Nečekané působení tuku

19.3.2019
Zdroj:
H.Takahashi et al., TGF-ß2 is an exercise-induced adipokine that regulates glucose and fatty acid metabolism, Nature Metabolism, volume 1, pages 291–303 (2019) DOI: 10.1038/s42255-018-0030-7 ID
Zdroj
Vpravo dole chemická struktura laktátu, dole terciární struktura bílkoviny TGF-beta2, Emw, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0.

Při vysoké námaze vzniká ve svalech anion kyseliny mléčné neboli laktát. Kromě jiného putuje i do tukové tkáně, kde vyvolává uvolňování proteinu TGF- β2. Patří mezi adipokiny, sloučeniny uvolňované tukovou tkání. Pokusy na myších i lidech prokázaly, že zlepšuje zpracování glukózy v organismu, což je překvapující. Doposud jsme předpokládali, že působení adipokinů zdraví spíše zhoršuje, nicméně adipokin TGF- β2 by mohl vést k novým lékům proti cukrovce. Další pokusy, které zatím proběhly jen na laboratorních myších, ukázaly, že TGF- β2 snižuje i obsah tuků v krvi.

„Skutečnost, že jediný protein má tak podstatné a dramatické účinky, je docela působivá. Dle naší hypotézy mělo cvičení měnit tuk, který v důsledku změny uvolňuje prospěšné proteiny do krevního oběhu. Před tímto objevem jsme se vždy soustředili na pozitivní působení svalů. Tento výzkum skutečně převrací způsob, jakým přemýšlíme o cvičení a jeho mnohých metabolických účincích. A co je důležité, tuk ve skutečnosti hraje důležitou roli v působení cvičení,“ vysvětluje šéfka výzkumu Laurie J. Goodyear z Harvard Medical School v Bostonu.

 

Strava ovlivňuje řeč

18.3.2019
Zdroj:
D.E.Blasi et al., Human sound systems are shaped by post-Neolithic changes in bite configuration, Science 15 Mar 2019: Vol. 363, Issue 6432, eaav3218, DOI: 10.1126/science.aav3218
Zdroj
Vlevo skus lovců a sběračů, vpravo náš skus, obr. Tímea Bodogán via Bild der Wissenschaft.

Dejte zuby proti sobě a zkuste vyslovit „f“ nebo „v“. Jde to špatně, co? Retozubné hlásky „f“ a „v“ vznikly až v neolitu (mladší době kamenné) v důsledku změn postavení zubů kvůli měkčí stravě. V dnešní době máme zuby horní čelisti mírně předsazeny před zuby čelisti dolní. Z dětského do dospělého věku začal mírný předkus přetrvávat až před několika tisíci lety, což vyplývá z paleoantropologických studií. Zuby postavené proti sobě mnohem lépe zpracují houževnatou stravu, avšak zkuste vyslovit „f“ a „v“. Biomechanické modely ukazují, že bez předkusu vynaložíme na vyslovení retozubných (labiodentálních) hlásek o 30% více energie. V jazycích společenství, která obživu získávají lovem a sběrem, tyto hlásky nenacházíme dodnes.

„V evropských jazycích pozorujeme během posledních dvou tisících let dramatický vzestup labiodentálních hlásek. Vliv biologických podmínek na vývoj hlásek jsme doposud podceňovali,“ shrnuje Steven Moran z Curyšské univerzity.

 

Hvízdalka hvízdá tremolo

17.3.2019
Zdroj:
W.Halfwerk et al., Adaptive changes in sexual signalling in response to urbanization, Nature Ecology & Evolution, volume 3, pages 374–380 (2019) DOI:10.1038/s41559-018-0751-8 ID
Zdroj
Hvízdalka pěnodějná (Engystomops pustulosus), foto Brian Gratwicke, CC BY 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0.

Život ve městě ovlivňuje i zvířata. Sameček středoamerické žáby hvízdalky pěnodějné (Engystomops pustulosus, angl. túngara frog) láká samičky specifickým hvízdáním. Zvuky ve městě usedlých žabiček jsou složitější než venkovských. Jak slyšíme na videu, venkované své hvízdání zakončují jedním koncovým tremolem, zatím měšťáci ho několikrát opakují. Přilákají další samičky, aniž by byli více ohrožení naslouchajícími netopýry slídícími po kořisti a hmyzem přenášejícím nebezpečné parazity, kterých je ve městě méně. Hvízdalka pěnodějná dorůstá nanejvýš 35 milimetrů. Jde o nočního tvora, který pojídá zejména mravence, termity a další drobné bezobratlé.

„Stejně jako my obyvatelé měst měníme své chování, tak se některá zvířata radikláně přizpůsobují změněnému prostředí, které stále více vytváříme po celém světě,“ komentuje výsledky svého výzkumu Rachel A. Page z Smithsonian Tropical Research Institute v Panamě.

 

Ťuk do buněčného jádra

16.3.2019
Zdroj:
X.Wang et al., Intracellular manipulation and measurement with multipole magnetic tweezers, Science Robotics 13 Mar 2019: Vol. 4, Issue 28, eaav6180, DOI: 10.1126/scirobotics.aav6180 - A.Goujon et al., Mechanosensitive Fluorescent Probes to Image Membrane Tension in Mitochondria, Endoplasmic Reticulum, and Lysosomes, J. Am. Chem. Soc., 2019, 141 (8), pp 3380–3384, DOI: 10.1021/jacs.8b13189
Zdroj
Přístroj pro pohyb nanočásticí uvnitř buňky, Tyler Irving/U of T Engineering News.

Soustava šesti cívek umožňuje pomocí magnetického pole manipulovat uvnitř živé buňky s magnetickou částicí o průměru 700 nm s přesností 400 nm, což je o něco více než působení Brownova pohybu (310 nm). Na okolí může nanočástice působit silou 60 pN s přesnosti 4 pN až po dobu 30 minut. Nejlepší způsob pro manipulaci drobnými částicemi představuje doposud manipulace pomocí laserových svazků (optical tweezers), která pro nitro buněk není příliš vhodná. Na částice působí malou sílu. Zvýšení intenzity laseru na úroveň potřebnou pro manipulaci uvnitř buňky by živou hmotu spálilo.

Mikroskopický snímek buňky rakoviny močového měchýře se žlutě vyznačenou cestou nanočástice, obr. Wang et al., Sci. Robot. 4, eaav6180, 2019.Na obrázku vidíme mikroskopický snímek buňky rakoviny močového měchýře se žlutě vyznačenou cestou nanočástice. Opakované nárazy silou 50 pN umožnily určit pružnost buněčného jádra, které se během stárnutí stává měkčí a měkčí. Nabízí se zde možnost nového způsobu diagnostiky. „V případě, kdy se rané a vyzrálé rakoviny buňky nevypadají odlišně, nabízí metoda způsob, jak je rozlišit,“ říká X.Wang z University of Toronto.

Chemická struktura použitého fluoroforu.18.3.2019: Síly, které působí uvnitř buňky, můžeme měřit i pomocí deformace fluorescenčních molekul. Chemickou strukturu použité molekuly vidíme na obrázku. Po zabudování do membrán buněčných struktur při nízkém mechanickém napětí fluoreskuje modře, při stlačení červeně.

 

Co je lepší?

15.3.2019
Zdroj:
Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei; Fachartikel: Thünen Report 65
Zdroj
Pyrethrin I, insekticid rostlinného původu povolený v ekologickém zemědělství. Pochází z kopretiny starčkolisté (Chrysanthemum cinerariifolium).

Ekologické zemědělství nepřináší z hlediska emisí oxidu uhličitého do ovzduší žádnou výhodu. Organická půda obsahuje více uhlíku a emituje za rok zhruba o tunu méně CO2 na hektar, má však menší výnosy. Na stejné množství potravin potřebujeme více půdy. Při obdělávání se půda obecně více provzdušňuje a atmosférický kyslík reaguje s organickými látkami v půdě za vzniku oxidu uhličitého, který uniká ven.

U dobytka je to obdobné. Biokráva nadojí méně mléka a sežere stejně jako konvenčně chovaná dojnice. Zdravotní stav biozvířat je srovnatelný s běžným hospodářským zvířectvem.

Chemická struktura rotenonu, silného insekticidu povoleného v ekologickém zemědělství. Je jedovatý i pro vodní organismy, ale vyskytuje se v přírodě v některých luštěninách.Největší přinos biozemědělství představuje zachování druhové rozmanitosti, a to rostlin, ptáků, hmyzu i půdních organismů zvyšujících úrodnost půdy. Významné je rovněž efektivnější využití zdrojů, kvalitnější půda a průmyslovými hnojivy a pesticidy neznečištěné spodní vody i půda. Údaje pocházejí z metaanalýzy (analýza analýz), která zahrnovala 528 publikací, jež se soustředily na ochranu vod, úrodnost půdy, biologickou rozmanitost, ochranu klimatu, využití zdrojů a životní podmínky zvířat. Ze 33 srovnávacích parametrů mezi organickými a konvenčními farmami v 58% bylo biozemědělství lepší, u 28% nebyly rozdíly nalezeny a ve 14% na tom bylo lépe konvenční zemědělství.

akademon.cz 4.9:2015: Bio = prospěšné?

 

Mícha je šikovnější

14.3.2019
Zdroj:
J.Weiler et al., Spinal stretch reflexes support efficient hand control , Nature Neuroscience (2019), DOI: 10.1038/s41593-019-0336-0
Zdroj
Příčný řez míchou. Přední a zadní kořen po spojení vytvoří míšní nerv. Předním kořenem procházejí informace z míchy do svalů, zadním z receptorů do míchy. Celkem máme 31 párů míšních nervů, obr.User:Polarlys File:Medulla spinalis - Querschnitt - German and Latin.svg translated by Stenlly69, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0.

Doposud jsme pokládali míchu zejména za převodník pokynů z mozku, který zvládá jednoduché reflexy, jako ucuknutí při bolesti. Nové experimenty ukázaly, že zvládne mnohem víc, protože hraje důležitou roli při udržení polohy ruky. Pokusné osoby měly ruku v exoskeletu s vlastním pohonem, který umožňoval hýbat rukou proti jejich vůli. Měly za úkol držet ruku v určité poloze. Po náhlé změně polohy způsobené pohybem exoskeletu vrátily ruku do původní pozice mnohem rychleji, než by to zvládl motorický kortex mozku, jak jsme doposud předpokládali. Tak rychlý pokyn k návratu mohl přijít jedině z míchy. Pohyby exoskeletu během pokusu spočívaly v ohýbání nebo narovnávání zápěstí či lokte.

„Výzkum ukázal, že nejméně jednu důležitou funkci provádí mícha, což otevírá další oblast výzkumu řešícího, co dalšího probíhá na úrovni míchy a co jsme přehlédli v této oblasti,“ komentuje šéf výzkumu Andrew J. Pruszynski z Western University, London, Ontario, Kanada.

 

Sokol vystřelil

13.3.2019
Zdroj:
https://apod.nasa.gov/apod/ap190312.html
Zdroj
Japonská sonda Hayabusa 2, Go Miyazaki, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0.

Na videu vidíme japonskou sondu Hayabusa 2 (Sokol stěhovavý 2) při nárazu do asteroidu Ryugu. Během ťuknutí družice odebrala vzorek povrchového materiálu, který těsně před dopadem zvířila dobře mířená střela. Vše proběhlo přesně podle plánu. Příští měsíc vypálí družice větším kalibrem a při podobném manévru odebere vzorek podpovrchového materiálu. Hayabusa 2 odstartovala v roce 2014 kvůli odběru vzorků z asteroidu 162173 Ryugu. Na Zemi je přiveze koncem roku 2020.

Snímek asteroidu 162173 Ryugu pořízený kamerou Optical Navigation Camera sondy Hayabusa 2 dne 26.6.2018 ze vzdálenosti 20 km, foto JAXA. Asteroid 162173 Ryugu obíhá Slunce uvnitř dráhy Marsu po poměrově protáhlejší dráze než planety Sluneční soustavy. Jeho oběžná dráha protíná jak dráhu Země, tak Venuše, takže srážka je teoreticky možná, nicméně nehrozí. Údaje o velikosti kolísají, pohybují se kolem jednoho kilometru. Objeven byl roku 1999.

 

Rezistence roste

12.3.2019
Zdroj:
R.S.Hendriksen et al., Global monitoring of antimicrobial resistance based on metagenomics analyses of urban sewage, Nature Communications, volume 10, Article number: 1124 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-08853-3 ID
Zdroj
Četnost výskytu genů nesoucích rezistenci vůči antibiotikům, tmavě modrá označuje vysokou četnost, světle modrá nízkou, R.S.Hendriksen et al., Global monitoring of antimicrobial resistance based on metagenomics analyses of urban sewage, Nature Communications, volume 10, Article number: 1124 (2019), CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Genetická analýza odpadních vod v 74 městech 60 států přinesla zajímavé informace o rozšíření odolnosti proti antibiotikům. Vzhledem k tomu, že ročně zemře 700.000 lidí kvůli rezistenci bakterií vůči antibiotikům, rozhodně nejde o bezvýznamný problém. Podle odhadů Světové zdravotnické organizace WHO jich do roku 2050 může být až deset milionů. Výzkumníci v městských odpadních vodách identifikovali 1.546 druhů bakterií, mezi nimi mnoho typicky střevních, jako Faecalibacterium, Bacteroides (bakteroidy), Escherichia, Streptococcus (streptokok) a Bifidobacterium. Ve velkém množství žijí v kanalizaci i rody Acidovorax a Acinetobacter, typické pro volnou krajinu. V jednotlivých vzorcích žilo po 942 až 1.367 druzích bakterií.

Struktura erythromycinu, antibiotika makrolidové řady. Vlevo nahoře leží makrolidový cyklus podle kterého nesou své pojmenování.Celkový počet genů nesoucích rezistenci vůči antibiotikům dosáhl 1.625 patřících do 408 skupin. Nejčetnější byla rezistence vůči makrolidům, tetracyklinu, betalaktamovým antibiotikům (např.penicilin), aminoglykosidům a sulfonamidům. Jak vidíme na obrázku nahoře, mezi jednotlivými státy jsou překvapivě velké rozdíly v četnosti rezistentních genů. Nejvíce jich nacházíme v Tanzanii, Vietnamu a Nigerii, nejméně v Nizozemí, Švédsku a na Novém Zélandu. Geny rezistence vůči makrolidům nacházíme hlavně v Evropě a Severní Americe, vůči sulfonamidům v Asii a Africe. Nejmenší rozmanitost genů rezistence nacházíme v Austrálii a na Novém Zélandu, největší v Brazílii, Indii a Vietnamu. Tam je šance vzniku nových mechanismů rezistence největší.

Analýza genomu bakterií v městských odpadních vodách je zajímavá a účinná metoda, jak odhalit rozšíření genů nesoucích rezistenci vůči antibiotikům a jak časně odhalit geny nové. Šéf výzkumného týmu Frank M. Aarestrup z Dánské technologické univerzity upřesňuje: „Je to levné a navíc proveditelné bez etické kontroly, protože DNA nelze vystopovat k jednotlivcům. Oba faktory zjednodušují nasazení i v rozvojových zemích.“

 

Bakterie nahradí pesticidy

11.3.2019
Zdroj:
A.J.Mullins et al., Genome mining identifies cepacin as a plant-protective metabolite of the biopesticidal bacterium Burkholderia ambifaria, Nature Microbiology (2019) DOI:10.1038/s41564-019-0383-z ID
Zdroj
Chemická struktura antibiotika cepacin A.

Jako alternativa jedovatých pesticidů testují vědci bakterii Burkholderia ambifaria, která likviduje rostlinné patogeny díky antibiotiku cepacin. Na druhou stranu způsobuje těžké zápaly plic nemocným cystickou fibrózou. Podrobný výzkum genomu ukázal řešení problému. Genetici identifikovali plazmid, který není pro přežití bakterie nutný a zodpovídá za virulenci B. ambifaria. Bez něj nadále produkuje cepacin a hubí mikroorganismy, ale lidi nenapadá. Plazmid je kruhová molekula ribonukleové kyseliny, jejichž prostřednictví bakterie přenášejí dědičnou informaci, některé výlučně.

„Prospěšné bakterie jako Burkholderia, které se přirozeně vyvíjely s rostlinami, hrají klíčovou roli v udržitelné budoucnost,. Musíme porozumět rizikům, zmírnit je a hledat rovnováhu, která funguje pro všechny. Doufáme, že díky naší práci bude Burkholderia použitelná jako účinný biopesticid, s konečným cílem, aby zemědělství a výroba potravin byly bezpečnější, udržitelnější a bez toxinů,“ komentuje šéf výzkumu Eshwar Mahenthiralingam z Cardiff University.

 

Zvláštnosti sloní kůže

10.3.2019
Zdroj:
A.F.Martins et al., Locally-curved geometry generates bending cracks in the African elephant skin, Nature Communications, volume 9, Article number: 3865 (2018), DOI: 10.1038/s41467-018-06257-3 ID
Zdroj
Morfologie kůže slona afrického. K vráskám, rýhám a záhybům centimetrových rozměrů (a,b) se připojují pukliny 0,1 mm široké (c). Bílá úsečka je dlouhá 50 cm (a), 7 cm (b) a 7,5 mm (c), obr A.F.Martins et al., Locally-curved geometry generates bending cracks in the African elephant skin, Nature Communications, volume 9, Article number: 3865 (2018).

Kůži slona afrického (Loxodonta africana, angl. African bush elephant) křižují četné hluboké miniaturní praskliny, které usnadňují život v horkém africkém podnebí. Sloni se rádi chladí vodou a pokrývají bahnem, jež je chrání před parazity a stíní přímé sluneční paprsky. Jak vidíme na videu, rozpraskaná kůže zachytí až desetkrát více vody než hladká. Odpařuje se pomaleji, takže chladí déle.

Řez vrstvou pokožky stratum corneum kolmo na vznikají praskliny  na snímku běžného světelného (a) a elektronového mikroskopu (b,c). Délka úseček  je 250 mikrometrů (a),  b 150 mikrometrů (b) , a 100 mikrometrů (c), obr A.F.Martins et al., Locally-curved geometry generates bending cracks in the African elephant skin, Nature Communications, volume 9, Article number: 3865 (2018). Praskliny vznikají díky nadměrnému nerovnoměrnému rohovatění nejsvrchnější svrchní vrstvy pokožky (epidermis) zvané stratum corneum. V mezerách mezi několikamilimetrovými výrůstky zrohovatělé kůže je mechanické pnutí díky prohnutí tak velké, že pokožka praská. Na obrázku vidíme na mikroskopickém snímku vznik prasklin. „Všeobecný konsenzus ukázal, že podobné mutace, které se vyskytly nezávisle ve vývojových liniích lidí a slonů, se ukázaly jako pro nás nepříznivé, ale užitečné pro tlustokožce,“ tvrdí šéf výzkumu Michel C. Milinkovitch z Ženevské univerzity.

 

Uzdravil se berlínský pacient?

9.3.2019
Zdroj:
R.K.Gupta et al., HIV-1 remission following CCR5?32/?32 haematopoietic stem-cell transplantation, Nature, 2019, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1027-4
Zdroj
Viriony (virové částice) HIV na snímku transmisního elektronového mikroskopu, obr.Centers for Disease Control and Prevention/A. Harrison; Dr. P. Feorino, svolení PD-USGov-HHS-CDC.

Transplantace kostní dřeně zbaví nemocné virů HIV. Lékařská věda zaznamenala celkem tři takové případy. Nejstarším je tzv. berlínský pacient, který před deseti lety prodělal dvě transplantace kostní dřeně kvůli leukémii. Po ozáření, kterým lékaři zničili nemocnou kostní dřeň, dostal injekci buněk kostní dřeně dárce s mutací Δ32 genu pro receptor CCR5. Jeho prostřednictvím virus HIV vstupuje do buněk imunitního systému. Ale na receptor s mutací Δ32 se HIV neumí připojit, takže AIDS nepropukne.

Londýnský pacient přežívá bez HIV 18 měsíců po velmi podobném zákroku, jen jeho kostní dřeň před transplantací lékaři nezničili ozařováním, ale chemickými preparáty. Podle Ravindra K. Gupty z University of Cambridge, jednoho z lékařů londýnského pacienta, „hovoříme raději o dlouhodobé remisi, protože doposud kontrolujeme pouze krev a žádné další orgány pacienta. Pod dvou letech budeme snad moci hovořit o uzdravení.“ Jaký podíl na vymizení virů HIV má radikální zákrok proti původní kostní dřeni, není zatím jasné.

Velkou šanci má i düsseldorfský pacient zatím bez příznaků po deseti týdnech po prodělání stejné léčby. Hans-Georg Kräusslich z Fakultní nemocnice v Heidelbergu je skeptický vůči možnosti léčit AIDS transplantací kostní dřeně: „Dokonce i méně agresivní příprava představuje masivní zásah s dlouhodobým pobytem v nemocnici a značným rizikem, což není přijatelné vzhledem k obecně dobře snášené a dlouhodobě účinné antivirové terapii, neexistuje-li jiný lékařský důvod.“

 

Průhledný tranzistor

8.3.2019
Zdroj:
F.H.Alshammari et al., Transparent Electronics Using One Binary Oxide for All Transistor Layers, Small. 2018 Dec;14(51):e1803969, DOI: 10.1002/smll.201803969
Zdroj
Chemická struktura tetrakis(dimethylamin)hafnia a diethylzinku.

Průhledný tranzistor celý z jediného materiálu lze připravit ukládáním z vhodné směsi organokovových sloučenin. Základem je oxid hafničito-zinečnatý HfxZn1-xO2-δ Změnou poměrů hafnia a zinku, tedy x ve vzorci, nastavíme vlastnosti oxidu tak, že může posloužit jako vhodný materiál pro všechny součásti tranzistoru. To malé δ značí, že v krystalové mřížce chybí některé kyslíkové anionty O2-. Do reakční komůrky postupně přivádíme směs tetrakis(dimethylamin)hafnia a diethylzinku v různém poměru. Za teploty 160 oC se postupně na skleněném podkladu usazují vrstvy, které budou fungovat jako báze, dielektrické vrstva a kolektor s emitorem propojeném polovodičem.

Nahoře schematické znázornění uspořádání atomů zinku (tmavě zelené kuličky) a hafnia (světle zelné kuličky)  v různých částech tranzistoru, (b) značí vodivou vrstvu, (c) dielektrický materiál báze, (d) polovodivou vrstvu. Dole náčrtek průhledné tranzistoru na bázi oxidu zinečnatého  (F.H.Alshammari et al., Transparent Electronics Using One Binary Oxide for All Transistor Layers, Small. 2018 Dec;14(51):e1803969).Na obrázku vidíme schematické znázornění uspořádání atomů zinku (tmavě zelené kuličky) a hafnia (světle zelné kuličky) v různých částech tranzistoru, (b) značí vodivou vrstvu, (c) dielektrický materiál báze, (d) polovodivou vrstvu (F.H.Alshammari et al., Transparent Electronics Using One Binary Oxide for All Transistor Layers, Small. 2018 Dec;14(51):e1803969). Dole vidíme náčrtek průhledného tranzistoru vyrobeného z oxidu hafničito-zinečnatého.

 

Mozek zlomí srdce

6.3.2019
Zdroj:
C.Templi et al., Altered limbic and autonomic processing supports brain-heart axis in Takotsubo syndrome, European Heart Journal, ehz068, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehz068
Zdroj
Typický tvar levé srdeční komory při stresové kardiomyopatii, (foto Tara C Gangadhar, Elisabeth Von der Lohe, Stephen G Sawada and Paul R Helft, CC BY 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0).

Smutek, hněv nebo strach nám skutečně může zlomit srdce. Odborně hovoříme o stresové kardiomyopatii. Spočívá v ochabnutí svalstva spodní části levé srdeční komory, které se vyduje ven. Získá tvar podobný japonské pasti na sépie zvané takotsubo, což je bachratá nádoba se zúženým hrdlem. Proto někdy hovoříme i o takotsubo kardiomyopatii. Na obrázku vidíme typický tvar poškozené levé srdeční komory získaný pomocí ventrikulografie. Do žíly co nejblíže srdci aplikujeme malé množství radioaktivní látky s krátkým poločasem rozpadu a sledujeme její průtok jednotlivými částmi srdce (foto Tara C Gangadhar, Elisabeth Von der Lohe, Stephen G Sawada and Paul R Helft, CC BY 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0).

Chemická struktura pyrokatecholu zvaného též katechol.Výsledky zkoumání mozku postižených osob trpících stresovou kardiomyopatií v porovnání se zdravými pomocí magnetické rezonance shrnuje Christian Templin z Curyšské fakultní nemocnice: „U postižených osob jsme zjistili nápadně sníženou komunikaci mezi oblastmi mozku odpovědnými za vznik emocí, a těmi, jež hrají úlohu v autonomním nervovém systému, který ovládá nevědomé tělesné funkce jako je srdeční tep. Je zřejmé, že mozek má podíl na vzniku jevu.“ Molekulou, která zodpovídá za změny srdečního svalu, je nejspíš některých z katecholaminů, aminoderivátů katecholu. Výzkum proběhl s 15 nemocnými a 39 zdravými. Nicméně je velmi důležité poznatky upřesnit studiem mozku v průběhu vzniku stresové kardiomyopatie.

 

Počítají včely?

5.3.2019
Zdroj:
S.R.Howard et al., Numerical cognition in honeybees enables addition and subtraction, Science Advances 06 Feb 2019: Vol. 5, no. 2, eaav0961, DOI: 10.1126/sciadv.aav0961
Zdroj
Uspořádání experimentu pro testování výpočetních schopností včel, S.R.Howard et al., Numerical cognition in honeybees enables addition and subtraction, Science Advances  06 Feb 2019: Vol. 5, no. 2, eaav0961, CC BY-NC 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

Včely přes jednoduchou nervovou soustavu zvládnou dosti složité úkoly. Pokusy naznačují, že řeší i jednoduché početní úkony jako sčítání a odečítání malých čísel. Experimentální uspořádání vidíme na obrázku. Včela vletí otvorem v čelní stěně do komůrky, kde se musí rozhodnout, zdali se vydá doleva nebo doprava okénkem do dalšího prostoru. V jednom je sladký roztoku cukru, ve druhé hořký roztok chininu.

Každý otvor označuje tabulka s různým počtem čtvercových značek modré nebo žluté barvy. Jsou-li značky žluté, roztok cukru je v komůrce označené počtem značek o jednu nižším než u prvního vstupního otvoru. Jsou-li modré, roztok cukru je v komůrce označené počtem značek o jednu vyšším než u prvního vstupního otvoru. Zpočátku včely létaly náhodně, ale jejich výkon byl lepší a lepší, až po stovce opakování dosáhly až 70% úspěšnosti. Dalšího zlepšování nebyly schopny.

Podle spoluautorky výzkumu Scarlett Howard z univerzity RMIT v Melbourne: „Aritmetické operace, jako je sčítání a odečítání, vyžadují dvě úrovně zpracování informací. První je reprezentace numerických vlastností a druhá je mentální manipulace těchto reprezentací v pracovní paměti.“ Těžko soudit, jak celou situaci vnímají včely. Základem hmyzího rozhodování jsou vrozené instinkty. Počítač Deep Blue dělá vynikající šachové tahy a poráží velmistry, ale neuvědomuje si, že hraje šachy.

akademon.cz 9.6.2018: Včela chápe nulu

akademon.cz 26.10.2008: Včely umí počítat

akademon.cz 29.9.2003: Nový názor na vývoj abstraktní komunikace u včel

 

Tisk místo transplantace

4.3.2019
Zdroj:
M.Albanna et al., In Situ Bioprinting of Autologous Skin Cells Accelerates Wound Healing of Extensive Excisional Full-Thickness Wounds, Scientific Reports, volume 9, Article number: 1856 (2019), doi: 10.1038/s41598-018-38366-w ID
Zdroj
Hojení poranění myši po dobu šesti týdnu (1wk - 6 wks). Horní řádek ukazuje 3d tiskem ošetřenou ránu (printed), prostřední hojení po ručním nanášení tiskových směsí (matrix) a spodní samovolné hojení (untreated), M.Albanna et al., In Situ Bioprinting of Autologous Skin Cells Accelerates Wound Healing of Extensive Excisional Full-Thickness Wounds, Scientific Reportsvolume 9, Article number: 1856 (2019).

Pomocí 3d tiskáren lze vytvářen orgánům podobné struktury z živých buněk a gelového organického pojiva. O něco dále pokročili ve Wake Forest School of Medicine v Severní Karolíně. Na myších a prasatech testují mobilní 3d tiskárny, které přímo na rozsáhlé povrchové rány natisknou novou kůži. Zařízení obsahuje skener, který nejprve vymezí ránu a osm trysek o průměru 0,26 milimetru schopných přidávat postupně různý materiál, který napodobí vrstevnatou strukturu kůže. Škáru (dermis) tiskne z fibroblastů, základních pojivových buněk. Poté ji překryje vrstvou pokožky (epidermis) z keratinocytů, hlavních pokožkových buněk. Buňky drží pohromadě směs bílkovinu fibrinu a kolagenu. Fibrinová vlákna vznikají přímo v ráně působením enzymu trombinu na fibrinogen. Fibroblasty a keratinocyty lze snadno izolovat z drobné biopsie nezraněné kůže.

 

Na směru záleží

3.3.2019
Zdroj:
Payton, Laura; Tran, Damien (2018): Supplementary material from "Moonlight cycles synchronize oyster behaviour". The Royal Society. Collection, 2 January 2019, Volume 15, Issue 1, https://doi.org/10.1098/rsbl.2018.0299
Zdroj
Ústřice velká (Crassostrea gigas, angl. Pacific oyster) David.Monniaux, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

Ústřice velká (Crassostrea gigas, angl. Pacific oyster) rozevírá lastury v závislosti na fázích Měsíce. To není až tak překvapující, život má nějakým způsobem s fázemi Měsíce propojená celá řada tvorů. Zajímavé je, že ústřice velká rozezná, zdali Měsíc přibývá nebo ubývá, takže se neřídí pouhou intenzitou svitu. V poslední čtvrti, kdy Měsíc ubývá (couvá) rozevírá lastury podstatně více než ve čtvrti první. Záleží i na směru, odkud měsíční svit přichází.

„Aby bylo možné zjistit, zda Měsícem ovlivněné chování je řízeno interně nebo externě, je třeba provést další experimenty,“ soudí autoři výzkumu, Laura Payton a Damien Tran z Bordeauxské univerzity.

 

Vylepšené oko

2.3.2019
Zdroj:
Y. Ma et al., Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae, Cell, 2019, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038
Zdroj
Spektrum viditelného světla s vyznačenými vlnovými délkami v nanometrech.

Nanočástice v oku mohou zvětšit rozsah vlnových délek, které vnímáme. Přirozené oči savců vidí vlnové délky elektromagnetického záření v rozsahu 380 - 740 nm. Pro světlo delších vlnových délek nemáme vhodný pigment, který by pohlcení fotonu převedl na elektrochemický signál. Infračervené fotony nesou málo energie, takže jejich vnímání by zatěžoval velký tepelný šum.

Nahoře oční fotoreptory tyčinky (fialové) a čípky (červené) normální myší sítnice a dole upravené nanočásticemi (zelené) na snímku fluorescenčního mikroskopu. Bílá úsečka je 10 mikrometrů dlouhá. Y. Ma et al., Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae, Cell, 2019, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038.Nanočástice z ytterbia a fluoridu sodno-yttritého NaYF4 částečně dopovaného erbiem přeměňují dopadající infračervené záření na viditelné s maximy o vlnových délkách po řadě 980 nm a 535 nm (zelené světlo). Ukotvíme-li je pomocí vhodného proteinu na fotoreceptory v oku myši, začne vnímat i infračervené záření. Nanočástice přemění dopadající infračervené fotony na zelené světlo, které savčí fotoreceptory normálně zpracují.

Zornice kontrolních neupravených myší byly maximálně rozevřené jak v úplné tmě, tak při osvětlení IČ o vlnové délce 980 nm (levý sloupec). Reagovaly shodně, rozdíl nevnímaly. Zornice upravených myší s nanočásticemi reagovaly na infračervené záření zmenšením jako při vnímání viditelného světla (pravý sloupec), Y. Ma et al., Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae, Cell, 2019, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038.Že pokusné myši skutečně vidí i v infračerveném světlo, prokázalo několik experimentů. Infračervené fotony vyvolávaly elektrické signály upravené sítnice a rovněž odpovídající odezvu v mozku. Nejpřesvědčivější jsou behaviorální experimenty v uzavřeném prostoru osvětleném pouze infračerveným světlem. Zornice kontrolních neupravených myší byly maximálně rozevřené jak v úplné tmě, tak při osvětlení IČ o vlnové délce 980 nm (viz obr. levý sloupec). Jejich oči reagovaly shodně, rozdíl nevnímaly. Zornice upravených myší s nanočásticemi reagovaly na infračervené záření zmenšením jako při vnímání viditelného světla (viz obr. pravý sloupec, Y. Ma et al., Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae, Cell, 2019, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.038.

 

Kvasinky dodají hulení

1.3.2019
Zdroj:
Xiaozhou Luo et al., Complete biosynthesis of cannabinoids and their unnatural analogues in yeast, Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-0978-9 ID
Zdroj
Chemická struktura kanabinodiů a jejich prekurzorů při biosyntéze v kvasinkách.

Geneticky modifikované kvasinky pivní Saccharomyces cerevisiae (angl. budding yeast) zvládnou výrobu kanabinoidů, aktivních látek z konopí setého (Cannabis sativa, angl. hemp). Genetici pozměnili tzv. mevalonátovou metabolickou cestu (mevalonate pathway) kvasinek pomocí genů pěti druhů bakterií a samozřejmě konopí. Ze sacharidu galaktózy vyprodukují kvasinky nejprve olivetolovu kyselinu a z ní kanabigerolovou, Δ9-tetrahydrokanabinolovou, kanabidiolovou, Δ9-tetrahydrokanabivarinovou a kanabidivarinovou kyselinu. Chemickou strukturu zmíněných sloučenin najdeme na obrázku.

Kanabinoidy mají průkazné terapeutické účinky, tiší bolest, uklidňují křeče a zmírňují nevolnost doprovázející léčbu rakoviny. Žádná z těchto látek není psychoaktivní. To je až Δ9-tetrahydrokanabinol (THC), který vzniká dekarboxylací při zahřívání z Δ9-tetrahydrokanabinolové kyseliny. Získávat aktivní látky z kvasinek pěstovaných průmyslově v nádrži je mnohem levnější než je izolovat z pěstovaných rostlin. „Naše metoda produkce kanabinoidů je výrazně přátelštější k životnímu prostředí,“ říká šéf výzkumného týmu Jay D. Keasling z University of California v Berkeley.

 

Diskuse/Aktualizace