Muší potápěč

22.11.2017
Zdroj:
Floris van Breugel a Michael H. Dickinson, Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake, PNAS 2017, doi:10.1073/pnas.1714874114)
Zdroj
Ephydra hians  v ochranné bublině (Floris van Breugel a Michael H. Dickinson, Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake, PNAS 2017, doi:10.1073/pnas.1714874114).

Moucha Ephydra hians z čeledi břežnicovitých (Ephydridae, angl. brine flies nebo shore flies) překvapivě hledá svou potravu a klade vajíčka ve vodě, a to ve vodě velmi agresivní. Žije na březích kalifornského jezera Mono s velmi zásaditou vodu. Vysoká koncentrace rozpuštěného uhličitanu sodného Na2CO3 a boraxu Na2B4O7 zvedá pH až na hodnotu 10. Mouchu E.hians chrání vzduchová bublina, která ji slouží jako svého druhu skafandr, jak vidíme na obrázku (Floris van Breugel a Michael H. Dickinson, Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake, PNAS 2017, doi:10.1073/pnas.1714874114). Bublinku udržuje superhydrofobní povrch tvořený hustými chloupky nasáklými voskem. Celou řadu videí z experimentů se smáčením E.hians najdeme na této webové stránce.

Čeleď břežnicovitých zahrnuje na 2.000 druhů drobných much, které žijí zpravidla na mořském pobřeží nebo na březích sladkovodních nádrží. E.hians, která žije v opravdu extrémním prostředí, předčí druh Helaeomyia petrolei (angl. petroleum fly). Jde o jediný známý hmyz, jehož larvy žijí v přirozené se vyskytující surové ropě. Obecně mouchami nazýváme většinu příslušníků řádu dvoukřídlých (Diptera) z třídy hmyzu (Insecta). Počet druhů se odhaduje na 100.000.

Satelitní snímek jezera Mono (foto NASA).Jezero Mono (viz obr., foto NASA) o současných rozměrech 15 x 21 km vzniklo nejméně před 760 tisíci let v bezodtoké proláklině. Vzhledem k extrémní slanosti a pH v něm nenajdeme žádného obratlovce. Jeho vody obývají hlavně řasy a bakterie a kupodivu členovci rodu žábronožek (Artemia, angl.brine shrimp), které vidíme i na videu spolu mouchou E.hians. Zdejší žábronožky jsou důležitou součástí potravy zhruba dvou milionů tažných ptáků, kteří hnízdí v okolí.

Nákaza léčí

20.11.2017
Zdroj:
https://medicalxpress.com/news/2017-11-scientists-1st-gene-body.html
Zdroj
Chemická struktura polymerů heparansulfát (angl.heparan sulfate) a dermatansulfát (angl. dermatan sulfate).

Brian Madeux z Phoenixu v Arizoně, stár 44 let, je první člověk, kterému genetickou informaci upravili za živa přímo v jeho tělních buňkách. Trpí Hunterovým syndromem, závažným vzácným dědičným onemocněním, které nazýváme též mukopolysacharidóza II. Postižení mají nefunkční gen kódující enzym iduronát-2-sulfatázu. Prof. Jiří Zeman, DrSc. z Všeobecné fakultní nemocnice v Praze vysvětluje: „V těle postižených se hromadí vysokomolekulární látky, které postižená osoba na rozdíl od zdravých nemůže ze svých buněk a tkání odbourávat a odstraňovat.“ Konkrétně jde o polymery heparansulfát (angl.heparan sulfate) a dermatansulfát (angl. dermatan sulfate) , které se jinak v našem organismus běžně vyskytují. Chemické struktury vidíme na obrázku.

Léčba spočívá v infuzi neškodného viru s funkčním genem pro iduronát-2-sulfatázu a s dvojicí speciálních bílkovin zvaných zinkové prsty (angl.zinc finger) kvůli obsahu zinečnatého kationu Zn2+. Virus by měl vpravit do jaterních buněk Briana Madeuxe svůj obsah. Zinkové prsty v jádru buňky zajistí vložení funkčního genu na správné místo chromozomu X. Nefunkční gen zůstává nedotčen na místě. Jde o naprosto nevratný a velmi riskantní krok. Na druhou stranu ke zlepšení zdravotního stavu pana Madeuxe postačí, aby nový gen začal fungovat v jediném procentu jaterních buněk. K odstranění hromadících se polymerů to stačí. Předběžné výsledky budeme znát za měsíc. Analýzy po čtvrt roce potvrdí či vyvrátí úspěšnost léčby.

Hunterův syndrom není příliš časté onemocnění. U nás postihuje asi deset lidí. Mezi jeho symptomy patří hrubé rysy v obličeji, vysoké čelo, zploštělý kořen nosu, silné rty a vystouplé břicho. Propuká u pouze u chlapců mezi druhým a čtvrtým rokem života. Časté jsou infekce dýchacích cest a uší, rýma, ztráta sluchu. Nahromaděné škodlivé látky v játrech, slezině, srdci a mozku způsobují jejich těžké poruchy. Bude-li metoda vyvinutá pro jeho léčbu úspěšná, bude možné ji užít k léčení i jiných genetických poruch.

Robot vybíhá schody

16.11.2017
Zdroj:
https://www.bostondynamics.com/spot-mini
Zdroj

Hbitého robotického pomocníka sestrojili ve společnost BostonDynamics, spin-offu Massachusetts Institute of Technology. Elektricky poháněný SpotMini běhá po čtyřech končetinách a orientuje se pomocí kamery. Váží 30 kg, je 84 cm vysoký a unese až 14 kg. V akci ho můžeme shlédnout na tomto videu.

V BostonDynamics testují prototypy několika vlastních robotů, které alespoň letmo shlédneme na tomto videu spolu se záběry, jak SpotMini stoupá po schodech a manipuluje s celkem šikovně předměty. K tomu mu slouží ruka vyrůstající ze zad těsně za hlavou. Vypadá hbitěji než obdobný stroj z dílny DARPA pro americkou armádu, který lépe zvládne obtížný terén.

Pilulka špehuje

15.11.2017
Zdroj:
https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm584933.htm
Zdroj
Tabletka s přijímačem signálu a dalším příslušenstvím nahoře (foto Proteus Digital Health), dole uložení senzoru v tabletce v odpovídajícím poměru velikostí.

Tabletku, která na vás práskne, zdali jste ji užili správně a včas, schválila 13.listopadu americká Food and Drug Administration. Přípravek Abilify MyCite tvoří běžná léková tabletka se zanořeným senzorem. Ten vyšle informaci o užití tabletky do speciálního nevelkého přijímače v podobě masivní náplasti (angl. wearable patch). Z ní jdou dále do mobilu, tabletu či jiného obdobného zařízení. Přes webové rozhraní se k nim dostane i lékař nebo pečovatel. Celou soupravičku vidíme na obrázku nahoře (foto Proteus Digital Health). V dolní části je schematicky znázorněno uložení senzoru v tabletce v odpovídajícím poměru velikostí.

Chemická struktura aripiprazolu. Lék Abilify MyCite patří do skupiny antipsychotik s účinnou látkou aripiprazolem. Jeho chemickou strukturu vidíme na obrázku. Slouží k léčení nemocných s halucinacemi, bludy, poruchami chování, depresí a emocionálním oploštěním, jako jsou např. schizofrenie nebo bipolární porucha. Tabletku se senzorem vyvinuly dohromady společnosti Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. a Proteus Digital Health. „Záznamy o užití léků předepsaných při duševních poruchách mohou být pro některé pacienty užitečné,“ říká Dr. Mitchell Mathis, ředitel oddělení psychiatrických produktů FDA.

Víno zestárlo

14.11.2017
Zdroj:
P.McGovern et al., Early Neolithic wine of Georgia in the South Caucasus, PNAS, doi: 10.?1073/?pnas.?1714728114
Zdroj
Zbytky jedné z keramických nádob používaných pro kvašení vína nalezené v Gruzii připravené pro chemickou analýzu (foto Judyta Olszewski).

Nejstarší doklady pěstování vinných hroznů a výroby vína nalezli archeologové jižně od gruzínského hlavního města Tbilisi. Pocházejí z doby 6.000 až 5.800 let př.Kr., takže jsou zhruba o tisíc let starší než dosavadní nejdávnější nálezy z íránského pohoří Zagros z doby 5.400 - 5.000 let př.Kr. Jeden z autorů výzkumu, Stephen Batiuk z University of Toronto, „se domnívá, že nálezy představují nejstarší známý příklad domestikace divoce rostoucí euroasijské vinné révy, určené k výrobě vína.“ Na obrázku vidíme střepy jedné z používaných keramických nádob připravené pro chemickou analýzu (foto Judyta Olszewski).

Seshora dolů chemická struktura kyseliny vinné, jablečné, jantarové a citronové.Chemická analýza sloučenin zachycených ve stěnách nádob prokázala přítomnost vína. Dokládají to stopy organických kyselin, vinné, jablečné, jantarové a citronové, které jsou pro víno typické. Jejich strukturu vidíme seshora dolů na obrázku. Pro kvašení, zrání a skladování se zřejmě tehdy používala jediná velká keramická nádoba. Jejich střepy představují převažují pozůstatky keramiky v lokalitě.

Další důkazy přinášejí radiokarbonové datování, jakož i klimatické a botanické studie. Tehdejší klima na jižním Kavkazu bylo pro pěstování vinné révy (Vitis vinifera) ideální. Zbytky pylu, škrobu a slupek hroznů dokazují, že vinná réva tam skutečně rostla. Nejstarší doklady kvašení alkoholického nápoje vůbec jsou jen o málo starší. Pocházejí z doby 7.000 let př.Kr z Číny. Šlo o směs rýže, medu a ovoce.

Honza Trhlík 20.11.2017: Superarchiv (sušený):-)

Krajta způsobí horečku

12.11.2017
Zdroj:
Isaiah J. Hoyer et al. Mammal decline, linked to invasive Burmese python, shifts host use of vector mosquito towards reservoir hosts of a zoonotic disease, Biology Letters (2017). DOI: 10.1098/rsbl.2017.0353
Zdroj
Hlava krajty tmavé (Python molurus bivittatus), TimVickers (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons.

Zavlečené krajta tmavá z čeledi hroznýšovitých (Boidae), poddruh krajty tygrovité z jihovýchodní Asie (Python molurus bivittatus, angl. burmese python) decimuje populaci savců ve floridském Everglades. Nebezpečná může být i aligátorům. Jejímu apetitu odolává pouze křeček bavlníkový (Sigmodon hispidus, angl.hispid cotton rat) díky velikosti populace a plodnosti. Králíci, mývalové, jeleni a vačice vymizeli z oblastí osídlených krajtou.

křeček bavlníkový (Sigmodon hispidus), foto  CDC/James Gathany, 2005. Křeček bavlníkový představuje přirozený rezervoár evergladeského viru, který napadá i člověka. Jeho přenašečem je komár Culex cedecei, který v současnosti jiný zdroj krve nemá. Od roku 1979 vzrostl podíl křeččí krve na potravě komářích samiček více než pětkrát. Tomu odpovídá i dramatický nárůst možného přenosu nákazy, která způsobuje horečky a může vést až k neurologickým potížím. Nejrozšířenější je v oblasti Miami.

Evergladeský virus na snímku pořízeném kryoelektronovou mikroskopií (A2-33, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).Evergladeský virus patří do rodu alfavirů z čeledi Togaviridae. Způsobují onemocnění savců, ptáků, vačnatců i komárů. Přenašečem je hmyz. Na obrázku vidíme obrázek evergladeského viru pořízený kryoelektronovou mikroskopií (A2-33, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Stromy porostlá bažina v EvergladesEverglades nazýváme rozsáhlou oblast tropických mokřadů na jihu Floridy. Fakticky jde o mělkou pomalu tekoucí řeku, která odvádí vody z jezera Okeechobee do oceánu. Je široká asi 100 km a dlouhá 160 km. Typické jsou rozsáhlé travnaté plochy porostlé mařicí (rod Cladium, angl. sawgrass), ale najdeme tam i jiné ekosystémy (viz obr.).

Urychlíme hojení?

9.11.2017
Zdroj:
N.P.Hoyle et al., Circadian actin dynamics drive rhythmic fibroblast mobilization during wound healing, Science Translational Medicine  08 Nov 2017: Vol. 9, Issue 415, eaal2774, DOI: 10.1126/scitranslmed.aal2774
Zdroj
Řízení cirkadiánního cyklu pomocí změn aktivity genu period a bílkovin PER během 24 hodin.

Doba potřebná ke zhojení rány silně závisí na tom, zdali poranění vzniklo ve dne nebo v noci. Noční zranění se hojí skoro dvakrát déle než denní. I takové věci ovlivňuje cirkadiánní (24 hodinových) cyklus našich organismů, neboli biologické hodiny. Nové zjištění může mít velký význam v lékařství, např. při plánování operací.

Mikroskopický snímek fibroblastů myšího embrya, (foto SubtleGuest (slika uzeta sa engl. vikipedije, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).Klíčovou roli při hojení ran hrají vazivové buňky zvané fibroblasty. Nacházíme je rozptýlené po celém těle. Jako u všech ostatních buněk našich organismů i jejich aktivita kolísá ve 24 hodinovém rytmu. Ve dne jsou pohyblivější, přilnavější a produkují více mimobuněčných bílkovinných vláken nutných pro zhojení poškozené kůže.

Experimenty ve tkáňových kulturách a na myších ukazují, že aktivita fibroblastů v okamžiku poranění určuje celkovou dobu hojení. Vazbu na cirkadiánní rytmus prokázaly pokusy, při nichž se měnil nebo nastavoval jinak. Podle Johna S. O’Neilla, jednoho z autorů výzkumu, „ponechání rozsvícených světel nebo podávání určitých sloučenin může biologické hodiny překlopit.“ Analýza doby léčení popálenin u lidí v závislosti na jejich vzniku poskytuje shodné výsledky.

Nahrávejme komáry

7.11.2017
Zdroj:
H.Mukundarajan et al., Using mobile phones as acoustic sensors for high-throughput mosquito surveillance, eLife 2017;6:e27854 doi: 10.7554/eLife.27854
Zdroj

Nárůst rychlosti komunikace a množství komunikačních kanálů umožňují, aby data pro výzkumy nejrůznějšího druhu sbíraly třeba i miliony lidí, podaří-li se je zaujmout. Aplikaci pro monitorování rozšíření jednotlivých druhů komárů pomocí mobilních telefonů vytvořili vědci ze Stanfordovy univerzity ve Spojených státech. Stačí nahrát komáří pískot na mobilní telefon, zaznamenat polohu pomocí GPS a data uložit prostřednictvím stránky http://abuzz.stanford.edu/.

Komár tropický Aedes aegypti, přenašeč zika viru (foto Muhammad Mahdi Karim, Dar es Salaam, Tanzanie, 2009).Zhruba 3.000 druhů komárů (angl.mosquito) náleží do čeledi komárovitých (Culicidae). Pojídají rostlinný nektar, ale samičky většiny z nich sají krev teplokrevných živočichů jako zdroj bílkovin pro vývoj vajíček. Přenášejí tak původce řady nebezpečných nemocí, např. malárie, horeček dengue, zika a chikungunya, žluté zimnice a západonilské horečky. Tím se řadí mezi nejvíce smrtelně nebezpečné živočichy Zeměkoule. Znát přesné rozšíření jednotlivých druhů komárů nepostrádá význam.

Vyhodnocení údajů sebraných prostřednictvím mobilních telefonů není triviální. Žádnému druhu komára není možné přiřadit jednoznačnou pro něj typickou frekvenci nepříjemného pískotu, který vzniká chvěním křídel. Software počítá s rozptylem frekvencí a bere v úvahu i lokalitu, odkud data pocházejí. Video stonásobně zpomaleného letícího komára Culex tarsalis shlédneme zde (H.Mukundarajan et al., Using mobile phones as acoustic sensors for high-throughput mosquito surveillance, eLife 2017;6:e27854 doi: 10.7554/eLife.27854, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

8.11.2017:Data získaná amatérskými nadšenci (citizen scientist) pro vědecké účely nabývají v poslední době na množství i významu, a to díky nebývalému rozšíření mobilních telefonů a internetu. Amatérská astronomie, ornitologie a entomologie mají dlouho tradici. V současnosti přibyla oceánologie (sledování stavu korálových útesů a znečištění), seismologie a hydrologie (sledování kvality vod a rizika záplav).

Nový druh orangutana

5.11.2017
Zdroj:
Nater, Alexander et al., Morphometric, Behavioral, and Genomic Evidence for a New Orangutan Species, Current Biology, in press, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.047
Zdroj
Orangutan tapanulijský, Pongo tapanuliensis (foto Tim Laman, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0, via Wikimedia Commons).

Do čeledi hominidů přibyl osmý žijící druh orangutan tapanulijský (Pongo tapanuliensis). Populace asi 800 orangutanů v oblasti Batang Toru jižně od jezera Toba na ostrově Sumatra je geneticky natolik odlišná od svých příbuzných, orangutana sumaterského i bornejského, že ji antropologové ustavili jako samostatný druh. Vývojově se oddělili před 3,38 miliony let, dokonce dříve, než se rozdělily od sebe oba zbývající druhy před pouhými 634 tisíci let. Morfologické odlišnosti najdeme v utváření zubů a čelistí.

Nový druh orangutana vidíme na obrázku (foto Tim Laman, CC BY 4.0, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0, via Wikimedia Commons). Musíme dát za pravdu Jaroslavu Haškovi, který ve svém románu Osudy dobrého vojáka Švejka o orangutanech kromě jiného praví: „(mariňák) vyprávěl, že orangutana často nerozeznají od nějakýho vousatýho vobčana, že takovej orangutan má bradu porostlou chlupy jako… ‚jako,‘ povídá, ‚řekněme třebas tamhleten pán u vedlejšího stolu.‘ Vohlédli jsme se všichni, a ten pán s tou bradou šel k mariňákovi a dal mu facku a mariňák mu rozbil hlavu flaškou od piva a ten bradatej pán se svalil a zůstal ležet bez sebe a s mariňákem jsme se rozloučili, poněvadž hned vodešel, když viděl, že ho přizabil.“

Následující tabulka shrnuje všechny žijící druhy hominidů (čeleď Hominidae):

gorila východní Gorilla beringei
gorila západní Gorilla gorilla
šimpanz učenlivý Pan troglodytes
šimpanz bonobo Pan paniscus
orangutan sumaterský Pongo abelii
orangutan bornejský Pongo primateus
orangutan tapanulijský Pongo tapanuliensis
člověk moudrý Homo sapiens

Tajemství pyramidy odhaleno

3.11.2017
Zdroj:
K.Morishima et al., Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons, Nature (2017), doi:10.1038/nature24647
Zdroj
Velká galerie uvnitř Chufuovy pyramidy. Obdobně nejspíš vyhlíží nově objevený prostor. Foto Pprevos, nl CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons.

Jaderní fyzici ve spolupráci s archeology odhalili ve Velké pyramidě faraona Chufua (angl. Khufu) další neznámou dutinu. Od 19.století, kdy proběhl její průzkum, nedošlo k takovém objevu. Nově objevený prostor leží uvnitř pyramidy nad Velkou galerií zhruba v úrovni královy pohřební komory. Jeho výška dosahuje až 9 m a šířka kolem dvou. Průřez zhruba odpovídá Velké galerii (viz obr.), ale oproti jejím skoro 47 metrům dosahuje jeho délka jen 30 m. Je buď horizontální nebo skloněný dolů rovnoběžně s Velkou galerií. Možná jde o dvě menší dutiny. Účelem neznáme, protože do něj ještě nikdo ani nenahlédl.

Vnitřek Chufuovy pyramidy. Tenké čáry znázorňují větrací šachy a o něco silnější chodby, které propojují jednotlivé prostory. (R.F.Morgan, CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), via Wikimedia Commons, doplněno českými popisky.Faraona Chufua známe rovněž jako Cheopse, což je řecký přepis. Panoval v Egyptě v letech 2509 až 2483 před Kristem. Vnitřek Velké pyramidy s vyznačenou polohou nových prostor vidíme na obrázku (R.F.Morgan, CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), via Wikimedia Commons, doplněno českými popisky).

Překvapující podíl jaderných fyziků na tomto objevu vyplynul z použité metody. Vědecké týmy pyramidu jakoby rentgenovali pomocí dopadající mionů, nestabilních záporně nabitých elementárních částic. Vznikají interakcí nejsvrchnější vrstvy atmosféry s kosmickým zářením. Na metr čtvereční zemského povrchu jich dopadne asi 150 každou sekundu. Hmota miony nepatrně pohlcuje. Na různých místech uvnitř pyramidy a v jejím okolí měřily detektory počty dopadajících mionů. Metodu nazýváme mionová radiografie. Používáme ji ke studiu nitra vulkánů nebo poničené jaderné elektrárny ve Fukušimě.

Kropidlák hrozí

1.11.2017
Zdroj:
Sharma, K.K., Pothana, A., Prasad, K., Shah, D., Kaur, J., Bhatnagar, D., Chen, Z.-Y., Raruang, Y., Cary, J.W., Rajasekaran, K., Sudini, H.K. and Bhatnagar-Mathur, P. (2017) Peanuts that keep aflatoxin at bay: a threshold that matters. Plant Biotechnol. J., https://doi.org/10.1111/pbi.12846
Zdroj
Kolonie kropidláku žlutého jsou spíš do zelena, foto Paul Cannon, http://fungi.myspecies.info/file-colorboxed/937, CC BY-NC 3.0.

Velmi nebezpečné karcinogenní toxiny, zvané aflatoxiny, produkuje houba kropidlák žlutý (Aspergillus flavus, viz obr.). S oblibou roste na semenech kukuřice a zejména podzemnice olejné (Arachis hypogaea), jejíž plody označujeme jako arašídy nebo buráky (angl. peanuts, groundnut). Napadení kropidlákem způsobuje každoročně velké ztráty potravin, protože se stanou škodlivými zdraví a je třeba je likvidovat. O významný problém jde zejména v subsaharské Africe a jižní Asii.

Pomocí genové manipulace se podařilo vyšlechtit odrůdu podzemnice, odolné proti kropidláku. Potlačením fungování původních genů podzemnice pojmenovaných aflM a aflP došlo k extrémnímu posílení vlastní protiplísňové obrany pomocí defensinu MsDef1. Jde o malé bílkoviny bohaté na cystein. Rostliny je využívají k obraně proti houbám, bakteriím a některým virům. Plísněmi nesystematicky nazýváme některé houby, které pokrývají povrch toho, co požírají, jemným podhoubím (myceliem).

Jeden z objevitelů nové technologie, Dilip Shah, soudí, že „významně přispěje ke zlepšení zdravotní nezávadnosti potravin v nerozvinutých a rozvojových zemích, kde kontaminace arašídů, kukuřice, chilli i bavlníkových semen mykotoxiny představuje vážnou hrozbu pro zdraví lidí i zvířat.“

Chemická struktura aflatoxinu B1.Aflatoxiny představují běžné přírodní mykotoxiny, které produkuje řada druhů plísní z rodu Aspergillus neboli kropidlák, zejména zmíněný A.flavus nebo A. parasiticus. Patří k nejsilnějším známým karcinogenům. Chemickou strukturu jednoho z nich pojmenovaného B1 vidíme na obrázku. Jmenují se skutečně aflatoxiny, z latinského Aspergillus flavus, nikoliv podle řeckého písmene alfa.

Diskuse/Aktualizace