Destuktivní dezinfekce

17.1.2018
Zdroj:
Christopher D Pull et al. Destructive disinfection of infected brood prevents systemic disease spread in ant colonies, eLife (2017). DOI: 10.7554/eLife.32073
Zdroj
Dělnice mravence Lasius neglectus (foto April Nobile/AntWeb.org, via Wikimedia Commons).

Mravenec Lasius neglectus rozezná kukly (angl. pupa, pupae) napadené houbou Metarhizium brunneum, která pro společně žijící hmyz představuje velké nebezpečí kvůli snadnému šíření. Dělnice odstraní obal infikované kukly a pod nebuněčná vrstva pokrývající povrch hmyzích tělkutikulu? larvy vpraví sloučeninu pro patogen jedovatou. Drastický postup nazýváme destruktivní dezinfekce a jde až o nejzazší prostředek. Podle prof.Sylvie Cremer z Institute of Science and Technology Austria„nejprve odstraňují spory z kontaminovaných jedinců. Teprve když to infekci nezastaví, zabijí je. Na obrázku vidíme dělnici mravence L. neglectus (foto April Nobile/AntWeb.org, via Wikimedia Commons).

Infikované kukly nejspíš prozradí změna v koncentraci dvou dlouhých lineárních kutikulárních uhlovodíků tritriakontanu CH3(CH2) 31CH3 a tritriakontenu C33H66, způsobená činnostní imunitního systému kukly. Žádné sloučeniny pocházející z houby M.brunneum, podle kterých by mravenci rozhodovali o osudu potomstva, nalezeny nebyly.

Miss R trhla Teslu Roadster

15.1.2018
Prototyp elektromobilu Miss R taiwanské společnosti Xing Mobility, foto Xing Mobility.

Elektromobil Miss R taiwanské společnosti Xing Mobility překonal o 69 km/hod světový rekord Tesly Roadster model 2008 a dosáhl rychlosti 270 km/hod. Taiwanské vozidlo existuje pouze v podobě prototypu, který vidíme na obrázku (foto Xing Mobility). Prvních 20 kusů přijde na trh koncem letošního roku. Tesly Roadster se prodalo 2.450 kusů, což na elektromobil není špatné. Model 2008 nahradí model 2020, který podle tvrzení společnosti Tesla Inc. dosáhne rychlosti přes 400 km/hod. Uvidíme.

Chemická struktura chladicí kapaliny Novec 7200Xing Mobility používá lithiové články, které na rozdíl od jiných výrobců elektromobilů chladí pomocí speciální kapaliny NovecTM7200, chemicky ethoxynonafluorobutan. Chemickou strukturu vidíme na obrázku. Podle výrobce, společnosti 3M, poslouží rovněž jako rozpouštělo nebo čistič skvrn. ,,I přes to, že Novec našel využití v mnoha oblastech, teprve až Xing Mobility napadlo použít ho pro chlazení baterií v elektrických vozidlech. Dobře to ilustruje, jak může jedna inovace inspirovat a vést k dalším zajímavým myšlenkám a nápadům,“ říká Michaela Čiháková z technologické společnosti 3M.Úplný text tiskové zprávy společnosti najdeme zde.

Lithiové baterie elektromobilu Miss R v pouzdře, které při provozu vyplňuje chladicí kapalina.Akumulátory taiwanského elektromobilu se místo rychlého dobíjení vyměňují, což zabere pouhých pět minut. To je přijatelný čas v porovnání s natankováním nádrže benzinu. Na obrázku je vidíme v pouzdře, které při provozu vyplňuje chladící kapalina. Nucené chlazení zabraňuje přehřátí a destrukci akumulátoru, takže z něj můžeme odebrat vyšší výkon. Rovněž česká společnost H3DA s.r.o. vyrábí chlazené lithiové články, v nichž jako chladicí medium slouží přímo elektrolyt. Někteří experti pokládají tento přístup za překonaný.

Pavouk žere pavouka

14.1.2018
Sameček jednoho z nových druhů pavouků, Eriauchenius goodmani. Černá úsečka odpovídá jednomu milimetru (foto H. M. Wood a N.Scharff, review of the Madagascan pelican spiders of the genera Eriauchenius O. Pickard-Cambridge, 1881 and Madagascarchaea gen. n. (Araneae, Archaeidae), ZooKeys 727: 1-96 (11 Jan 2018) https://doi.org/10.3897/zookeys.727.20222).

Důkladná revize madagaskarských pavouků (řád Araneae) odhalila 14 nových druhů z podivné čeledi Archaeidae. Její příslušníci se vyznačují protáhlou hlavou a dlouhými V běžné mluvě klepítka pavouků označujeme jako kusadla.klepítky (chelicery)?, což formuje tvar jejich těl do nepavoučí podoby plovoucího pelikána. Proto se anglicky nazývají pelican spiders. Protože požírají jiné pavouky, říká se jim též assassin spiders. Nejde o příliš nápadné druhy, jejich velikost i s nohama o něco přesahuje 2 cm. V běžném životě klepítkům, přeměněnému páru končetin, říkáme kusadla.

Na obrázku vidíme samečka pavouka Eriauchenius goodmani, jednoho z nových druhů. Černá úsečka odpovídá jednomu milimetru (foto H. M. Wood a N.Scharff, review of the Madagascan pelican spiders of the genera Eriauchenius O. Pickard-Cambridge, 1881 and Madagascarchaea gen. n. (Araneae, Archaeidae), ZooKeys 727: 1-96 (11 Jan 2018) https://doi.org/10.3897/zookeys.727.20222).

Bakterie požírají CO2

12.1.2018
Zdroj:
Roger, Magali et al., Efficient Hydrogen-Dependent Carbon Dioxide Reduction by Escherichia coli,Current Biology , Volume 28 , Issue 1 , 140 - 145.e2
Zdroj
Bakterie Escherichia coli obrázku na snímku rastrovacího elektronového mikroskopu (Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH, via Wikimedia Commons, public domain).

Běžné střevní bakterie Escherichia coli můžeme využít k přeměně oxidu uhličitého CO2 na kyselinu mravenčí, a to bez jakékoli genové manipulace, pouze nastavením vnějších podmínek. Enzym formiát hydrogenlyáza (FHL) využívají bakterie E.coli k získávání energie z kyseliny mravenčí HCOOH v bezkyslíkatém prostředí. Ve směsí oxidu uhličitého a vodíku za tlaku kolem desetinásobek atmosférického tlakujednoho MPa? začne fungovat obráceně a vytváří kyselinu mravenčí podle rovnice CO2 + H2 -----> HCOOH. Některé enzymy katalyzují chemickou reakci oběma směry. Není to vlastně překvapující, uvážíme-li, že mechanismus fungování enzymu často spočívá v tom, že molekuly přidrží v poloze vhodné pro reakci, která má proběhnout.

Chemická struktura kyseliny mravenčí.Kyselina mravenčí (angl. formic acid) je běžná chemikálie, která se využívá k výrobě barviv, úpravě kůži, v gumárenství, včelařství i v potravinářství pod označením E236. Může sloužit jako surovina pro výrobu dalších chemikálií. Je obsažena v kopřivách, jedu včel i mravenců, odkud pochází její pojmenování. Její chemickou strukturu vidíme na obrázku.

Změna klimatu není vina

10.1.2018
Zdroj:
K.Wallmann et al., Gas hydrate dissociation off Svalbard induced by isostatic rebound rather than global warming, Nature Communications 9, Article number: 83 (2018), doi:10.1038/s41467-017-02550-9
Zdroj
Severní konec špicberského ostrova Prins Karls Forrland, foto Per Harald Olsen – User Perhols on no.wikipedia, CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), via Wikimedia Commons.

V okolí ostrova Západní Špicberk uniká do moře velké množství methanu. Vzniká rozkladem hydrátů uložených v sedimentech mořského dna. Doposud vědci víceméně automaticky předpokládali, že příčinou je vzestup teploty v důsledku změny klimatu. Nedávná expedice německé výzkumné lodi Maria S.Merian zjistila poblíž ostrova Prins Karls Forland, že příčinou je vzestup pevniny po roztátí ledovců na konci poslední doby ledové před 8.000 lety, tzv. postglaciální vzestup. Severní konec ostrova vidíme na obrázku (foto Per Harald Olsen – User Perhols on no.wikipedia, CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), via Wikimedia Commons).

Důležitou roli hrála při výzkumu mobilní podmořská vrtná souprava MARUM-MeBo70. „S tímto speciálním zařízením jsme poprvé získali vysoké sloupce vzorků usazenin z této oblasti,“ uvádí Prof. Dr. Gerhard Bohrmann, vedoucí vědec expedice.

Hydrát methanu 4CH4.23H2O je bílý krystalický led. Předpokládá se, že vzniká v místech, kde methan unikájící z nitra Země zlomy v zemské kůře naráží na studenou mořskou vodu v hloubkách pod 200 m. Tvoří ho molekuly methanu uzavřené v krystalické struktuře ledu. Za normální teploty a tlaku není stabilní. Obsah hořlavého methanu je tak velký, že led lze zapálit, jak vidíme na videu. Z jednoho krychlové metru hydrátu se uvolní kolem 160 m3 methanu.

Zcela přírodní a škodí

8.1.2018
Zdroj:
J.Collins et al., Dietary trehalose enhances virulence of epidemic Clostridium difficile, 2018/01/03/online, doi:10.1038/nature25178
Zdroj
Chemická struktura disacharidu trehalózy.

Otázka surovin pro výrobu potravin je příliš složitá, než abychom k ní mohli přistupovat s extrémním zjednodušením ve stylu přírodní prospěšné, umělé škodlivé. Sacharid trehalóza (angl. trehalose), jejíž chemickou strukturu vidíme na obrázku, je zcela přírodní sloučenina. Nacházíme ji v rostlinách, zvířatech i mikroorganismech, v členovcích, např. krevetách nebo hmyzu, ale i v některých houbách jako zásobní disacharid dokonce ve značném množství. Je dobře stravitelná a využívá se i v lékařství. Řada organismů ji enzymaticky snadno štěpí na glukózu (angl. glucose), která slouží jako hlavní zdroj energie.

Výrazné snížení ceny vedlo k jejímu rozsáhlému využití jako aditiva při výrobě potravin. Přidává se do zmrzliny, mletých mas nebo těstovin. Snese vyšší teploty než sacharóza (angl. sucrose), nejpoužívanější cukr vůbec, takže se s ní lépe pracuje. Trehalózu vstřebává přední část tenkého střeva. Při pozření většího množství ji v nízké koncentraci nacházíme i na konci tenkého střeva, kde poslouží jako výživa pro kmeny bakterie Clostridium difficile označené RT027 a RT078, což může vést až k závažnému onemocnění trávicího traktu.

Bakterie Clostridium difficile na snímku elektronového mikroskopu, volné dílo via Wikimedia Commons.Trehalóza není obecně pro bakterii C.difficile hlavní zdroj energie. Nicméně u kmene RT027 je výrazně aktivnější gen, který kóduje enzym štěpící trehalózu na dvě molekuly glukózy, takže jako zdroj energie může hrát podstatně větší roli. U kmene RT078 využití trehalózy podporuje velmi účinný transportní mechanismus, který do nitra bakteriální buňky dopraví dostatek tohoto sacharidu i pokud je v okolí jen ve velmi nízké koncentraci. „Jak metabolismus trehalózy způsobuje vyšší virulenci (stupeň patogenity) C.difficile nevíme. Produkuje více toxinu, avšak přesný mechanismus zatím neznáme,“ komentuje svůj objev Robert A.Britton.

Opice osedlá jelena

7.1.2018
Zdroj:
Gunst, N., Vasey, P.L. & Leca, JB. Arch Sex Behav (2017). https://doi.org/10.1007/s10508-017-1129-8
Zdroj

Samičky makaka červenolícího (Macaca fuscata, angl. Japanese macaque) používají jelenů sika (Cervus nippon, angl. sika deer) jako sexuálních pomůcek, jak vidíme na videu. Prvotní dojem potvrdil i důkladný výzkum chování opiček.

Makakové červenolící se v silných mrazech vyhřívají v horkých pramenech. Původ jména červenolící je zjevný (Yosemite, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).Makak červenolící žije pouze v Japonsku kromě ostrova Hokkaidó, proto bývá též někdy označován jako makak japonský. Kromě člověka jde o nejseverněji žijícího primáta (řád Primates). Před zimou ho chrání hustá srst a dovednost. Potravu umí vyhledat i pod 1,5 metru silnou vrstvou sněhu. V Japonských Alpách v provincii Nagano ve střední části ostrova Honšú se v silných mrazech vyhřívají v horkých pramenech, jak vidíme na obrázku (Yosemite, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

Parazit řídí hostitele

5.1.2018
Zdroj:
S.Shadid et al., MicroRNAs from the parasitic plant Cuscuta campestris target host messenger RNAs, Nature 553, 82-85, 2018/01/03/online, doi:10.1038/nature25027
Zdroj
Kokotice na hostitelské rostlině, Penn State University.

Bylina kokotice ladní (Cuscuta campestris) nemá vlastní kořeny a listy. Vodu a živiny získává pomocí metamorfovaných kořenů, zvaných haustoria, kterými vrůstá přímo do cévních svazků hostitele. Zároveň pomocí krátkých řetězců RNA o 22 nukleotidech ovlivňuje syntézu bílkoviny, kterou napadená rostlina používá k zacpání poškozených cév. Jde o jakousi analogii srážení krve. Parazit si tak zajišťuje nepřetržitý přísun živin a vody.

Schematické znázornění biosyntézy bílkovin v buňce, nahoře normální, dole narušená pomocí mikroRNA z kokotice (Sverdrup at English Wikipedia, Public domain, GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons).Hostitele ovlivňuje pomocí své mikroRNA (též microRNA, miRNA). Obecně tak nazýváme krátké řetězce ribonukleové kyseliny o 21–23 nukleotidech, které potlačují překlad nebo odbourávají mRNA (messenger RNA) u rostlin i živočichů. miRNA kokotice proniká skrze haustoria do cév a dále do buněk hostitele. Tam chemickou vazbou blokuje řetězce hostitelovy mRNA (messenger RNA), které přenášejí informace o struktuře zmíněné bílkoviny z jádra z ribozomu, buněčné organely, kde probíhá syntéza bílkovin. Schematické znázornění vlivu kokotice na biosyntézu bílkoviny v buňce vidíme na obrázku. Nahoře normální průběh, dole narušený vlivem mikroRNA z kokotice (Sverdrup at English Wikipedia, Public domain, GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons).

Kokotice na hostitelské rostlině, Penn State University.Kokotice (Cuscuta, angl. dodder) je rod parazitických rostlin se zhruba 170 druhy. Na obrázku vidíme, proč se ji lidově říká těž otáčka či otočka. Jde o rostlinu jednoletou. V tropických pralesích roste jako trvalka, protože po smrti hostitele bez problémů přechází na jiného.Někdy napadá i několik rostlin najednou.

Chromatická vada mizí

3.1.2018
Zdroj:
W.T.Chen et al., A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible, Nature Nanotechnology (2018), doi:10.1038/s41565-017-0034-6
Zdroj

Jak vidíme v animaci, jednoduchá čočka láme odlišně záření s různou vlnové délkou. Čím kratší, tím vyšší index lomu materiál má. Hovoříme o chromatické (barevné) vadě či aberaci, která při zobrazení (fotografii) pomocí jediné čočky způsobuje barevný lem kontrastních hran na snímku. Proto objektivy fotoaparátů tvoří několik různých nepřiléhajících čoček či dalších optických prvků, jejichž vzájemné působení vadu kompenzuje.

Vzhled použité částice z oxidu titaničitého. Její rozměry dosahují stovek nanometrů.Netradiční spojná čočka tvořená jedinou vrstvou částeček z oxidu titaničitého TiO2 s vhodně nastaveným tvarem láme záření od 470 do 670 nm shodně, bez chromatické aberace (viz obr.). Její tloušťka se pohybuje ve stovkách nanometrů. Možná jde o zásadní průlom při konstrukci objektivů. Nevýhodou je zatím nízká propustnost, která dosahuje asi 20% dopadajícího záření.

Vakorejsek štětkatý nevyhynul

31.12.2017
Zdroj:
https://newsroom.unsw.edu.au/news/science-tech/mammal-long-thought-extinct-nsw-resurfaces-state’s-west
Zdroj
Vakorejsek štětkatý (Dasycercus cristicauda) na kresbě Josepha Smita (volné dílo via Wikimedia Commons).

Vyhynulého vakorejska štětkatého (Dasycercus cristicauda, angl. crest-tailed mulgara) nalezli biologové, jak spokojeně přežívá ve Sturt National Park v severozápadním rohu státu New South Wales. Drobný masožravý savec, kterého jsme doposud znali jen na základě dochovaných zbytků kostry nalezených před více než sto roky, patří do řádu kunovců (Dasyuromorphia). Protože jeho fotografie chrání autorská práva, můžeme ho shlédnout jen na kresbě Josepha Smita (volné dílo via Wikimedia Commons). Jeho fotografie najdeme zde.

Seznam nevyhynulých živočichů pokládaných za vyhynulé je obsáhlejší:

akademon.cz 27.12.2015: Mořští hadi přežili

akademon.cz 29.3.2015: Pišťucha žije!

akademon.cz 4.11.2014: Nevyhynulý vyhynulý kabar

akademon.cz 15.6.2014: Nevyhynulý netopýr

Servác 3.1.2018: Není vakorejsek vačnatec? Jak je něco vako-, tak je to vačnatec.

Leopold Kyslinger 4.1.2018: Vačnatci jsou také savci.

5.1.2018: Vakorejsek štětkatý patří mezi vačnatce, přičemž vačnatci (Marsupialia) tvoří nadřád třídy savců (Mammalia), pro které je typický vývoj mláďat ve vaku.

Okno vyrobí elektřinu

29.12.2017
Zdroj:
L.M.Wheeler et al., Switchable photovoltaic windows enabled by reversible photothermal complex dissociation from methylammonium lead iodide, Nature Communications 8, Article number: 1722 (2017), doi:10.1038/s41467-017-01842-4
Zdroj
Animace fungování termochromního fotovoltaického okna.

Sloučeninu, která automaticky reguluje průchod světla skrze okno a ještě při tom vyrábí elektřinu, připravili v americké National Renewable Energy Laboratory. Jde o jodid methylammonium olovnatý s připojenými dalšími molekulami methylaminu CH3NH3PbI3.xCH3NH2. V tomto stavu jde o látku průhlednou, která propustí 68% dopadajícího světla. Sluneční paprsky ji zahřejí, dojde k rozpadu komplexu a uvolnění plynného methylaminu. Sloučenina ztmavne a propouští pouhá 3% dopadajícího slunečního záření. Při snížení intenzity slunečního záření poklesne i její teplota, molekuly methylaminu se opět připojí a původní průhledná struktura vznikne znovu. Aby plynný methylamin neunikl nenávratně do atmosféry, je vrstva měnící barvu v závislosti na teplotětermochromní? sloučeniny uzavřena v tenké komůrce s plynou směsí argonu a methylaminu.

Jodid methylammonium olovnatý funguje rovněž jako fotovoltaický materiál, takže připojením elektrod získáme solární článek s účinností 11,3%. Na okno to není špatné, avšak účinnost běžně dostupných fotovoltaických článků je vyšší a stále roste. Zásadní problém představuje nízká životnost, která dosahuje naprosto nedostatečných dvaceti cyklů. Další výzkum je naprosto nezbytný. Podle jednoho z objevitelů, Lance Wheelera, nová technologie „překonává doposud nutný kompromis mezi dobrým fotovoltaickým článkem a dobrým oknem. Když slunce svítí, máme dobrý solární článek, a když ne, zůstává dobré okno.

Franta Flinta 31.12.2017: Jak dlouho trvá ztmavnutí nebo naopak zesvětlení?

1.1.2018: Přechod ze světlého do tmavého stavu zabere zhruba tři minuty.

Smartphony mění mozky

27.12.2017
Chemická struktura neurontransmiterů GABA (nahoře) a glutamové kyseliny (dole).

Závislost na chytrých mobilech a internetu způsobuje pozorovatelné změny v mozku. Výrazně se mění poměr v koncentracích dvou důležitých mozkových neurotransmiterů, kyseliny γ-aminomáselné (GABA) a glutamové ve prospěch GABA. Chemickou strukturu obou vidíme na obrázku. Změny určili experimentátoři pomocí jaderné magnetické rezonance. Neurotransmiterem rozumíme nízkomolekulární sloučeninu, které slouží k přenosu vzruchů mezi buňkami nervové soustavy. Neurony mívají odlišné receptory specifické pro různé neurotransmitery.

Informace pocházejí ze Severoamerické radiologické společnosti (Radiological Society of North America). Jde o předběžné výsledky dosud nepublikované v recenzovaném časopise, možná i kvůli malému počtu pokusných osob, kterých bylo celkem 19. Experimenty naznačují i korelaci zvýšené koncentrace GABA s depresemi a úzkostnými stavy. Otázkou zůstává, zdali jde o změny patologické či pouhou adaptaci mozku na novém podmínky. Každopádně nejde o změny způsobené radiovými vlnami, ale prací s novými zařízeními.

Chňap po trombinu

21.12.2017
Zdroj:
A.Shastri et al., An aptamer-functionalized chemomechanically modulated biomolecule catch-and-release system, Nature Chemistry 7, 447–454 (2015), doi:10.1038/nchem.2203
Zdroj
Mikrofluidní separační systém pro oddělení trombinu ze směsi biomolekul. Velikost zařízení je v mikrometrech.

Nepatrný gelový výčnělek zachytí pomocí selektivně reagující DNA molekulu bílkoviny trombinu ze směsi nejrůznějších biologických makromolekul. Po poklesu pH na hodnotu 3,2 se gel smrskne a stáhne trombin do spodního laminárně proudícího vodného roztoku, čímž dojde k oddělení a vyčištění bílkoviny. Zvýšením pH na 7,2 nastartujeme celý proces znovu. Důvtipný chemomechanický separační systém zhotovil tým chemiků z Harvard University. Trombin je glykoprotein (sloučenina bílkoviny se sacharidem), který hraje důležitou roli při srážení krve (hemokoagulaci). Schéma mikrofluidního separačního systému mikrometrových rozměrů vidíme na obrázku.

Detail zachycení jediné molekuly trombinu gelem shlédneme na animaci. Netřeba podotýkat, že posazením odlišné molekuly DNA na vršek gelových výčnělků lze oddělovat jiné molekuly. Jako hydrofilní gel posloužil kopolymer akrylamidu CH2=CHCONH2 a akrylové kyseliny CH2=CHCOOH. Při vyšším pH jeho karboxylové skupiny -COO- nesou náboj, takže se na ně dobře napojují molekuly vody a pronikají mezi jednotlivé makromolekuly polymeru. Objem gelu je velký. Při poklesu pH přejdou karboxylové skupiny na strukturu -COOH bez náboje. Molekuly vody jsou vytlačovány z prostorů mezi molekulami polymeru, tudíž objem gelu klesá.

Třetí oko broukovo

19.12.2017
Zdroj:
Eduardo E. Zattara, Anna L. M. Macagno, Hannah A. Busey, and Armin P. Moczek, Development of functional ectopic compound eyes in scarabaeid beetles by knockdown of orthodenticle, PNAS 2017 114 (45) 12021-12026; published ahead of print October 24, 2017, doi:10.1073/pnas.1714895114
Zdroj
Mikroskopický snímek hlavy brouka vrubouna s ektopickým okem nahoře uprostřed. Normální oči jsou po stranách hlavy (foto Eduardo Zattara)

Třetí uložený mimo obvyklé místo, angl. ectopicektopické? složené oko vypěstovali genetici na horní části hlavy brouků z čeledi vrubounovitých (Scarabaeidae, angl. scarabaeid). Ovlivnili normální fungování genu pojmenovaného orthodenticle (zkráceně odt), který zodpovídá během vývoje za utváření hlavy. Dosáhli toho pomocí speciálních molekul ribonukleové kyseliny. Metoda se nazývá RNA interference (RNAi). Experimenty ukázaly, že narostl skutečně funkční orgán.

Dvojice vrubounů, jak valí kuličku z trusu (foto Hectonichus (Own work), CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).Pokusy proběhly na broucích z taxonomických tribus, skupina mezi podčeledí a rodemtributů? Onthophagini a Oniticellini. Normálně mají dvě složené oči symetricky umístěné na hlavě. Jde o příbuzné vrubouna posvátného (Scarabeus sacer), zdaleka neznámějšího příslušníka čeledi vrubounovitých, který náleží do jiného tributu, a to vrubounů (Scarabaeini). Na obrázku vidíme dvojici vrubounů posvátných, jak valí kuličku z trusu, do níž samička naklade vajíčka. Vylíhlé larvy se jím živí (foto Hectonichus (Own work), CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Pestrá a jedovatá

17.12.2017
Zdroj:
https://data.lib.vt.edu/collections/41687h49p - Eisner, T., H.E. Eisner, J.J. Hurst, F.C. Kafatos, J. Meinwald. 1963. Cyanogenic glandular apparatus of a millipede. Science, 139, 1218-1220
Zdroj
Mnohonožka Apheloria polychroma, foto Virginia Tech.

Nově objevená mnohonožka Apheloria polychroma (viz obr., foto Virginia Tech) vykazuje největší proměnlivost zbarvení mezi všemi mnohonožkami. Využívá až šesti barev. Přebývá v lesích Cumberlandských hor v jihozápadní Virginii. Jako u ostatních příslušníků rodu Apheloria ji při napadení predátorem chrání kyanovodík vznikají enzymatickým rozkladem mandelonitrilu na povrchu těla. Pestré zbarvení způsobuje, že si každý pták zapamatuje nevolnost po jejím sezobnutí. Propříště se takové kořisti vyhne. Jde o velmi účinnou obranu druhu, byť ulovenému jedinci moc nepomůže.

enzymatický rozklad mandelontrilu na kyanovodík HCN a benzaldehyd ve žlázách při povrchu těla mnohonožek Apheloria.Mandelonitril se v klidu nachází ve speciálních žlázách při povrchu těla. Při ohrožení je vtlačen do sousedního měchýřku, kde ho přítomný enzym rozloží na benzaldehyd a kyanovodík HCN, který uniká ven. Reakční schéma vidíme na obrázku. Stonožky (Chilopoda, angl.centipede) a mnohonožky (Diplopoda, angl. millipede) představují dvě ze čtyř tříd podkmene stonožkovců (Myriapoda). Mnohonožky mají na rozdíl od plochých stonožek válcové tělo a dva páry končetin na každém článku. Články těla mnohonožek vznikly splynutím dvou článků během evoluce.

Sehraná dvojka žroutů

15.12.2017
Zdroj:
H.Salem et al., Drastic genome reduction in an herbivore's pectinolytic symbiont. Cell 172, 2017, DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.029,http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.10.029
Zdroj
C.rubiginosa si pochutnává na bodláku (foto Hassan Salem, Emory University).

Brouk štítonoš Cassida rubiginosa (angl. thistle tortoise beetle, viz obr. foto Hassan Salem, Emory University) požírá rostlinná pletiva, aniž by ve svém genomu měl zakódované všechny enzymy, které potřebuje pro trávení jejích buněčných stěn. Pomáhá mu malá symbiotická bakterie. „Broučí hostitel má geny zodpovědné za produkci celulázy pro trávení celulózy, zatímco symbiont poskytuje pektinázy. Společně mají enzymy nezbytné pro rozložení buněčných stěn rostlinných pletiv. Pozoruhodný je fakt, že jde o první popis specializované symbiotické bakterie s hlavní nebo i jedinou funkcí, kterou je rozklad pektinu,“http://www.ice.mpg.de/ext/index.php?id=1406 shrnuje Hassan Salem, jeden z autorů výzkumu.?

Nahoře chemická struktura pektinu, vpravo dole celulózy.Pektin je polysacharid tvořený molekulami kyseliny galakturonové, jejího esteru a její vápenato–hořečnaté soli, jehož chemickou strukturu vidíme na obrázku, pro porovnání i s molekulou jiného polysacharidu, celulózy. Právě pro svou schopnost trávit buněčné stěny rostlin je štítonoš Cassida rubiginosa z čeledi mandelinkovitých (Chrysomelidae), tedy příbuzný nechvalně známé mandelinky bramborové, předmětem studia jako nástroj možné biologické kontroly plevelů.

Mikroskopický snímek speciálního orgánu C.rubiginosa pro uchovávání bakterií, na snímku po obarvení svítí zeleně (foto Benjamin Weiss, Mainz University a Hassan Salem, Emory University).Symbiotická bakterie Candidatus Stammera capleta žije ve speciálním orgánu, malém váčku napojeném na přední část střeva brouka (viz obr., foto Benjamin Weiss, Mainz University a Hassan Salem, Emory University). Výraz Candidatus značí, že bakterie dosud nevyrostla v kultuře. Jak je v dnešní době běžné, biologové identifikovali a zatím popsali pouze její genom, který je neobyčejně malý. Obsahuje 270.000 opakující se stavební díly nukleových kyselin párů nukleových bází?, zatímco běžná střevní bakterie Escherichia coli jich má 4.600.000. Jde o nejmenšího známého symbionta, který žije mimo buňku. Soužití je pro štítonoše tak důležité, že samička při kladení vajíček přenese kapičku bakteriální kultury skrze své pohlavní orgány na jejich povrh. Vylíhlá larva požírající zbytky vaječných obalů je pozře a tím získá nezbytného symbionta.

Lesů zbývá víc

12.12.2017
Zdroj:
J.C.Aleman, M.A.Jarzyna a A.C.Staver, Forest extent and deforestation in tropical Africa since 1900, Nature Ecology & Evolution (2017), doi:10.1038/s41559-017-0406-1
Zdroj
Satelitní snímek Afriky (foto NASA, volní dílo, via Wikimedia Commons). Temně zelné plochy v centrální Africa jsou souvislé zalesněné plochy.

Odlesnění Afriky není zdaleka tak rozsáhlé, jak jsme odhadovali, což dokládá nová metaanalýza (analýza analýz) expertů z Yale University. Od roku 1900 poklesla rozloha afrických lesů o 21,7%, zatímco dřívější odhady uváděly 35 - 55%. Některé původní savany pokládaly starší analýzy za odlesněné oblasti. Ztráta lesů není rovnoměrná, v oblastech blízkých pobřeží přesahuje 90%.

Mapa Afriky s vyznačenými biomy. Upraveno podle:  Vegetation.png: Ville Koistinen (user Vzb83) derivative work: Ukabia (Vegetation.png), CC BY-SA 2.5-2.0-1.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0, GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) nebo  CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons.Lesní metaanalýza kombinuje historické mapy s terénním výzkumem starších analýz, založených na analýze pylu a mikroskopická tělíska vznikající v rostlinných tělech z oxidu křemičitého, šťavelanu nebo uhličitanu vápenatéhofytolitů v usazeninách?, zbytcích zuhelnatělého dřeva v dávných ohništích a množství izotopu uhlíku 13C v půdě, které kolísá podle toho, zda porost tvoří stromy nebo traviny. Jednotlivé biomy Afriky vidíme na obrázku. Biom je oblast s charakteristickým typem rostlinných a živočišných společenstev, hydrologickými faktory a půdními a geologickými poměry, např. tropický deštný prales.

Mor přišel a odešel

11.12.2017
Zdroj:
A.A.Valtuena et al., The Stone Age Plague and Its Persistence in Eurasia, Current Biology, Volume 27, Issue 23, p3683–3691.e8, 4 December 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.10.025
Zdroj
Yersinia pestis na snímku elektronového mikroskopu (volné dílo, via Wikimedia Commons).

Každou větší epidemii jsme dříve zvali morovou ranou, přestože ji mohly způsobit úplně jiné bakterie. První skutečnou zaznamenanou morovou epidemií vyvolanou bakterií Yersinia pestis byl tzv. Justiniánův nebo Justiniánský mor v šestém století. Roku 542 zahubil třetinu obyvatel Konstantinopole. Umíralo tehdy až 10.000 lidí denně. Antika skutečný mor nepoznala. Nicméně genetické studie pozůstatků lidí z doby před 4.800 až 3.700 ukázaly, že Y.pestis žila v jejich střevech již dávno před tím. Na obrázku vidíme Y.pestis na fotografii pořízené elektronovým mikroskopem (volné dílo, via Wikimedia Commons).

Bakterie moru nejspíše do Evropy dorazily spolu s rozsáhlými přesuny nomádů ze středoasijských stepí, kteří směřovali jednak na západ do Evropy, jednak k východu na Sibiř a hlouběji do Střední Asie. Autoři výzkumu se domnívají, že později se rezervoár moru přesunul v rámci těchto pohybů zpět do Asie. Odtud se navrátil, aby způsobil již zmíněný Justiniánský mor, Černou smrt ve 14.století a třetí, poslední epidemii v 18.století.

Šíření Černé smrti Evropou ve 14.století (Roger_Zenner ; do češtiny přeložil Amic GFDL, http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/,  via Wikimedia Commons).Původce moru, bakterie Yersinia pestis, patří mezi patogenní gramnegativní bakterie z čeledi Enterobacteriaceae, zvané enterobakterie. Na člověka ho přenášejí blechy z hlodavců. Vyskytuje se ve třech formách: dýmějový (bubonický), septický a plicní. Dýmějový mor způsobuje zhnisání mízních uzlin vedoucí až ke vzniku nehojících se otevřených vředů, septický vyvolá roztroušená infekce, neodborně otrava krvesepsi? a v jejím důsledku selhávání orgánů. Obrázek zachycuje šíření Černé smrti po Evropě v polovině 14.století (Roger_Zenner ; do češtiny přeložil Amic GFDL, http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

Prozřetelnost 13.12.2017: Ale to podporuje teorii o ktere tady uz dobrych deset let mluvim. Bakterie zila v symbioze se strevni mikroflorou po cele veky a pak najednou se zplasila? Bezduvodne asi tezko. Prijit na skutecnou pricinu muze byt lehci nez se zda, a bakterie za tim opravdu, opravdu nemusela byt! Duvody politicke, nabozenske, vojenske, socialni, zmena klimatu, krupobyti, neuroda, podvyziva, pozvolny nastup hladomoru, ktere presly na dymejove mory. Ale dneska je modni vsechno svadet na nomady, tak trochu neco jako imigranty. Zavani mi ten clanek politikou. Nechutne.

Pavel 14.12.2017: Ona mohla žít v symbióze ve střevech těch nomádů, ale Evropané, kteří na ni nebyli zvyklí, na to umřeli. Vždyť to samé se děje i dnes - když si vyjedete do tropických zemí, tak jejich obyvatelé pijí místní vodu bez jakýchkoliv problémů, ale jak se jí napijete vy, jde vám o život. Doslova.

Dinosauří žoužel

10.12.2017
Zdroj:
A.Cau et al., Synchrotron scanning reveals amphibious ecomorphology in a new clade of bird-like dinosaurs, Nature, doi:10.1038/nature24679
Zdroj
Plavající H. escuilliei s labutí šíjí a hlavou (obr. Tomopteryx, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons).

Žoužel u nohou gigantických křídových dinosaurů představoval ještěr velikosti divoké kachny, jehož zkamenělinu nedávno paleontologové prozkoumali. Jde o doposud neznámého obojživelného ještěra Halszkaraptor escuilliei, který nepatří k žádné popsané skupině dinosaurů. Vědci pro něj museli vytvořit vlastní podčeleď Halszkaraptorinae, kterou zařadili do početné čeledi Dromaeosauridae neboli draví ptákům podobní ještěři. Hlavou a krkem H. escuilliei připomíná labuť, jak vidíme na kreslené rekonstrukci při plavbě (obr. Tomopteryx, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons).

„Když jsem exemplář poprvé uviděla, napadlo mě, zdali jde o pravou zkamenělinu nebo falsum složené z různých částí,“ přiznává první autorka studie Andrea Cau z Geologického muzea Giovaniho Capelliniho v Boloni. Pomocí vyvinutých zadních nohou běhal po suché zemi. Ve vodě, kde lovil, obratně plaval pomocí předních končetin dosti připomínajících ploutve. Je obdobou tučňáka, byť po zemi běhal podstatně svižněji než tento nelétavý pták.

Zkamenělá lebka H. escuilliei (Ghedoghedo, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).Dobře zachovalou zkamenělinu z doby před 71 až 75 miliony let najdeme na videu zde. Fosilii původně ukradli z mongolského naleziště Ukhaa Tolgod. Po nějakém čase v soukromé sbírce se nakonec dostala do rukou odborníkům. Přesné zobrazení zkameněliny včetně drobných detailů skrytých uvnitř horniny získali pomocí rentgenové mikrotomografie za použití synchrotronového záření. Na obrázku vidíme detail jeho zkamenělé lebky (Ghedoghedo, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Rakovinu pozřu nebo nepozřu?

8.12.2017
Zdroj:
A.A.Barkal et al., Engagement of MHC class I by the inhibitory receptor LILRB1 suppresses macrophages and is a target of cancer immunotherapy, Nature Immunology (2017) doi:10.1038/s41590-017-0004-z
Zdroj
Pohlcování rakovinné buňky makrofágy ve středu obrázku (Susan Arnold, volné dílo, via Wikimedia Commons).

Makrofágy, jeden z typů bílých krvinek (leukocytů) by si hravě poradily i s buňkami zhoubných nádorů, kdyby je nepokládaly za běžné tělní buňky. Před prozrazením je chrání bílkovina CD47, kterou vylučují. Váže se na povrchové receptory makrofágů, v důsledku čehož rakovinné buňky vnímají jako funkční součást organismu. Makrofágy fagocytují (pohlcují a rozkládají) nejen cizorodé částice a buňky, ale i vlastní, přestárlé tělní buňky určené k likvidaci. Požírání rakovinné buňky makrofágy vidíme na obrázku (Susan Arnold volní dílo, via Wikimedia Commons).

Experimenty s protilátkami proti bílkovině CD 47 prováděné na myších dávají nadějné výsledky při zastavení zhoubného bujení. Nicméně rovněž naznačují, že ochranných faktorů mohou mít rakovinné buňky více. Další z nich identifikovali nyní experti ze Stanfordovy university. Součástí týmu jsou i vědci, kteří se podíleli na nalezení proteinu CD47 v roce 2009. Nový ochranný faktor je molekula bílkoviny s navázanými sacharidyglykoprotein?, pojmenovaný β2mikroglobulin (β2M). Působí na povrchové receptory LILRB1 makrofágů a zastaví jejich útok.

První autorka publikace Amira A.Barkal z lékařské fakulty Stanfordovy univerzity v kalifornské Stanfordu upřesňuje: „Současná blokáda obou faktorů výrazně zvýšila účinnost působení imunitního systému myší proti rakovině - nádory byly menší. ... Existence dvou souběžných mechanismů ovlivnění aktivity makrofágů dokládá důležitost přesné imunitní odpovědi na rakovinu.“

Bakterie znevěrohodňují klimatické modely

6.12.2017
Zdroj:
J.C.Angle, Methanogenesis in oxygenated soils is a substantial fraction of wetland methane emissions, Nature Communications 8, Article number: 1567 (2017), doi:10.1038/s41467-017-01753-4
Zdroj
Old Woman Creek na břehu Erijského jezera, místo objevu bakterií Candidatus Methanothrix paradoxum, foto Jordan Angle/The Ohio State University.

Doposud platilo, že bakterie produkují methan pouze v bez kyslíkuanaerobním prostředí?, jako usazeniny, mokřady, rýžová pole nebo vnitřky trávicích systémů. Avšak výzkum zatopených oblastí v Old Woman Creek u pobřeží Erijského jezera ukázal, že zde žije doposud neznámá bakterie, která produkuje methan CH4 i v prostředí nasyceném kyslíkem. Jméno nového druhu zatím zní Candidatus Methanothrix paradoxum. Výraz „Candidatus“ značí, že bakterie dosud nevyrostla v kultuře. Jak je v dnešní době běžné, biologové identifikovali a popsali její genom, kulturu bakterií samých doposud nikdo neviděl.

K objevu svého týmu profesorka mikrobiologie Kelly Wrighton na Ohio State University uvádí: „Doposud jsme předpokládali, že kyslík je pro všechny methanogenní bakterie jedovatý. Tento předpoklad tak pevně spočíval v našem myšlení, že globální klimatické modely prostě nepočítaly s produkcí methanu za přítomnosti kyslíku. Naše práce ukázala, že jde o předpoklady překonané a množství methanu ve stávajících klimatických modelech hrubě podceňujeme.“

Další výzkum odhalil, že Old Woman Creek není žádnou výjimkou a produkce methanu v prokysličených půdách je desetkrát větší než v anaerobních. Mokřady pokrývají 6% zemského povrchu a dosud jsem jim připisovali odpovědnost za třetinu obsahu methanu v atmosféře, což je zjevně hrubě podceněno. Methan je velmi účinný skleníkový plyn, mnohem účinnější než neustále omílaný oxid uhličitý, byť se v atmosféře vyskytuje v mnohem menším množství. Jeho vliv na teplotu Zeměkoule nemůžeme zanedbat.

Jjezevec 8.12.2017: A co si s tím teď "ekoteroristi" počnou? Postaví snad mokřady mimo zákon? A nebo se nechají zavřít pro blbost sami?

Chladnější ohřívá teplejší

4.12.2017
Zdroj:
K. Micadei et al. Reversing the thermodynamic arrow of time using quantum correlations. arXiv:1711.03323. Posted November 9, 2017
Zdroj
Srovnání přenosu tepla v klasickém a kvantově korelovaném systému dvou atomů.

V klasickém světě naší běžné zkušenosti zcela nemožný výsledek získala skupina kvantových fyziků na molekule chloroformu CHCl3. Pokud jsou kvantově korelované spiny mezi jádry 1H atomu vodíku a 13C atomu uhlíku v molekule CHCl3, přechází samovolně energie ze spinu s nižší energií (chladnějšího) na spin s vyšší energií (teplejší), zcela proti zákonům klasické fyziky. Funguje to pouze u molekul chloroformu s izotopem uhlíku 13C, protože mají poločíselný spin. Nejběžnější izotop uhlíku 12C má spin celočíselný, protože ho tvoří šest protonů a šest neutronů, tedy sudý počet částic.

Spinem nazýváme kvantovou vlastnost elementárních částic bez ekvivalentu v klasické fyzice. Můžeme ho chápat jako vnitřní moment hybnosti. Jeho jednotkou je Planckova konstanta h. Celočíselný spin znamená, že nabývá hodnot n.h, poločíselný (n + 1/2).h, kde n je celé číslo.

Přenos energie z chladného na teplejší je možná jen v mikrosvětě, kde panují odlišná pravidla. V našem běžném světě zůstává vše při starém a na završení takového procesu budeme i nadále muset vynakládat energii. Na základě výsledků obdobných pokusů snad bude možné v budoucnu sestrojit kvantový motor pracující na zcela jiných principech než stroje současné.

Rybka umí překvapit

3.12.2017
Zdroj:
M.E.Gerringer, Pseudoliparis swirei sp. nov.: A newly-discovered hadal snailfish (Scorpaeniformes: Liparidae) from the Mariana Trench, Zootaxa 4358 (1): 161–177, DOI: http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.4358.1.7
Zdroj
Pseudoliparis swirei z Mariánského příkopu, foto Mackenzie Gerringer/University of Washington.

Hlubokomořské ryby překvapivě obyčejného vzhledu nalezli vědci v hlubinách Mariánského příkopu poblíž ostrova Guam (viz obr., Mackenzie Gerringer/University of Washington). Pseudoliparis swirei, jak zní pojmenování nového druhu, patří do čeledi ryb terčovkovitých (Liparidae, angl. snailfish) . Jejich krmení vidíme na videu. Celkem 37 kusů vytáhli biologové v letech 2014 - 2017 z hloubky 6898 – 7966 metrů. Počet ulovených jedinců dokládá, že jde o hojnou populaci.

CT sken ryby Pseudoliparis swirei, malý korýš v žaludku je vybarven zeleně, obr. Adam Summers/University of Washington Na obrázku vidíme CT zobrazení ryby P.swirei. Zeleně vybarvený je malý korýš v jejím žaludku. „Terčovkovité se přizpůsobily na větší hloubky než ostatní ryby a mohou žít při dně oceánských příkopů. Neohrožující je tam předátoři a nálevkovitý tvar příkopu zajišťuje hojnost potravy. Bezobratlí jsou hojní a terčovkovité tam představují vrcholné predátory. Jsou aktivní a vypadají jako dobře živené,“ říká jeden z objevitelů, Thomas Linley z Newcastle University.

P.swirei je endemicky druh, což znamená, že vznikl a obývá jen určitou omezenou oblast a nikde jinde ho nenajdeme. Pro hlubokomořské terčovkovité (angl. hadal liparids) je to typické. Izolované populace různých jejích druhů nacházíme v nejhlubších lokalitách po celém Pacifiku.

Zárodky umělého života

1.12.2017
Zdroj:
Y.Zhang et al., A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information, Nature 551, 644–647 (30 November 2017), doi:10.1038/nature24659
Zdroj
Struktura přírodních i nově připravených (dole) nukleotidů.

Deoxyribonukleovou kyselinu všech organismů na Zemi tvoří čtyři základní sloučeniny: monofosfáty deoxyadenosinu (dAMP), deoxycytidinu (dCMP), deoxythymidinu (dTMP) a deoxyguanidinu (dGMP). Jedinou výjimku představují bakterie Escherichia coli geneticky upravené v laboratořích Scripps Research Institute v kalifornské La Jolle. Kromě uvedených sloučenin jejich DNA obsahuje navíc i dvě další dNAM a dTPT3, které se v přírodě nevyskytují. V řetězcích DNA sedí tak pevně, že je nerozeznají enzymy určené k opravě poškozených částí. Struktury zmiňovaných sloučenin můžeme porovnat na obrázku, ty nové jsou úplně dole.

Schematické znázornění biosyntézy bílkovin v buňce, (Sverdrup at English Wikipedia, Public domain, GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons) .Nezůstalo jen u toho. Z rozšířené DNA umí upravená bakteriální buňka připravit mRNA (messengerRNA), jednovláknovou molekulu ribonukleové kyseliny RNA, podle níž buněčná organela zvaná ribozom připravuje bílkoviny. Do buňky přidali i molekuly transferové RNA (tRNA, angl.transfer RNA), jež k mRNA připojí aminokyseliny, které ribozom spojí na molekulu bílkoviny. V ní najdeme i nové nepřírodní aminokyseliny odpovídající nukledotidům dNAM a dTPT3.

Genetici rozšířili možnosti, které mají normální buňky. Do jejich DNA lze zapsat větší množství informací, podle kterých vzniknou uvnitř buňky nové bílkoviny dosud netušených vlastností. Základní princip syntézy buněčných bílkovin zůstává zachován.

Diskuse/Aktualizace