Co provádí alkohol?

31.12.2016
Chemická struktura noradrenalinu (nahoře) a adrenalinu (dole).

Ethanol způsobuje uvolňování hormonů noradrenalinu, adrenalinu a kortizolu. První dva mají silně stimulační účinky. Jejich chemickou strukturu vidíme na obrázku, noradrenalin nahoře, adrenalin dole. Připravují náš organismus na fyzický výkon. Roste tepová frekvence a s ní prokrvení svalů i mozku. Jsme silnější a naše smysly jsou citlivější. Na druhou stranu, přestože mozek je prokrven, ethanol mu zabraňuje, aby ke své práci využíval veškerou dostupnou energii. Myšlení se zpomaluje a sebekontrola zeslabuje. Uvolňovaný kortizol nás zároveň chrání před škodlivými účinky obou stimulačních hormonů. Rovněž se uvolňuje neurotransmiter dopamin, který vyvolává příjemné pocity a dobrou náladu. Ethanol také tlumí tvorbu peptidického hormonu vazopresinu, což vede ke zvýšenému vylučování moči. Proto je žádoucí při požívání alkoholických nápojů doplňovat i vodu.

Působením na mozkové receptory typu GABA ethanol náš organismus zklidňuje, takže se cítíte uvolněně. Zároveň blokuje receptory typu NMDA, čímž ztěžuje zapamatování a způsobuje celkovou únavu až anestetické účinky. V mozku tlumí činnost životně důležitých center, která řídí svalovou koordinaci, tok krve, dýchání a tělesnou teplotu. Proto máte pocit, že je vám tepleji. Tlumivé účinky ethanolu přetrvávají dlouho po odeznění vlivu stimulačního.

Uhlíkový polycyklus

30.12.2016
Chemická struktura uhlíkového polycyklu.

Rovinné sloučeniny uhlíku, k nimž můžeme přiřadit i grafen, mohu hrát důležitou roli při vývoji dalších materiálů pro mikroelektroniku. Yi Liu z týmu Klase Müllena z Max-Planck-Institut für Polymerforschung v Mohuči (Mainzu) spolu s dalšími chemiky připravil velkou organickou molekulu, jež svou strukturou připomíná loukoťové kolo. Její strukturu vidíme na obrázku. Při své velikosti je pozoruhodná svou stabilitou a pevností struktury.

Umělé zrakové vjemy

29.12.2016
Experimentální uspořádání: (A) dotykový displej, (B) opěrka hlavy, (C) kontrolní monitor s bludištěm mimo zorné pole pokusné osoby, (D) cívka, (E) napájecí zdroj, (F) laserové ukazovátko pro přesnou kontrolu polohy hlavy (Losey DM, Stocco A, Abernethy JA and Rao RPN (2016) Navigating a 2D Virtual World Using Direct Brain Stimulation. Front. Robot. AI 3:72. doi: 10.3389/frobt.2016.00072).

Průchod jednoduchým virtuálním bludištěm umožnila magnetická stimulace zrakového kortexu, který najdeme v nejzadnější části týlního mozkového laloku. Pomocí magnetických pulsů vznikaly tzv. fosfeny, zrakové vjemy bez odpovídajícího toku světelných fotonů. Kromě jiného je můžeme vyvolat např. mírným tlakem na zavřené oko. Tyto vjemy umožňovaly pokusným osobám orientovat se v jednoduchém virtuálním bludišti a na dotykovém displeji před sebou zadat další krok. Na obrázku vidíme celkové experimentální uspořádání: (A) dotykový displej, (B) opěrka hlavy, (C) kontrolní monitor s bludištěm mimo zorné pole pokusné osoby, (D) cívka, (E) napájecí zdroj, (F) laserové ukazovátko pro přesnou kontrolu polohy hlavy (Losey DM, Stocco A, Abernethy JA and Rao RPN (2016) Navigating a 2D Virtual World Using Direct Brain Stimulation. Front. Robot. AI 3:72. doi: 10.3389/frobt.2016.00072).

Klouda 29.12.2016: V roce 1964 napsal Stanislaw Lem knihu Suma Technoligiae. Popisované zařízení nazval fantomat a bylo určeno k plíživé sebevraždě lidstva. Až v 1999 vznikl film Matrix řešící totéž, už v 1985 napsal v ČSSR Jiran volnou sci-fi variaci "Kupte si knihu od Berthera".

První spektrum antihmoty

28.12.2016
Zařízení ALPHA v CERNu, foto CERN.

změřili experti z CERNu (Conseil Européen pour la recherche nucléaire) u Ženevy. Podařilo se jim to u atomů antivodíku, zachycených v magnetické pasti. Konkrétně studovali přechod 1S-2S pozitronu v tomto atomu. Jádro atomu antivodíku tvoří antiproton. Okolo něj obíhá pozitron. Excitovali ho laserovým zářením a sledovali emisi fotonů při návratu pozitronu na hladinu S1. Atom normálního vodíku tvoří proton a elektron. Setká-li se antihmota s hmotou, okamžitě anihilují a přemění se na světelné záření. V dnešním vesmíru překvapuje převaha hmoty nad antihmotou, protože při jeho vzniku byly obě formy v rovnováze. Proto fyzici pátrají i po nepatrných asymetriích v jejich chování. Doposud nebyli úspěšní, protože spektra vodíku a antivodíku jsou naprosto totožná. Zařízení ALPHA, na kterém experiment proběhl, vidíme na fotografii (CERN).

vladimir houzar 4.1.2017: jako strojař a konstruktér oceňuji obrázek vybavení CERNU ale je mi ůplně jedno zda za xmld roků někdo objeví bozon jako paraleru bych přirovnal výrobu zlata rozbíjením atomu olova na dvoře RudolfaII. nimráme se ve zbytečnostech za peníze všech,prospěšné jsou tyto výzkumy pouze jako zábava.miliardy galaxií ve vesmíru jaou na tom podobně ale život jedné generace lidstva je zhruba 100 let a to bychom měli mít na paměti

6.1.2017: Naprostá většina výsledků výzkumu žádné praktické výstupy nemá. Nicméně výzkum radioaktivity koncem 19.století možná tehdy připadal současníkům úplně stejně. Nejspíš proto prof. Henri Becquerel svěřil její zkoumání té přivandrovalé holce z Polska, pozdější nositelce Nobelovy ceny Marie Curie, která tehdy jistě nebyla příliš významným členem jeho týmu. Také se říká, že kdybychom prováděli jen výzkum s bezprostředními výstupy, disponujeme v současnosti pouze parními stroji na hranici teoretické účinnosti.

testament 3.5.2017: Objev Higgsova bosonu v CERNu a následné zvládnutí výroby antigravitačních zařízení změní všechny obory lidské činnosti od letectví přes vesmírné lety až k domácí výrobě elektřiny. Je to nejdůležitější věc jaká může vůbec existovat, a dělá na tom jenom pár lidí v CERNu.

Archeologická senzace

27.12.2016
Rekonstruovaný reliéf osla z glazovaných cihel nově objevené brány, foto: Arkady Chubykin/iStock, Iranian-Italian Joint Archaeological Mission, ICAR-Shiraz University-University of Bologna.

Během vykopávek poblíž trosek Persepole nalezl archeologický tým vedený Pierfrancescem Callierim z Boloňské univerzity a Alirezou Askari Chaverdi z íránské Šírázské univerzity zbytky mohutné brány, velmi podobné babylonské Ištařině bráně, v současnosti k vidění v berlínském Pergamonmuseu. Persepolis, staropersky Pársa, je bývalým hlavním městem achaimenovské Perské říše. Po jejím dobytí roku 330 př.n.l. ho Alexandr Makedonský nechal zničit. V dnešní době už nikdo tak významný archeologický objev v této lokalitě neočekával. Nicméně magnetometrická měření v letech 2005 až 2008 ukázala, že pahorek Tol-el-ajori (Cihlový pahorek) asi 3,5 km západně od tehdejšího vládního centra Persepole ukrývá základy velké pravoúhlé cihlové stavby. Vykopávky probíhající od roku 2011 skutečně odhalily základy mohutné brány z vepřovic, pokryté modrými glazovanými pálenými cihlami s četnými nízkými reliéfy (viz obr., foto: Arkady Chubykin/iStock, Iranian-Italian Joint Archaeological Mission, ICAR-Shiraz University-University of Bologna). Kam impozantní brána vedla, odhalí teprve další vykopávky.

Nový pidikrab

26.12.2016
Význačným rysem nového druhu kraba je výrazný štítek na zadečku, (A) krab S. janus uvnitř mlže Leiosolenus obesus, (B) při pohledu seshora, (C) při pohledu zespodu. Foto  Zachariah Kobrinsky a David Liittschwager, (CC-BY 4.0).

Nový druh zajímavého symbiotického kraba Serenotheres janus nalezli a popsali ve vodách u Šalamounových ostrovů Peter K. L. Ng z Národní singapurské univerzity a Chistopher Meyer z americké Smithsonian Institution. Dorůstá velikosti několika milimetrů, takže může dobře přebývat uvnitř lastury mlžů. Živí se tam jimi zachycenou potravou. Jde o teprve druhého příslušníka rodu Serenotheres (čeleď Pinnotheridae). Tím prvním je S. besutensis pozorovaný v malajských vodách. Jak vidíme na obrázku, význačným rysem nového druhu kraba je výrazný štítek na zadečku. Na fotografii Zachariaha Kobrinskyho a Davida Liittschwagera (CC-BY 4.0) najdeme kraba S. janus (A) uvnitř mlže Leiosolenus obesus, (B) při pohledu seshora, (C) při pohledu zespodu.

Pavel 27.12.2016: A jakou protislužbu ten krab mlžům poskytuje za potravu? Podle vašeho popisu to spíše vypadá na parazita než na symbiota.

28.12.2016: Já bych také řekl, nicméně biologové, kteří krabíka popsali, hovoří o symbiontovi: http://zookeys.pensoft.net/articles.php?id=10272

Roztomilá chobotnička

24.12.2016
Hlubokomořská chobotnice rodu Vulcanoctopus, foto National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Dva dosud nepopsané druhy chobotnic rodu Vulcanoctopus pozoroval Autun Purser z Alfred Wegener Institut v Bremerhavenu se svými kolegy v neuvěřitelné hloubce pod 4.000 m. Německo-americký oceánologický tým je nalezl při dálkovém průzkumu podmořského hřebene Kaena a Neckerova hřebene v Havajském souostroví. Rovněž je pozorovali na dně Peruánské pánve. Za teploty kolem 1,5 stupně Celsia, které v takové hloubce panují, dorůstají velikostí do 2,7 cm. Několik let trvá, než se jejich nakladená vajíčka vylíhnou. Zatím známe jediný identifikovaný druh tohoto rodu, a to Vulcanoctopus hydrothermalis endemicky žijící u hydrotermálních průduchů.

Radar sleduje hmyz

23.12.2016
Upoutaný heliem plněný balon s entomologickou síťkou v podvěsu, foto Ian Woiwod.

Rozsáhlé sezónní migrace za potravou nepozorujeme jen u obratlovců, zejména u ptáků, ale i u hmyzu. Vypozoroval to čínsko-izraelsko-britský tým pod vedením Jasona W. Chapmana z Rothamsted Research v anglickém hrabství Hertfordshire, jednoho z nejstarších zemědělských výzkumných center na světě. V uplynulém desetiletí pomocí vzhůru mířících, speciálních entomologických radarů sledovali v jižní Anglii pohyby hmyzu ve výškách nad 150 m. Zjistili sezónní pohyb v rozmezí 1,92 do 5,01 × 1012 jedinců, tedy biliony. Odpovídá to přibližně 3.200 tunám hmyzí biomasy. Hmyz lehčí než 10 mg entomologický radar nezachytí, takže jeho množství je třeba odhadnout jiným prostředky. Sloužily k tomu zejména entomologické síťky umístěné pod upoutanými balony (viz obr., foto Ian Woiwod).

Vodotisk

22.12.2016
V hodní části chemická struktura 2,5-bis-(methoxy)benzene-1,4-dialdehydu, ve spodní části vidíme vybuzenou fluorescenci komplexu DMTA-H2O v různých rozpouštědlech:  (a) acetonitril CH3CN, (b) methanol CH3OH, (c) dimethylformamid (CH3)2CHO, (d) tetrahydrofuran C4H8O. K excitaci posloužilo ultrafialové světlo o vlnové délce 365 nm. Procenta v obrázku označují obsah vody v konkrétním vzorku.

Nepříliš složitá organická sloučenina 2,5-bis-(methoxy)benzene-1,4-dialdehyd (DMTA) vytváří s molekulami vody velmi zajímavou komplexní prostorovou strukturu, která navíc po excitaci ultrafialovým světlem zeleně fluoreskuje. Strukturu DMTA vidíme v hodní části obrázku. Molekuly vody H2O slouží jako můstky, které propojují jednotlivé molekuly DMTA. Nová sloučenina je velmi stabilní v širokém rozmezí pH i iontové síly. Neoxiduje se ani rozpuštěným kyslíkem. Může tudíž sloužit jako činidlo pro stanovení vlhkosti např. v organických rozpouštědlech. Do obsahu vody 40% funguje naprosto spolehlivě. Reakce je tak výrazná, že ji lze použít i při snímání otisků prstů. Další možností využití je tisk pomocí vodního paprsku. Připravila ji skupina čínských chemiků z Severozápadní zemědělsko-lesnické univerzity v Yanglingu v provincii Šan-si pod vedením Yongqiana Xu. Ve spodní části obrázku vidíme vybuzenou fluorescenci komplexu DMTA-H2O v různých rozpouštědlech: (a) acetonitril CH3CN, (b) methanol CH3OH, (c) dimethylformamid (CH3)2CHO, (d) tetrahydrofuran C4H8O. K excitaci posloužilo ultrafialové světlo o vlnové délce 365 nm. Procenta v obrázku označují obsah vody v konkrétním vzorku.

Pes a keř

21.12.2016
Dospělý pes dingo (Canis dingo), (Autor: Peripitus – BorgQueen na projektu Wikipedie v jazyce angličtina, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32492065).

Australský plot proti psům dingo má nečekané ekologické důsledky. Jde o nejdelší drátěný plot na světě, který v délce 5.614 km při výšce 2 m chrání jihovýchodní část kontinentu před divokými psy dingo. Původně ho vlády australských států nechaly vztyčit v osmdesátých letech 19.století proti šíření králičího moru. Od počátku 20.století je vnímám jako ochrana před smečkami psů dingo. Ve Strzeleckiho poušti na straně, kde psi žijí, roste i podstatně méně křovin. Podle Christophera E.Gordona z Western Sydney University v Penrithu a jeho kolegů z dalších australských univerzit za to skutečně může pes dingo, i když je nežere. Z míst, kde je hojný, vytlačil lišky a divoké kočky. V důsledku toho se nejmenší hlodavci více rozmnožují a spořádají větší množství rostlinných semen, takže vyroste méně křovin. Dospělého psa dingo (Canis dingo) vidíme na obrázku (Autor: Peripitus – BorgQueen na projektu Wikipedie v jazyce angličtina, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32492065).

Na sepsi s magnetem

20.12.2016
Nanočástice železa testované pro léčbu sepse, foto EMPA.

Zajímavou metodu léčení sepse založenou na nanotechnologiích vyvíjí tým Inge Herrmann ze švýcarských laboratoří EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) ze Sankt Gallenu, odnože curyšské ETH. Bakteriální sepse lidově zvaná otrava krve, je celková reakce organismu na přítomnost rozsáhlé infekce. Přes veškerou péči a moderní antibiotika končí zhruba polovina případů smrtí. Velmi důležité je včasné zahájení léčení. Švýcarští experti využili univerzální protilátky, kterou připravil tým Geralda Pier z Harvard Medical School. Váže se na povrch všech druhů bakterií, které přicházejí v úvahu jako původci sepse. K molekule protilátky připojili nanočástici železa (viz obr, foto EMPA). Po intravenosním podání povrch bakterií pevně pokryjí nanočástice železa, takže pomocí magnetického pole je lze stáhnout do vybrané, nevelké části krevního řečiště a odtamtud prostě odsát.

Myceliální dálnice

19.12.2016
Bílé čáry a plošky představují podhoubí po třech dnech kultivace na agarové gelu, Berthold, T. et al. Mycelia as a focal point for horizontal gene transfer among soil bacteria. Sci. Rep. 6, 36390; doi: 10.1038/srep36390, (2016), CCAIL 4.0. Bílá úsečka je 0,5 mm dlouhá.

Mycelium neboli podhoubí, rozsáhlá podzemní vláknitá struktura, představuje pro půdní bakterie velmi důležitý komunikační kanál. V půdě se nacházejí z pohledu bakterií gigantické dutiny a pukliny vyplněné vzduchem spolu se suchými lokalitami. Překonat tyto překážky jim pomáhá sliz na povrchu myceliálních vláken, ve kterém se mohou pohybovat. Vzhledem k tomu, že tu jsou bakterie mnoha různých druhů a rodů ve velmi těsném kontaktu, jde zároveň o ideální prostředí pro jejich evoluci díky horizontálnímu (mezidruhovému) přenosu genů. Zjistili to Tom Berthold a Lukas Y.Wick se svými kolegy z lipského Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung. Bílé čáry a plošky na mikrofotografii představují podhoubí po třech dnech kultivace na agarové gelu, Berthold, T. et al. Mycelia as a focal point for horizontal gene transfer among soil bacteria. Sci. Rep. 6, 36390; doi: 10.1038/srep36390, (2016), CCAIL 4.0. Bílá úsečka je 0,5 mm dlouhá.

Čuchám, čuchám kyslík

18.12.2016
Mikroskopický snímek dvojice neuronů B značených fluorescenčním barvivem. Bílá úsečka je 5 mikrometrů dlouhá (K.Bleymehl et al., A Sensor for Low Environmental Oxygen in the Mouse Main Olfactory Epithelium, 2016, Neuron 92, 1–8,  DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.11.001, CC-BY-NC-ND 4.0).

Myši jako jediní známí savci dokážou čichem identifikovat nedostatek kyslíku. Slouží jim k tomu zvláštní typ smyslových (senzorických) neuronů zvaný B. Stejně jako ostatní čichové buňky se vyskytuje ve sliznici čichových orgánů, avšak jeho reakce na jakékoli stimuly dosud nebyla pozorována. Zvládl to až převážně německý tým ze Sárské univerzity a Max-Planck-Forschungsstelle für Neurogenetik vedený Peterem Mombaertsem. Zajímavé je, že k jejich aktivaci a vyslání signálu do mozku dochází při nízké koncentraci kyslíku. Spustí tok vápenatých kationtů Ca2+, jež neurony přemění na standardní nervový signál. Pro živočichy, kteří se často pohybují ve stísněných, uzavřených prostorech, jde o velmi cenou informaci. Experimenty ukázaly, že laboratorní myši si oblasti s nedostatkem kyslíku zapamatují. Mikroskopický snímek dvojice neuronů B značených fluorescenčním barvivem vidíme na obrázku. Bílá úsečka je 5 mikrometrů dlouhá (K.Bleymehl et al., A Sensor for Low Environmental Oxygen in the Mouse Main Olfactory Epithelium, 2016, Neuron 92, 1–8, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.11.001, CC-BY-NC-ND 4.0).

Mohutnější rostliny

17.12.2016
Nahoře trehalóza-6-fosfát, uprostřed sacharóza, dole derivát trehalóza-6-fosfátu pronikající do buněk. Zajišťují to skupiny  modrém rámečku.

Většího vzrůstu rostlin dosáhneme, pokud v jejích buňkách zvýšíme koncentraci trehalóza-6-fosfátu (struktura viz obr.nahoře). Jde o klíčovou signální molekulu v rostlinných buňkách, která reguluje hospodaření se sacharózou (struktura viz obr. uprostřed). Ta slouží jako rozpustný zdroj energie a je důležitým metabolickým produktem všech rostlin. Problém je, že nestačí rostliny trehalózou-6-fosfátem jen tak postříkat. Do nitra buněk tak snadno nepronikne. Tým Benjamin G.Davise z Oxford University společně z kolegy z britské National Physical Laboratory v Teddington připravili molekulu, která do rostlinných buněk pronikne a uvnitř ji světlo rozloží na trehalóza-6-fosfát. Vidíme ji na obrázku úplně dole. V modrém rámečku jsou připojené skupiny, které zajistím průnik sloučeniny do buňky.

Ještě kulturnější Harappská kultura

16.12.2016
Měděný amulet z Mehrgarhu,  foto D. Bagault, C2RMF.

Měděný amulet nalezený v Mehrgarhu (viz obr., foto D. Bagault, C2RMF) v pákistánském Balúčistánu zhotovený před 6.000 lety, je nejstarším známým předmětem odlitým metodou ztraceného vosku. Při ní se vychází z voskového modelu odlitku, který se několikrát po sobě obalí keramickým materiálem. Pochopitelně je třeba zanechat jeden nebo více otvorů skrz keramiku až k voskovému jádru. Po důkladném vyschnutí se forma zahřeje a vosk nechá vytéct. Následuje vypálení a pak již můžeme odlévat. Roztavený kov nalijeme skrze předem ponechaný otvor dovnitř. Po vychladnutí formu rozbijeme a odlitek vyjmeme. Zdárné provedení celého postupu vyžaduje nemalou zručnost i znalosti. Lidé kultury poříčí Indu, k níž patří i známá městská centra Mohendžodaro a Harappa, zjevně zvládali i tuto technologii. Zda amulet vznikl odlitím nebo kováním vyřešil M.Thoury spolu s dalšími kolegy z francouzského synchrotronového střediska SOLEIL v Gif-sur-Yvette pomocí fotoluminiscenční spektroskopie.

Uber bez řidiče

15.12.2016

Americká nadnárodní dopravní společnost Uber Technologies Inc., která umožňuje objednání dopravy osobním automobilem, přichází s automobily bez řidičů. V San Francisku vypouští do ulic flotilu luxusních SUV Volvo XC90, vybavených robotickým řízením, které vzniklo ve spolupráci se společnosti Volvo. Objednat si je můžete stejně jako jiná vozidla využívající systém Uber. Po Pittsburgu jde již o druhý takový experiment. Kalifornský odbor motorových vozidel vyzval k odložení tohoto pokusu, dokud nebudou získána potřebná oprávnění. Společnost vozidla vypustila a reagovala, že žádné další oprávnění nepotřebuje, protože na místě řidiče stále sedí osoba dozírající na fungování autonomního vozidla.

22.12.2016: Po týdnu provozu Uber stáhl svou sanfranciskou automobilovou flotilu bez řidičů z ulic města a hledá pro ni jinou, vhodnou lokalitu. Kalifornské úřady prostě všem těmto vozidlům odebraly oprávnění k provozu, takže jakýkoli jejich pohyb po městě byl protizákonný, ať už s řidičem nebo bez něj.

Z krvinek motorky

14.12.2016
Řez stomatocytem se znázorněním celého procesu. V horní části vidíme za teploty pod 35 stupňů Celsia vytrčená vlákénka z poly(N-isopropylakrylamidu). Peroxid vodíku H2O2 bez překážek proniká do dutinky, kde ho platinový katalyzátor Pt rozkládá. Uvolňující se kyslík O2 vytváří bublinky, které unikají ven a tlačí buňku opačným směrem. V dolní části obrázku za teploty nad 35 stupňů Celsia zplihlá vlákénka polymeru uzavírají dutinku a neděje se nic.

Molekulární reaktivní motorky z červených krvinek připravil tým Daniely L. Wilson z nizozemské Radboud University. Vyšli ze špatně fungující červené krvinky, tzv. stomatocytu. Transport iontu přes jeho membránu neprobíhá, jak by měl. V důsledku toho se nafukuje nadbytkem vody, až dosáhne zvláštního tvaru s otevřenou dutinkou. Propracovaně pomocí působení vody a organických rozpouštědel měnili tvar stomatocytu, až se v jeho dutince zachytily z okolního roztoku katalyticky účinné nanočástice platiny. Souběžným chemickým působením pokryli jeho povrch hustě vlákénky z poly(N-isopropylakrylamidu). Tento polymer má zajímavou vlastnost. Za teploty pod 35 oC jeho vlákénka pevně trčí z povrchu krvinky ven. Stoupne-li teplota ještě více, změknou, zohýbají se, přilnou k membráně a vytvoří po celém povrchu krvinky nepropustnou vrstvu, která uzavře i dutinku. Je-li ve vnějším prostředí přítomen peroxid vodíku H2O2, v kontaktu s platinou se rozkládá. Unikající bublinky kyslíku O2 tlačí krvinku opačným směrem než leží vývod dutinky. Za teploty nad 35 oC ji uzavře vrstva zkolabovaných vlákének z poly(N-isopropylakrylamidu), takže nedochází k rozkladu peroxidu, a pohon neběží. Řez stomatocytem se znázorněním celého procesu najdeme na obrázku. V horní části vidíme za teploty pod 35 oC vytrčená vlákénka z poly(N-isopropylakrylamidu). Peroxid vodíku H2O2 bez překážek proniká do dutinky, kde ho platinový katalyzátor Pt rozkládá. Uvolňující se kyslík O2 vytváří bublinky, které unikají ven a tlačí buňku opačným směrem. V dolní části obrázku za teploty nad 35 oC zplihlá vlákénka polymeru uzavírají dutinku a neděje se nic.

Genová terapie Parkinsonovy choroby

13.12.2016
Přeměna L-3,4-dihydroxyfenylalaninu dekarboxylací na neurotransmiter dopamin pomocí dekarboxylázy AADC.

Po úspěšných pokusech s genovou terapií na lidech vzrostli akcie společnosti Voyager Therapeutics z Massachusetts o 35%. Testují terapii, jež podstatně zvyšuje účinnost léku levodopa. Náleží mezi antiparkinsonika, léky proti Parkinsonově chorobě. Chemicky jde o L-3,4-dihydroxyfenylalanin, ze kterého vhodný enzym (AADC) ze skupiny dekarboxyláz dělá dopamin (viz obr.). Právě nedostatek neurotransmiteru dopaminu způsobuje odumírání některých mozkových buněk, v důsledku čehož nemocní přestávají kontrolovat své pohyby. Hovoříme o Parkinsonově chorobě, protože ji poprvé popsal roku 1817 londýnský lékař James Parkinson. Podávání levodopy potlačuje příznaky choroby, avšak její účinnost postupně slábne, protože působení enzymu AADC je s rozvojem choroby slabší a slabší. Přípravek VY-AADC01 společnosti Voyager Therapeutics obsahuje gen kódující strukturu AADC. Po vpravení do příslušné části mozku dopraví VY-AADC01 tento gen do jeho buněk. V důsledku toho vzroste produkce enzymu AADC a tím i neurotransmiteru dopaminu. Další testování proběhne v příštím roce.

Mladé neštovice

12.12.2016
Detail mumifikovaných ostatků z litevské krypty, ze kterých vědci získali vzorky viru neštovic, foto Kiril Čachovskij.

Virus neštovic (čeledi Poxviridae) je nejspíš mnohem mladší, než jsme se domnívali. Mezinárodní finsko-litevsko-kanadsko-australský vědecký tým pod vedením Hendrika Poinara z kanadské MacMaster University v Hamiltonu v Ontariu analyzoval jeho DNA získanou z mumifikovaných ostatků litevského dítěte, které na toto onemocnění zemřelo mezi roky 1643 až 1665. Porovnali ho se současnou podobou viru a zjistili, že jejich předchůdce nevznikl před rokem 1580. Oproti původním předpokladům, že neštovicemi (variolou) trpěli lidé již ve starověku, je to zásadní rozdíl. Důsledným očkováním vyhubila virus neštovic Světová zdravotnická organizace roku 1980. Detail mumifikovaných ostatků, ze kterých vědci získali jeho vzorky, vidíme na fotografii Kirila Čachovského.

Dva motáci z jednoho

11.12.2016
Porovnání vzhledu obou druhů: (a) samec C.c.h., foto Simon Richards , (b) samec C.c.c., foto Hiyashi Haka, (c) samec C.c.c., foto Dirk-Jan Hoek, (d) C.c.h. samice, foto Julian Hough, (e) C.c.c. samice, foto Matti Suopajärvi, (f) C.c.h.mládě, foto Julian Hough, (g) C.c.c.mládě, foto Peter Blanchard, převztato z G. J. Etherington, J. A. Mobley, Molecular phylogeny, morphology and life-history comparisons within Circus cyaneus reveal the presence of two distinct evolutionary lineages, Avian Research2016, 7:17,  DOI: 10.1186/s40657-016-0052-3.

Druh středně velkého dravého ptáka motáka pilicha (Circus cyaneus) jsou ve skutečnosti druhy dva. Rozdíly v mitochondriální DNA mezi severoamerickým a evropským poddruhem, po řadě C. c. hudsonius a C. c. cyaneus, jsou takové, že odpovídají dvěma odlišným vývojovým liniím. Severoamerický druh je mnohem příbuznější jihoamerickému motáku popelavému (Circus cinereus) nežli svému evropskému protějšku. Odhalili to ornitologové Graham J. Etherington a Jason A. Mobley z University of California. Vzhled obou druhů můžeme porovnat na obrázcích: (a) samec C.c.h., foto Simon Richards , (b) samec C.c.c., foto Hiyashi Haka, (c) samec C.c.c., foto Dirk-Jan Hoek, (d) C.c.h. samice, foto Julian Hough, (e) C.c.c. samice, foto Matti Suopajärvi, (f) C.c.h.mládě, foto Julian Hough, (g) C.c.c.mládě, foto Peter Blanchard, převztato z G. J. Etherington, J. A. Mobley, Molecular phylogeny, morphology and life-history comparisons within Circus cyaneus reveal the presence of two distinct evolutionary lineages, Avian Research2016, 7:17, DOI: 10.1186/s40657-016-0052-3.

Do taxonomie promlouvá genetika stále častěji:

akademon.cz 11.9.2016: Z jedné čtyři

akademon.cz 14.4.2002: Genetické testy odhalily nový druh vorvaňovce

Barvoměna begonií

10.12.2016
Pod určitým úhlem modře zbarvený list begonie (University of Bristol).

Listy některých rostliny rodu Begonia vykazují barvoměnu čili iridescenci. Znamená to, že jejich povrch se nám jeví různě barevný v závislosti na úhlu, pod kterým ho pozorujeme. Konkrétně u begonii přechází mezi zelenou a modrou (viz obr., foto University of Bristol). Je to jeden z důvodů, proč je máme rádi jako okrasné květiny. Výzkumy týmu Heather M.Whitney z University of Bristol ukázaly, že tento jev úzce souvisí s fotosyntézou. Zodpovídají za něj fotonické krystaly tvořené přesně uspořádanými thylakoidy. To jsou membránové struktury, v nichž probíhá fotosyntéza. Najdeme je uvnitř buněčných organel chloroplastů. Fotonickými krystaly obecně nazýváme materiály, které obsahují strukturované poruchy. Hranice mezi poruchami a homogenním materiálem krystalu odrážejí nebo ohýbají světelné paprsky a blokující tak průchod světla s určitými vlnovými délkami. U begonii fotonické krystaly jednak zvyšují absorpci vlnových délek světla vhodného pro fotosyntézu, jednak zvyšují účinnost celého procesu. Má to pro ně velký význam, protože pocházejí z amerických tropických pralesů. Jsou součástí nejnižšího rostlinného patra, takže žijí trvale ve stínu.

Rané znečištění prostředí

9.12.2016

Znečištěné prostředí je mnohem staršího původu, než si myslíme, a není nezbytně spojeno s průmyslovou revolucí. Britsko-kanadský archeologicko-antropologický tým pod vedením M.Kenta z Bournemouth University nalezl stopy znečištění mědí v 7.000 let starých říčních usazeninách nyní vyschlé řeky Faynan v jižním Jordánsku. Byť nálezy pochází ještě z neolitu, mladší doby kamenné, souvisí se zpracováním měděné rudy. Tato technologie se rozšířila až před 5.000 lety.

Proti CO

8.12.2016
Struktura hemového centra molekuly hemoglobinu s navázaným kyslíkem. U Ngb-H64Q-CCC vypadá shodně, pouze místo molekuly kyslíku O2 v dolní části najdeme oxid uhelnatý CO. Další změny, které zajišťují selektivitu Ngb-H64Q-CCC  vůči CO, leží v bílkovinném řetězci a na obrázku nejsou znázorněny.

Nejčastější příčinou otrav je prudce jedovatý plyn oxid uhelnatý CO. Dochází k tomu při špatném spalování nebo nedostatečném odvětrávání. Doposud není znám vhodný protijed, takže veškerá terapie spočívá v dýchání čistého kyslíku pod tlakem. Než se podaří dopravit otráveného k vhodnému zařízení, může být pozdě. Kromobyčejná toxicita oxidu uhelnatého je způsobena jeho silnou vazbou na krevní barvivo hemoglobin. Váže se na něj 300 x pevněji než kyslík. V důsledku toho blokovaný hemoglobin nedopravuje kyslík do tkání a člověk se zadusí. Ivan Azarov a Mark T. Gladwin se svými kolegy z University of Pittsburgh upravili bílkovinu ze skupiny globinů, aby se na oxid uhelnatý vázal asi 500 x silněji než hemoglobin. Nazvali ji Ngb-H64Q-CCC. Experimenty na myších ukázaly, že skutečně velmi dobře funguje jako protijed při otravě CO. Působit začne okamžitě po podání pomocí injekční stříkačky do krve. Při její přípravě vyšli z lidského neuroglobinu Ngb, hemoglobinu velmi podobné sloučenině, která se podílí na nitrobuněčném hospodaření s kyslíkem zejména v nervových buňkách. Modifikací její struktury obdrželi sloučeninu Ngb-H64Q-CCC. Klinické pokusy na lidech s ní začnou příští rok. Pokud jde o její další osud v těle, po navázání CO se bez problémů vylučuje močí. Strukturu hemového centra molekuly hemoglobinu s navázaným kyslíkem vidíme na obrázku. U Ngb-H64Q-CCC vypadá shodně, pouze místo molekuly kyslíku O2 v dolní části najdeme oxid uhelnatý CO. Další změny, které zajišťují selektivitu Ngb-H64Q-CCC vůči CO, leží v bílkovinném řetězci a na obrázku nejsou znázorněny.

Světlo pod zemí

7.12.2016
Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), foto Brona, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons.

Světlo je pro růst rostlin klíčové. Množství světla přizpůsobují rychlost svého růstu i kořeny, jež o něm dostávají informace dvojím způsobem. Jednak chemickými signály z nadzemní části rostliny, jednak díky vlastním podzemním fotoreceptorům. Ty reagují na světlo, které přichází seshora stonkem rostliny jako světlovodem. Zachycuje je fytochrom phyB, který způsobuje tvorbu proteinu HY5, jež indukuje další růst. Fytochromy jsou rostlinné fotoreceptory, které zachycují červené světlo o vlnových délkách 660 a 730 nm pomocí tetrapyrrolu. Prokázaly to experimenty jihokorejsko-německého týmu pod vedením Chung-Mo Parka ze Soulské národní univerzity s oblíbenou pokusnou rostlinou, huseníčkem rolním (Arabidopsis thaliana), který vidíme na obrázku (foto Brona, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons).

Fotoreceptory má kupodivu i pod zemí žijící hlístice háďátko obecné (Caenorhabditis elegans), byť pro účely varovné. Souží k tomu, aby se včas ukrylo před škodlivým ultrafialovým zářením. Jak dokázal X.Z.Shawn Xu z University of Michigan se svými kolegy, jako fotoreceptor háďátku slouží zcela proti očekávání bílkovina LITE-1 odvozená od receptoru chuťového.

Podstatné zvýšení rizika

6.12.2016
Mikroskopický snímek bakterie Treponema pallidum, původce syfilidy (foto CDC/Dr. David Cox, licencováno jako volné dílo via Wikimedia Commons).

nákazy pohlavní chorobou představuje holení pubického ochlupení. Vyplývá to z výzkumu lékařského týmu vedeného Benjaminem N. Breyerem z University of California v San Francisku. Na základě průzkumu mezi 7.580 Američany ve věku 18 až 65 let a dospěli k závěru, že riziko nákazy pohlavní chorobu je u osob, které pravidelně odstraňují své pubické ochlupení, až čtyřnásobné. Výzkum zahrnoval syfilidu, kapavku, HIV, nákazu papillomavirem, molusku, herpes a chlamydiózu. Opačná korelace se projevila jedině u vší. Na obrázku vidíme mikroskopický snímek bakterie Treponema pallidum, původce syfilidy (foto CDC/Dr. David Cox, licencováno jako volné dílo via Wikimedia Commons).

Pracující polymer

5.12.2016
Vliv vloženého elektrického pole na tvar polymeru (North Carolina State University). V horní části vidíme schéma experimentální uspořádání.

Nový polymer, který výrazně mění svůj tvar vlivem elektrického pole, připravil Mohammad Vatankhah-Varnoosfaderani a Sergei S.Sheiko s kolegy z University of North Carolina v Chapel Hill ve spolupráci s dalšími experty z North Carolina State University v Raleigh, University of Akron a Carnegie Mellon University. Jeho chování vlivem vloženého elektrického pole vidíme na obrázku (North Carolina State University). V jeho horní části vidíme experimentální uspořádání. Strukturu nového polymeru tvoří rozvětvený řetězec z polydimethylsiloxanu (-Si(CH3)2O-)n. Jeho struktura připomíná zmenšený kartáč na lahve - na základní řetězec navázali mnoho kratších postranních řetězců z téhož materiálu. Aby chemická reakce probíhala žádoucím směrem a neprodlužovala dále základní řetězec, bylo třeba ho ukončit monomethakryloxypropylovou skupinou -CH2CH2CH2OC(=O)C(=CH2)CH3. Průběh experimentu lze shlédnout na videu na této webové stránce.. Polymer půjde využít při konstrukci nejrůznějších citlivých mikromanipulátorů.

Nanotechnologie korýšů

4.12.2016
Korýš rodu Phronima (Laura Bagge, Duke University); skvrna vlevo nahoře je krunýř salpy, ve kterém Phronima pěstuje své potomstvo. Jednoho z jejich potomků vidíme při dolním okraji obrázku.

Mořští různonozí členovci Phronima využívají zajímavé maskování. Žijí ve volné vodě v hloubkách, kam dopadá slunečního svitu jen málo. Protože se před predátory nemají kde ukrýt, jejich těla jsou průhledná. Ve věčném šeru, v němž žijí celý svůj život, je snadno přehlédnete. Někteří predátoři jsou rafinovanější a pomocí bioluminiscence osvětlují své okolí. Těla různonožců Phronima proto pokrývají kulovité útvary o průměru menším, než je vlnová délka světla. Velmi výrazně snižují odrazivost jejich těl, při optimálním průměru kuliček 110 nm až 250 krát. Různé druhy mají maskovací kuličky o typických průměrech, od 50 do 300 nm, což je vyhovující velikost. Podle Laury E.Bagge z Duke University v Durhamu v Severní Karolíně a jejích kolegů za vznik těchto maskovacích povlaků na těle a nohách zodpovídají bakterie. Korýše rodu Phronima vidíme na fotografii (Laura Bagge, Duke University). Skvrna vlevo nahoře je krunýř salpy, ve kterém Phronima pěstuje své potomstvo. Jednoho z jejich potomků vidíme při dolním okraji obrázku.

Odolné rostliny

3.12.2016
Nejvýše rostoucí cévnaté rostliny na světě (Angel, R., Conrad, R., Dvorsky, M. et al. Microb Ecol (2016) 72: 394. doi:10.1007/s00248-016-0779-8).

Rostliny v neuvěřitelné výši 6.150 m.n.m. nalezla v Himaláji roku 2012 česko-rakousko-švýcarská expedice, jíž se účastnili M.Dvorský, M.Kopecký a J.Doležel z Botanického ústavu AV ČR v Průhonicích. Identifikovali celkem šest druhů cévnatých rostlin: chudiny Draba alshehbazii a Draba altaica, Ladakiella klimesii, lipnici Poa attenuata, chrpovník Saussurea gnaphalodes a hvězdnicovitou Waldheimia tridactylites. Cévnaté rostliny (Tracheophyta) jsou všechny vyšší rostliny s výjimkou mechorostů. Rostou si poblíž vrcholu Shukule II v severozápadní části Himaláje ve východním Ladaku. Prohlédnout si je můžeme na obrázku (Angel, R., Conrad, R., Dvorsky, M. et al. Microb Ecol (2016) 72: 394. doi:10.1007/s00248-016-0779-8).

Ještě starší rýže

2.12.2016
Průběh vykopávek v lokalitě Masudpur I (foto Cameron Petrie).

Pěstování rýže v Indii je mnohem staršího původu, než se archeologové doposud domnívali. Lidé kultury poříčí Indu s tím začali nejpozději 2.430 let př.Kr. Pěstovali vlastní odrůdy odvozené od divoké rýže Oryza nivara. Nejstarší kultury čínského původu se objevují ve středu Gangské nížiny až po zániku jejich civilizace kolem roku 2.000 př.Kr a pocházejí z druhu Oryza sativa japonica. K těmto závěrům dospěli R.N.Singh z Váránaské hindské univerzity, C.A. Petrie a J. Bates z University of Oxford a T.Higham z University of Cambridge. Jejich vykopávky v lokalitě Masudpur I v severozápadní Indii ukazují, že tehdejší lidé krom rýže pěstovali proso a tropické luštěniny. Archeologové zkoumají zbytky několika vesnic poblíž lokality Rakhigarhi, kde tehdy leželo město o 40.000 obyvatelích. Jde o zatím poslední odhalené město kultury poříčí Indu. Na obrázku vidíme průběh vykopávek v lokalitě Masudpur I (foto Cameron Petrie).

Hvězdicovité pilulky

1.12.2016
Vnitřek tabletky rozvinutý do tvaru hvězdice o průměru 4 cm (foto Melanie Gonick/ MIT).

Velký problém při orálním podávání léku je dodržení předepsaného dávkování. Lidé si neuvědomují jeho důležitost, nedbají na něj nebo prostě si zapomenou vzít pilulku ve správný čas. Řešení tohoto problému mimo nemocniční hospitalizaci představuje problém. V žaludku je mimořádně agresivní prostředí a navíc jeho obsah jím jen prochází. Postupné pomalé uvolňování z tabletky tento problém řeší tak na 24 hodin, sotva déle. Zajímavý přístup testují zatím na prasatech Andrew M. Bellinger, Mousa Jafari, Tyler M. Grant a Shiyi Zhang z MIT (Massachusetts Institute of Technology) v americké Cambridge spolu s řadou dalších kolegů z Brigham and Women’s Hospital i jiných pracovišť. Hezky ho popisuje toto video, ale vydržte hlavně do druhé půlky. Na počátku vypadá jejich pilulka jako běžná, větší vitaminová tableta. V žaludku se její vnější obal rozpustí a vnitřek se rozevře do podoby šesticípé hvězdy. Připomíná to malinkatý deštníček. Šest tuhých ramen z polykaprolakton propojuje pružný střed. V tabletce drží ramena sevřená u sebe , deštníček je zavřený. V žaludku, když vnější obal zmizí, pružný střed ramena rozevře do hvězdice o průměru 4 cm, jak vidíme na obrázku (foto Melanie Gonick/ MIT). Ta už kvůli své velikosti nemůže opustit žaludek a setrvá v něm několik týdnů, než se rozpadne a odejde dále trávicím traktem. Po to dobu agresivní prostředí žaludku pomalu naleptává její povrch a uvolňuje z něj postupně a stabilně aktivní látku. Konkrétně testovali sloučeninu ivermektin, která působí proti parazitům. Nicméně nasadit lze jakoukoli látku, u níž je perorální podávání možné.

19.12.2016: Obdobné zařízení pro rovnoměrné uvolňování cytostatik v nádorech vyvinuli Lyle R.Hood z University of Texas v San Antoniu a Alesandro Grattoni z Houston Methodist Research Institute spolu s dalšími kolegy. Tvoří ho nevelké nerezové pouzdro s cylindrickou dutinkou. Vyplňuje ji sloučenina s léčebným účinkem, kterou chceme uvolnit do okolí. Pouzdro injektujeme přímo do nádoru. Léčivo postupně prochází ven skrz selektivní membránu. Dávkování je rovnoměrné a lokální, takže do těla ji celkově pronikne mnohem menší množství, než při standardním podávání. Místní koncentrace však zůstává dostatečně vysoká. Lze tedy nasadit i sloučeniny s výraznými vedlejšími účinky.

Diskuse/Aktualizace