Pohnojme živcem

31.10.2017
Zdroj:
D.Ciceri et al., Potassium fertilizer via hydrothermal alteration of K-feldspar ore, Green Chem., 2017,19, 5187-5202, doi: 10.1039/C7GC02633A
Zdroj
Vzorky draselného živce (foto United States Geological Survey).

Jako všechny tropické půdy jsou i brazilské chudé na živiny, takže tamní zemědělci hodně hnojí. Devadesát procent použitých draselných hnojiv pochází až ze vzdálené kanadské provincie Saskatchewan. Chemici z Massachusetts Institute of Technology v americké CambridgeMIT? vyvinuli jednoduchou metodu, jak potřebné hnojivo získat z draselného živce (angl.feldspar), viz obr. (foto United States Geological Survey). Přestože jde o velmi hojné minerály, pomalé zvětrávání znemožňuje jejich užití jako hnojiv.

Hornina syenit (foto United States Geological Survey).Výchozí surovinu představuje magmatická hornina syenit (viz obr.) s vysokým obsahem draselného živce. Po rozemletí v kulových mlýnech spolu s hydroxidem vápenatým Ca(OH)2 následuje pětihodinové zahřívání s vodou za tlaku při 200 oC. Struktura se naruší natolik, že další uvolňování draselných iontů K+ v půdě není problém. David Ciceri, jeden z vynálezců nového hnojiva, popsanou metodu označuje jako „zrychlené zvětrávání v autoklávu“.

Jako draselné živce označujeme skupinu velmi rozšířených minerálů tvořených hlinitokřemičitanem draselným KAlSi3O8. Krystalují v trojklonné nebo jednoklonné soustavě. Představují důležitou surovinu pro sklářský a keramický průmysl a nyní možná i pro zemědělství.

Nervy regenerují

30.10.2017
Zdroj:
E.Rejc et al., Motor recovery after activity-based training with spinal cord epidural stimulation in a chronic motor complete paraplegic, Scientific Reports 7, Article number: 13476 (2017), doi:10.1038/s41598-017-14003-w - M.Corazzol et al., Restoring consciousness with vagus nerve stimulation, Current Biology, Volume 27, Issue 18, pR994–R996, 25 September 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.07.060
Zdroj
Po kombinované rehabilitaci zvládá stání s podporou, foto University of Louisville, CC BY 4.0.

Hybnost nohou šest let po úrazu míchy částečně obnovili lékaři z Kentucky Spinal Cord Injury Research Center pod vedením prof.Susan J.Harkema. Kombinovali standardní rehabilitaci s epidurální stimulací míchy pomocí implantovaných elektrod. Epidurální znamená nad tvrdou plenou, tedy mezi ní a kostí. Tvrdou plenou mozkovou (dura mater) nazýváme vnější obal mozku a většiny míchy.

Rehabilitace trvala přes dva roky. Jak vidíme na videu, chůzi se obnovit nepodařilo. Pacient hýbe kolenem a může s podporou stát. Proti úplné nehybnosti je to úspěch.

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171026103116.htmEnrico Rejc z tým prof.Harkemy uvádí:? „Po uplynutí jednoho roku po zranění stav pokládáme za chronický bez možnosti dalšího zlepšení. Výsledky experimentu jsou důkazem, že lidský nervový systém má mnohem lepší schopnosti oživení, než jsme předpokládali.“

Dlouhodobé dráždění nervů bude zřejmě hrát důležitou roli v léčení neurologických poruch. Měsíční dráždění bloudivého nervu pravidelnými elektrickými impulsy přivedlo k vědomí člověka, který byl po autonehodě 15 let v komatu. Nevyskočil z postele, ale zvládne sledovat hlavou a očima pohybující se objekt. Proti předchozímu vegetativnímu stavu velký rozdíl. Bloudivý nerv (angl. vagus nerve) je jeden z párových hlavových nervů, který vede do krční, břišní a hrudní dutiny.

Blanokřídlé rezervy

29.10.2017
Zdroj:
Charbonneau D, Sasaki T, Dornhaus A (2017) Who needs ‘lazy’ workers? Inactive workers act as a ‘reserve’ labor force replacing active workers, but inactive workers are not replaced when they are removed. PLoS ONE12(9): e0184074. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184074 - Rueppell O, Kirkman RW. Extraordinary starvation resistance in Temnothorax rugatulus (Hymenoptera, Formicidae) colonies: Demography and adaptive behavior. Insectes sociaux. 2005;52(3):282-290. doi:10.1007/s00040-005-0804-2.
Zdroj
Dělnice mravence Temnothorax rugatulus (AntWeb.org / CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons).

V hnízdech sociálního hmyzu (mravenci, termiti, včely, vosy, čmeláci) nacházíme velké skupiny neaktivních jedinců, kteří se nepodílejí na péči o potomstvo a shánění potravy, ani nevyvíjejí jakoukoli jinou aktivitu. Entomologové předpokládají, že jde o pracovní rezervu. Hypotézu potvrdily až nedávné experimenty s mravencem Temnothorax rugatulus. Odstranění aktivních jedinců z hnízda vede k jejich okamžité náhradě z neaktivní rezervy. Její zmenšení nechává mraveniště v klidu, aniž by jeho fungování utrpělo. Zjevně neplní žádné urgentní úkoly, bez nichž by se mraveniště krátkodobě neobešlo.

Obstojně prozkoumaný mravenec Temnothorax rugatulus žije v Severní Americe v hnízdech s jednou i více královnami. Vyznačují se značnou odolností k hladovění. Mraveniště přežívala i osm měsíců bez potravy, byť za cenu těžkých ztrát. Dělnici T. rugatulus vidíme na obrázku (AntWeb.org / CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons).

Přitopte si v rukavičkách

25.10.2017
Zdroj:
Transforming Commercial Textiles and Threads into Sewable and Weavable Electric Heaters, Lushuai Zhang, Morgan Baima, and Trisha L. Andrew, ACS Applied Materials & Interfaces 2017 9 (37), 32299-32307 , DOI: 10.1021/acsami.7b10514
Zdroj
Chemická struktura poly(3,4-ethylenedioxythiofenu).

Elektricky vodivý textil umožní, abychom si v šatech přitopili. Rukavice s ohříváním prstů zhotovili na University of Massachusetts at Amherst. Vlákna běžné bavlněné tkaniny pokryli vrstvou vodivého polymeru poly(3,4-ethylenedioxythiofenu). Chemickou strukturu vidíme na obrázku. Při zapojení standardní knoflíkové baterie protéká proud vodivou vrstvou. Protože je tenká, a má tudíž velký odpor, přemění elektřina na teplo, zvané Joulovo.

Chemická struktura trichloro(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridekafluorooktyl)silanu.Abychom nedostali ránu, vodivý polymer pokrývá izolační vrstva z trichloro(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridekafluorooktyl)silanu (chemická struktura viz obr.). Obě vrstvy vznikají postupným napařením na běžnou tkaninu. Vodivý polymer vzniká oxidací 3,4-ethylenedioxythiofenu pomocí chloridu železitého FeCl3 v plynné fázi.

Infračervených snímek nevyhřívaných (vlevo) a vyhřívaných (vpravo) rukavic (obr. University of Massachusetts at Amherst). Na obrázku vidíme infračervených snímek nevyhřívaných (vlevo) a vyhřívaných (vpravo) rukavic (obr. University of Massachusetts at Amherst). Mají třívrstvou strukturu. V kontaktu s pokožkou jsou běžné jemné bavlněné rukavice. Na nich jsou další z téhož materiálu, jejichž prsty jsou obšity vodivou tkaninou. Jako nit a připojení k baterii slouží jemné měděné drátky. Povrch překryjí hedvábné rukavičky.

O dalších plánech http://www.umass.edu/newsoffice/article/electrically-heated-textiles-now-possiblehovoří jedna z autorek projektu, Trisha L.Andrew:? „Rádi bychom zákazníkům nabídli hotový produkt během několika příštích let. Odhaduji, že prototyp budeme mít do dvou let a výrobek pro trh za pět let.“

Spi, medúzko, spi

22.10.2017
Zdroj:
Ravi D. Nath, Claire N. Bedbrook, Michael J. Abrams, Ty Basinger, Justin S. Bois, David A. Prober, Paul W. Sternberg, Viviana Gradinaru, Lea Goentoro, The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State, In Current Biology, Volume 27, Issue 19, 2017, Pages 2984-2990.e3, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.08.014. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217310230)
Zdroj
Kořenoústka pobřežní Cassiopea andromeda (http://dryades.units.it/jelly, CC 3.01 NC-BY-SA).

Medúzy rodu kořenoústek (Cassiopea, angl. shodně) jsou evolučně nejstaršími živočichy, u kterých pozorujeme spánek. Žijí v převrácené poloze na mořském dně v teplých vodách celého světa. Vykazují výraznou pravidelnou pulsaci, jak vidíme na videu. Během dlouhodobého sledování zjistili biologové z Californian Institute of Technology v PasadeněCaltechu?, že na noc se zklidňují. Klidový stav lze rychle zvrátit vnějším podnětem. Pokud narušujeme její spánek, druhý den je méně aktivní a slaběji reaguje na podráždění. U tvora bez centrální nervové soustavy překvapující chování.

Přestože je spánek nepostradatelný, o jeho příčinách nepanuje shoda. Mezi nejvíce akceptované hypotézy nutnost odvádění metabolitů nervových buněk, význam pro kognitivní funkce nebo konsolidace paměti. http://www.caltech.edu/news/surprising-ancient-behavior-jellyfish-79701Ravi Nath, první autor publikace o výzkumu spánku medúz, se ptá: ?„Je spánek vlastností nervových buněk (angl. neuron)? A možná mnohem odvážnější otázka: Spí i rostliny? Na obrázku vidíme kořenoústku pobřežní Cassiopea andromeda (http://dryades.units.it/jelly, CC 3.01 NC-BY-SA).

Budoucnost patří lithiu

20.10.2017
Zdroj:
G.Martin et al., Lithium extraction from the mineral zinnwaldite: Part II: Lithium carbonate recovery by direct carbonation of sintered zinnwaldite concentrate, Minerals Engineering, Volume 110, 15 August 2017, Pages 75-81, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.04.009 - http://tu-freiberg.de/en/presse/new-process-patented-for-lithium-extraction-from-primary-and-secondary-resources - Ch.Yang et al., 4.0 V Aqueous Li-Ion Batteries, Joule, Volume 1, Issue 1, p122–132, 6 September 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2017.08.009
Zdroj
Vzorek zinnwalditu z Cínovce  (Didier Descouens, CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), via Wikimedia Commons).

V posledních dnech slýcháme a čteme mnoho o připravovanou těžbě lithia v Krušných horách. Surovinou bude minerál zinnwaldit, někdy též cinvaldit. Patří do skupiny slíd, jde o tzv. lithnou slídu. Chemicky jde o hlinitokřemičitan o složení KLiFeAl(AlSi3)O2(OH,F)2. Obsah lithia se v něm pohybuje od 1 do 4%. Krystaluje v jednoklonné (monoklinické) soustavě. Své jméno nese podle krušnohorského Cínovce, německy Zinnwald, kde byl objeven a popsán roku 1845.

Vzorek zinnwalditu z Cínovce vidíme na obrázku (Didier Descouens, CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), via Wikimedia Commons). Zbarvení mívá různé, od žlutohnědé či šedohnědé přes světle fialovou, růžovou, šedozelenou, šedivě stříbrnou až po skoro černou.

Madagaskarský spodumen ve šperkové kvalitě, foto Kluka, CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5), via Wikimedia Commons.Otázkou zůstává, jakým způsobem z něj budeme lithium získávat. V úvahu přichází zahřátí na 1.100 stupňů Celsia a extrakce kyselinou sírovou, čímž získáme síran lithný. Tímto způsobem se zpracovává jiná lithná slída spodumen LiAlSi2O6 nebo staré lithné baterie. Jinou možností je extrakce směsí oxidu uhličitého a vody za teploty 230 stupňů Celsia a stonásobku atmosférického tlaku. Madagaskarský spodumen ve šperkové kvalitě vidíme na obrázku, foto Kluka, CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5), via Wikimedia Commons.

Přestože lithné články představují dobře zavedenou technologii, investice do lithia zdaleka není bez rizika. John Goodenough, vynálezce lithiových článků, ve věku 94 let pracuje na sodíkovém akumulátoru se skelným elektrolytem a trojnásobnou energetickou hustotou. A sodíku na rozdíl od lithia je všude plno. Odhaduje se, že zemská kůra obsahuje 2,4 – 2,6 % sodíku, zatímco lithia pouze 0,0002 až 0,0006%.

Chemická struktura 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2',2',2'-trifluoroethyletheru.Na druhou stranu Goodenoughův skleněný elektrolyt lze využít i pro lithiové články, čímž vzroste jejich bezpečnost. Experti z University of Maryland a US Army Resaerch Laboratory testují lithiové články s vodným elektrolytem místo používaného organického rozpouštědla. Byly by levnější a bezpečnější, kdyby lithium nebylo tak reaktivní a s vodou prudce nereagovalo. Řešení představuje jeho fyzické oddělení od vodného elektrolytu pomocí hydrofobní vrstvy, tvořené např. 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2',2',2'-trifluoroethyletherem (struktura viz obr.).

milan 24.10.2017: A co takhle C14 - https://vtm.zive.cz/bleskovky/tisice-let-na-jedno-nabiti-novy-vynalez-pretvori-jaderny-odpad-na-baterii/sc-871-a-185107/default.aspx Bude za deset let, doba než se v tom našem kocourkově vůbec něco rozjede kolem Cínovce, ještě lithium zapotřebí???

Rostoucí protézy

19.10.2017
Zdroj:
E.N.Feins et al., A growth-accommodating implant for paediatric applications, Nature Biomedical Engineering 1, 818–825 (2017), doi:10.1038/s41551-017-0142-5
Zdroj
Nahoře StarrovuaEdwardsova, dole Smeloffova-Cutterova umělá srdeční chlopeň (foto Dr. Mirko Junge, CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), via Wikimedia Commons).

Umělé srdeční chlopně, které rostou společně se srdcem, testují experti z Harvard Medical School, lékařské fakulty Harvardovy univerzity. I dobře zvládnuté chirurgické výkony, při kterých nahrazujeme vadu či poškození orgánu protézou, nejsou u dětí bez problémů. Na rozdíl od dětí protézy nerostou, takže je nutné ji čas od času operativně vyměnit. Různé typy umělých srdečních chlopní vidíme na obrázku (foto Dr. Mirko Junge, CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), via Wikimedia Commons).

Chemická struktura poly(glycerolsebakátu).Základem rostoucí umělé chlopně (angl.heart valve) je prstenec s obalem s mřížkovou strukturou. Biodegradabilní výplň z poly(glycerolsebakátu) PGS ho udržuje ve staženém tvaru. Chemickou strukturu vidíme na obrázku. Tělní tekutiny rozkládají pomalu PGS a obal expanduje, tudíž jakoby roste. Ve stonásobném zrychlení to můžeme sledovat na tomto videu prasečího srdce. Umožňuje to speciální mřížová struktura vynalezená údajně již Archimedem před více než 2.000 lety.Její expanzi znázorňuje animace.

Koncepce rostoucí protézy je univerzální. Kromě prasečího srdce probíhají testy i na holenních kostech (angl. tibia) laboratorních krys. MUDr.Pedro del Nido z Bostonské dětské nemocnice, jeden z autorů výzkumu, uvádí: „Tuto koncepci lze přizpůsobit pro mnoho různých lékařských aplikací. Složením polymeru můžeme rovněž upravit čas, během kterého jádro implantátu degraduje.“

Kataklyzmatickou explozi

17.10.2017
Zdroj:
Přehled publikací k tématu najdeme v časopise Science na této adrese: http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show pod označením doi:10.1126/science.aar2149.
Zdroj
Umělecká rekonstrukce výbuchu po srážce dvou neutronových hvězd, video NASA.

detekovali astronomové 17.srpna. Dvě neutronové hvězdy o hmotnosti 1,1 a 1,6 Slunce se před 130 miliony let srazily v eliptické galaxii NGC 4993 v souhvězdí Hydry. Gravitační vlny doprovázené gama paprsky a viditelným zářením z téže události zaznamenali vůbec poprvé společně. https://www.aftau.org/news-page-astronomy--astrophysics?&storyid4699=2353&ncs4699=3Podle prof.Ehuda Nakara z Telavivské univerzity?, který prováděl teoretickou analýzu, jde o „milník v narůstajícím celosvětovém úsilí vědců odkrýt záhady vesmíru.“

Gravitační vlny zachytily 17.srpna letošního roku ve 12.41 světového času observatoře LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a Virgo. První z nich má dvě části, které leží v Hanfordu ve státě Washington a Livingstonu v Louisianě. Šestikilometrový detektor Virgo najdeme poblíž italské Pisy. Jde o pátý záchyt gravitačních vln vůbec. O několik sekund později detekoval teleskop LAT družice Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) záblesk gama záření.

Zachycení gravitačních vln na třech místech umožnilo triangulací určit polohu zdroje v oblasti 30 prostorových stupňů oblohy v souhvězdí Hydry. Během několika hodin v ní pět astronomických týmů identifikovalo nový zdroj světla. Animaci spektakulární srážky najdeme na videu NASA. Těžké prvky vznikají ve vesmíru právě během takových událostí, jež astronomové nazývají kilonova, tisíckrát větší nova.

Dvojitá chemická obrana

15.10.2017
Zdroj:
How to fight multiple enemies: target-specific chemical defences in an aposematic moth, Bibiana Rojas, Emily Burdfield-Steel, Hannu Pakkanen, Kaisa Suisto, Michael Maczka, Stefan Schulz, Johanna Mappes, Proc. R. Soc. B 2017 284 20171424; DOI: 10.1098/rspb.2017.1424. Published 27 September 2017
Zdroj
Chemická struktura 2-sek-butyl-3-methoxypyrazinu.

Jak vidíme na videu, motýl přástevník jitrocelový (Arctia plantaginis, angl. wood tiger moth) dokáže sýkorce modřince (Cyanistes caeruleus, angl. blue tit) zošklivit chutné sousto. Ptáky odpuzuje sekret vylučovaný hrudí motýla, jehož klíčovou součástí je 2-sek-butyl-3-methoxypyrazin (struktura viz obr.).

Přástevník jitrocelový (Arctia plantaginis), foto James Lindsey v Ecology of Commanster, CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5), via Wikimedia Commons. Zadeček přástevníka vylučuje jiný sekret, který odhání mravence a na ptáky vůbec nepůsobí. Jeho přesné chemické složení zatím neznáme. A obdobně, odpuzovač ptáků nechává mravence v klidu. Přástevník jitrocelový žije v několika podruzích v pásu od Anatólie přes Zakavkazí, severní Irán, Kazachstán, Mongolsko, Čínu, Koreu až po Japonsko. V Severní Americe ho najdeme v oblasti od Aljašky po Manitobu a ve Skalistých horách až po Nové Mexiko (viz obr., James Lindsey at Ecology of Commanster, CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5), via Wikimedia Commons). Rozpětí křídel dosahuje až 38 mm.

Ledovců někde ubývá, jinde přebývá

12.10.2017
Zdroj:
A.G.Fountain et al., The changing extent of the glaciers along the western Ross Sea, Antarctica,Geology (2017) 45 (10): 927-930, DOI: https://doi.org/10.1130/G39240.1 - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214242817300426?via%3Dihub
Zdroj
Oblast od jižního pólu (vpravo dole) k nejjižnější části Tichého oceánu, Rossovu moři, na satelitním snímku NASA

V blízkých Alpách ledovce tají, ve vzdálené Patagonii a Transhimálaji rostou. Na Kilimandžáru ledu ubývá, ale ne kvůli klimatické změně, nýbrž kvůli vykácení deštného pralesa u úpatí. K vrcholku stoupá mnohem sušší vzduch a ledovec se zmenšuje. Jednoznačná situace nepanuje ani v Antarktidě. Oblast od jižního pólu (vpravo dole) k nejjižnější části Tichého oceánu, Rossovu moři, vidíme na satelitním snímku NASA.

Porovnání družicových snímků 34 ledovců na celkem 700 km pobřeží nejjižnějšího kontinentu spolu s historickými mapami od roku 1955 do roku 2015 let ukazuje nulový ústup ledu v oblasti západního Rossova moře. Autoři ve své studii doslova uvádějí: „Stabilita těchto ledovců ostře kontrastuje s jejich rychlým ubýváním na Antarktickém poloostrově a napovídá, že žádná významná klimatická změna nepostihla tuto oblast Antarktidy“ (míněna západní část Rossova moře).

Globální klimatické modely (GCM – global climate model nebo general circulation model), na jejichž základě Mezivládní panel pro změny klimatu, angl. Intergovernmental Panel on Climate ChangeIPCC? , předpovídá výrazný nárůst teploty v příštích desetiletích a s tím spojené katastrofy, jsou naprosto nedostatečné. Od svého vzniku v devadesátých letech nesouhlasí jejich předpovědi s realitou.. Skutečné teploty jsou nižší než předpovědi.

Navierova Stokesova rovnice.GMC modely jsou matematické modely proudění v atmosféře a v oceánech Země. Vycházejí z Navierovy-Stokesovy rovnice (viz obr.), která popisuje proudění tekutin, řešené pro rotující kouli (Zeměkouli) při daném toku slunečního záření. ANN modely, které fungují jako umělé neuronové sítě (angl.artificial neural network), předpovídají výrazně nižší vzrůst teplot. Jejich výhodou je, že na rozdíl od GMC mohou odhalit i vztahy a zákonitosti, které nám uniknou. To však neznamená nezbytně, že by předpovědi musejí být správnější. Potvrdit je může jenom srovnávání se skutečně naměřenými daty.

Více najdete v rozhovoru o globální změně klimatu.

Vzácný minerál svítí jednou zeleně, jindy modře

9.10.2017
Žluté jehlice minerálu karpatitu z dolu Picacho v okrese San Benito v Kalifornii, foto Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.

Minerál karpatit (viz obr.) při ozáření ultrafialovým světlem svítí modře. Krystaly téhož složení a struktury připravené v laboratoři září za stejných podmínek zeleně. Odborníci posledních dvacet let předpokládali, že rozdíl ve vlnové délce způsobují nečistoty. Výzkum pomocí elektronové mikroskopie, rozptylu rentgenového záření a fluorescenční spektroskopie ukázal, že na vině je rozdílná stavba krystalů při totožném uspořádání molekul.

Chemická struktura polycyklického aromatického uhlovodíku koronenu.Minerál karpatit tvoří polycyklický aromatický uhlovodík koronen (struktura viz obr.) krystalující v jednoklonné (angl. monoclinic) krystalografické soustavě. Na vzácný nerost můžeme narazit, jak název napovídá, v Karpatech, dále na ruském Dálném Východě a v okrese San Benito v Kalifornii.

Vrstevnatá struktura přirozeného karpatitu (a) a (b) a homogenní krystal z laboratoře  (c)  na snímcích rastrovacího elektronového mikroskopu (J.Potticary et al., Nanostructural origin of blue fluorescence in the mineral karpatite, Scientific Reports 7, Article number: 9867 (2017) doi:10.1038/s41598-017-10261-w), http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0.Příčinou rozdílné fluorescence jsou odlišnosti ve stavbě krystalů. Přirozený karpatit tvoří oddělené vrstvy, zatímco laboratorní krystaly jsou homogenní. Rozdíly vidíme na snímcích pořízených elektronovým mikroskopem. Na obrázcích (a) a (b) vidíme strukturu přirozeného minerálu, která zcela chybí na obr. (c), vyrostlém v laboratoři (J.Potticary et al., Nanostructural origin of blue fluorescence in the mineral karpatite, Scientific Reports 7, Article number: 9867 (2017) doi:10.1038/s41598-017-10261-w), http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0).

Schematické znázornění rozdílu ve stavbě krystalů, který odpovídá za odlišnou barvu luminiscence, CN značí krystal laboratorní, Kp karpatit přirozený. Uprostřed vidíme uspořádání molekul koronenu v obou krystalech.  (J.Potticary et al., Nanostructural origin of blue fluorescence in the mineral karpatite, Scientific Reports 7, Article number: 9867 (2017) doi:10.1038/s41598-017-10261-w), http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0.Záření karpatitu vybuzené světlem o kratší vlnové délce nazýváme luminiscencí a pozorujeme ji u řady nejrůznějších sloučenin. Schematicky si rozdíl v krystalech karpatitu, který odlišnost způsobuje, můžeme prohlédnout na obrázku, kde CN značí krystal laboratorní, Kp karpatit přirozený. Uprostřed vidíme uspořádání molekul koronenu v krystalu. Zdroj jako u předchozího obrázku.

Jeden z výzkumníků, podle https://phys.org/news/2017-08-fluorescent-crystal-mystery.htmlSimon R.Hall z University of Bristol, tvrdí?, že naše metody výzkumu jsou vhodné pro studium krystalů z organických sloučenin, aby odkryly neobvyklé způsoby přenosu náboje v polovodičích, FET tranzistorech a organických supravodičích.“

Cestování s tsunami

8.10.2017
Zdroj:
James T. Carlton, John W. Chapman, Jonathan B. Geller, Jessica A. Miller, Deborah A. Carlton, Megan I. McCuller, Nancy C. Treneman, Brian P. Steves, Gregory M. Ruiz, Tsunami-driven rafting: Transoceanic species dispersal and implications for marine biogeography, Science, Vol. 357, Issue 6358, pp. 1402-1406, DOI: 10.1126/science.aao1498, 29 Sep 2017 : 1402-1406 >
Zdroj

Tsunami v březnu roku 2011 spolu s částí jaderné elektrárny Fukušima do moře spláchla i obrovské množství dalších trosek. Ustupující voda sebou vzala rovněž množství drobných mořských živočichů z pobřežní oblasti na širý oceán. První z nich dopluli na Havajské ostrovy roku 2012. V následujících šesti letech postupně identifikovali biologové na severoamerickém pobřeží 289 živočišných druhů šestnácti kmenů původem z japonských pobřežních vod.

Překvapivě dlouhou cestu mohli ve zdraví přežít jen proto, že přebývali na plovoucích troskách z plastu nebo skelného vlákna stržených spolu s nimi. Jde o biologicky neodbouratelné materiály, takže během dlouhé pouti nepodlehly rozkladu. Nechtěný experiment ukázal, jak důležitou roli v šířeních živočichů mohou hrát úlomky plastů, které stále více zatěžují světový oceán. Podle Johna W.Chapmana z Oregon State University, jednoho z autorů výzkumu, „mohou být ekologické a biologické důsledky značné. Problému bychom měli věnovat větší pozornost.“

Plž Siphonaria sirius (Jan Delsing, BioLib.cz, volné dílo). Tichý oceán v důsledku tsunami překonalo 268 druhů bezobratlých, 19 druhů protistů a dokonce 2 druhy ryb. Dvě třetiny z nich nebyly nikdy předtím v amerických vodách pozorovány. Protisté jsou eukaryontní (s buněčným jádrem) organismy, jež nepatří mezi živočichy, rostliny ani houby. Oceánologové nalezli při severoamerickém pobřeží kromě řady jiných druhů původem z japonských vod např. mechovce (angl. bryozoa) Biflustra grandicella, šášně rodu Psiloteredo (čeleď Teredinidae neboli šášeňovití, angl. shipworm) nebo plže Siphonaria sirius, kterého vidíme na fotografii (Jan Delsing, BioLib.cz, volné dílo).

Hubnutí pomocí hadice

6.10.2017
Plastový Endobarrier, který pokrývá vnitřní povrch část tenkého střeva bezprostředně za žaludkem. Červené čáry označují místo propojení při žaludečním bypassu.

Novou lékařskou techniku pro usnadnění hubnutí testuje MUDr.Robert Ryder se svými kolegy z Městské nemocnice v britském Birminghamu. Spočívá v endoskopickém (skrz ústa) zavedení asi 60 cm dlouhého plastového rukávce pojmenovaného Endobarrier, který pokryje zevnitř stěnu tenkého střeva hned za žaludkem (viz obr.). Množství strávených živin výrazně poklesne. Metoda je určena pro nemocné s způsoben sníženou citlivostí tkání vlastního těla k inzulinudiabetem II.typu? a obezitou, kde přináší obstojné výsledky.

Nová metoda může nahradit techniku zvanou gastrický (žaludeční) bypass, což je chirurgické rozdělení žaludku na horní a spodní část. Zkrácené tenké střevo napojí chirurg na horní menší část, takže skrz větší dolní díl žaludku a oddělenou část tenkého střeva žádná potrava neprochází. Gastrický bypass patří mezi nejúčinnější metody chirurgické léčby obezity a s ní spojených metabolických poruch. Jde o drastický způsob spojený se všemi riziky dvou operací při zřízení bypassu a pozdějším obnovení původního stavu.

Endobarrier společnosti The Endobarrier System O zkušenost a výsledcích zavedení Endrobarrieru (viz obr.) padesáti nemocným diabetem II.typu a obezitou referoval Dr.Ryder v polovině září v Lisabonu na každoročním kongresu Evropské asociace pro výzkum diabetu (EASD - European Association for the Study of Diabetes). Konstatoval, že jde o účinnou terapii, kvůli které není třeba nemocné hospitalizovat a vystavovat riziku operace.

Geologie láká turisty

5.10.2017
Zdroj:
V.Žáček et al., The Somoto Grand Canyon (Nicaragua)—a Volcanic Geoheritage Site One Decade After Discovery: from Field Geological Mapping to the Promotion of a Geopark, Geoheritage (2017) 9:299-309, DOI 10.1007/s12371-017-0221-8
Zdroj
Kaňon Kokosové řeky, foto Vladimír Žáček.

Rutinní geologické mapování prováděné v Nikaragui odborníky z České geologické služby vedlo ke vzniku prvotřídní turistické atrakce. Zjistili, že kaňon Rio Coco na severozápadně země při samé hranici s Hondurasem představuje nádhernou lokalitu vhodnou k turistickému využití. Vede skrze miocén, období před 23 - 5,33 miliony letmiocenní? kyselé hornina tvořená ztuhlými spečenými sopečnými produktyignimbrity?. Dosahuje hloubky 190 m a v nejužším místě šířky 4 - 10 m. Malou ukázku vidíme na obrázku (foto Vladimír Žáček).

"Během 3,5 km dlouhé cesty narazíme na jedinečné pseudokrasové útvary, jako jsou obří hrnce a skalnaté prahy, které se střídají s písčitými pasážemi. Místní obyvatelé lokalitu nenavštěvovali, přestože od města Somoto je pouhých 12 km vzdálená. Báli se skřítků," vysvětluje Vladimír Žáček z České geologické služby, který byl jedním z objevitelů.

Krasové útvary vznikají v rozpustných horninách (např. vápenec, dolomit, sádrovec, halit) působením povrchové a podzemní vody. Jako pseudokras označujeme morfologicky podobné, jiným způsobem vznikající tvary, např. tektonicky či mechanickým rozpadem.

Zadní strana nicaraguiské bankovky o hodnotě 50 cordobas.Nikaragujci pokládají lokalitu za tak významnou, že ji umístili na zadní stranu bankovky o hodnotě 50 cordobas. Somoto Grand Canyon, jak se dnes nazývá, navštívilo v loňském roce 40.000 turistů.

Nobelovu cenu za chemii

4.10.2017
Řez virionem  zika viru pořízený technikou kryelektronové mikroskopie (D.Sirohi et al., The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus, Science 31 Mar 2016, DOI: 10.1126/science.aaf5316).

dnes získali od Královské švédské akademie věd Jacques Dubochet (nar.1942, Lausanneská univerzita), Joachim Frank (nar.1940, Columbia University, New York) a Richard Henderson (nar.1945, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, GB) za vývoje kryoelektronové mikroskopie s vysokým rozlišením pro určení struktury biomolekul v roztocích. O cenu se podělili rovným dílem.

Laureáti vyřešili problém zobrazení biologických molekul pomocí elektronového mikroskopu, aniž by je proud dopadajících elektronů zničil. Rychlé zmrazení pomocí kapalného dusíku umožňuje zachovat strukturu biomolekul v přirozeném prostředí. Kvapem vznikající led nevytváří krystaly, které by biomolekulu poškodily. Na obrázku vidíme řez virovou částicívirionem? zika viru pořízený technikou kryelektronové mikroskopie (D.Sirohi et al., The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus, Science 31 Mar 2016, DOI: 10.1126/science.aaf5316).

Nobelovu cenu za fyziku

3.10.2017

dnes udělila Královská švédská akademie věd Raineru Weissovi (nar.1932, Massachusetts Institute of Technology , BostonMIT?), Barry C. Barishovi (nar.1936, California Institute of Technology, PasadenaCaltech?) a Kipu S. Thorneovi (nar.1940, Caltech) za rozhodující příspěvek k LIGO detektoru a pozorování gravitačních vln. RW obdržel polovinu ceny, BB a KT po čtvrtině.

LIGO, zkratka z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory neboli Laserová interferometrická pozorovatelna gravitačních vln je detekuje porovnáváním měření dvou výkonných laserových přístroj pro velmi přesná měření využívající interferenci světlainterferometrů?. Gravitační vlny vznikají při urychlení hmoty a jejich detekce je kromobyčejně obtížná. LIGO zachytil 14.září 2015 velmi silný signál, který vznikl před 1,3 miliardou let při srážce černých děr.

Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství

2.10.2017
Koncentrace bílkoviny PER a aktivita genu periodu během 24 hodin.

obdrželi dnes rovnými dílem Jeffrey C. Hall (University of Maine, nar.1945), Michael Rosbash (Brandeis University, nar.1944) a Michael W. Young (Rockefeller University, nar.1949) za objev molekulárního mechanismu, který řídí cirkadiánní rytmus (denní cyklus organismů). Objasnili ho pomocí pokusů na muškách octomilkách.

Základem je gen zvaný period, podle něhož vzniká bílkovina PER. S jinou bílkovinou zvanou TIM tvoří komplex, který proniká do buněčného jádra a inhibuje činnost genu period. Záporná zpětná vazba způsobuje kolísání koncentrace bílkoviny PER během 24 hodin. V noci dosahuje maxima, ve dne klesá k minimu. Schematické znázornění vidíme na obrázku. Frekvenci kmitů udržuje gen doubletime, který kóduje protein DBL.

Jedovatá žába nezahyne

1.10.2017
Zdroj:
R.D.Tarwin et al., Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance, Science  22 Sep 2017: Vol. 357, Issue 6357, pp. 1261-1266, DOI: 10.1126/science.aan5061
Zdroj
Nahoře chemická struktura toxinu epibatidinu, dole neurotransmiteru acetylcholinu.

Nervový jed používají k obraně žáby (rod Anura) z čeledi pralesničkovitých (Dendrobatidae) ze středo a jihoamerickýh pralesů. Ochutná-li je někdo, nebude mu dobře. Jed epibatidin (struktura viz obr. nahoře) z povrchu žabích těl pronikne do organismu predátora a zablokuje nikotinový acetylcholinový receptor nAChR na nervových buňkách. Dostaví se křeče, které mohou vést až ke smrti. Chemickou strukturu acetylcholinu vidíme na stejném obrázku dole. Jak vidíme na dalších obrázcích, pralesničkovité varují případné zájemce o chutné sousto pestrými barvami, aby si propříště nechali zajít chuť.

Pralesnička trojbarvá (Epipedobates tricolor, angl. phantasmal poison-arrow frog), David Cannatella/University of Texas at Austin.Místní Indiáni jedem natírají hroty šípů a šipek. Jak je možné, že pralesničkovité žáby neskolí vlastní jed? Jejich receptor nAChR má nepatrně pozměněnou strukturu. Záměna pouhých tří aminokyselin z 2.500, které ho vytvářejí, způsobuje, že epibatidin se nenaváže a acetylcholin ano. Nejzajímavější je, že aminokyseliny, které tak ovlivňuji fungování receptoru, leží mimo oblast, která je v kontaktu s acetylcholinem nebo epibatinem.

Vlevo pralesnička azurová (Dendrobates azureus, angl. blue poison arrow frog), vpravo pralesnička barvířská (Dendrobates tinctorius, angl. dyeing poison frog)  v Louisvillské zoo (public domain via Wikimedia Commons).Desítky let pracují chemici na nenávykovém léku proti bolesti a pro léčbu závislostí na základě toxinu epibatidinu, protože jde o velmi slibnou sloučeninu. Jeden z derivátů postoupil až do stádia klinických zkoušek, v nichž kvůli vedlejším účinkům neuspěl. Nové poznatky by mohly napomoci při hledání použitelného derivátu. „Každý střípek informace o interakci receptoru se specifickými molekulami, který získáme, nás o kousek přibližuje návrhu lepších přípravků,“ říká jedna z autorek výzkumu, Cecilia Borghese z University of Texas v Austinu. Na obrázku vidíme vlevo pralesničku azurovou (Dendrobates azureus, angl. blue poison arrow frog) a vpravo pralesničku barvířskou (Dendrobates tinctorius, angl. dyeing poison frog) v Louisvillské zoo (public domain via Wikimedia Commons).

Diskuse/Aktualizace