) na souostroví Danger poblíž severní špičky Antarktického poloostrova. Následný census provedený drony a vyhodnocený počítači napočítal v kolonii 710.103 až 792.443 hnízdících párů. Na obrázku vidíme několik fotografii ostrova Brash, jednoho z ostrovů souostroví Danger, s hnízdícími tučňáky (A.Borowicz et al., Multi-modal survey of Adélie penguin mega-colonies reveals the Danger Islands as a seabird hotspot, Scientific Reports, volume 8, Article number: 3926, 2018).

Tučňák kroužkový při kopulaci  (Mbz1, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Com). Tučňák kroužkový patří mezi tučňáky středního vzrůstu. Dorůstá nanejvýš 70 cm a váhy 6,5 kg. Své jméno má podle bílého kruhového lemování očí. Hnízdí podél celého antarktického pobřeží i na přilehlých ostrovech. V divoké přírodě dožívá až 16 let. Kopulují pár vidíme na fotografii (Mbz1, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

Juno odhaluje Jupiterova tajemství

9.3.2018
Zdroj:
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-juno-findings-jupiter-s-jet-streams-are-unearthly
Zdroj
Jupiterův severní pól v infračerveném části spektra (foto  NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).

Na obrázku vidíme Jupiterův severní pól v infračerveném části spektra (foto NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM). Osm gigantických cyklónů obklopuje jeden centrální přímo na pólu. Jejich průměry kolísají kolem od 4.000 do 4.600 km. Pro srovnání, poloměr Země se pohybuje kolem 6.000 km. Unikátní snímek vznikl z dat sebraných přístrojem Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) sondy Juno, který detekují záření o vlnové délce kolem 5 mikrometrů.

Na povrchu Jupitera vidíme několik rotujících pruhů. Některé obíhají východo-západně, jiné opačně. Jsou viditelným projevem počasí na plynném obru. Pozoroval je již před 400 lety Galileo Galilei, objevitel čtyř největších Jupiterových měsíců. Astronomy dlouho zajímalo, do jaké hloubky tato struktura zasahuje. Odhalila to pomocí gravitačních měření až nyní sonda Juno. Výsledek je překvapující - sahají do nečekané hloubky 3.000 km. Opravdu hluboké počasí! Pod nimi leží rotující vnitřek planet bez rozeznatelné struktury, možná stabilizovaný silným magnetickým polem. Objevy shrnuje tato animace (NASA, JPL, SwRI, MSSS, SPICE, Gerald Eichstädt).

Jupiterův jižní pól v infračerveném části spektra (foto  NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM).Jižní pól Jupitera vypadá velmi podobně jako severní, jen cyklóny jsou větší. Jejich průměry kolísají od 5.600 do 7.000 km a je jich jen šest. Od počátku své mise v roce 2016 sonda Juno oběhla největší planetu Sluneční soustavy zatím desetkrát. Po jedenácté k tomu dojde 1.dubna. Význam údajů, které naměřila, shrnuje Scott Botton ze Southwest Research Institute v San Antoniu: „Jedinečná dráha sondy Juno spolu s měřeními v radiové a infračervené oblasti umožnily přelomové objevy. Juno je zatím ve třetině své hlavní mise a již zcela změnila náš pohled na Jupiter.“

Noxy proudí z půdy

7.3.2018
Zdroj:
M.Almarazi et al., Agriculture is a major source of NOx pollution in California, Science Advances 31 Jan 2018: Vol. 4, no. 1, eaao3477, DOI: 10.1126/sciadv.aao3477
Zdroj
Srovnání odhadovaných emisí oxidů dusíku s množstvím použitého hnojiva v Kalifornii (upraveno podle M.Almarazi et al., Agriculture is a major source of NOx pollution in California, Science Advances  31 Jan 2018: Vol. 4, no. 1, eaao3477, DOI: 10.1126/sciadv.aao3477).

Doposud nikdo netušil, že hnojená zemědělská půda je významným zdrojem znečištění atmosféry. Uvolňuje velké množství oxidů dusíku. V Kalifornii, kde výzkum probíhal, zodpovídá hnojená půda za 20 až 32% atmosférických emisí NOx. Přítomnost hnojiva obsahujícího dusík nakopne mikroorganismy, takže běžná produkce NOx, která probíhá ve všech půdách, prudce naroste. Ladem ležící nehnojené půdy přispívají 5 až 9%. Znamená to, že hnojením příliš přikrmujeme půdní mikroorganismy a na pěstované rostliny zbývá méně? Na obrázku můžeme porovnat odhadované emise oxidů dusíku s množstvím použitého hnojiva v Kalifornii (upraveno podle M.Almarazi et al., Agriculture is a major source of NOx pollution in California, Science Advances 31 Jan 2018: Vol. 4, no. 1, eaao3477, DOI: 10.1126/sciadv.aao3477).

Přestože dusík tvoří s kyslíkem celkem pět oxidů, pokud hovoříme o oxidech dusíku (angl.nitrogen oxides) z hlediska znečištění atmosféry, máme na mysli pouze dva z nich, a to oxid dusnatý NO a dusičitý NO2. Někdy se označují souhrnným vzorcem NOx. Z něj pochází i slangové označení noxy = oxidy dusíku NOx. Dosud jsme předpokládali, že nejvíce jich vzniká spalováním fosilních paliv. Představují nejvýznamnější znečištění ovzduší a hrají podstatnou roli při tvorbě přízemního ozonu. Znamenají poslední objevy, že pokud se přestaneme přejídat, prospějeme prostředí více, než když omezíme jízdy automobilem?

Franta Flinta 6.4.2018: A jak je to v jiném podnebí na jiném typu půdy?

7.4.2018: Přesně to nebudeme vědět, dokud někdo neprovede příslušný výzkum. Ale principiální rozdílu tu nejspíš nebudou.

Ultrazvuk rozděluje

6.3.2018
Zdroj:
M.Wu et al., Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics, PNAS 2017 October, 114 (40) 10584-10589. https://doi.org/10.1073/pnas.1709210114
Zdroj
Mikrofluidní zařízení pro ultrazvukovou separaci součástí krve (M.Wu et al., Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics, PNAS 2017 October, 114 (40) 10584-10589. https://doi.org/10.1073/pnas.1709210114).

Exozomy jsou drobné měchýřky (vezikuly) o průměru 30 - 100 nm ohraničené lipidy = estery vyšších karboxylových kyselinlipidovou? membránou. Do okolního prostředí je uvolňují kvůli vzájemné komunikaci eukaryotní buňky mají jádro, prokaryotní nemajíeukaryotní? buňky. Přenáší nejrůznější signály v podobě chemických sloučenin uzavřených uvnitř. Exozomy nacházíme v tělních tekutinách, především v krvi. Jejich studium má značný význam pro pochopení fungování našich těl na buněčné úrovni.

Kvůli výzkumu musíme exozomy v prvé řadě z krve izolovat, což není úplně snadné. Vyskytují se ve směsi s krevními buňkami (krvinky a destičky) a dalšími typy vezikulů. Na čipu integrované mikrofluidní zařízení z piezoelektrického niobičnanu lithného LiNbO3 rozdělí součásti krve podle velikosti ultrazvukem o frekvenci 20 až 40 MHz. Jak funguje, znázorňuje tato zpomalená animace. Skutečný vzhled mikrofulidného separátoru vidíme na obrázku (M.Wu et al., Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics, PNAS 2017 October, 114 (40) 10584-10589. https://doi.org/10.1073/pnas.1709210114).

Pavouček se umí otáčet

4.3.2018
Zdroj:
Yu Zeng, Sarah Crews, Biomechanics of omnidirectional strikes in flat spiders, Journal of Experimental Biology 2018 : jeb.166512 doi: 10.1242/jeb.166512 Published 12 February 2018
Zdroj
Selenopovitý pavouk na snímku Dr. Yu Zenga, University of California, Merced.

Draví pavouci čeledi Selenopidae (selenopovití) umí po kořisti vyrazit opravdu rychle libovolným směrem. Jak vidíme na videu, i desetkrát zpomalený pohyb je pořád dost rychlý. Jakmile zaznamená kořist, otočí se kolem nohy, která k ní stojí nejblíže, a chňapne po ní. Rychlost rotace dosahuje za sekundu 3.000 úhlových stupňů, což odpovídá více než osmi úplným otáčkám (3.000/360). Mnoho dravců umí vyvinout velikou rychlost, ale přímý směrem. Selenopovití zvládají nejvyšší rychlosti otáčení pomocí nohou na Zemi. Jak vidíme na obrázku (foto Dr. Yu Zeng, University of California, Merced) , jejich anglické pojmenování flattie spiders (plochopavouk) je plně oprávněné.

Úspěšné provedení otočky zahrnuje celý komplex pohybů, který začíná ohnutím nohy nejblíže ke kořisti. Dokončí ho přitažení pomocí všech nohou na opačné straně těla. Nepoužívané nohy přitahuje k tělu, aby snížil setrvačnost. K lovu selenopovití nepotřebují síť, což není mezi pavouky tak ojedinělé. Podle spoluautorky výzkumu Dr.Sarah Crews z California Academy of Sciences, „zhruba polovina pavouků při lovu síť nevyužívá, někteří kořist stopují, jiní, jako selenopovití, číhají.“

Kam zmizel xenon?

2.3.2018
Zdroj:
E.Stavrou et al., Synthesis of Xenon and Iron-Nickel Intermetallic Compounds at Earth’s Core Thermodynamic Conditions, Phys. Rev. Lett. 120, 096001, Iss. 9 — 2 March 2018, DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.096001
Zdroj
Elektrický výboj v intertních plynech, He = helium, Ne = neon, Ar = argon, Kr = kryptorn, Xe = xenon (BAlchemist-hp www.pse-mendelejew.de, Own work, CC BY-SA 2.0 de, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/de/deed.en, via Wikimedia Commons).

Proč v zemské atmosféře je méně xenonu, než by mělo být, řeší geofyzikové již desítky let. Poslední experimenty za extrémně vysokých tlaků ukazují, že mohl zmizet do nitra Země. Za tlaku 150 až 200 GPa a teploty 1.500 - 2.000 K vytváří sloučeniny XeM3, kde M značí železo Fe nebo nikl Ni. Jde skutečně o gigantické tlaky, 200 GPa je tlak dvou milionkrát větší než na zemském povrchu, kde kolísá kolem 100.000 Pa = 100 kPa = 105Pa. Uvnitř Zeměkoule tak obrovské tlaky panují, takže je možné, že chybějí xenon před miliardami let zreagoval s železem a niklem zemského jádra. Jednotlivé inertní plyny od sebe odlišíme podle barvy elektrického výboje, jak vidíme na obrázku (BAlchemist-hp www.pse-mendelejew.de, Own work, CC BY-SA 2.0 de, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/de/deed.en, via Wikimedia Commons).

Krystalky fluoridu xenoničitého XeF4 (public domain, via Wikimedia Commons), první připravené jednoduché sloučeniny Xe.I když se inertní plyny helium, neon, argon, krypton, xenon a radon vyznačují velkou chemickou netečností, přece jen pár jejich sloučenin známe. U xenonu jde hlavně o sloučeniny s halogenidy nebo kyslíkem. Na obrázku vidíme krystalky fluoridu xenoničitého XeF4 (public domain, via Wikimedia Commons), první připravené jednoduché sloučeniny Xe. Překvapující sloučeninou mezi dvěma chemicky netečnými prvky je kation tetraxenonozlatnatý AuXe42+, kde xenon funguje jako komplexující ligand.

akademon.cz 11.9.2014: Xenon v lékařství

akademon.cz 11.7.2010: Energie v XeF2

akademon.cz 23.11.2009: Sloučenina xenonu a vodíku

akademon.cz 22.12.2007: Fotoelektrický jev s 21 elektrony

Robot připomíná hada

1.3.2018
Zdroj:
A.Rafsanjani et al., Kirigami skins make a simple soft actuator crawl, Science Robotics 21 Feb 2018: Vol. 3, Issue 15, eaar7555, DOI: 10.1126/scirobotics.aar7555
Zdroj
Plazící se robot z dílen Harward University, foto Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS.

Hadi a japonské umění skládání prostříhaného papíru kirigami inspirovali techniky z Harward University při tvorbě nového robota. Jak vidíme na obrázku, spíš než hada připomíná kus hadice. Pohání ho uvnitř ukrytá pneumatická jednotka, která se natahuje a zkracuje. Vpřed se pohybuje díky změnám ve tření, obdobně jako hadi. Povrch tvoří tenký plastový obal s prořezanými profily. Jsou navrženy tak, aby se při protažení prohnuly směrem ven, čímž vzniknou jakési šupiny, které se zapřou o podložku. Protahování a zkracování přestane být symetrické a umožní pohyb jen jedním směrem, jak vidíme na videu.

Jaroslav Langr 4.3.2018: Co je na tomto strojku robotického? Myslím si, že by se mělo se slovem robot šetřit a nazývat je úměrně jejich "inteligenci". Tento strojek asi nemá žádné kamery, čidla na "čích" ani dostatečný zdroj energie, aby mohl lézt, samostatně pracovat a samostatně se rozhodovat. Podle propojovacího kablíku je to spíše automat nebo "končetina" nějakého počítače.

7.3.2018: Máte úplnou pravdu, je to spíš jenom součástka využitelná v nějakém větším zařízení. Budu příště uvážlivější při volbě výrazů.

Diskuse/Aktualizace