Ponorka letí!

21.2.2018
Zdroj:
W.Weisler et al., Testing and Characterization of a Fixed Wing Cross-Domain Unmanned Vehicle Operating in Aerial and Underwater Environments, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Volume: PP Issue: 99, DOI: 10.1109/JOE.2017.2742798
Zdroj
Umělecká předloha EagleRaye, stroj „Postrach“ z románu Pán světa (Maître du monde, 1904), startující z Niagarských vodopádů (George Roux, Public domain, via Wikimedia Commons). Výplod Verneovy fantazie navíc uměl jezdit po zemi rychlostí 240 km/hod.

Stroj jako z románu Julesa Vernea sestrojili experti ze společnosti Teledyne Scientific a North Carolina State University. Jde o bezpilotní kombinaci plavidla, letadla a ponorky. Jak si v různých prostředích vede, můžeme shlédnout na tomto videu. EagleRay XAV váží 5,7 kg a při rozpětí 1,5 m je 1,4 metru dlouhý. Podle Williama Stewarta, jednoho z konstruktérů, „je klíčové, že konstrukce EagleRaye umožňuje postavit ho v různých velikostech, větší nebo menší podle potřeby.“ Na obrázku vidíme uměleckou předlohu EagleRaye, stroj „Postrach“ z románu Pán světa (Maître du monde, 1904), startující z Niagarských vodopádů (George Roux, Public domain, via Wikimedia Commons). Výplod Vernovy fantazie navíc uměl jezdit po zemi rychlostí 240 km/hod.

Led nejkyselejší kyselinou

19.2.2018
Zdroj:
M.Millot et al., Experimental evidence for superionic water ice using shock compression, Nature Physics (2018), doi:10.1038/s41567-017-0017-4
Zdroj
Fázový diagram vody (obr. Antonín Vítek/volné dílo, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Voda_fazovy_diagram.jpg, via Wikimedia Commons).

Extrémním stlačením ledu vznikne iontově vodivá modifikace. V pevné mřížce kyslíkových aniontů O2- nesou náboj volně pohyblivé vodíkové kationty H+. Existenci tohoto materiálu předpověděli teoretičtí fyzikové již před třiceti lety. Předpokládali, že se nachází v nitru velkých planet, zvaných plynní obři, jako např.Jupiter. Kvůli volné pohyblivosti a vysoké koncentraci H+ jde nejspíš o nejsilnější známou kyselinu, byť její pH zatím nikdo nezměřil. Fyzici z Lawrence Livermore National Laboratory připravili novou strukturu ledu za tlaku kolem 190 GPa, což je skoro dvou milionkrát více, než normální atmosférický tlak.

Diamantová nádobka (diamond anvil cell), které se díky své pevnosti pro experimenty s vysokými tlaky standardně používá, v tomto případě nestačila. K dosažení požadovaných hodnot bylo třeba ještě vyvolat tlakovou vlnou. Nárůst vodivost na čtyřnásobek potvrdil původní předpoklady. Měření odrazu laserového paprsku vyloučila, že by šlo o vodivost způsobenou volným elektrony. Při 200 GPa a 5.000 K led taje, iontová vodivost zůstává zachována. Poznatky o neobvyklém ledu mohou při pochopení vlastností plynných obrů. Na obrázku vidíme fázový (stavový) diagram vody za mírnějších podmínek. Najdeme na něm jakému tlaku a teplotě odpovídá kapalná voda, vodní pára a různé krystalové modifikace ledu. Oblast zmiňovaných tlaků se nachází asi 1,5 cm nad horním okrajem grafu (obr. Antonín Vítek/volné dílo, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Voda_fazovy_diagram.jpg, via Wikimedia Commons).

Hadice vidí kůží

18.2.2018
Zdroj:
L. Sumner-Rooney et al., Whole-body photoreceptor networks are independent of ‘lenses’ in brittle stars, 31 January 2018, Volume 285, issue 1871
Zdroj
Hadice Ophiocoma echinata  na mořském dně v lokalitě Bahía de la Chiva na Portoriku (Jaro Nemcok, http://nemcok.sk/?pic=17559, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Hadice (třída Ophiocoma, angl. brittle stars) jsou mořští živočichové podobní mnohem známějším a hezčím hvězdicím (třída Asteroidea). Společně patří do kmene ostnokožců (Echinodermata, angl.Echinoderms) a obývají stejné prostředí. Hvězdice Ophiocoma wendtii, Ophiocoma echinata (angl. Blunt-spined brittle star) a Ophiocoma pumila doslova vidí kůží. Mezi kožními buňkami našli biologové mnoho fotoreceptorů, jaké máme jen v očích. „Velmi nás překvapilo, že jsme naši takové množství fotoreceptorů po celém povrchu těchto tvorů“ uvádí členka výzkumného týmu Lauren Sumner-Rooneyz Oxford University Museum of Natural History.

Polohu fotoreceptorů určili výzkumníci pomocí fluorescenčně značených protilátek a mikroskopů. Je pravděpodobné, že i další hadice vidí stejně. Na obrázku vidíme hadici Ophiocoma echinata na mořském dně v lokalitě Bahía de la Chiva na Portoriku (Jaro Nemcok, http://nemcok.sk/?pic=17559, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Jak svázat fotony

16.2.2018
Zdroj:
Q-Y.Liang et al., Observation of three-photon bound states in a quantum nonlinear medium, Science 16 Feb 2018: Vol. 359, Issue 6377, pp. 783-786, DOI: 10.1126/science.aao7293
Zdroj
Porovnání velikosti Rydbergova atomu (vlevo) s atomem normální velikosti (vpravo).

Za normálních okolností se fotony navzájem příliš neovlivňují. Posvítíme-li baterkou na plamen svíčky, žádný zvláštní efekt neuvidíme. Excitujeme-li alespoň jeden elektron atomu na podstatně vyšší energetickou hladinu, která je od jádra mnohem dále, velikost atomu výrazně vzroste. Průměr může narůst až na stonásobek. Hovoříme o Rydbergových atomech (viz obr.). Při průchodu světla rubidiovými parami z Rydbergových atomů za teploty blízké absolutní nule vytvoří fotony kvantově provázané dvojice i trojice, letící sto tisíckrát pomaleji než běžné světlo. Jde o zásadní objev, který by mohl být využitelný při konstrukci kvantových počítačů.

Zabezpečte si svůj genom

15.2.2018
Zdroj:
https://www.nebulagenomics.io/assets/documents/NEBULA_whitepaper_v4.51.pdf
Zdroj
K zakladatelům startupu patří přední genetik George M.Church, profesor Harvard University a MIT (PGP scientist, CC0, via Wikimedia Commons).

Zabezpečený genom připravuje pro své zákazníky startupová společnost Nebula Genomics. Za cenu pod 1.000 USD přečte celý lidský genom. Vlastnictví těchto dat převede na nositele genomu a navíc je zabezpečí technologie blockchain, známou kvůli virtuální měně bitcoin. K zakladatelům startupu patří přední genetik George M.Church, profesor Harvard University a MIT, kterého vidíme na obrázku (PGP scientist, CC0, via Wikimedia Commons).

Nebula Genomics webpage.

Voda stoupá, Tuvalu roste

13.2.2018
Zdroj:
P.S.Kench et al., Patterns of island change and persistence offer alternate adaptation pathways for atoll nations, Nature Communications, volume 9, Article number: 605 (2018), doi:10.1038/s41467-018-02954-1
Zdroj
Poloha souostroví Tuvalu v Pacifiku (TUBS, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Rozloha souostroví Tuvalu narostla v letech 1971 - 2014 o 2,9%, což představuje 73,5 hektaru. Jde o dosti překvapivý údaj, protože Tuvalu je údajně nejvíce ohroženým místem kvůli stoupání hladiny světového oceánu. Určená rychlost vzestupu hladiny v místě dosahuje zhruba 4 mm ročně, což je dvojnásobek celosvětového průměru. Podle odhadů z roku 2009 by ze všech ostrovů souostroví do roku 2040 měly být mořské útesy. Tuvalu, dříve známé jako Lagunové ostrovy, leží přibližně v polovině cesty mezi Havají a Austrálií. Přesnou polohu vidíme na mapě (TUBS, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

 Funafuti, hlavní atol souostroví, na družicovém snímku NASA (Public domain, via Wikimedia Commons).Vyhodnocení změn plochy atolů proběhlo na základě leteckých snímků. K prvnímu celoplošnému snímkování došlo roku 1971, předchozí letecké fotografie jsou ojedinělé a souvisí zejména s přípravu vojenské okupace největšího atolu Funafuti během druhé světové války. Ze 101 sledovaných ostrovů plocha tří čtvrtin rostla, zbývající čtvrtiny klesala. Funafuti, hlavní atol souostroví, vidíme na družicovém snímku NASA (Public domain, via Wikimedia Commons).

Co zmůže e-kůže

12.2.2018
Zdroj:
Z.Zou et al., Rehealable, fully recyclable, and malleable electronic skin enabled by dynamic covalent thermoset nanocomposite, Science Advances 09 Feb 2018: Vol. 4, no. 2, eaaq0508, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0508
Zdroj
Polymerace tereftalaldehydu, diethylenetriaminu a tris(2-aminoethyl)aminu.

Speciální polyminovou folii, která najde uplatnění v robotice a možná i při kožních transplantacích, vynalezli experti z University of Colorado Boulder. Vzniká polymerací tereftalaldehydu, diethylentriaminu a tris(2-aminoethyl)aminu v roztoku ethanolu za přítomnosti stříbrných nanočástic, jak vidíme na obrázku. Stříbrné nanočástice zajišťují vodivost materiálu, takže z něj lze vytvářet nebo do něj zapojit nejrůznější senzory.

Skutečný vzhled e-kůže (Jianliang Xiao/ University of Colorado Boulder)Jako čidla hmatu poslouží k základní folii připojené polyiminové kondenzátory s dielektrikem z nevodivého polymeru, které mění svou kapacitu dle působícího tlaku nebo ohybu. Teplotní čidla fungují od 24 do 54 oC na základě vzrůstu odporu vodivého polyiminu s teplotou. Relativní vlhkost lze v rozmezí od 15% do 80% určit na základě pronikání vody do hloubky materiálu. Díky nadouvání roste elektrický odpor. Na obrázku vidíme, jak folie vypadá v realitě (Jianliang Xiao/University of Colorado Boulder). Na ruku ho autoři umístili, protože o něm hovoří jako o e-kůži (e-skin). Jistou podobnost opravdu nacházíme.

Čidlo vlhkosti z polyiminového polymeru (Z.Zou et al., Rehealable, fully recyclable, and malleable electronic skin enabled by dynamic covalent thermoset nanocomposite, Science Advances  09 Feb 2018: Vol. 4, no. 2, eaaq0508, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0508).“Jedinečné je, že chemická stavba použitého polyminu umožňuje snadnou opravu a plnou recyklaci e-kůže za normální teploty,“ chválí produkt svého týmu Jianliang Xiao. Poškozeni lze snadno slepit za mírně zvýšené teploty pomocí ethanolového roztoku stejných činidel, ze kterých vzniká. Působením diethylentriaminu materiál částečně depolymeruje a rozpustí se v ethanolu, čímž získáme surovinu pro výrobu nové folie. Stříbrné nanočástice díky výrazně vyšší hustotě oddělíme usazováním. Na obrázku vidíme, jak doopravdy vypadá čidlo na vlhkost z polyiminového polymeru (Z.Zou et al., Rehealable, fully recyclable, and malleable electronic skin enabled by dynamic covalent thermoset nanocomposite, Science Advances 09 Feb 2018: Vol. 4, no. 2, eaaq0508, DOI: 10.1126/sciadv.aaq0508).

Narodila se chobotnice

10.2.2018
Dospělá chobotnice karibská  (foto Alessandro Dona, CC BY 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=22170457, via Wikimedia Commons).

Vylíhnutí malé chobotnice on-line shlédneme na tomto videu. Ke šťastné události došlo ve Virginia Aquarium & Marine Science Center a jde o chobotnici karibskou (Octopus briareus, angl. Caribbean reef octopus). Květ připomínající útvar na spodní straně záběrů je svazek vajíček chobotnice. Dle mluvčího akvária Matthew Klepeisze, „odborníci míní, že ke střelhbité změně barvy došlo kvůli stresu při unikání z vajíčka nebo jako instinktivní rychlá kamufláž. Dospělého jedince vidíme na obrázku (foto Alessandro Dona, CC BY 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=22170457, via Wikimedia Commons).

Neprůstřelné dřevo

9.2.2018
Zdroj:
J.Song et al., Processing bulk natural wood into a high-performance structural material, Nature, volume 554, pages 224–228 (08 February 2018), doi:10.1038/nature25476
Zdroj
Na snímku elektronového mikroskopu vidíme  rozdíl mezi normální strukturou dřeva (nahoře) a dole po jeho zhutnění (foto University of Maryland).

Dřevo může dosáhnout pevnosti oceli. Vařením v roztoku hydroxidu sodného NaOH a siřičitanu sodného Na2SO3 rozpustíme část ligninu a hemicelulózy, takže podlí nejpevnější části, polysacharidu celulózy, výrazně vzroste. Jde o velmi podobný proces, jakým začíná výroba papíru. Rozdílné je až stlačování na pětinu původní tloušťky za teplotky kolem 65 oC, čímž dosáhneme destrukce buněčných stěn. Řetězce celulózy přijdou do těsného kontaktu a strukturu materiálu zpevní nově vznikající vodíkové můstky mezi nimi. Na snímku elektronového mikroskopu vidíme rozdíl mezi normální strukturou dřeva (nahoře) a dole po jeho zhutnění (foto University of Maryland).

Pevnost upraveného dřeva je srovnatelná s ocelí i titanovými slitinami, avšak spotřeba energie na výrobu je výrazně nižší. V první fázi výroby ho lze ohýbat i tvarovat. Liangbing Hu, vedoucí týmu vynálezců z University of Maryland, doplňuje: „Měkká dřeva jako balza nebo smrk, která rostou rychle s menšími nároky na prostředí, mohou v nábytkářství nebo stavebnictví nahradit tvrdá dřeva jako teak.“

Leopold Kyslinger 12.2.2018: To je ovšem dost starý poznatek. Pamatuji si, že tenhle postup se používal v Mikovu na výrobu střenek kuchyňských nožů někdy v šedesátých letech.

13.2.2018: Koukal jsem se na nože Mikov, které mám po rodičích. Budou tak z šedesátých let. Jejich střenky rozhodně pevnost oceli nemají. Je to takové pevnější dřevo. Možná stlačovali málo.

Zvuk předhání tsunami

8.2.2018
Zdroj:
C.C.Mei, U.Kadri, Sound signals of tsunamis from a slender fault, Journal of Fluid Mechanics, Volume 836, 10 February 2018, https://doi.org/10.1017/jfm.2017.811
Zdroj
Tsunami bořící Lisabon při katastrofálním zemětřesení v listopadu 1755 (volné dílo via Wikimedia Commons).

Usama Kadri se svými kolegy z Cardiffské univerzity navrhuje pro varování před blížící se tsunami použít zvukových vln, které rovněž vznikají při podmořských zemětřeseních nebo sopečných výbuších. Jsou podstatně rychlejší. Tsunami je povrchová vlna hnaná gravitací. Při vlnové délce 200 km a amplitudě 1 m dosahuje na volném, hlubokém moři úctyhodné rychlosti 800 km/hod. Je to mnohem méně než rychlost šíření tlakových vln (zvuku) uvnitř masy vody, která dosahuje přes 5.000 km/hod (1.460 m/s). Na kopii grafiky vidíme tsunami bořící Lisabon při katastrofálním zemětřesení v listopadu 1755 (volné dílo via Wikimedia Commons).

Bublinky zabíjejí i zachraňují

6.2.2018
Zdroj:
Y.Peng et al., Interfacial Nanoprecipitation toward Stable and Responsive Microbubbles and Their Use as a Resuscitative Fluid, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1271 –1276, DOI: 10.1002/anie.201711839
Zdroj
Chemická struktura dextranu (vlevo), dextranu esterifikovaného kyselinou octovou (uprostřed) a dextranu esterifikovaného kyselinami octovou a jantarovou (vpravo).

Bublinky v krvi nás mohou i zabít. Jsou příčinou tzv. dekompresní nemoci, kdy plyny rozpuštěné za velkého tlaku v krvi při jeho náhlém, výrazném poklesu (např. rychlé vynoření potápěče) vytvářejí bublinky. Pociťujeme svědění, vyrážky, bolest kloubů i selhávání smyslů. Může skončit paralýzou i smrtí. Výjimku představují speciální mikrobublinky, jejichž stěny stabilizují estery dextranu, což je polymer tvořený molekulami glukózy (viz obr.). Jak ukázaly experimenty na laboratorních myších, jejich roztok může sloužit jako krevní náhražka. Po infuzi do krevního řečiště z nich uniká kyslík, čímž nahrazují dýchání. Stěny bublinek z organického polymeru se pomalu beze zbytku rozloží. K esterifikaci dextranu posloužila kyselina octová CH3COOH a jantarová HOOCCH2CH2COOH.

Jako krevní náhražky (blood substite, blood surrogate) pro transfúze při velké ztrátě krve zatím využíváme emulze perfluorovaných uhlovodíků, v nichž se kyslík velmi dobře rozpouští, nebo roztoky derivátů hemoglobinu. Existují i náhražky založené na krvinkách vypěstovaných z kmenových buněk:

akademon.cz 31.3.2017: Nesmrtelná transfúze

akademon.cz 1.8.2010: Umělá přirozená krev

Gravitační čočka zvětšuje 30x

5.2.2018
Zdroj:
H.Ebeling et al., Thirty-fold: Extreme Gravitational Lensing of a Quiescent Galaxy at z = 1.6, The Astrophysical Journal Letters, 2017, Volume 852, Number 1
Zdroj
Vlevo nahoře rekonstruovaný obraz galaxie eMACSJ1341-QG-1 bez zvětšení gravitační čočkou. Žluté tečkování vyznačuje zachycený zvětšený obraz (foto Harald Ebelling, University of Hawaii, Institute for Astronomy).

Hubbleův vesmírný teleskop objevil vzdálenou galaxii eMACSJ1341-QG-1. Umožnila to gravitační čočka (gravitational lens) tvořená masivní skupinou galaxií eMACSJ1341.9–2442, která obraz vzdáleného objektu zvětšila třicetkrát. Jde o největší pozorované zvětšení dosažené gravitační čočkou. Na obrázku vlevo nahoře vidíme, jak by vypadal bez zvětšení gravitační čočkou. Žluté tečkování vyznačuje zachycený zvětšený obraz (foto Harald Ebelling, University of Hawaii, Institute for Astronomy).

Mechanismus vzniku zvětšení pomocí gravitační čočky (NASA, volné dílo). Světle šedé šipka vyznačují skutečný průběh světelných paprsků ze vzdáleného zdroje kolem gravitační čočky. Pozorovatel jejich průběh vnímá tak, jak vyznačují oranžové šipky, takže vzdálený objekt vidí zvětšený.Jev gravitační čočky způsobuje ohyb světla gravitačním působením gigantických hmot vesmírných objektů. Přestože používáme termín čočka, zobrazení je mnohem komplikovanější než u klasické čočky založené na lomu světla. U ní se paprsky lámou tím více, čím jsou vzdálenější od jejího středu. V důsledku toho se soustředí do jednoho bodu - ohniska. Čočka gravitační funguje opačně, ohýbá paprsky tím víc, čím jsou k ní blíž. Vzniklé zobrazení je mnohem komplikovanější a žádné ohnisko neexistuje. Mechanismus vzniku zvětšení pomocí gravitační čočky vidíme na obrázku (NASA, volné dílo). Deformaci pozorované galaxie na obrázku Hubbleova teleskopu způsobuje nerovnoměrné rozdělení hmoty v gravitační čočce.

Ještěr připomíná kolibříka

4.2.2018
Zdroj:
D.Hu et al., A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution, Nature Communications, volume 9, Article number: 217 (2018) doi:10.1038/s41467-017-02515-y
Zdroj
Rekonstrukce malého teropoda Caihong juji (Velizar Simeonovski, The Field Museum, for UT Austin Jackson School of Geosciences).

Pestrým zbarvením připomínajícím kolibříky ohromoval samičky malý opeřený dinosaurus Caihong juji, jak vidíme na obrázku (Velizar Simeonovski, The Field Museum, for UT Austin Jackson School of Geosciences). Zkoumání dobře zachovaného fosilizovaného peří pomocí elektronového mikroskopu ukázalo, že zbarvení nepocházelo jen od barevných pigmentů, nýbrž i z lomu světla na speciálních buňkách, stejně jako u dnešních kolibříkovitých (čeleď Trochilidae).

Fotografie zkameněliny C.juji (a,b), detail lebky (d), kresba lebky (e) a kostry (c). Úsečka na obrázcích a - c je dlouhá 10 cm, d - e 1 cm (D.Hu et al., A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution, Nature Communications, volume 9, Article number: 217, 2018).Zatím jediná zkamenělina pochází z Číny z jurského období před 161 milionem let. Dobře zachovalou fosilizovanou kostru nalezl rolník v roce 2014 poblíž vesnice Nanshimenzi na severu čínské provincie Hebei. Dvounohý dinosaurus řádu plazopánvých (Saurischia).Teropod? dorůstal 40 cm a vážil asi půl kilogramu. Na obrázku vidíme fotografie zkameněliny C.juji (a,b), detailu lebky (d), kresbu lebky (e) a kostry (c). Úsečka na obrázcích a - c je dlouhá 10 cm, d - e 1 cm (D.Hu et al., A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution, Nature Communications, volume 9, Article number: 217, 2018).

Roboti tvoří hejno

2.2.2018
Zdroj:
J.J.Keya et al., DNA-assisted swarm control in a biomolecular motor system, Nature Communications, volume 9, Article number: 453 (2018) doi:10.1038/s41467-017-02778-5
Zdroj
Chemická struktura nukleotidů, základních stavebních kamenů deoxyribonukleové kyseliny. dAMP značí  deoxyadenosinumonofosfát, dCMP deoxycytidinmonofosfát, dTMP deoxythymidinmonofosfát a dGMP deoxyguanidinmonofosfát.

Na videu můžeme shlédnout zajímavé molekulární roboty (J.J.Keya et al., Nature Communications, Jan 31, 2018) z biologického materiálu, kteří se shlukují a oddělují podle pokynů zadaných přidáním vhodné molekuly deoxyribonukleové kyseliny (DNA). Tvoří je pružné válečky z bílkoviny tubulinu o průměru 25 nm a délce od 2 do 10 μm s navázanou jednovláknovou molekulou DNA o délce 16 nukleotidů, základních stavebních kamenů nukleových kyselin. Jejich chemickou strukturu vidíme na obrázku. Ponechány samy sobě za přítomnosti adenosintrifosfátu jako zdroje energie čile rejdí po podložce pokryté molekuly bílkoviny kinesinu, které díky pohyblivé a pevné části fungují jako molekulární motory.

Po přidání krátkého řetězce deoxyribonukleové kyseliny, který propojí jednotlivé DNA navázané na tubulin, se jednotliví robútci propojí dohromady a vytvoří kroužící hejno. Rozeženeme ho dalším typem DNA, která po přidání přednostně zablokuje propojovací molekuly DNA. Každý molekulární robot je označen fluorescenční barvivem, což umožňuje zachytit jejich pohyb pomocí fluorescenčního mikroskopu, jak vidíme na úvodním videu.

DNA podvádí

1.2.2018
Zdroj:
T.Akera et al., Spindle asymmetry drives non-Mendelian chromosome segregation, Science 03 Nov 2017: Vol. 358, Issue 6363, pp. 668-672, DOI: 10.1126/science.aan0092
Zdroj
Mikroskopický snímek obarvených mužských chromozomů (National Human Genome Research Institute, Public domain, via Wikimedia Commons).

Některé chromozomy se nepodřizují hře náhody a aktivně využívají mechanismus dělení buněčného jádra, aby přednostně přešly do vznikající pohlavní buňky. Zvyšují tak šanci na přežití dědičné informace, kterou nesou. Genetici hovoří o meiotickém tahu (meiotic drive).

Chromozomy (angl. chromosomes) jsou speciální párové struktury v jádře buňky, které zajišťují rovnoměrné rozdělení genetické informace do dceřiných buněk. Po obarvení je rozeznáme mikroskopem. Tvoří je bílkoviny pojmenované histony obmotané řetězci deoxyribonukleové kyseliny. Pro každý živočišný druh je počet, velikost a tvar chromozomů stálý. My jich máme 23 párů, po jednom z každého páru od otce, nebo od matky. Mikroskopický snímek obarvených mužských chromozomů vidíme na obrázku vlevo nahoře (National Human Genome Research Institute, Public domain, via Wikimedia Commons).

Pohlavní buňky živočichů obsahují pouze jednotlivé nepárové chromozomy, aby splynutím spermie a vajíčka vznikla kompletní párová chromozomová sada. Vznikají speciálním dvojitým buněčným dělením zvaným meióza (angl. meiosis). Nejprve dojde ke zdvojení každého chromozomu, které následuje dvojímu dělení buňky. Výsledkem jsou čtyři buňky s jedinou sadou chromozomu, tzv. haploidní. Ze dvou vznikne vajíčko, zbylé dvě zaniknou.

Pro zdvojený chromozom je důležité dostat se na správnou stranu buňky, protože pohlavní buňky vznikají jen z jediného konce původní buňky. Čistě statisticky je pravděpodobnost přechodu do pohlavní buňky 50%. Některé chromozómy při dělení samičích buněk ovlivňují procesy dělení jádra a zvýší svou šanci na proniknutí do vajíčka. Úspěšné chromozomy zvládnou napojit své mikrotubuly na správný konec buňky. Mikrotubulem nazýváme vlákénko z bílkoviny tubulinu, které připoutá a přitáhne zdvojený chromozom k jednomu či druhému konci buňky.

Myší buňky na počátku meiózy  (foto University of Pennsylvania). Polarizovaná membrána je vyznačena zeleně. Mikrotubuly tvořící dělící vřeténko (angl. spindle) jsou světle šedé až bílé.Na straně buňky určené k přeměně v pohlavní buňku (vajíčko) je membrána více polarizovaná. V důsledku toho uvolňuje bílkovinu CDC42 (Cell division control protein 42homolog), která způsobuje, že na mikrotubuly na opačné straně je navázáno více aminokyseliny tyrosinu. Této asymetrie využívají chromozomy pro určení preferovaného směru pohybu. Myší buňky na počátku meiózy vidíme na obrázku (University of Pennsylvania). Polarizovaná membrána je vyznačena zeleně. Mikrotubuly tvořící dělící vřeténko (angl. spindle) jsou světle šedé až bílé.

Diskuse/Aktualizace