Střežily sochy vzácnou vodu?

31.1.2019
Zdroj:
R.J.DiNapoli et al., Rapa Nui (Easter Island) monument (ahu) locations explained by freshwater sources, 2019, PLoS ONE 14(1): e0210409. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210409
Zdroj
Řada soch moai na Velikonočním ostrově v lokalitě Ahu Tongariki, foto  Ian Sewell, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons.

Proslulé sochy moai na Velikonočním ostrově označují oblasti, kde je možné při odlivu získat na pobřeží pitnou vodu. Na ostrově nejsou prakticky žádné zdroje pitné vody. Je-li hladina spodní vody nad úrovní moře při odlivu, na některých geologicky vhodných místech břehu může na mořem odkrytém pásu země prýštit pitná voda. Takové oblasti sloužily v minulosti obyvatelům Velikonočního ostrova jako zásadní zdroj vody.

Krysa ostrovní, foto Cliff from Arlington, VA, USA, CC BY 2.0, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons. Ze zkoumání archeologů nevyplývá, jak ostrované vnímali vztah kolosů moai a zdrojů pitné vody. Nevíme, zdali sochy na monumentálních terasách zvaných ahu sloužily jako značky, ochrana nebo něco úplně jiného. Vztyčili původní obyvatelé ostrova sochy u zdrojů pitné vody, protože při namáhavé práci se hodí mít osvěžení nedaleko, nebo tomuto vztahu přikládali hlubší smysl?

Na původně zalesněném ostrově nebyly sochy tak výrazné jako dnes. Ekologická katastrofa spojená s odlesněním a podstatným úbytkem obyvatelstva proběhla díky invazi krys ostrovních (Rattus exulans, angl. Polynesian rat) ještě před příchodem Evropanů na počátku 18.století.

 

Snížení hustoty zvýší pevnost

30.1.2019
Zdroj:
J.H.Pikul et al., High strength metallic wood from nanostructured nickel inverse opal materials, Scientific Reports, volume 9, Article number: 719 (2019) DOI:10.1038/s41598-018-36901-3 ID
Zdroj
(a) výroba niklu se strukturou inverzního opálu, (b-g) snímky produktu pořízené rastrovacím elektronovým mikroskopem, (b,c) nikl bez pokrytí, (d,e) pokrytý další vrstvou niklu o síle 21 nm, (f) pokrytý 25 nm vrstvou slitiny niklu a rhenia, (g) více zvětšené (f), upraveno podle J.H.Pikul et al., High strength metallic wood from nanostructured nickel inverse opal materials, Scientific Reports, volume 9, Article number: 719 (2019) DOI:10.1038/s41598-018-36901-3ID, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Materiály s pravidelným rozmístěním pórů vykazují výrazný nárůst pevnosti, pokud rozměry struktury poklesnou k nanometrům. Například pevnost vhodně strukturovaného niklu vzroste čtyřikrát, přičemž hustota poklesne téměř devětkrát, takže odpovídá vodě. Novou strukturu nazývají tvůrci inverzní opálová. Minerál opál tvoří miniaturní uspořádané kuličky hydratovaného oxidu křemičitého. Inverzní opálová struktura niklu vznikne, pokud prostory mezi uspořádanými kuličkami nanometrových rozměrů vyplníme niklem a kuličky odstraníme.

Templát pro výrobu netvoří oxid křemičitý, ale kuličky polystyrenu o průměru 260–930?nm. Ke slinutí a zmenšení prostoru mezi nimi došlo při ohřívání na teplotu 96 oC. Zbývá volný prostor vyplnit niklem, popřípadě slitinou niklu a rhenia, rozpustit polystyren v organickém rozpouštědle a pevný materiál je na světě. Zatím ho umíme připravit pouze v podobě tenkých povlaků, kde průměr niklových struktur dosahuje zhruba 15 nm. Výrobní postup znázorňuje obrázek (J.H.Pikul et al., High strength metallic wood from nanostructured nickel inverse opal materials, Scientific Reports, volume 9, Article number: 719 (2019) DOI:10.1038/s41598-018-36901-3ID, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

 

Antikoncepční flastr

29.1.2019
Zdroj:
Wei Li et al., Rapidly separable microneedle patch for the sustained release of a contraceptive, Nature Biomedical Engineering (2019), https://doi.org/10.1038/s41551-018-0337-4
Zdroj
Nahoře chemická struktura levonorgestrelu, dole progesteronu.

Antikoncepci lze podávat pomocí speciální náplasti, kterou přilepíme a okamžitě odtrhneme. Lepivou stranu pokrývají nepatrné plastové jehličky se sloučeninou levonorgestrel, derivátem ženského pohlavního hormonu progesteronu. Chemickou strukturu obou vidíme na obrázku. Při nalepení proniknou jehličky z polymléčné kyseliny do kůže a zůstanou v ní i po odtržení. Pomalu se rozpouštějí a uvolňují levonorgestrel. Experimenty prováděné na laboratorních myších ukazují, že stabilní hladinu sloučeniny v těle udrží po dobu jednoho měsíce.

Levonorgestrel zabraňuje oplození vajíčka nebo jeho usazení v děloze. V humánním lékařství slouží jako aktivní látka pilulek, které po nechráněném styku zabraňují otěhotnění. „S naší náplastí získají ženy možnost dlouhodobé antikoncepce, kterou mohou aplikovat samy. Předpokládáme, že bude dostatečně levná, aby se uplatnila i v rozvojových zemích,“ hodnotí člen výzkumného týmu Mark R. Prausnitz z Georgia Institute of Technology.

 

Prásk do Měsíce!

28.1.2019
Zdroj:
http://www.astronom.cz/horalek/ - https://apod.nasa.gov/apod/ap190125.html
Zdroj
Přímý zásah Měsíce meteoroidem během zatmění 21.1.2018, foto Petr Horálek, http://www.astronom.cz/horalek/.

Přímý zásah měsíce meteoroidem během zatmění 21.1.2018 vidíme na fotografii Petra Horálka (http://www.astronom.cz/horalek/) Těleso o hmotnosti kolem 10 kg vyhloubilo dopadový kráter o průměru 7 až 10 m. Nejde o vzácný jev, jenom je na sluncem ozářeném povrchu Měsíce těžko pozorovatelný. Zachytit dopad během zatmění je ojedinělé.

Meteoroidy jsou tělesa o rozměrech nanejvýš desítky metrů, které obíhají Slunce v mezerách mezi planetami. Velikost naprosté většiny z nich dosahuje pouze milimetrů.Zbytek spadlý na zemský povrch po průletu atmosférou nazýváme meteorit. Meteor je světelný jev, který pozorujeme při průletu rozžhaveného meteoroidu atmosférou. Protože Měsíc atmosféru nemá, meteory na něm pozorovat nelze.

Poprvé podobnou událost pozorovala skupina pěti mnichů v Canterbury během teplé letní noci 18.června 1178 krátce po západu Slunce. Zaznamenal ji kronikář Gervase of Canterbury a nejspíš šlo o větší těleso, možná planetku nebo kometu.

Petr Horálek 29.1.2019: Těleso podobné velikosti zasáhne Měsíc približně jednou za týden (byla tedy klika, že bylo zatmění, navíc k záblesku došlo v nejtmavší části stínu během této fáze úkazu). Asteroid narazil do Měsíce s energii řádově tisícekrát menší než hirošimská bomba, což i tak bohatě stačilo na záblesk viditelný i v malých dalekohledech. Záblesk jsme mj. mohli zaznamenat i proto, že Měsic byl poblíž přízemi (nastal jeden ze tří letošních "superúplňků"; další úplné zatměmí při superúplňku nastane až v roce 2033), díky čemžz slabý záblesk mohl vyniknout na záznamech přístrojů s menší rozlišovací schopností.

 

Inteligence zvyšuje atraktivitu

27.1.2019
Zdroj:
J.Chen et al., Problem-solving males become more attractive to female budgerigars, Science 11 Jan 2019: Vol. 363, Issue 6423, pp. 166-167, DOI: 10.1126/science.aau8181
Zdroj
Sameček andulky vlnkované (Melopsittacus undulatus), foto Amos T. Fairchild, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons.

Samičky andulky vlnkovaté (Melopsittacus undulatus, angl. budgerigar) při výběru partnera přihlédnou též k jeho inteligenci ve smyslu schopnosti řešit problémy. Vědci nejprve tajně naučili samečka, o kterého samička předtím nejevila zájem, dostat se k potravě schované v na ptačí poměry komplikovaném zařízení. Když samička uviděla, jak dovedně získává krmivo ze zásuvky jištěné dvěma západkami, okamžitě k němu přenesla pozornost od dříve vybrané partnera. Bez tréninku zařízení neovládal, takže ostrouhal a byl najednou druhý.

„Naše výsledky ukazují, že předvedení schopnosti řešit problémy zvyšuje atraktivitu samečků,“ shrnuje Jiani Chen z Čínské akademie věd.

 

Obří vlny existují

26.1.2019
Zdroj:
M. L. McAllister et al., Laboratory recreation of the Draupner wave and the role of breaking in crossing seas, Journal of Fluid Mechanics, Volume 860, 10 February 2019, pp. 767-786, https://doi.org/10.1017/jfm.2018.886
Zdroj
Pokusná rekonstrukce vlny, která zalila Draupnerovu plošinu 1.ledna 1995, ve FloWave Ocean Energy Research Facility, foto M. L. McAllister et al., Laboratory recreation of the Draupner wave and the role of breaking in crossing seas, Journal of Fluid Mechanics, Volume 860, 10 February 2019, pp. 767-786.

Obří vlny (angl. giant wave, freak wave) , které se zničehonic objeví a potopí celou loď, vědci dlouhé roky pokládali za námořnický mýtus. Nicméně náhlé vzedmutí hladiny o 25 m dne 1.ledna 1995 zalilo Draupnerovu těžící plošinu v Severním moři 160 km od norského pobřeží. Kromě posádky událost potvrdili i měřící přístroje. Možnou existenci obřích vln potvrdily experimenty, které proběhly ve výzkumném bazénu vědeckého zařízení FloWave Ocean Energy Research Facility v Edinburghu. Jak vidíme na videu, setkají-li se dvě skupiny menších vln pod úhlem 120 oC, dojde k nenadálému výraznému vzedmutí hladiny.

 

Uměla inteligence na med

25.1.2019
Zdroj:
P.He et al., Honey authentication with machine learning augmented bright-field microscopy, arxiv.org/abs/1901.00516
Zdroj
Listy, květy a plody balmínu metlatého, Forest & Kim Starr, CC BY 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0.

Se zajímavou aplikací umělé inteligence přišli experti z Imperial College London. Určuje pravost medu na základě rozpoznání, ke kterému rostlinnému druhu patří pylová zrna v něm obsažená. Při sběru nektaru z květů včely přenášejí i pyl, takže trochu se ho dostane i do medu. Koncentrace pylu určitého rostlinného druhu zhruba odpovídá podílu nektaru tohoto druhu v medu. Umělá inteligence v mikroskopických preparátech medu rozpozná a identifikuje pylová zrnka. V současnosti se pravost a složení medu ověřuje geneticky, tradiční mikroskopií, pomocí jaderné magnetické rezonance, infračervené spektrometrie nebo hmotové spektrometrie v kombinaci s plynovou chromatografií.

Peter He, jeden z tvůrců nové metody, upřesňuje: „Původ medu podle botanických znaků umíme určit již desítky let, jde však o zdlouhavý proces proveditelný jen pomocí specialistů. Myslíme, že ho umíme podstatně urychlit, aniž bychom ho zatížili lidskými nedostatky, jako únava, zapomnětlivost a nuda.“

Tvůrcům nové metody šlo zejména o vysoce ceněný med manuka z květů keře balmín metlatý (Leptospermum scoparium), který roste divoce na Novém Zélandu a v jihovýchodní Austrálii. Manuka je jeho maorské pojmenování. Med manuka, který standardně produkuje včela medonosná (Apis mellifera, angl. European honey bees), mnozí oceňují jako alternativní léčivo.

 

Neznalost zvyšuje jistotu

24.1.2019
Zdroj:
P.M.Fernbach et al., Extreme opponents of genetically modified foods know the least but think they know the most, Nature Human Behaviour, 2019, DOI: 10.1038/s41562-018-0520-3
Zdroj
Geneticky modifikovaná kukuřice MON810 společnosti Monsanto.

Nemáme žádné důkazy o tom, že by geneticky modifikované plodin byly škodlivější než ostatní. Nicméně proti nim brojí řada lidí. Nedávno vznikla zajímavá psychologicko-marketingová studie na toto téma. Na 2.000 respondentů ze Severní Ameriky a Evropy sdělovalo názory na geneticky modifikované potraviny a zároveň podstoupilo test znalostí problematiky pomocí sady pravdivých a nepravdivých výroků. Proti geneticky modifikovaným potravinám bylo 90% dotazovaných. Čím silnější byl odpor respondentů proti GM plodinám a čím více si byli jisti znalostí problematiky, tím menší byly jejich reálné znalosti.

Geneticky modifikované rajče z John Innes Centre.Zajímavé výsledky jsou v souladu s dalšími obdobnými výzkumy, které proběhly ve Spojených státech, Francii a Německu. Z psychologického hlediska jde o typický Dunningův–Krugerův efekt, kognitivní zkreslení, na které narážíme v mnoha oblastech života. Lidé s nízkými znalostmi mají tendenci svou kompetenci přeceňovat a naopak.

Podle spolku Biotrin „uvedl Phil Fernbach, hlavní autor studie a profesor marketingu z University of Colorado Boulder, že takové extrémní názory často vyplývají z pocitu, že lidé chápou složitější témata lépe, než tomu skutečně je. Takoví lidé budou podle něj i do budoucna pravděpodobně smýšlet o vědeckých otázkách stále stejně, protože jsou přesvědčeni, že nemusí být otevřeni novým poznatkům. Vědci na základě výsledků naznačili, že k tomu, aby tito lidé změnili názor, je nejprve potřeba, aby ocenili to, co nevědí, a získali znovu zájem dozvědět se nové informace.“

 

Přemění metastázu na tuk

23.1.2019
Zdroj:
D. Ishay-Ronen et al., Gain Fat—Lose Metastasis: Converting Invasive Breast Cancer Cells into Adipocytes Inhibits Cancer Metastasis, Cancer Cell, VOLUME 35, ISSUE 1, P17-32.E6, JANUARY 14, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.12.002
Zdroj
Chemická struktura rosiglitazonu (vlevo) a trametinibu  (vpravo).

Metastázy představují velké nebezpečí rakovinných nádorů. Buňky uvolněné z původního nádoru putují tělem, někde se usadí a vytvoří dceřiný tumor. Buňky jsou ve tkáních, a to i nádorových, pevně zachyceny a nemohou je jen tak opustit. Jednou z možností, jak uniknout ze sevření ostatních nádorových buněk, je proces zvaný epiteliálně-mezenchymální tranzice (angl. epithelial-mesenchymale transition, zkratka EMT). Normálně jde o důležitý děj při vývoji organismu. Buňky epitelu (krycí tkáně) ztrácí svou specializaci, uvolňují se ze spojení s okolními buňky, putují na nové místo a mění se na zárodečné Mezenchym - jeden z typů zárodečné tkáně.mezenchymální? buňky.

Při rakovinném bujení dochází k aktivaci EMT, v důsledku čehož z nádorů unikají do okolí buňky způsobující metastázy. Nicméně současným působením antidiabetika rosiglitazonu a protinádorového trametinibu lze EMT ovlivnit, takže při určitém typu rakoviny prsu se unikající nádorové buňky přemění na tukové (adipocyty), zatím na myších modelech. Chemickou strukturu obou sloučenin vidíme na obrázku. Primární tumor se takto likvidovat nedá, ale zabránění metastázám je slušný výsledek.

„Nová terapie bude v budoucnu použitelná v kombinaci s běžnou chemoterapii pro potlačení primárního nádoru a zároveň zabránění vzniku metastáz,“ shrnuje Gerhard Christofori z Basilejské univerzity, vedoucí výzkumného týmu.

 

Bakterie ničí bakterie

22.1.2019
Zdroj:
Qisheng Jiang et al., Photothermally Active Reduced Graphene Oxide/Bacterial Nanocellulose Composites as Biofouling-Resistant Ultrafiltration Membranes, Environ. Sci. Technol., 2019, 53 (1), pp 412–421, DOI: 10.1021/acs.est.8b02772
Zdroj
Membrána z čisté nanocelulózy (D), její povrch (E) a řez (F) na snímku rastrovací elektronového mikroskopu. Na obrázích G, H, a I vidíme ve stejném pořadí totéž, ale pro nanocelulózovou membránu s grafenem (upraveno podle Qisheng Jiang et al., Photothermally Active Reduced Graphene Oxide/Bacterial Nanocellulose Composites as Biofouling-Resistant Ultrafiltration Membranes, Environ. Sci. Technol., 2019, 53 (1), pp 412–421).

Bakterie pomáhají vytvořit filtr, který hubí bakterie. Při řádném krmení sacharidy produkuje Gluconacetobacter hansenii nepatrná celulózová vlákénka. Za přítomnosti miniaturních plátků zoxidovaného grafenu vznikne nerozdělitelné spleť vláknité celulózy a grafenu. Promývání hydroxidem zahubí a rozloží bakterie, které materiál vytvořily. Vyrobíme-li z něj filtr, vyčistí bakteriemi kontaminovanou vodu. Grafen silně absorbuje světlo, takže po ozáření se ohřívá a teplota vody v jeho okolí dosáhne 70 oC, což je dostatek na zahubení mikroorganismů. Jde o jakousi mikropasterizaci.

Materiál zůstává stabilní v rozumném rozmezí pH a vydrží více než dosavadní celulózové filtry připravení jinými metodami. Funguje dvakrát rychleji a za nižšího tlaku než současná ultrafiltrace. „Jde vlastně o 3D tisk pomocí mikroorganismů. Do bakteriální nanocelulózy můžeme takto přidat, co chceme,“ říká jeden z výzkumníků, Young-Shin Jun z Washington University v Saint. Louis. Na obrázku vidíme membránu z čisté nanocelulózy (D), její povrch (E) a řez (F) na snímku rastrovací elektronového mikroskopu. Na obrázcích G, H, a I vidíme ve stejném pořadí totéž, ale pro nanocelulózovou membránu s grafenem (upraveno podle Qisheng Jiang et al., Photothermally Active Reduced Graphene Oxide/Bacterial Nanocellulose Composites as Biofouling-Resistant Ultrafiltration Membranes, Environ. Sci. Technol., 2019, 53 (1), pp 412–421).

 

Hemisféry se přetahují

21.1.2019
Zdroj:
P.Sacré et al., Risk-taking bias in human decision-making is encoded via a right–left brain push–pull system, PNAS 2019, doi: 10.1073/pnas.181125911
Zdroj
Aktivity mozkových vln alfa, beta, gama, delta a theta v různých částech mozku  získaných zobrazením pomocí jaderné magnetické rezonance. Vysoká frekvence gama vln odpovídá 70 až 150 Hz, nízká 30 až 70 Hz. Levá hemisféra je vlevo, pravá vpravo. Upraveno podle P.Sacré et al., Risk-taking bias in human decision-making is encoded via a right–left brain push–pull system,  PNAS 2019, doi: 10.1073/pnas.181125911.

Při rozhodování s rizikem využívá lidský mozek standardní push-pull strategii. Jedna polovina mozku tlačí k opatrnému jednání, druhá akceptuje převzetí rizika. Přetahováním mezi oběma dospějeme k rozhodnutí. Vyplývá to ze sledování mozkové aktivity při jednoduchém modelovém sázení u deseti pacientů s těžkou epilepsií. Elektrody zavedené do jejich mozků v rámci terapie umožnily sledovat aktivitu jednotlivých částí mozkových polokoulí během přijímání rozhodnutí.

„Když je pravá polokoule aktivní v oblasti vysokých γ frekvencí, máme tendenci riskovat. Vykazuje-li levá strana odpovídající aktivitu, vzniká odpor vůči riziku,“ shrnuje Pierre Sacré z Johns Hopkins University v Baltimoru, první autor publikace. V zásadě to souhlasí se staršími poznatky, že pravá hemisféra hraje větší roli při vzniku emocí, byť existují velké individuální rozdíly. Z on-line záznamu mozkové aktivity bylo možné přesně předpovědět, jak se pokusná osoba za chvilku rozhodne. Ze zkoumání mozkové aktivity nejspíš časem vyplyne i možnost, jak rozhodnutí ovlivnit. Nemusí to být jednoznačně negativní, např. pokud se podaří zlepšit rozhodování záchranářů či vojáků v nebezpečných situacích.

Účastníci experimentu sázeli 5 nebo 20 dolarů, zda tažená karta bude mít vyšší nebo nižší hodnotu než karta, kterou drželi v ruce. Pro zjednodušení byly ve hře jen dvě sady karet o sudých hodnotách .

 

Do sebe, kolibříci

20.1.2019
Zdroj:
A.Rico-Guevara et al., Shifting Paradigms in the Mechanics of Nectar Extraction and Hummingbird Bill Morphology, Integrative Organismal Biology, Volume 1, Issue 1, 1 January 2019, oby006, https://doi.org/10.1093/iob/oby006
Zdroj
Kolibříci v boji, foto  Cristian Irian, Finca Colibrí Gorriazul, Colombia.

Kromě sání nektaru z květů jsou zobáčky tropických kolibříků uzpůsobeny i k vzájemnému boji. Záběry vysokorychlostní kamery ukázaly, že zobáky buď bodají nebo vytrhávají peří. Využívají ostrou špičku nebo zuby připomínající výstupky či zpětné háčky.

Zobák jihoamerického kolibříka modrolícího (Colibri coruscans). Úsečka je 1 mm dlouhá. Zobák samečka (A) nahoře je ostřejší a má zpět zahnuté výstupky v porovnání se samičím zobáčkem (B) dole, foto  A.Rico-Guevara et al., Shifting Paradigms in the Mechanics of Nectar Extraction and Hummingbird Bill Morphology, Integrative Organismal Biology, Volume 1, Issue 1, 1 January 2019.Výzkum proběhl na území Kolumbie, Brazílie, Peru a Kostariky. Alejandro Rico-Guevara, vedoucí výzkumného projektu, říká: „Mysleli jsme si, že život kolibříka je o sání květového nektaru. Ale pak jsme objevili podivné struktury a tvary: pevné zobáky a háky jako zuby. Nedávají žádný smysl, pokud jde o co nejúčinnější sbírání nektaru.“ Hustota kolibříků v tropech je čtyřnásobná, Možná proto musí být agresivnější při zajišťování potravy.

 

Geny monogamie

15.1.2019
Zdroj:
R.L.Young et al., Conserved transcriptomic profiles underpin monogamy across vertebrates, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1813775116
Zdroj
Monogamní pár jihoamerických primátů titi červený (Callicebus cupreus, angl. coppery titi) v California National Primate Research Center, foto K.West/CNPRC.

Monogamní chování obratlovců způsobuje aktivace shodné skupiny 24 genů v mozkových buňkách, která nezávisí na živočišném druhu. Ať jde o ryby, obojživelníky, ptáky či savce, vždy jde o shodné geny. Monogamie, dlouhodobé soužití jednoho samce a jedné samičky je stará přibližně 450 milionů let. Monogamní páry sdílejí péči o potomstvo a snáze brání teritorium - jsou na to dva. „Je to překvapující, ale vývoj komplexního monogamního chování během 450 milionů let zjevně vždy kráčel stejnou cestou,“ doplňuje Rebecca L. Young z University of Texas at Austin, první autorka publikace.

Geny monogamie odhalili genetici porovnáváním aktivity genů v buňkách mozku dvou blízce příbuzných druhů vybraných z různých skupin obratlovců. Srovnávali vždy monogamně žijící druh s blízce příbuzným nemonogamním. Je podivuhodné, co všechno v dnešní době genetika umí odhalit. Bohužel o tom, co přesně aktivace příslušných genů monogamie způsobuje, nevíme zatím nic.

Tomáš Vodička 20.1.2019: Zajímavé. A co lidé? Mají lidé těch 24 monogamních genů, či nikoli? Nebo je mají jen někteří? Protože, prakticky vzato, chování lidí je v tomto ohledu dost nejednotné...

21.1.2019: U lidí tento mechanismus funguje rovněž, jenže spolu s ním i řada dalších. Chování lidí formuje množství vlivů, zejména inteligence a další funkce sídlící v mozkové kůře, která se objevuje až u savců. V době vzniku monogamního chování před 450 miliony let neměla zvířata více, než co v současnosti zhruba tvoří mozkový kmen, část mozku řídící nejzákladnější fungování organismu.

 

Kosi, kde jste?

13.1.2019
Zdroj:
http://www.avcr.cz/.content/galerie-souboru/tiskove-zpravy/2019/Za-hromadne-uhyny-kosu-je-zodpovedny-virus-Usutu.docx
Zdroj
Sameček kosa černého, SonNy cZ at Czech Wikipedia, Public domain, via Wikimedia Commons.

Nemyslíte, že kosů ubývá? Genetická analýza potvrdila, že na vině je virus Usutu z čeledi Flaviviridae objevený v Jižní Africe v roce 1959. Nakazit může i lidi, u kterých infekce většinou probíhá bez příznaků nebo jako velmi lehké onemocnění. Zajímavé je, že Českou republikou prochází rozhraní mezi různými kmeny viru. „Zatímco kmeny viru detekované v Praze jsou příbuzné virům zachyceným v Německu, Belgii a Francii, v Brně byly prokázány kmeny geneticky podobné vzorkům z Rakouska a Maďarska,“ upřesňuje Václav Hönig, virolog z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR.

Úplní vymření kosů ani místně nehrozí. „Ačkoliv je virus schopen nakazit relativně široké spektrum ptačích druhů, kosi a sovy jsou k této infekci obecně velmi citliví a infekce u nich často končí smrtí. Pokud však jedinec nákaze nepodlehne, získá imunitu, která ho před opakovanou infekcí chrání,“ vysvětluje Lada Hofmannová z Veterinární a farmaceutické univerzity.

Plný text společné tiskové zprávy Veterinární a farmaceutické univerzity v Brně, Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy ze dne 7.ledna 2019 najdeme zde.

 

Řeholnice iluminovaly

11.1.2019
Zdroj:
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/mpif-iwr123118.php#.XDb3t6mmHXw.email
Zdroj
Zvětšená zrníčka pigmentu lapis lazuli v mineralizovaném zubním plaku zesnulé řeholnice, foto Monica Tromp.

Na tvorbě středověkých bohatě zdobených, iluminovaných rukopisů měly podíl i ženy. Jak jinak vysvětlit částečky vzácného pigmentu v zubním plaku řeholnice kláštera v německém Dalheimu u Paderbornu, která zemřela někdy v letech 1000 až 1200 ve stáří 45 až 60 let? Analýza mineralizovaného zubního plaku potvrdila přítomnost drobných částeček horniny lapis lazuli, používané ve středověku jako velmi ceněný barevný pigment. „Vezmeme-li v úvahu rozložení pigmentu v ústech, nejpravděpodobnější možnost je, že osobně malovala tímto pigmentem a při tom olizovala špičku štětce,“ objasňuje Monica Tromp z Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte v Jeně.

Lapis lazuli pokrytý zrnky pyritu, Parent Géry, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.Lapis lazuli, hornina tvořená převážně minerálem lazuritem, chemicky hlinitokřemičitanem sodno-vápenatým, byl ve středověku kvůli jasné modré barvě velmi ceněný pigment, který spolu se zlatem a stříbrem sloužil ke zdobení náboženských textů. S takovým materiálem nepracoval jen tak někdo, ale pouze skutečně špičkový odborník, v tomto případě odbornice. K tomu uvádí spoluautorka výzkumu Alison Beach z Ohio State University: „Pouze osoby výjimečně zručné směly používat tak vzácný materiál.“

První písemná zmínka o klášteru se 14 řeholnicemi v Dalheimu pochází z roku 1244, i když je pravděpodobné, že komunita vznikla již v 10.století. Po požáru ve 14.století zanikla.

 

Raději cvičit než myslet

10.1.2019
Zdroj:
M.V.Lourenco et al., Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer’s models, Nature Medicine, volume 25, pages 165–175 (2019), 10.1038/s41591-018-0275-4 ID
Zdroj
Nahoře řez zdravým mozkem, dole postiženým Alheimerovou chorobou, derivative work: Garrondo (talk)SEVERESLICE_HIGH.JPG: ADEAR:  Alzheimer's Disease Education and Referral Center, a service of the National Institute on Aging.P RECLINICALSLICE_HIGH.JPG: ADEAR:  Alzheimer's Disease Education and Referral Center, a service of the National Institute on Aging, Public domain, via Wikimedia Commons.

Mozkovou demenci, jako např. Alzheimerovu chorobu, dokáže zbrzdit fyzická námaha a nikoliv mentální cvičení. Doposud nebylo jasné, jak aktivita svalových buněk může ovlivnit mozkové neurony. Způsobuje to sloučenina přenášející v organismu vzruchyneurotransmiter? irisin a jeho prekursor bílkovina FNDC5 (fibronectin type III domain-containing protein 5). V mozku postiženém demencí jsou koncentrace obou sloučenin nízké. Vpravíme-li je do poškozených mozků laboratorních myší, začnou fungovat lépe. Stejný účinek měla i fyzická aktivita, konkrétně plavání. Proč vědci nutili myší zrovna plavat, studie nezmiňuje.

„Vzrušující spojení mezi svaly a mozkem odhalené v této studii zvýrazňuje vliv periferních tkání na zdraví a nemoci mozku,“ komentují nové poznatky neurologové Xu Chen a Li Gan z University of California in San Francisco, kteří se na výzkumu nepodíleli.

Irisin potlačuje aktivitu genů, které stimuluje bílkovina β amyloid. Při Alzheimerově chorobě vytváří β amyloid v mozkových buňkách usazeniny, které jim brání v řádném fungování. Irisin rovněž zabraňuje poškození dendritů nervových buněk β amyloidem. Dendrity jsou krátké četné výběžky neuronů, které přivádějí nervové vzruchy.

 

Matrjoška z vezikulů

9.1.2019
Zdroj:
Z.CHen et al., Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion, Nature Chemical Biology, volume 14, pages 86–93 (2018) doi:10.1038/nchembio.2511
Zdroj
Schéma fungování umělé beta buňky, upraveno podle Z.Chen et al., Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion, Nature Chemical Biology, volume 14, pages 86–93 (2018).

Umělý systém vezikulů, který uvolňuje inzulín při zvýšení koncentrace glukózy v okolí, může nahradit při cukrovce nedostatečně fungující β buňky v Langerhansových ostrůvcích slinivky břišní (pankreatu). Vezikul je malá oválná struktura tvořená fosfolipidovou membránou s dutinou uvnitř. Buňky v nich ukládají a přemísťují složitější organické molekuly. Fungování umělých β buněk (AβCs) pochopíme z obrázku.

Ve fosfolipidové membráně velkého vezikulu OLV (outer large vesicle) usazená molekula speciální bílkoviny GLU2 přenáší molekuly glukózy z vnějšího prostředí dovnitř. Při zvýšení koncentrace glukózy v okolí ji do vezikulu dostane více. Enzym glukozoxidáza GOx uvnitř vezikulu přeměňuje glukózu na glukonolakton, jež samovolně rychle hydrolyzuje na glukonovou kyselinu. pH uvnitř velkého vezikulu klesá, v důsledku čehož vnitřní malé vezikuly ISV (inner small vesicle), které obsahují inzulin, fúzují s vnější membránou velkého vezikulu. Hormon inzulin uniká do okolí a spouští procesy, které vedou ke snížení koncentrace glukózy.

Oxidace glukózy na glukonolakton a glukonovou kyselinu.Veliké molekuly polyethylenglykolu (PEG) navázané pomocí dvojitého řetězce deoxyribonukleové kyseliny zvnějšku na povrchu ISV brání splynutí membrán vnějšího a vnitřních vezikulů. Jeden z řetězců DNA na obrázku označený G-quadruplex–CH je pomocí molekuly cholesterolu ukotven v membráně, na druhém je navázána molekula PEG čnící do prostoru (I-motif–PEG) a stericky bránící splynutí membrán. Při poklesu pH pod hodnotu 5,6 se dvojitý řetězec DNA rozštěpí, velké molekula PEG se oddělí a obnaží se molekuly bílkoviny K na povrchu malých vezikulů ISV. Na vnitřním povrchu OLV najdeme molekuly bílkoviny E, na kterou se obnažený peptid K okamžitě váže a spouští tak splynutí membrán vezikulů. Zachování stability vnitřního prostředí OLV napomáhá jednak enzym kataláza (CAT), jednak iontový kanál gramicidin A v membráně, který odvádí ven vznikající kationy H+ a zabraňuje, aby nízké pH přetrvalo i při poklesu koncentrace glukózy v okolí. Enzym kataláza rozkládá nežádoucí peroxid vodíku a zajišťuje tak kyslík pro oxidaci glukózy.

 

Róba ze dřeva

7.1.2019
Zdroj:
A.Michud et al., Ioncell-F: ionic liquid-based cellulosic textile fibers as an alternative to viscose and Lyocell, Textile Reseaerch Journal, Vol 86, Issue 5, 2016, https://doi.org/10.1177/0040517515591774
Zdroj
Chemická struktura octanu 1,5-diazabicyklo[4.3.0]non-5-eniového.

Manželka finského prezidenta doprovázela při slavnostní příležitosti svého manžela v šatech z vlákna z březového dřeva. Technologii Ioncell vyvinuli chemici z helsinské Aaltovy univerzity. Spočívá v rozpouštění celulózy z dřeva pomocí iontové kapaliny octanu 1,5-diazabicyklo[4.3.0]non-5-eniového, jehož chemickou strukturu vidíme na obrázku. Z roztoku čisté celulózy získáme vlákno, ze kterého lze tkát kvalitní látky. Poloprovoz by se měl rozběhnout v roce 2020 a oděvy z březového dřeva by měly na trhu být k dispozici v roce 2025. Nová technologie je mnohem šetrnější k životnímu prostředí než tradiční zpracování bavlny či hedvábí nebo výroba syntetických vláken. Jako surovina postačí dřevní odpad.

 

Strašek umí bouchnout

6.1.2019
Zdroj:
M.Tadayon et al., Biomechanical Design of the Mantis Shrimp Saddle: A Biomineralized Spring Used for Rapid Raptorial Strikes, iScience, Volume 8, 26 October 2018, Pages 271-282, https://doi.org/10.1016/j.isci.2018.08.022
Zdroj
Samička straška pavího, Roy L. Caldwell, Department of Integrative Biology, University of California, Berkeley, Public domain, via Wikimedia Commons.

Mořský korýš strašek paví (Odontodactylus scyllarus), používá přeměněný přední pár končetin jako dvojici bojových kladiv (angl.dactyl club), kterými umí zasadit vzhledem k velikosti nejsilnější úder mezi všemi tvory. Umožňuje to speciální extrémně odolná kompozitní pružina sedlového tvaru. Energie uvolněná při náhlém povolení vymrští dvojici kladiv vpřed rychlostí až 23 m/s, jak vidíme na videu (M.Tadayon et al., iScience, Volume 8, 26 October 2018, Pages 271-282).

Horní vrstvu sedlové pružiny tvoří převážně fosforečnan vápenatý, klíčový materiál i našich kostí a zubů. Spodní je z bílkovin. Při napínání se anorganická vrstva stlačuje, zatímco proteinová natahuje. Obě vrstvy jsou namáhány směrem, ve kterém nejlépe odolávají poškození. Biologický řád strašků (Odontodactylus), z nichž řada loví popsaným způsobem, nazýváme anglicky mantis shrimps.

 

Králík přistál

5.1.2019
Zdroj:
https://apod.nasa.gov/apod/ap190105.html
Zdroj
Čínské průzkumné vozítko Tyrkysový Kralík 2 (Yutu 2) sjíždí z rampy kosmického plavidla Cheng’e 4 na odvrácené straně Měsíce.

Na obrázku vidíme čínské průzkumné vozítko Nefritový Kralík 2 (Yutu 2), které právě sjelo z rampy kosmického plavidla Cheng’e 4 na odvrácené straně Měsíce. Přistání proběhlo 3.ledna 2019 v Von Karmanově kráteru. Jde o první přistání sondy na odvrácené straně Měsíce. Spojení udržuje družice Queqiao obíhající vně oběžné dráhy Měsíce. Dosavadní výzkum probíhal pomocí přelétajících družic, z nichž některé svou činnost skončily dopadem na povrch.

Von Kármánův kráter o průměru 186 km poblíž měsíčního jižního pólu, LROC, Public domain, via Wikimedia Commons.Von Kármánův kráter o průměru 186 km leží uvnitř pánve South Pole-Aitken, což je největší impaktní kráter Sluneční soustavy. Jde o nejstarší a nejméně prozkoumaný měsíční terén. Leží v oblasti lunárního jižního pólu, jeho průměr činí přibližně 2.500 km a hloubka 13 km. Přestože South Pole znamená v češtině jižní pól, vžilo se pojmenování v angličtině. Název pochází ze dvou útvarů ležících na okraji, kráteru Aitken na severu a jižního pólu na protilehlé straně.

 

Rozdělme koloid

4.1.2019
Zdroj:
P.L.Mage et al., Shape-based separation of synthetic microparticles, Nature Materials, volume 18, pages 82–89 (2019) DOI: 10.1038/s41563-018-0244-9
Zdroj
Schéma zařízení pro dělení koloidních roztoků podle tvaru částic, Peter L. Mage et al, DOI: 10.1038/s41563-018-0244-9.

Zařízení, které rozdělí koloidní částice podle tvaru, vzniklo spoluprací expertů z několika kalifornských univerzit. Koloidní roztok pomalu protéká tenkou trubičkou, kde dva fotodetektory snímají rozptyl laserového paprsku o vlnové délce 488 nm na jednotlivých částicích. Závislost rozptylu světla na tvaru částice vynálezci dříve zmapovali, takže nyní software jednoznačně rozpozná, částice jakého tvaru prochází detektorem. Ze spodního konce trubičky odkapávají kapky přesně tak velké, aby obsahovaly právě jednu koloidní částici. Elektrické pole je podle tvaru částice nasměrovává do různých sběrných nádobek. Schéma zařízení vidíme na obrázku (Peter L. Mage et al, DOI: 10.1038/s41563-018-0244-9).

Separátor rozdělí koloidní částice z polymerů o rozměrech 500 nm až 20 μm s přesností 95% rychlostí deset milionů částic za hodinu. Testování proběhlo na částicích tvaru koule, disku, elipsoidu a protáhlého elipsoidu. Podle velikosti lze částice rozdělit např. elektroforézou nebo odstředěním, avšak na distribuci podle tvaru doposud žádné zařízení neexistovalo.

 

Doletěl daleko

3.1.2019
Zdroj:
https://apod.nasa.gov/apod/ap190103.html
Zdroj
Nejvzdálenější objekt Sluneční soustavy vyfotografovaný sondou New Horizons 1.1.2019, obr. NASA, Johns Hopkins University APL, Southwest Research Institute.

Na obrázku vidíme nejvzdálenější objekt vyfotografovaný družicí. Leží 6,5 miliardy kilometrů od Slunce. Snímek tělesa 2014 MU69 zvaného Ultima Thule pořídila sonda New Horizons 1.ledna 2019 ze vzdálenosti 28.000 km. Jde o transneptunické těleso Kuiperova pásu. Objevil ho roku 2014 Hubbleův teleskop jako možný cíl pro sondu New Horizons. Průměr větší části zvané Ultima činí 19 km, menší Thule 14 km. Vznikl zřejmě pomalou srážkou dvou objektů. Kolem Slunce oběhne přibližně za 300 let (foto obr. NASA, Johns Hopkins University APL, Southwest Research Institute). Středověký latinský geografický termín ultima Thule značil místo za hranicemi známého světa.

5.1.2019: Jeff Moore z týmu New Horizons soudí, že: „Výzkum Ultima Thule nám pomůže porozumět vzniku planet, jak ve Sluneční soustavě, tak i jinde v naší galaxii.“

 

Hmyz inspiruje

2.1.2019
Zdroj:
M. James et al., The unusual eyes of Xenos peckii (Strepsiptera: Xenidae) have green- and UV-sensitive photoreceptors, Journal of Experimental Biology 2016 219: 3866-3874; doi: 10.1242/jeb.148361
Zdroj
Zvláštní oko hmyzího druhu Xenos peckii. A je hlava samečka, B detail jeho oka,  M. James et al., The unusual eyes of Xenos peckii (Strepsiptera: Xenidae) have green- and UV-sensitive photoreceptors, Journal of Experimental Biology 2016 219: 3866-3874

Neobvyklé oko parazitického hmyzu Xenos peckii z řádu řásnokřídlých (Strepsiptera) posloužilo jako vzor pro konstrukci tenkého digitálního fotoaparátu. Běžné hmyzí oko tvoří mnoho malých oček, takzvaných ommatidií, které detekují světlo pouze z bodů, kam míří. Stínění pigmentem zabraňuje, aby jediný světelný paprsek nevyvolal světelný vjem v několika ommatidiích. Jednotlivé body vytvoří celkový obraz okolí. Stavba oka X.peckii leží mezi složeným okem hmyzím a komorovým okem našim. Tvoří ho drobná komorová očka poskládaná do většího složeného oka, jak vidíme na obrázku.

Na sítnici každého očka, kterou tvoří kolem stovky receptorů, vzniká malý obrázek okolí v zeleném světle o vlnové délce 539 nm a ultrafialovém světle 346 nm. Propojením pomocí nervů vzniká celkový obraz kvalitnější než může vytvořit pouhé složené oko při srovnatelném počtu receptorů. Obdobnou konstrukci má i pouze 2 mm silná kamera vyvinutá týmem prof. Ki-Hun Jeonga z Korejského ústavu pokročilých vědecko-technologických studí (KAIST): „Jako první hmyzem inspirovaná ultratenká kamera spojuje mikrokameru se standardním CMOS snímacím čipem.“ Místo jediného objektivu má nová kamera tucty paralelně umístěných miniaturních čoček a optických hranolů. Celé zařízení tudíž může být mnohem tenčí při uchování shodných optických vlastností.

Řásnokřídlí tráví většinu života jako parazité v tělech jiného hmyzu, např. včel, vos nebo švábů. Samička Xenos peckii hostitele nikdo neopustí. Jako u většiny řásnokřídlých nemá vyvinuté nohy, křídla ani ústní ústrojí. Potravu přijímá z hemolymfy hostitele celým povrchem těla. Ústní ústrojí nemá ani dospělý, létající sameček, který žije velmi krátce, nanejvýš pět hodin. Vyhledá samičku v těle jiného hostitele, oplodní ji a umírá. Jak vidíme na videu, oplodnění probíhá prostřednictvím části hlavohrudi, kterou samička vystrkuje z těla hostitele. Ke kopulaci došlo 3x během 20 sekund. Sameček skutečně nemá času nazbyt.

akademon.cz 9.9.2002: Jak vzniklo oko? Povídání o třech základních typech očí: oku obratlovců, oku hlavonožců a složeném oku hmyzu.

 

Diskuse/Aktualizace