Nová surovina pro výrobu plastů a pohonných hmot

30.6.2006
hydroxymethylfurfural

James Dumesic, profesor chemické a biologického inženýrství z University of Wisconsin-Madison vyvinul novou technologii, která umožňuje levnou přípravu hydroxymethylfurfuralu z rostlinného cukru fruktózy. Hydroxymethylfurfural je totiž zajímavou surovinou pro výrobu plastů či dokonce pohonných hmot pro vznětové (dieselové) motory. Jeho obtížná příprava a tedy vysoká cena doposud zabraňovala jeho většímu užití. Dumesicova metoda kombinuje katalytickou přeměnu fruktózy s okamžitou extrakci produktu do odlišného rozpouštědla.

Nano pH-metr

30.6.2006
paramerkaptobenzoová kyselina

Chemici z Riceovy univerzity v Texasu připravili strukturované nanočástice, s jejichž pomocí lze měřit pH, tedy kyselosti nebo zásaditost roztoků, v nepatrných objemech. Celé zařízení tvoří klastr oxidu křemičitého pokrytý zlatem. Kovový povrch je modifikován paramerkaptobenzoovou kyselinou, kterou tvoří přes atom síry merkaptoskupiny –SH pevnou vazbu na atom zlata. pH prostředí pak ovlivňuje disociaci –OH skupiny na druhém konci molekuly. A právě tyto změny lze spolehlivě detekovat rozptylem světla. Nanotechnologie tak umožní např. měření pH v různých částech nitra živé buňky, aniž by bylo nutné provést do její struktury jakýkoli radikální zásah.

Zbytky nejstaršího šperku

29.6.2006
Zbytky šperku – každá z mušlí má přibližně velikost hrachu (foto Marian Vanhaeren/Francesco d'Errico)

V jeskyně na úbočí hory Karmel v Izraeli se podařilo nalézt zbytky nejstaršího známého šperku. Tvoří jej tři provrtané mušle rodu Nassarius, které nejspíše byly součástí náramku nebo náhrdelníku. Z analýzy vrstvy usazenin, ve které byly nalezeny, vyplývá, že svého nositele zdobily před 90 až 100 tisíci lety. To značí, že jsou asi o 25 tisíc let starší, než nejstarší doposud známé nálezy.

Zlepšení první pomoci na bojišti

29.6.2006

Z prostředků americké agentury DARPA se vyvíjí přenosné zařízení, které by pomocí ultrazvuku způsobovalo koagulaci krve a zastavovalo tak vnitřní krvácení při úrazech. Nejprve pomocí ultrazvuku na základě Dopllerova jevu vyhledá poničenou tkáň, kterou následně silným pulsem ohřeje, čímž dojde ke koagulaci krve a zastavení krvácení. Obsluha celého zařízení má být extrémně jednoduchá, protože s jeho nasazením se počítá přímo na bojišti. Zvláštní je, že DARPA pověřila vývojem hned dva konkurenční týmy, jeden pracuje v nadnárodní koncernu Philips, druhý v firmě AcousTx Corporation ze Seattlu. Zavedení takového přístroje v armádě by umožnilo řešit nebezpečné úrazy bezprostředně po jejich vzniku a ne až po dopravení raněných do divizních polních pohyblivých nemocnic, kde nejdříve jim může být zastaveno vnitřní krvácení v současné době.

Astronaut generálem

28.6.2006

Na důležitou pozici náčelníka Kosmického velitelství vzdušných sil Spojených Států (U.S. Air Force Space Command) byl jmenován čtyřhvězdičkový generál Kevin Chilton, bývalý astronaut. Absolvoval celkem tři mise raketoplánu. Nyní mu podléhají mu mezikontinentální balistické střely Minuteman, řada armádních družicových systémů a velí celkem 40 tisícům lidí. Jeho předchůdcem byl generál Lance Lord, který k 1.4.2006 odešel do výslužby.

Citlivější infračervená spektra

27.6.2006

V německém Max Planckově ústavu pro biochemii se podařilo výrazně vylepšit techniku infračervené spektrometrie. Jejich zařízení dokáže spolehlivě změřit infračervené spektrum plošky o průměru 30 nm, zatímco dosavadní přístroje jsou kvůli ohybu infračervených vln omezeny na oblasti řádově větší. Nová technika umožňuje určit infračervená spektra virů a nanočástic, což má velký význam pro jejich identifikaci. Vzhledem k tomu, že infračervená spektra nám přináší informace o vibracích a rotacích chemických vazeb v molekule, které se navzájem velmi ovlivňují, je toto spektrum pro každou chemickou sloučeninu typické. Chemici hovoří dokonce o „otisku prstu sloučeniny“. Změření infračervených spekter povrchových bílkovin virů umožňuje jejich přesnou identifikaci. Tak výrazného zlepšení rozlišení dosáhli použitím extrémně ostrého křemíkového hrotu jako detektoru.

Dvojitý senzor

26.6.2006

Tým profesora Otto Wolfbeise z Řezenské univerzity zhotovil senzor, který najednou stanovuje koncentrace oxidu uhličitého a kyslíku. Znalost koncentrace těchto dvou plynů je důležitá všude tam, kde je třeba sledovat dýchání, ať již mikroorganismů nebo velkých savců. Můžeme tak sledovat tyto plyny v krvi, ve vodě anebo třeba v čistírenských kalech. Senzor tvoří dvě polymerní vrstvy, v každé z nich najdeme nanočástice s připojenou fluorescenční skupinou. Stručné vysvětlení fluorescence najdeme v aktualitě akademon.cz z 28.9.2003. V jedné vrstvě vydávají záření jen za přítomnosti oxidu uhličitého, v druhé pouze za přítomnosti kyslíku, což je dosti zvláštní, protože tento plyn spíše fluorescenci zabraňuje. Bohužel podrobnější údaje nejsou k dispozici. Rovněž není úplně zřejmé, proč byly fluorescenční skupiny navázány na nanočástice. Může to souviset se zvýšením intenzity fluorescence u nanočástic (viz aktualita akademon.cz z 30.10.2005). Obě vrstvy od sebe odděluje vrstva organokovového komplexu iridia, jež jednak zabraňuje průniku kyslíku, aby negativně neovlivňoval fluorescenci oxidu uhličitého, jednak poskytuje referenční signál. Celý senzor excituje dioda LED modrým světlem.

Magnetické pole černé díry

26.6.2006

Na základě údajů, které získala družice NASA Chandra, jež zkoumá oblohu v oblasti rentgenového záření, dospěli astronomové k překvapivému zjištění: kromě extrémně silné gravitace ovlivňují černé díry své okolí i velmi silnými magnetickými poli. Výpočty ukázaly, že plyn stržený gravitačním polem a obíhající kolem černé díry, má příliš velkou energii na to, aby na jeho pád do nitra černé díry stačila pouhá gravitace, byť extrémní. K tomu dopomůže magnetické pole, které vyvolá tření v rotujícím plynovém oblaku. Ten ztratí část energie a spirálovitě padá do černé díry. Právě při tomto procesu se uvolní naprostá většina záření, které ještě může uniknout, a jež v důsledku toho můžeme pozorovat. Chandra zjistila tyto údaje při pozorování černé díry GRO J1655-40, která se nachází v naší Galaxie, takže o ní můžeme získat větší podrobnosti.

Oxid uhličitý a Antarktida

23.6.2006

Poslední výzkumy ukazují, že chladná jižní moře hrají v koloběhu uhlíku mnohem zásadnější roli, než jsme se doposud domnívali. V oblastech na jih od 60oj.š., tedy v mořích obklopujících Antarktidu, proudí k hladině voda s nízkým obsahem oxidu uhličitého, takže se v ní snadno rozpouští tento plyn ve vzduchu. Sestupné proudy ho pak přivedou ke dnu, kde se ukládá. Přesný mechanismus se doposud oceánologům z Princetonské Univerzity odhalit nepodařilo. V severnějších oblastech funguje již oceánské proudění docela jinak. Vzestupné proudy vynášejí mnoho živin, čímž ovlivňují jejich množství v celém světovém oceánu, avšak vliv na zemský koloběh uhlíku je zanedbatelný.

Problematiku působení oxidu uhličitého na zemské klima jsme již v akademon.cz zmiňovali mnohokrát (viz aktuality akademon.cz z 21.10.2001, 3.5.2003, 12.2.2004, 3.5.2004, 17.1.2005, 14.3.2006). Ze všech dostupných údajů můžeme usoudit, že jde o kromobyčejně složitý a zdaleka ne poznaný systém, zatížený mnoha zpětnými vazbami. Varujte se proto těch proroků, kteří přesně vědí, jaká katastrofa přijde! Bylo by však laciné celý problém bagatelizovat s tím, že není úplně poznán. Přesto mi však třeba iniciativa Spojených států, která má za cíl rozšířit technologie přátelštější k životnímu prostředí po světě (viz aktualita akademon.cz z 27.7.2005) přijde lepší než pouhé omezující iniciativy typu Kyotského protokolu.

Bakterie chrání kovy

22.6.2006

Oxidu kovů jsou produktem metabolismu bakterie Shewanella oneidensis MR-1. Jak zjistili kalifornští chemici, je možné tuto bakterii využít k tvorbě povlaků oxidů na některých kovech či slitinách, konkrétně na hliníku, mědi a mosazi, které je chrání před korozí lépe než jiné metody. Každý kov je v naší atmosféře pokryt vrstvou svých oxidů, hydratovaných oxidů popř. jiných svých sloučenin, podle toho, s jakými složkami atmosféry reaguje přednostně. Tak např. známou měděnku, zelený povlak který se tvoří na střechách z tohoto kovu, tvoří převážně uhličitan. Je-li vrstva dostatečně homogenní, chrání pak ryzí kov pod ní před dalším znehodnocením. Typickým příkladem je hliník, který je jinak velmi reaktivní, avšak vždy ho pokrývá vrstva oxidů, která ho spolehlivě chrání, takže výrobky z něj můžeme používat bez problémů. Ale u rozšířenějšího železa vzniká pouze vrstva porézní, která další korozi nezbrání. A bakterie Shewanella nám umožní vytvářet ještě lepší ochranné povlaky.

Válka přináší pokrok

22.6.2006
Environmental Control and Life Support System (ECLSS) určený pro Mezinárodní kosmickou stanici. Zařízení použité v Iráku je jedním ze sedmi podsystému tohoto zařízení (foto NASA).

Americká invaze do Iráku neznamená pro jeho obyvatele jen možnost vytvoření reprezentativní vlády, ale i přístup k novým technologiím, které jim usnadní život. Experti z NASA instalovali ve vesnici Kendala v severní části země technologickou jednotku na čištění vody, stejnou, jaká bude instalována v Mezinárodní kosmické stanici. Spotřeba vody se tím podstatně sníží, protože zařízení umožní její téměř úplnou recyklaci.

Co se ví o interakcích proteinů se sacharidy

22.6.2006

Poslední léta zaznamenala velký pokrok v porozumění úlohám sacharidů (cukrů) v metabolických pochodech. Schopnost proteinů vázat sacharidy je velmi rozšířená, mají ji všechny živé organismy od virů až po primáty. Zahrnuje nejméně čtyři typy interakcí.

1. Molekula s molekulou: antigen s glykanem, enzymy cukerného metabolismu se substrátem, proteoglykany s hyaluronovou kyselinou, vnitrobuněčné lektiny s glykoproteiny.
2. Molekula s buňkou: bakteriální transportéry a antiportéry cukrů, toxiny s povrchovými sacharidy, povrchové lektiny s glykoproteiny, růstové faktory s povrchovými proteoglykany.
3. Virus s buňkou: myxoviry s povrchovou sialovou kyselinou, HIV s dendritickou buňkou.
4. Buňka s buňkou: povrchový bakteriální lektin s epiteliálním povrchovým sacharidem, lymfocyty se sacharidem na lymfatických uzlinách, lektiny na aktivovaných endoteliálních buňkách se sacharidy na leukocytech.
Cílem těchto interakcí je buď obrana organismu proti patogenům, nebo naopak infekce, dále transport látek přes buněčné membrány a přenos informačních signálů.

Pavouci a řasy

21.6.2006
Porovnání pavučinových vláken před (vlevo) a po spojení se klastry oxidu křemičitého (vpravo). Foto PNAS.

Kombinací bílkoviny, která tvoří pavoučí vlákno s oxidem křemičitým biologického původu ve vodní suspenzi vzniká nový kompozitní materiál, který kombinuje ohebnost s vysokou pevností.

Zařízení proti pirátům

21.6.2006

Skupina techniků z Georgia Institute of Technology zhotovila zařízení, které ve ztemnělém kinosále vyhledá kameru vybavenou CCD detektorem, což jsou skoro všechny, a oslepí ji přesně mířeným paprskem bílého světla. Jde nepochybně o důvtipné zařízení, které zabrání zhotovování pirátských kopií filmů. Zatím je schopno vyhledat pouze CCD detektor, protože ten odráží světlo původním směrem. Možnost záměny s třpytivým šperkem doposud není vyloučena, takže až vám na náušnici vaši nebo vaší partnerky dopadne v kině světelný paprsek, budete vědět, oč jde. Distribuční společnosti se z pochopitelných důvodů snaží vytvářet stále větší a větší překážky proti kopírování jejich děl, ale jde zatím spíše o kroky negativní, mající zabránit něčemu. Nutně proto musí být vždy pozadu. Otázkou zůstává, zdali doba nenazrála na zcela nový distribuční systém. Jaký by měl být? Kdo bude znát odpovědět na tuto otázku, vydělá miliony.

Ostrá střelba

20.6.2006

Polypovci, jako například nezmar, jsou schopni zasáhnout kořist silou obdobnou síle střely z pušky. Nedávná strudie německých badatelů popisuje, jak „žahadla”, ostře zakončené proužky buněčné hmoty, pronikají pokožkou cílové oběti. Výpočet ukázal, že rychlost střely je až 140 km za hodinu s obrovským zrychlením, takže tlak na místo dopadu je až 7 gigapascalů. Tato rychlost je umožněna proteiny, které se kontrahují jako péro a umožňují tak jeden z největších relativních výkonů v celé přírodě.

Náhradní paliva v tryskových motorech

20.6.2006

Možnosti využití jiných paliv pro pohon automobilů než benzínu a nafty se intenzivně studují a využití ethanolu jako náhražky či doplňku využíváme stále častěji. Jako možné palivo se testuje i vodík. Obdobné problémy řeší i výrobci leteckých motorů, které rovněž tlačí stále rostoucí ceny ropy. Tryskové motory však pracují v mnohem extrémnějších podmínkách, nežli jezdí naše automobily, takže i hledání náhražky je obtížnější. Standardním leteckým palivem je kerosín, což je směs uhlovodíků z ropy těžších než automobilový benzín a lehčích než dieselová nafta. Nahradit jej bionaftou, což je směs hořlavých sloučenin získávaných z rostlin, nepřichází v úvahu, protože během letu by toto palivo zmrzlo. Vodík můžeme použít s nepatrnými úpravami stávajících motorů, avšak nevýhodou je příliš snadná hořlavost a tudíž obtížné skladování během letu. Tvorba oblaků vodní páry vzniklých hořením vodíku by pak mohla narušit přirozené pochody v horních vrstvách atmosféry. Další možností je vyrábět palivo na míru hydrogenací uhlí, to je však jen nepatrný posun proti současnému stavu. Uvážeme-li vše, co zde bylo řečeno, jako nejnadějnější se nám musí jevit úsilí firmy Boeing, která pro svůj model č.787 připravuje velmi účinný tryskový motor na běžný kerosín. Co přinese vzdálenější budoucnost, je však těžké odhadnout.

Nanotrubice odsolují

19.6.2006
struktura uhlíkových nanotrubic (obr. Institute of Physics)

Spojený britsko čínský tým zjistil, že pomocí uhlíkových nanotrubic lze velmi efektivně odstraňovat z vody stříbrné a zlaté ionty. Nejprve nanotrubičky modifikovali polymerním iontoměničem, na který se navázali jednotlivé ionty kovů z roztoku. Pak došlo k jejich bezprostřední redukci za vzniku kovových klastrů. Nová metoda může sloužit jednak k čištění nebo odsolování vody, jednak přímo k těžbě. Domněnka, že obdobným způsobem budou reagovat i ionty dalších kovů, je více než odůvodněná.

V Lawrence Livermore National Laboratory použili uhlíkových nanotrubic ke zhotovení membrány pro odsolení mořské vody. Uhlíkové nanotrubice mají velmi malý průměr, takže jimi projdou pouze molekuly vody a nikoliv molekuly naprosté většiny sloučenin ve vodě rozpuštěných. Zajímavé je, že voda ji prochází asi sedmkrát rychleji, než by odpovídalo teoretickým výpočtům. Přesný mechanismus tohoto jevu ještě popsán není, nicméně díky němu lze těchto membrán využít v reálných odsolovacích provozech. Očekává se, že díky jejich nasazení by cena odsolené vody mohla poklesnout o 75%. Dostatečnou pevnost membrány zajišťuje keramika z nitridu křemičitého. strukturu uhlíkových nanotrubic vidíme na obrázku (obr. Institute of Physics).

Kolonie bakterií a jejich tajemství

19.6.2006
struktura thioflavinu T

Většina povrchů pevné fáze na Zemi je pokryta mikroorganismy, které tvoří ekosystémy například na povrchu našich zubů, nebo jako kluzký povrch kamenů v tekoucí i stojaté vodě, sliz ucpávající odtok z umyvadla, atp. Přes toto obrovské množství mikrobních kolonií víme o jejich životě a soudržnosti velmi málo, protože všechny popsané tisíce dtruhů miroorganismů jsou v laboratoři kultivovány v suspenzi, kde se volně pohybují. Víme však, že při zachycení na nějakém povrchu, který jim vyhovuje, dojde k dramatickým změnám v jejich způsobu života, včetně molekulárních metabolických pochodů. Taková společenství mají velmi rozmanitou infrastrukturu, která je do značné míry obdobná organizaci vyšších organismů, včetně dělby práce. Vytvářejí se tak rozmanité povrchové tvary obdobné jako na povrchu korálových útesů. Přírodní biofilmy obvykle zahrnují velké množství mikrobních druhů – tak na povrchu zubů najdeme až několik set druhů mikroorganismů. Tvoří se tu i mnoho mutantů díky rozdílům v dostupnosti živin v různých hloubkách biofilmu. Obecně vzato, bakterie opatřené bičíky, pokud se pohybují volně v suspenzi, je ztratí a naopak při navázání na povrch začnou vylučovat tři druhy matricového polysacharidu, sloužícího k udržení pevnosti biofilmu. V posledních měsících byl učiněn velký pokrok při definici signálních molekul, informujících bakterie o jejich poloze a potřebách. Nejdůležitější mezi nimi, a to v celé řadě studovaných bakterií, je tzv. c-di-GMP čili bis(3´-5´)-cyklický dimerní guanosinmonofosfát. Z hlediska lidského zdraví je jisto, že většina biofilmů je velice užitečná i proto, že nás chrání proti invazi různých patogenů. Na druhé straně jsou však některé biofilmy nesmírně nebezpečné, zejména ty, které se tvoří na předmětech vložených do lidské tkáně, jako jsou katetry, protézy atp. Takové biofilmy se mohou stát rezervoáry pro systémovou infekci, protože jsou z dosud neznámých důvodů nepropustné pro mnoho antimikrobních činidel. Bude tedy potřebnou strategií v rozvoji terapie dosáhnout kontroly nežádoucích biofilmů, aniž by byly poškozeny biofilmy užitečné.

29.12.2015: V koloniích spolu bakterie komunikují nikoliv pouze pomocí látek, které vylučují do prostředí, ale i přímo prostřednictvím iontových kanálů. Experimentálně to prokázal Gürol M. Süel se svými kolegy z University of California v San Diegu. Informaci si předávají prostřednictvím draselných iontů, které buněčnou membránou procházejí prostřednictvím specializovaných bílkovinných kanálů. V celé bakteriální kolonii mikroorganismů Bacillus subtilis má šíření informace podobu šířící se vlny draselných iontů. Na videu vidíme oscilace membránového potenciálu, který vlny draselných iontů doprovází. Jako fluorescenční činidlo posloužil thioflavin T, jehož strukturu vidíme na obrázku (Ion channels enable electrical communication in bacterial communities, Arthur Prindle et al., Nature 527, 59–63 (05 November 2015), doi:10.1038/nature15709).

Nanotechnologie a papírenský průmysl

19.6.2006
Struktura molekuly nejrozšířenějšího biologického polymeru celulózy.

Švédsko-finské výzkumné týmy velmi intenzivně studují celulózová vlákna. Běžné přírodní vlákno je 2 až 3 mm dlouhé a 30 mikrometrů silné. Tvoří jej však svazek celulózových vlákének nanometrových rozměrů (délka 100 – 200 nm, tloušťka 4 nm). Právě zvládnutí technologie přesné přípravy těchto nanovláken, popřípadě chemické modifikace jejich povrchu, by umožnilo vyrábět širokou paletu nejrůznějších nových materiálů s přesně nastavitelným vlastnostmi. K velké výhodě materiálů z celulózy patří i skutečnost, že se v přírodě rozkládají. Její chemickou strukturu vidíme na obrázku.

Problémy Emission Trading Scheme

16.6.2006

Evropský systém obchodování s emisními povoleními vykazuje povážlivé nedostatky, takže ho můžeme označit za prakticky nefunkční. Na základě direktivy EU 2003/87/EC, účinné od 25.října 2003, byly v průběhu roku 2004 třinácti tisícovkám evropských podniků z pěti různých průmyslových odvětví přiděleny zdarma obchodovatelná povolení emitovat určité množství oxidu uhličitého. Nicméně jak se nyní ukazuje, průmyslové lobby se podařilo prosadit přidělení nadbytečného množství, takže silní znečišťovatelé naprosto nejsou nuceni je skupovat na trhu. Naopak jsou ještě odměněni tím, že nadbytečná povolení mohou prodat. Celý problém ještě umocňuje skutečnost, že měření skutečných emisí není úplně spolehlivé. Někteří zasvěcení odborníci hovoří o situaci s emisními povolenky v Čechách jako o lehkých topných olejích 21.století.

Zemřel Bruce Merrifield

16.6.2006
Bruce Merrifield

Robert Bruce Merrifield, jeden z otců moderní syntézy peptidů a nositel Nobelovy ceny za chemii v roce 1984, zemřel po dlouhé nemoci 14. května tr. ve věku 85 let. Mezi pozůstalými je jeho manželka Elizabeth, která mu pomáhala při práci v laboratoři, jakož i čtyři děti a 16 vnoučat. Byl nejlépe znám jako tvůrce syntézy peptidů v pevné fízi, která umožňovala systematické studium struktury proteinů. Jejím základem byla vazba peptidu na nerozpustný nosič, takže reagencie v každém kroku syntézy mohly být odstraněny prostým oplachem. Touto metodou byly již v rané fázi syntetizovány například ribonukleáza A, bradykinin, angiotensin, oxytocin a insulin.

Amorfní suchý led

15.6.2006

Suchý led, tuhý oxid uhličitý, jsme pravděpodobně viděl někdy každý z nás. Nyní se však za vysokého tlaku podařilo připravit jiný druh pevného CO2, a to zcela amorfní, v němž nenajdeme jednotlivé jeho molekuly samostatně. Všechny atomy uhlíku a kyslíku jsem navzájem pomocí jednoduchých vazeb propojeny do skelné struktury. Na rozdíl od suchého ledu, který je mikrokrystalický, v něm nenajdeme žádné pravidelné uspořádání. K této změně dojde za tlaku 40 až 48 GPa a infračervená spektra ji jednoznačně potvrzují. Teoretici předpokládali existenci takové látky už dávno. Ostatně dva prvku uhlíku nejbližší – křemík a germanium, tvoří amorfní kysličníku již za běžné teploty a tlaku. Různé křemenné minerály anebo křemenné sklo nejsou ničím jiným.

Asijští nosorožci

15.6.2006
obtížně rozeznatelný Dicerorhinus sumatrensis harrissoni

Odborníkům z WWF se podařilo získat vůbec první snímek bornejského nosorožce. Jde o malého nosorožce Dicerorhinus sumatrensis harrissoni, což je poddruh nosorožce sumatránského. Žije v oblasti Sabah, která představuje jeden z nejdivočejších koutů na Borneu. Předpokládá se, že vyfotografovaný nosorožec je součástí třináctičlenné populace, jejíž existence byla potvrzena v roce 2005. Přesný počet nosorožců na Borneu znám není, ale mnoho jich nebude. Jejich sumatránských bratránků je asi 300, takže jde o velmi ohrožené živočichy. Snímek se podařilo získat v noci pomocí spouště, kterou uvedl do chodu sám nosorožec při svých aktivitách.

Chytrá kultivační miska

14.6.2006

Vědci z University of California v San Diegu vyvinuli zařízení, které samostatně sleduje vliv toxických látek na růst buněk. Zjišťování jedovatosti nových chemických sloučenin, které se vynořují neuvěřitelným tempem, je velmi důležité. Existuje více možností, jak to udělat, avšak sledování vlivu testovaných sloučenin na růst buněčné kultury patří k nejrozšířenější díky své relativní jednoduchosti. Nové zařízení tvoří speciálně připravené křemíkové krystaly s řadou poruch krystalové mřížky, které ovlivňují jejich optické vlastnosti. Citlivý křemí chrání vrstva polystyrénu, na kterém žije buněčná kultura. Pomocí rozptylu světla v krystalu křemíku a jeho změn získáme pak okamžité informace o změnách velikosti a tvaru zkoumaných buněk a tedy o vlivu testované chemikálie na ně.

RNA a dědičnost

14.6.2006

I když mnohočetné úlohy RNA v nejrůznějších oblastech molekulární biologie a genetiky byly prokázány nade vší pochybnost, přenos dědičných znaků byl dosud připisován pouze DNA. Nyní se přišlo na to, že RNA ve spermiích i vajíčkách myší může přenášet řadu dědičných rysů. Zdá se, že totéž platí i o lidském reprodukčním materiálu. Je to tedy další ukázka toho, jakou roli v evoluci hraje nebo může hrát to, co se někdy nazývá epigenetikou, jindy epigenomikou, tedy oblastí zabývající se mimoklasickými úlohami DNA, jakož i RNA v evoluci a tvorbě vnitrodruhových odlišností.

Nejstarší lidská DNA

13.6.2006

Ze zubů neandrtálského dítěte se podařilo extrahovat DNA, která je stará 100.000 let. Jde o doposud nejstarší vzorek lidské DNA. Takové nálezy mají velký význam pro vývojové studie. Pozůstatky neandrtálce, ze kterého DNA pochází, byly nalezeny v belgické jeskyni Scladina, jež leží v údolí řeky Másy.

Nový žralok kladivoun

12.6.2006
nový žralok kladivoun

Profesor biologie z University of South Caroline objevil zcela nový druh žraloka kladivouna, který žije při atlantickém pobřeží Spojených států v oblasti od Floridy po Severní Karolínu. Nový živočišný druh doposud nebyl pojmenován.

Měď nahrazuje železo v přenosu elektronů při fotosyntéze

12.6.2006
Základem fotosyntézy je molekula chlorofylu

Přísun některých životně důležitých kovů je velice omezen v některých mořských ekosystémech, a tak řada druhů fytoplanktonu roste pomalu a jejich fotosyntetická produkce je nízká. Mnohé organismy se v evoluci přizpůsobily, takže například rozsivky vyžadují k růstu mnohem méně železa než druhy obsahující chlorofyl b, při čemž hlubokomořské druhy se spokojí přibližně s desetinou množství vyžadovaného druhy pobřežními. Totéž platí o potřebě mědi. Nyní byl objeven druh mořské rozsivky Thalassiosira oceanica, která potřebuje měď pouze pro protein zvaný plastocyanin, který byl doposud znám pouze z organismů obsahujících chlorofyl b a ze sinic. V T. oceanica je měď vyžadována bez ohledu na přísun železa a bylo prokázáno, že měď tu nahrazuje železo ve složkách fotosyntetického řetězce.

SASER – zvuková obdoba laseru

9.6.2006

Ve spolupráci britských a ukrajinských vědců vzniklo zařízení SASER (sound amplification by stimulatied emission of radiation), což je zdroj koherentního ultrazvuku, tedy zvukového vlnění prostředí o stejné frekvenci a fázi. Ten vzniká vlastně na mřížce tvořené střídavě proužky arsenidu hlinitého a arsenidu galitého, tedy s pomocí stejného zařízení, kterým se v mikroelektronice získávají terahertzové elektromagnetické vlnění. Jenže interakcí dopadajícího zvuku ve vzduchu a povrchový fononů (kvantovaných mechanických kmitů mřížky) se získá zesílený koherentní zvukový signál. Pro srovnání - naše ucho zachytí zvuk o frekvenci do 20 kHz. Nové zařízení by mohlo najít uplatnění v telekomunikační technice.

Revoluční objev nového typu antibiotik

9.6.2006
struktura platensimycinu

Bakteriální infekce zůstává nebezpečnou chorobou, protože se stále objevují bakterie rezistentní k současným antibiotikům, Přes velké úsilí vědců od roku 1960 byl pokrok v této oblasti poměrně malý. Nyní byl objeven platensimycin, produkovaný bakterií Streptomyces platensis. Tato látka vykazuje široké spektrum aktivity proti Gram-pozitivním bakteriím tím, že blokuje syntézu buněčných lipidů. Dochází k tomu inhibicí jedné ze syntáz, a to vazbou platensimycinu na acyl-enzymový intermediát cílového proteinu. Tato látka zcela odstraní infekci bakterií Staphylococcus aureus a je účinná i na S. aureus a enterokoky rezistentní k vankomycinu. Platensimycin má velice široké spektrum účinnosti, funguje in vivo a nebyla u něj zjištěna žádná toxicita. Je to polycyklická látka o složení C24H27NO7 s molekulovou hmotností 441,5.

Prospěšná čokoláda?

8.6.2006
rozpůlený plod kakaovníku s kakaovými boby uvnitř

Studie z nedávné doby ukázaly, že čokoláda může mít obdobné povzbuzující účinky jako např. čaj nebo káva. Obsahuje totiž obdobné alkaloidy – theobromin a kofein. Rovněž vysoký obsah hořčíku nezůstane bez vlivu. Musíme ovšem jíst čokoládu s vysokým obsahem vlastní kakaové hmoty, asi tak od 70% výše. To už je však velmi kvalitní druh, běžné čokoládové tabulky obsahují hlavně řepný cukr. Existují dokonce i studie, které se snaží prokázat, že na čokoládu může vzniknout i návyk. Nejsou však zatím dostatečně průkazné a ani zastoupení alkaloidů v čokoládě tomu příliš nenasvědčuje. Takže vznik jakékoli závislosti na čokoládě, pokud vůbec existuje, bude spíše problémem psychickým a sociálním, nežli záležitostí chemických interakcí na receptorech v našem mozku.

Objev cytotoxinu, způsobujícího zápal plic

8.6.2006

Dlouho se věřilo, že poškození plic způsobené pneumonií je způsobeno imunitní odpovědí organismu, protože nebyl znám žádný toxin produkovaný bakterií Mycoplasma pneumoniae. Nyni na univerzitě v San Antoniu v Texasu objevili toxin příslušné bakterie, což je ADP-ribosylační enzym, který se váže na určitý protein z lidských plic a působí tvorbu škodlivých buněčných struktur.

Hlavní brána pro vstup vápníku do buněk

7.6.2006

Komunikace mezi buňkami i uvnitř buněk má zásadní význam pro vývoj a přežití všech vícebuněčných živočichů. Buňky se spolu dorozumívají pomocí řady chemických poslů, jako jsou nervové mediátory a hormony, které se vážou na bunečný povrch a tam aktivují další signály (tzv. druhé posly). Zatímco počet mezibuněčných signálů jde do stovek, vnitrobuněčné signály jsou mnohem méně početné a mezi nejrozšířeněší patří jistě vápenaté ionty. Prudký vzestup jejich vnitrobuněčné koncentrace aktivuje například uvolnění nervových mediátorů, svalový stah, buněčný metabolismus, růst a množení buněk, jakož i procesy vedoucí k buněčné smrti. Takové zvýšení koncentrace vápenatých iontů lze vyvolat jednak jejich uvolněním z některých vnitrobuněčných organel, jednak umožněním jejich vstupu z vnějšího prostředí, Děje se tak především tzv. kanály, z nichž široce rozšířený je kanál zvaný CRAC (Ca2+-release-activated Ca2+ channel). Tento kanál se otvírá při poklesu vnitrobuněčných zásob vápníku v endoplasmatickém retikulu a to se děje přičiněním proteinu, který byl označen STIM1, ale zároveň byl popsán další protein Orai1, který je u lidí kódován na chromosomu 12. Dosud není jasné, zda tento protein je vlastním vápníkovým kanálem nebo zda je vlastně aktivním přenášečem (transportérem) vápenatých iobntů, vyžadujícím pro funkci přísun energie, nejspíše štěpením ATP. V každém případě tu jde o zásadně nový popis dráhy aktivace i vlastního transportu vápníku do buněk.

Meziplanetární únos

6.6.2006

Nejnovější výzkumy ukazují, že Triton, největší z Neptunových měsíců (má hmotnost o 40 % větší než Pluto) byl v minulosti pravděpodobně součástí binárního systému s vlastnostmi podobnými dvojici Pluto-Charon, který se přiblížil k Neptunu do té míry, že Triton byl zachycen Neptunovou gravitací a v současnosti se pohybuje po lineární dráze vysoce odchýlené od ostatních jeho satelitů a kromě toho retrogerádně, tedy v protisměru.

Kráter pod ledem

6.6.2006

Pomocí radaru a na základě vyhodnocení gravitačních nepravidelností odhalily satelity NASA ve východní Antarktidě mohutný kráter o průměru 480 km zcela skrytý pod ledem. Vznikl při dopadu obrovského meteoritu před 250 miliony let v nynější Wilkesově zemi.

Co je to epigenomika

5.6.2006

Pro správné přečtení informace uložené v DNA je třeba přečíst i další notaci, která ji překrývá, totiž epigenetický kód. Už v roce 1940 zavedl britský genetik a embryolog Conrad Waddington termín epigenetika, aby jím popsal interakci genů s jejich prostředím, která určuje konečný fenotyp. Bylo totiž známo, že jednovaječná dvojčata, která mají zcela identický genotyp DNA, se v mnoha ohledech liší, i co do náchylnosti k různým chorobám. Ukázalo se, že aktivita různých genů u padesátiletých dvojčat se lišila třikrát více než u dvojčat tříletých. Obecně vzato, vliv prostředí na tvorbu některých rysů živočichů a jejich schopností je ohromný. Hlavní změny, které vedou k „epigenetickému kódu” jsou methylace DNA, která potlačuje aktivitu daného genu, a navázání různých molekul na volné konce histonů, čímž se mění aktivita DNA, která je obaluje. Molekulární genetika ve špičkových světových laboratořích je nyní ve stadiu zkoumání epigenomiky podobném, jako když zkoumala klasickou genomiku před 30 lety.

Neutronové zobrazování

5.6.2006

Od doby, kdy Konrád Roentgen před 100 lety zobrazil vnitřek těla pomocí tehdy tajemných katodových paprsků, se zobrazovací techniky hodně zlepšily a k odhalení skrytých detailů se používají nejrůznější pole i částice. Franz Pfeiffer se svými kolegy z Ústavu Paula Scherrera ve švýcarském Villigenu výrazně zlepšili zobrazování pomocí neutronů, a to několikanásobným použitím interference ta štěrbinách. Nejprve zlepší kvalitu svazku dopadajících neutronů, takže vystačíme i s nepříliš kvalitním zdrojem. Nepatrné změny způsobené průchodem zkoumaným předmětem pak zvýrazní další interference. Pak zbývá již „jen“ matematicky rekonstruovat zkoumaný předmět z tohoto interferenčního obrazce. Nová technika umožňuje zkoumat nitro velmi hustých nebo i magnetických látek, které je jinak elektromagnetickému záření nepřístupné.

Rychle žij, zemři mladý

2.6.2006

Je dlouho známo, že ptáci a savci, kteří se rychle vyvinou z embryí, žijí kratší dobu než jejich vrstevníci, vyvíjející se pomalu. Na univerzitě v St. Louis zjistili, že riziko delšího období v embryonální fázi a nároky na rodičovskou péči se vyrovnávají tím, že doba života je delší a dovoluje tak větší reprodukční možnosti. Například mořští ptáci, kteří mají málo nepřátel, se vyvíjejí pomalu, protože jejich vejce nejsou vystavena nebezpečí a pak těží z dlouhého života, Naproti tomu živočichové, kteří jsou vystaveni velkému nebezpečí, se vyvinou rychle, a protože jejich šance na přežití jsou malé, nejsou vybaveni pro dlouhý život.

Diskuse/Aktualizace