Lipozom útočí na glioblastom

31.5.2018
Zdroj:
F.C.Lam et al., Enhanced efficacy of combined temozolomide and bromodomain inhibitor therapy for gliomas using targeted nanoparticles, Nature Communications, volume 9, Article number: 1991 (2018), DOI: 10.1038/s41467-018-04315-4
Zdroj
Glioblastom u patnáctiletého chlapce na snímku řezu lebky pořízeném magnetickou rezonancí  (Christaras A, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

Glioblastom představuje nejčastější a nejagresivnější mozkový nádor se střední dobou přežití 15 měsíců. Chemoterapie nebývá příliš účinná, protože mozkovou tkáň odděluje od krevního řečiště tzv.hematoencefalická bariéra. Jde o vrstvu buněk obalující všechny mozkové cévy, která zabraňuje průniku některých chemických sloučenin z krve do mozkové tkáně. Mozek tím sice chrání před působením nežádoucích chemikálií, na druhou stranu zabraňuje průniku některých léčiv, ať už jde o chemoterapeutické přípravky nebo třeba antibiotika. Glioblastom u patnáctiletého chlapce vidíme na snímku řezu lebky pořízeném magnetickou rezonancí (Christaras A, CC-BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons).

Schematické znázornění lipidové dvouvrstvy, (Masur, Public domain, via Wikimedia CommonsZajímavé řešení problému by mohl představovat chemicky upravený lipozom (liposom) testovaný zatím na myších. Lipozom je malý kulový útvar s dutinkou uvnitř. Jeho povrch tvoří lipidová dvouvrstva, což je membrána ve vodném prostředí tvořená molekulami estery vyšších karboxylových kyselin lipidů? uspořádanými hydrofobními částmi k sobě a hydrofilními od sebe (viz obr.). Je základem buněčných membrán. Lipozomy se k transportu léčiv využívají již delší dobu. Značnou výhodou je, že mohou přenášet v dutině sloučeniny hydrofilní a uvnitř obalu hydrofobní.

Chemická struktura sloučenin JQ1 a temozolomidu.Zpevníme-li povrch lipozomu polyethylenglykolem s navázanou kyselinou listovou (angl. folic acid, anion folate) a bílkovinou transferinem, získáme částici schopnou překonat hematoencefalickou bariéru. Stačí do dutiny uzavřít chemoterapeutické přípravky temozolomid a JQ1 (chemická struktura viz obr.) a máme účinný lék proti glioblastomu. „Protože známe jen málo látek použitelných proti mozkovým tumorům, prostředek, který by umožnil využít standardní chemoterapeutické sloučeniny, by mohl znamenat skutečný přelom,“ soudí Scott R.Floyd z Duke University v americkém Durhamu.

 

Hroch dusí

30.5.2018
Zdroj:
Ch.L.Dutton et al., Organic matter loading by hippopotami causes subsidy overload resulting in downstream hypoxia and fish kills, Nature Communications, volume 9, Article number: 1951 (2018), doi:10.1038/s41467-018-04391-6
Zdroj
Hroch nepohrdne ani masitým soustem. Skupina hrochů hodujících na mršině pakoně žíhaného (Connochaetes taurinus) ve východoafrické řece Mara roku 2011 (foto Christopher Dutton v Dudley J. P. et al., (2015), Carnivory in the common hippopotamus Hippopotamus amphibius: implications for the ecology and epidemiology of anthrax in African landscapes. Mammal Review. doi: 10.1111/mam.12056).

Čas od času medii proběhne zpráva, že nějaká z lidských aktivit otrávila ryby v řece. Jak ukázal průzkum východoafrické řeky Mara , ohrozit život ve vodním toku mohou i hroši. Na území známé rezervace Maasai Mara National Reserve of Kenya žije na 4.000 hrochů obojživelných (Hippopotamus amphibius, angl.hippo). Noci tráví pastvou na savaně a horké dny bahněním ve 171 říčních tůních, do jejichž vod vypustí denně 8,5 tuny částečně strávených rostlinných zbytků ve formě trusu. Na fotografii vidíme skupinu hrochů hodujících na mršině pakoně žíhaného (Connochaetes taurinus) ve východoafrické řece Mara roku 2011 (foto Christopher Dutton v Dudley J. P. et al., (2015), Carnivory in the common hippopotamus Hippopotamus amphibius: implications for the ecology and epidemiology of anthrax in African landscapes. Mammal Review. doi: 10.1111/mam.12056).

Hrošice s hrošátkem na břehu řeky Mara v Keni (Jerzy Strzelecki, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).V suchém období, kdy průtok vody skrze tůně je minimální, spotřebuje takové množství organických sloučenin ke své částečné oxidaci veškerý kyslík rozpuštěný ve vodě. V případě náhlého vzestupu hladiny kvůli dešti splaví voda obsah tůní níž po proudu. Nově přitékající voda kyslík obsahuje. Nejprve ji naředí bezkyslíkatá voda z tůní, čímž obsah tohoto prvku výrazně poklesne. Zbytek spotřebuje pokračující oxidace organických sloučenin z hrošího trusu. Výsledkem je nulová koncentrace kyslíku v říční vodě a udušené ryby. Populace hrochů byly dříve mnohem početnější, takže k dušení ryb docházela zhusta i na jiných afrických řekách. Nebezpečnost hrocha dokládá i toto video.

akademon.cz 13.12.2015: Hroch mrchožrout

 

Dvojtvárnost zabíjí

25.5.2018
Zdroj:
M.J.F.Martins et al., High male sexual investment as a driver of extinction in fossil ostracods, Nature, volume 556, pages 366–369 (2018), doi:10.1038/s41586-018-0020-7
Zdroj
Lva odlišuje od lvice hříva lvice (foto Václav Ourednik, napajedlo v pánvi Etosha, severní Namibie).

Pohlavní dimorfismus neboli dvojtvárnost označuje odlišný vzhled samice a samce. Na obrázku vidíme hřívu odlišující lva od lvice (foto Václav Ourednik, napajedlo v pánvi Etosha, severní Namibie). Potrava potřebná pro růst hřívy lva sotva znevýhodní, ale u páva s obrovským ocasem už to tak jednoznačné být nemusí. Zdali pohlavní dimorfismus ovlivňuje šance druhu v přírodním výběru, můžeme dobře studovat u lasturnatek (Ostracoda, angl. ostracods), což jsou několikamilimetroví korýši se schránkou, kteří na Zemi žijí již od počátku prvohor, tedy přes 500 milionů let.

Lasturnatka z čeledi Cylindroleberididae (foto Anna33, CC BY 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by/2.5, via Wikimedia Commons).Během věků se třída lasturnatek rozrůznila do řady druhů, z nichž některé vymřely. Srovnání nám umožňuje nepřetržitá časová řada zkamenělin i současné žijící druhy. U některých pohlavní dimorfismus v různé míře pozorujeme, u jiných nikoliv. Výsledky shrnuje jeden z autorů výzkumu, kurátor lasturnatek, Gene Hunt z National Museum of Natural History, Smithsonian Institution ve Washingtonu DC: „Když se samci stali výrazně větší a delší než samice, vymizel tento druh z fosilních záznamů.“ Snaha upřednostnit své geny energeticky náročnými změnami těla vede do slepé uličky.

 

Lepí a lepí

24.5.2018
Zdroj:
S.Singla et al., Hygroscopic compounds in spider aggregate glue remove interfacial water to maintain adhesion in humid conditions, Nature Communications, volume 9, Article number: 1890 (2018) doi:10.1038/s41467-018-04263-z
Zdroj
Křižák rákosní na fotografii Jiřího Duchoně (CC BY-NC 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/, via biolib.cz).

Prostě geniální nebo geniálně prostý trik umožňuje, že pavoučí lepidlo na vláknech sítě funguje i za vlhka. Pavouci pokrývají vlákna ve středu sítě kapičkami lepidla, které spolehlivě zachytí kořist i ve vlhkém prostředí. Analýza lepidla křižáka rákosního (Larinioides cornutus, angl. orb-weaver spider) z čeledi křižákovitých (Araneidae) ukázala, že základ tvoří směs glykoproteinů, bílkovinných řetězců s navázanými molekulami sacharidů. Významnou složku představují nízkomolekulární organické i anorganické sloučeniny, které nelepí. Některé z nich jsou hygroskopické, takže vodu z povrchu vtahují do nitra kapky lepidla, kde se bez problémů rozptýlí. Povrch zůstává čistý, lepivý a pro kořist nebezpečný. Autoři výzkumu jíž vyplňují patentovou přihlášku. Křižák rákosní žije převážně v mokřadech, kde o vlhkost není nouze. Dorůstá délky kolem 1 cm.

 

Zaostříme elektricky

23.5.2018
Zdroj:
Alan She et al., Adaptive metalenses with simultaneous electrical control of focal length, astigmatism, and shift, Science Advances 23 Feb 2018: Vol. 4, no. 2, eaap9957, DOI: 10.1126/sciadv.aap9957
Zdroj
Pětice průhledných řídících elektrod  z uhlíkových nanotrubic na polymerní elastické destičce. Metačočka o průměru 6 mm s ohniskovou vzdáleností 50 mm leží na prostřední z nich. Obvod uzavírá na obrázku neviditelná zespodu polymerní desky umístěná uzemněná elektroda.

Metačočkou nazýváme tenkou průhlednou desku, jejíž povrch pokrývají struktury o rozměrech menších než mikrometr. Dopadající světlo zaostří stejně jako běžná čočka skleněná. Výhodou metačoček je menší tloušťka, nižší hmotnost a absence chromatické vady. Je-li z pružného materiálu, pomocí elektrického pole můžeme měnit její tvar a ovlivnit tak nejen ohniskovou vzdálenost, ale i posunout ohnisko nebo změnit tvar čočky z kulové na kombinaci kulové a cylindrické. V budoucnu snad bude možné vyrábět náhrady poškozených čoček v oku.

Konkrétní řešení pro infračervené světlo o vlnové délce 1550 nm vidíme na obrázku. Na polymerní elastické destičce leží pět průhledných tenkých elektrod z uhlíkových nanotrubic. Na prostřední z nich leží metačočka o průměru 6 mm s ohniskovou vzdáleností 50 mm z elastického plastu pokrytém křemíkovými válečky o výšce 950 nm a průměru od 810 do 990 nm. Obvod uzavírá na obrázku neviditelná zespodu polymerní desky umístěná uzemněná elektroda. Možnosti tvarování metačočky pomocí elektrického pole ukazuje animace. Napětí potřebné pro tvarování se zatím pohybuje v kilovoltech, což je značná nevýhoda. Snížení tloušťky použitých prvků sníží nezbytné ovládací napětí na jednotky voltů. Ve skutečnosti vypadá experiment takto (Alan She et al., Adaptive metalenses with simultaneous electrical control of focal length, astigmatism, and shift, Science Advances 23 Feb 2018: Vol. 4, no. 2, eaap9957, DOI: 10.1126/sciadv.aap9957, CC BY-NC 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).

 

Jak přečíst myšlenku

22.5.2018
Zdroj:
M.A.Just et al., Machine learning of neural representations of suicide and emotion concepts identifies suicidal youth, Nature Human Behaviour, volume 1, pages 911–919 (2017), doi:10.1038/s41562-017-0234-y
Zdroj
Vlevo zobrazení  mozku  člověka se sebevražednými sklony, vpravo mozek zdravý, pořízeno metodou funkční magnetické rezonance (M.A.Just et al., Machine learning of neural representations of suicide and emotion concepts identifies suicidal youth, Nature Human Behaviour, volume 1, pages 911–919 (2017), doi:10.1038/s41562-017-0234-y).

Kombinace zobrazování mozku pomocí jaderné magnetické rezonance a umělé inteligence možná zachrání životy sebevrahům. Jednoduchým experimentem lze vytipovat lidi se sebevražednými tendencemi. Funkční magnetická rezonance je moderní neinvazivní metoda umožňující sledovat odezvu mozku na vnější i vnitřní podněty. Je založena na magnetických vlastnostech atomových jader. Vychází z jednoduchého předpokladu, že zaměstnané oblasti mozku budou více prokrvené, takže jejich chemické složení je nepatrně odlišné od neaktivních částí. Detailní informace o fungování mozku magnetická rezonance nepřináší, říká nám pouze kde, nikoliv jak.

Psychiatři sledovali odezvu mozku v reakci na sedm výrazů: smrt, krutost, potíž, bezstarostný, dobrý a chvála. Pokus proběhl v angličtině ve Spojených státech, takže skutečně použité termíny zněly death, cruelty, trouble, carefree, good a praise. Umělá inteligence ze 17 lidí se sebevražednými sklony, který předem odhalila pozorování psychiatrů, rozpoznala 16. Z kontrolní skupiny o stejném počtu bezproblémových osob byl nesprávně označen pouze jediný člověk.

„Testy s více subjekty nyní přesněji určí použitelnost a spolehlivost metody předpovědi sebevražedných tendencí. V budoucnu by mohlo jít o způsob, jak odhalit změněné a často zkreslené myšlení, které tak často charakterizuje lidi se sebevražednými myšlenkami,“ uvádí spoluautor výzkumu David Brent ze School of Medicine (lékařské fakulty) University of Pittsburgh. Na obrázku vlevo pořízeném funkční magnetickou rezonancí vidíme rozdíly ve fungování mozku člověka se sebevražednými sklony a vpravo mozku zdravého (M.A.Just et al., Machine learning of neural representations of suicide and emotion concepts identifies suicidal youth, Nature Human Behaviour, volume 1, pages 911–919 (2017), doi:10.1038/s41562-017-0234-y).

Magnetická rezonance je úžasná metoda, která zachránila zdraví i život mnoha lidem. Díky ní získáme informace o měkkých tkáních, které na rentgenovém snímku příliš jasně nerozeznáme. Nicméně údaje o reakci našich mozků na různé stimuly znamená průlom do našeho největšího soukromí, do nitra našich hlav. Těžko čekat, že nebudou zneužity k manipulaci s námi:

akademon.cz 12.4.2016: Mozek a LSD

akademon.cz 2.11.2015: Reklamní Pandořina skřínka

akademon.cz 16.10.2011: Předpovídání budoucnosti

 

Archeologie voní

21.5.2018
Zdroj:
https://www.wissenschaft.de/geschichte-archaeologie/kann-man-antike-gerueche-erforschen/
Zdroj
Vykuřovadlo nalezené archeology při vykopávkách v ruinách Taymy (foto Deutschen Archäologischen Institut  Orient Department/Kramer).

Dříve naprosto nečekané informace o životě našich předků přinášejí moderní analytické metody. Jako samozřejmost bereme, že z okem neviditelných zbytků pigmentů dokážeme zrekonstruovat původní barvy archeologických nálezů. Pomocí chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektrometrií lze určit vůně, jaké čichali dávní obyvatelé lokalit, které zkoumají archeologové. Analýza zbytků ve vykuřovadlech nalezených v oáze Tayma na severozápadě dnešní Saúdské Arábie ukázala, že v chrámech voněla pryskyřice z pistácie, v obydlích Sušená pryskyřice stromu kadidlovníku (Boswellia) kadidlo? a na pohřebištích Sušená míza stromu myrhovníku (Commiphora) z nejvýchodnějšího cípu Afriky.myrha?. Na obrázku vidíme vykuřovadlo nalezené archeology při vykopávkách v ruinách Taymy (foto Deutschen Archäologischen Institut Orient Department /Kramer).

Vykopávky v antické v oáze Tayma, severozápad Saúdské Arábie (foto Deutschen Archäologischen Institut  Orient Department/Hausleiter)V antických časech byla oáza Tayma důležité obchodní středisko na cestě spojující Arábii s oblastí Středozemního moře. Významu odpovídalo i její bohatství. Městské hradby chránily jak chrámy, tak výstavné domy. O dalším směřování výzkumu říká Ina Säumel z Technische Universität Berlin: „Zajímá nás, které pryskyřice pocházejí z místních stromů a které připutovaly po obchodních cestách. Chceme proto rozšířit naše analýzy, abychom např. rozeznali, zdali pryskyřice pochází z Čadu či Indie.“

 

Více lidoopů

20.5.2018
Zdroj:
S.Strindberg et al., Guns, germs, and trees determine density and distribution of gorillas and chimpanzees in Western Equatorial Africa, Science Advances 25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar2964, DOI: 10.1126/sciadv.aar2964
Zdroj
Odhadovaný počet goril (A) a šimpanzů (B) na kilometr čtvereční v Kongu a Gabunu (S.Strindberg et al., Guns, germs, and trees determine density and distribution of gorillas and chimpanzees in Western Equatorial Africa, Science Advances  25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar2964, DOI: 10.1126/sciadv.aar2964).

V Konžské pánvi žije více goril a šimpanzů, než zoologové odhadovali. Konečně nějaká skutečně potěšující zpráva z Afriky. Podle sčítání lidoopů, které probíhalo v posledních deseti letech, žije na území Konga a Gabunu na 360.000 goril západních nížinných (Gorilla gorilla gorilla, angl. western lowland gorilla) a 130.000 šimpanzů učenlivých, poddruh čego (Pan troglodytes troglodytes, angl. central chimpanzee). Odhadovaný počet goril (A) a šimpanzů (B) na kilometr čtvereční ve sledované oblasti vidíme na obrázku (S.Strindberg et al., Guns, germs, and trees determine density and distribution of gorillas and chimpanzees in Western Equatorial Africa, Science Advances 25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar2964, DOI: 10.1126/sciadv.aar2964).

Moja, první mládě gorily narozené v České republice v Pražské ZOO  na snímku z roku 2006. V té době jí byly téměř dva roky. V současnosti žije v Parque de la Naturaleza Cabárceno ve Španělsku, 16. dubna 2013 porodila svoje první mládě (foto Tereza Mrhálková, ZOO Praha (English: ZOO Praha archive), CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.).Naprostá sečtených hominidů žije v pralese mimo rezervace. Význam další ochrany zdůrazňuje Thomas Breuer z WWF: „Deštný prales v Konžské pánvi je druhý největší na světě. Avšak tlak na využití roste. Počet těžebních koncesí, dolů a plantáží explozivně narůstá. Jsme v rozhodujícím období a musíme udělat vše, co je v našich silách, abychom usměrňovali rozvoj v souladu s přírodou.“

 

Molekula projde molekulou

18.5.2018
Zdroj:
Kelong Zhu, Giorgio Baggi, Stephen J. Loeb, Ring-through-ring molecular shuttling in a saturated [3]rotaxane, Nature Chemistry (2018), doi:10.1038/s41557-018-0040-9
Zdroj
Chemická struktura [3]rotaxanu.

Dvě cyklické molekuly navlečené na další molekule jako na ose si navzájem vyměňují pozice, protože menší projde skrz dutinu v centru větší. Chemickou strukturu celého molekulárního uskupení a jeho pohybů vidíme na obrázku. Schematicky výměnu pozic znázorňuje tato animace. Rozměrné skupiny na konci osy zabraňují sklouznutí navlečených cyklických molekul. V místě napojení na osunajdeme několik atomů dusíku. Cyklické molekuly s nimi vytvářejí slabé vazby, což umožňuje pomocí jaderné magnetické rezonance potvrdit výměnu pozic. Molekuly, kdy jedna je navlečena na druhé, označujeme jako rotaxany. Za jejich přípravu byla roku 2016 udělena Nobelova cena za chemii. V tomto případě jde konkrétně o [3]rotaxan. Pokud by navlečený cyklus byl jen jeden, šlo by o [2]rotaxan.

 

Prásk do letadla!

17.5.2018
Model letadla zasažený elektrickým výbojem v laboratořích MIT, foto MIT.

Úder blesku představuje pro letadla ve vzduchu vážné ohrožení. Současné letouny jsou dost velké, aby silné elektrické pole bouřky nabilo různé části konstrukce opačným nábojem, čímž začnou blesk vysloveně přitahovat. Do každého komerčního letounu udeří blesk v průměru jedenkrát za rok, přičemž za devět z deseti případů odpovídá elektrickým polem vyvolaná polarizace letadla. V současnosti piloti bouřku raději obletí, což není vždy proveditelné. Experti z Massachusetts Institute of Technology (MIT) testují systém, který změnu náboje trupu letadla detekuje a kompenzuje. Spoluautor výzkumu prof.Jaime Peraire vysvětluje: „Snažíme se udělat letadla pro blesk neviditelná. Kromě technologického řešení zkoumáme i fyzikální základ těchto procesů.“ Na obrázku vidíme model letadla zasažený elektrickým výbojem při experimentech v laboratořích MIT, foto MIT.

 

Játrovka loví

16.5.2018
Zdroj:
X.Liu et al., Liverwort Mimesis in a Cretaceous Lacewing Larva, Current Biology, Volume 28, Issue 9, p1475–1481.e1, 7 May 2018, OI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.03.060
Zdroj
Nalevo fotografie fosilie larvy zlatoočka v barmském jantaru z období křídy, vpravo umělecká rekonstrukce skutečného vzhledu larvy v jejím prostředí, obr.Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, kresba Yang Dinghua.

Sto milionů let spočívaly v barmském jantaru fosilie dvou podivuhodných dravých hmyzích larev, než je současní paleontologové popsali. Svým vzhledem připomínaly prastaré zelené rostliny játrovky (Marchantiophyta, angl. liverworts) náležející k mechorostům. Nepochybně ukryté mezi stélkami játrovek larvy vyčkávaly, aby znenadání napadly svou kořist, nejspíš jiný hmyz. Jak vidíme na obrázku, jejich maskování bylo skutečně dokonalé. Důkladný průzkum ukázal, že náležely do dodnes žijící čeledi zlatoočkovitých (Chrysopidae, angl. green lacewings) řádu síťokřídlých (Neuroptera, angl. net-winged insects).

Zlatoočka skvrnitá (Chrysopa perla, foto Mathias Krumbholz, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons). Larvy zlatoočkovitých patří dodnes mezi obávané dravce hmyzího světa. K maskování nyní než mimikry využívají spíše objekty ze svého okolí připevněné na horní část těla. Jak dokládají jiné fosilie v jantaru, i tuto metodu užíval hmyz již v období křídy. Na obrázku vidíme současného zástupce čeledi zlatoočkovitých, zlatoočku skvrnitou (Chrysopa perla, foto Mathias Krumbholz, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Stélky játrovky porostice (foto  J.F Gaffard Jeffdelonge at fr.wikipedia (photo by Jeffdelonge), CC-BY-SA-3.0 http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons). Povrchovou podobnost mezi dvěma nepříbuznými druhy označujeme jako mimikry (mimetismus, mimeze, angl. mimesis), pokud nejde o výsledek konvergentního vývoje. Dva velmi odlišné druhy, hmyz a rostlina, hmyzí fosilní larva zlatoočky a rostlina játrovka, jsou mimetici, ryba a delfín nikoliv. Současnou játrovku porostici (Marchantia) vidíme na obrázku. Její tělo není rozděleno na jednotlivé orgány (např.list, stonek, kořen), nýbrž ho tvoří nerozlišené stélky (angl. thallus).

 

Vypneme gen

15.5.2018
Zdroj:
P.I.Thakore et al., RNA-guided transcriptional silencing in vivo with S. aureus CRISPR-Cas9 repressors. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-04048-4
Zdroj
Chemická struktura cholesterolu.

Místo užívání léků můžeme zapínat nebo vypínat geny. Vědci z Duke University v Severní Karolíně pomocí rozšířené a velmi účinné metody CRISPR/Cas9 omezili fungování genu Pcsk9 regulujícího hladinu cholesterolu u myší. Jeho koncentrace v krvi na půl roku poklesla. Jde o velmi významný experiment, protože genetici vůbec poprvé pomocí metody CRISPR/Cas9 potlačili fungování genu u dospělých zvířat. Chemickou strukturu cholesterolu vidíme na obrázku. Hraje důležitou roli v metabolismu tuků, vznikají z něj hormony a vitamin D. Příliš vysoká koncentrace v krvi může způsobit cévní a srdeční onemocnění.

CRISPR/Cas9 je bílkovinný komplex, který vyřadí z funkce stanovenou část řetězce DNA. Podrobný popis této metody nalezneme zde. Možná rizika použitého postupu shrnuje jeden z autorů výzkumu, Pratiksha Thakore z Duke University: „Jedna ze zajímavých věcí, na které jsme narazili, je imunitní odpověď na bílkovinu Cas9. Po injekci jsme pozorovali snížení aktivity zkoumané genu Pcsk9 , ale také zvýšení exprese mnoha genů imunitních systému. ... Lepší porozumění imunitní odpovědi a jejího ovlivnění je důležité pro využití technologií Cas9 k terapeutickým účelům.“

 

Výbuch posunul horu

14.5.2018
Zdroj:
T.Wang et al., The rise, collapse, and compaction of Mt. Mantap from the 3 September 2017 North Korean nuclear test, Science 10 May 2018: eaar7230, DOI: 10.1126/science.aar7230
Zdroj
Polohu hory Mantap na mapě Severní Koreje vyznačuje červený kroužek.

Severokorejský podzemní test atomové bomby dne 3.září 2017 pohnul měřitelným způsobem s horou Mantap, pod níž proběhl. Vrchol hory se posunul o 3,5 metru horizontálně a celý terén poklesl zhruba o 0,5 metru na ploše kolem 9 km2. Změny terénu zaznamenal německý satelit TerraSAR-X i japonský ALOS-2, určené k radarovému snímkování zemského povrchu. Jeden z autorů výzkumu, Teng Wang ze singapurské Nanyang Technological University, vysvětluje: “Náš výzkum ukazuje na možnosti dálkového průzkumu z vesmíru při popisu velkých podzemních nukleárních testů, pokud k nim v budoucnu dojde. Zatím odhalování utajovaných jaderných testů leží na celosvětové seizmické síti, možnosti družicového monitorování se využívají málo.“

Zmíněný výbuch odpařil horninu v bezprostředním okolí a vytvořil v hloubce 400 až 600 m pod povrchem dutinu o průměru 50 m. Dále rozdrtil horninu v oblasti o průměru 300 m. Horu nejprve nadzvedl o 2 m, aby posléze poklesla kvůli kolabující poškozené či chybějící hornině. Odpovídá to explozi 120 až 300 kilotun TNT. Síla hirošimské bomby dosáhla 13 kt. Výbuch jaderné bomby zaznamenají seismografy po celém světě. Určíme-li u každého z nich směr, odkud signál přišel, průsečík udává místo výbuchu. Pohyb geologických vrstev způsobujících zemětřesení horniny stlačuje a i napíná, zatímco exploze okolní materiál pouze symetricky silně stlačí. Vlastnosti seizmických vln vzniklých při zemětřesení a výbuchu jsou výrazně odlišné.

 

Co jí levhart?

13.5.2018
Zdroj:
C. C. Voigt et al., Sex-specific dietary specialization in a terrestrial apex predator, the leopard, revealed by stable isotope analysis. Journal of Zoology, 2018; DOI: 10.1111/jzo.12566
Zdroj
Levhart skvrnitý, poddruh levhart africký (Panthera pardus pardus), Národní park Etosha, Namibie, foto Patrick Giraud, edited to fix white balance, CC BY 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by/2.5, via  Wikimedia Commons.

Samozřejmě maso, co jiného? Ale čí maso? Levhart skvrnitý (Panthera pardus) je plaché zvíře a lidem se vyhýbá. Nemáme dostatek pozorování levhartího hodování, abychom mohli sestavit jejich jídelníček. Může sestávat z velkého množství zvířat nejrůznějších velikostí, jež savana nabízí. Pomůže nám analýza stabilních izotopů uhlíku a dusíku ve vousech. Zastoupení izotopů v celém těle predátorů, tedy včetně levhartích vousů, odpovídá poměru těchto izotopů ve svalech kořisti. Pro každé zvíře jde o typickou hodnotu.

Levhartí vous během zhruba 150 dní doroste délky osm až deset cm rychlostí zhruba 0,065 mm za den. Rozstříháme-li ho na krátké segmenty a v každém z nich určíme poměr izotopů uhlíku 12C a 13C a zároveň dusíku 14N a 15N, získáme celkem slušnou představu o tom, co v době růstu každého segmentu jedl. Největší rozdíl existuje ve stravě samců a samic, jež jedí prakticky všechno včetně drobných zvířat, např. zajíců, kterým se samci vyhýbají. Samci jsou vybíravější. Každý z nich upřednostňuje jinou kořist, např. antilopu impalu, kudu, přímorožce nebo prase savanové.

Složení levhartí stravy odráží rozdíly v životním stylu mezi pohlavími. Lovecký revír samic pečujících o mláďata je menší, takže musí vzít za vděk tím, co je. Navíc jejich průměrná hmotnost (34 kg) je podstatně menší, než průměrná hmotnost samců (58 kg). Nevelký zajíc pro ně tudíž představuje podstatně významnější úlovek.

Analýza proběhla s vousky 36 levhartů, po osmnácti samcích a samicích. Zvídavého čtenáře jistě napadne, jak se levhartům vous odebírá? Kdybychom k němu prostě přišli a ušmikli vousek, jistě by se bránil. Nicméně v rámci rozsáhlého programu znovurozšíření levharta v přírodě Namibie probíhají pravidelné zdravotní prohlídky uspaných zvířat. Levhart skvrnitý (Panthera pardus) patří do podčeledi velkých koček (Pantherinae) čeledi šelem (Carnivora). Dříve obýval rozsáhlé území od jižní Afriky po Koreu. Vyskytuje se v devíti poddruzích. Nyní je nejrozšířenější v subsaharské Africe, kde žije podruh levhart africký (Panthera pardus pardus).

 

Rostliny pomáhají i škodí

11.5.2018
Zdroj:
I.Baburin et al., Dehydroevodiamine and hortiamine, alkaloids from the traditional Chinese herbal drug Evodia rutaecarpa, are IKr blockers with proarrhythmic effects in vitro and in vivo, Pharmacological Research, Volume 131, May 2018, Pages 150-163, https://doi.org/10.1016/j.phrs.2018.02.024
Zdroj
Chemická struktura dehydroevodiaminu (nahoře) a hortiaminu (dole).

Neustále omílanou mantru, že vše přírodní je zdravé a vše z chemických továren je od ďábla, vyvracejí i poslední experimenty s tradiční čínskou medicínou. Kromě sloučenin prospěšných, jako třeba artemisin, v ní najdeme i látky nebezpečné. Tradiční čínská medicína využívá rostlinu ampák routoplodý (Evodia rutaecarpa) proti bolestem hlavy, nevolnosti, zvracení i menstruačním potížím. Kromě řady jiných sloučenin najdeme v ampáku i dehydroevodiamin a hortiamin, které blokují draselné kanály v buňkách srdečního svalu. Narušení přenosu informace může vést až k těžké srdeční arytmii, fibrilaci komor a náhlé smrti.

Plody ampáku routoplodého, foto Wu Zhu Yu.Ampák routoplodý z čeledi routovitých (Rutaceae) je nevelký strom dorůstají tří až pěti metrů. Roste v Číně na slunných lokalitách ve výšce kolem 1.500 m n.m.

Květ skočce obecného (Ricinus communis) z čeledi pryšcovitých, foto Roland zh, upload on 18. Oktober 2008, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.Využívání nejrůznějších přírodních přípravků, zejména rostlinných, je součástí tradiční čínské medicíny i dalších alternativních systémů. V přírodě skutečně najdeme řadu sloučenin, které mají prokazatelně léčivé či jinak prospěšné účinky. V rostlinách rovněž najdeme i sloučeniny, které nás mohou těžce poškodit i spolehlivě zabít. Např. bílkovinný toxin ricin ze semen skočce obecného (Ricinus communis) někteří experti počítají i k chemickým zbraním. Záleží samozřejmě i na dávce. Již na počátku novověku formuloval Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim zvaný Paracelsus (1493 - 1541) pravidlo, že co je v malé dávce lékem, ve velké může být jedem. Důležité je důkladná analýza sloučeniny a jejího působení. Že něco pochází z přírody a nikoliv z chemické továrny, nezaručuje vůbec nic. Molekuly nemají paměť, aby věděly, kde vznikly.

 

Kůň důstojně pohřbený

10.5.2018
Zdroj:
S.A.Schrader et al., Symbolic equids and Kushite state formation: a horse burial at Tombos, Antiquity, Volume 92, Issue 362 April 2018 , pp. 383-397, https://doi.org/10.15184/aqy.2017.239
Zdroj
Kostra pohřbeného koně (foto Purdue University).

Neznámý mocný muž bývalého království Kuš v nilském údolí měl tak silný vztah ke svému koni, že ho před 3.000 lety důstojně pohřbil zahaleného do tkaniny. V hrobě nalezli archeologové rovněž figurku skarabea (brouk vruboun posvátný) a zbytky železných součástek postroje. Jde o jeden z nejstarších archeologických nálezů tohoto kovu v Africe, takže do hrobu jistě nespadly omylem. Analýza kostry ukázala, že nešlo o běžné sedřené pracovní zvíře. Po celou dobu života o něj majitel dobře pečoval a pohřbil jako člena rodiny. Nalezenou kostru koně v 1,5 m hlubokém hrobě vidíme na fotografii z vykopávek (foto Purdue University).

Pohřeb proběhl někdy mezi lety 1050 und 728 před Kr. v době tzv. třetího přechodného období staroegyptských dějin, mezi Novou říší a Pozdním dobou. Hrob najdeme v lokalitě Tombos poblíž třetího nilského kataraktu, která v té době ležela v núbijském království Kuš. Jedna z výzkumnic, Mitautorin Michele Buzon z Purdue University ve West Lafayette v americké Indianě vysvětluje: „Jde o absolutně jedinečný objev. Nic podobného jsme dosud při našich vykopávkách v Tombosu nenašli.“

 

Tornádo letí

9.5.2018
Zdroj:
Brian Elbing et la., Monitoring infrasound from a Tornado in Oklahoma, 175th Meeting of the Acoustical Society of America, May 7-11, 2018, Minneapolis, Minnesota, Presentation 2pPA8, May 8, 2018
Zdroj
Tornádo blížící se k vesnici Elie v provincii  Manitoba v Kanadě dne 22.června 2007 (foto Justin1569, CC BY-SA 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, via Wikimedia Commons).

Důkladná analýza infrazvuků vydávaných tornády umožní výrazně zlepšit ochranu před nimi. Infrazvukem nazýváme vlnění prostředí, zpravidla vzduchu, o frekvencích 0,5 až 20 Hz, kterou naše ucho nevnímá. Vítr začíná typické infrazvuky vysílat přibližně hodinu před vlastním vznikem tornáda. Speciální mikrofony je zachytí na vzdálenost stovek kilometrů, což umožní zejména snížit počet falešných varování. Na obrázku vidíme tornádo blížící se k vesnici Elie v provincii Manitoba v Kanadě dne 22.června 2007 (foto Justin1569, CC BY-SA 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, via Wikimedia Commons).

Náčrtek krabice, která izolovala citlivé mikrofony před větrem při pohledu seshora. Trubice kryjící otvory leží při měření ve vodorovné rovině.Zásadní problém bylo rozpoznat pro předpověď tornáda nevýznamné infrazvuky nesouvisejícího větru. Řešení nepřinesl důmyslný software, jak je v dnešní době zvykem, nýbrž obyčejná krabice s trubicovými otvory, která ukrývala mikrofon. Její náčrtek při pohledu seshora vidíme na obrázku. Trubice kryjící otvory leží při měření ve vodorovné rovině.

Sílu tornád měříme pomocí Fujitovy-Pearsonovy stupnice (F-stupnice), která třídí tornáda podle síly do sedmi stupňů F0 až F6:

F0 do 33 m/s (117 km/h) lehké škody - spadlé komíny, zlámané větve stromů, vyrvané mělce kořenící stromy, škody na vývěsních štítech
F1 33 až 50 m/s (117 až 180 km/h) mírné škody - strhává střešní kryt, posunuje nebo otáčí prefabrikované domy a vytlačuje auta ze silnic
F2 50 až 70 m/s (180 až 252 km/h) značné škody - strhává střechy, ničí prefabrikované domy, převrací vagóny, vyvrací a láme vzrostlé stromy, z lehkých předmětů vytváří nebezpečné projektily, zdvihá automobily ze země
F3 70 až 92 m/s (252 až 332 km/h) vážné škody - ničí střechy i zdi dobře postavených domů, převrací vlaky, většina stromů v lesích je vyvrácena, těžká auta jsou zdvihána ze země a odvrhávána
F4 92 až 117 m/s (332 až 418 km/h) zničující škody - srovnává se zemí dobře postavené domy, stavby se slabými základy odnáší, auta jsou odmršťována a z těžkých předmětů se stávají poletující projektily
F5 117 až 142 m/s (418 až 511 km/h) ohromující škody - silné konstrukce domů jsou srovnávány se zemí a odnášeny, projektily velikosti automobilu poletují vzduchem a jsou odmršťovány do vzdálenosti přesahující 100 m, stromy jsou odkorňovány, objevují se i jiné neuvěřitelné jevy
F6 142 až 168 m/s (511 až 605 km/h) nepředstavitelné škody; tento druh smrště je velmi nepředvídatelný

 

Kukaččí ryba

6.5.2018
Zdroj:
R.Blažek et al., Success of cuckoo catfish brood parasitism reflects coevolutionary history and individual experience of their cichlid hosts, Science Advances 02 May 2018: Vol. 4, no. 5, eaar4380, DOI: 10.1126/sciadv.aar4380
Zdroj
Na obrázku nahoře vidíme dospělého peřovce kukaččího (foto Radim Balžek), dole týden staré mládě (foto Wenjing Yi).

Tisková zpráva AV ČR:

Peřovec kukaččí (Synodontis multipunctatus) žije v jezeře Tanganika ve východní Africe. Pro své rozmnožování využívá strategii, která se nazývá hnízdní parazitismus. V praxi to znamená, že své oplozené jikry podkládá jiným rybám. Laicky řečeno, starost o své potomstvo přenechá jiným druhům ryb. Tento případ je zajímavější o to, že hostitelské ryby (ty co se o kukaččí potomstvo v nevědomosti starají), své vlastní mláďata inkubují v ústní dutině. Jedná se o tlamovce ze skupiny afrických cichlid.

Samice tlamovce kladou po námluvách jikry do připraveného hnízda a následně je sbírají svými ústy. K oplodnění dochází rovněž v ústní dutině, kam samice nasaje spermie. Jikry se vylíhnou během několika dní a malé rybky zůstávají nadále v ústech po dobu 2-3 týdnů, dokud se jim nevstřebá žloutkový vak a nejsou schopny samostatného stravování. Tento způsob péče o mláďata brání predaci jiker a u cichlid jde o celkem běžný způsob rozmnožování.

Kukaččí ryba narušuje harmonický průběh rozmnožování tlamovců těsně před tím, než samice sebere vlastní jikry do své tlamy. Do hnízda totiž hbitě naklade své vlastní oplozené jikry (tření obou druhů tak probíhá souběžně), které se však líhnou dříve než hostitelské. Malé „kukačky“ si pak jako první chod naservírují své nevlastní sourozence. I když se zdá, že investice tlamovců do svého potomstva v tomto případě byla marná, není tomu tak vždy. Vědci z ÚBO AV ČR, v.v.i. ve svých experimentech dokázali, že tlamovci se ze svého omylu umějí pro příště poučit. Ty samice, které již s kukaččí rybou měly čest, byly schopny na podruhé cizí vejce lépe rozpoznat a odmítnout. Ale jen, ty které s peřovci žijí i v přírodě – tlamovci z jiných afrických jezer tohoto učení schopni nejsou.

Tento způsob hnízdního parazitismu byl již dříve zjištěn u ryb v přírodě. Ale přes velké úsilí mnoha týmů trvalo více než 30 let než někdo dokázal tento způsob parazitismu uchopit v laboratorních podmínkách. Tato studie otevírá cestu k lepšímu pochopení hnízdního parazitizmu, unikátnímu způsobu rozmnožování v živočišné říši. Na obrázku nahoře vidíme dospělého peřovce kukaččího (foto Radim Balžek), dole týden staré mládě (foto Wenjing Yi).

 

Hřeje a řídí

4.5.2018
Zdroj:
K.I.Stanford et al., 12,13-diHOME: An Exercise-Induced Lipokine that Increases Skeletal Muscle Fatty Acid Uptake, Cell Metabolism, Volume 27, Issue 5, p1111–1120.e3, 1 May 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.020
Zdroj
Hnědá tuková tkáň myši, foto University of Cincinnati.

Dlouho jsme předpokládali, že lidé na rozdíl od některých zvířat nemají žádnou hnědou tukovou tkáň, která dokáže přeměnit tuk uložený v buňkách rovnou na teplo. Jako hnědou ji označujeme proto, že obsahuje podstatně více buněčných organel mitochondrií, takže na rozdíl od běžné bílé tukové tkáně je nahnědlá. Bílá tuková tkáň slouží jako zásobárna tuků a nedokáže s nimi nakládat. Později se ukázalo, že přece jen pod kůží na zádech drobné ostrůvky hnědě tukové tkáně máme. Hnědou tukovou tkáň myši vidíme na obrázku (foto University of Cincinnati). Naše vypadá obdobně.

Poslední výzkumy doložily, že hraje mnohem větší roli. Chemická struktura signální molekuly 12,13-diHOME.Při tělesné námaze produkuje signální molekulu zvanou 12,13-diHOME (chemická struktura viz obr.), která způsobuje, že svaly získávají další energii z mastných kyselin v krvi. „Je fascinující, že během cvičení namísto spalování kalorií jako za chladu hnědý tuk zřejmě svalům signalizuje, aby využívaly více mastných kyselin jako zdroj energie. Během cvičení všechny metabolicky důležité tkáně, včetně tuku, zřejmě komunikují navzájem a chystají energii pro práci svalů,“ komentuje spoluautorka výzkumu Laurie Goodyear z Joslin Diabetes Center a lékařské fakulty Harvard University. Další výzkum přinese informace o přesném mechanismu působení sloučeniny 12,13-diHOME, což pravděpodobně umožní přípravu nových léčiv proti cukrovce 2.typu a obezitě. Prostě cvičení nahradíme pilulkou! Je to skutečně správná cesta?

 

Živě z nitra těla

3.5.2018
Zdroj:
https://www.wissenschaft.de/technik-digitales/live-aus-dem-koerper/
Zdroj

Zajímavé záběry pohybů ústní dutiny a hltanu a jejich koordinaci při mluvení pořízené magnetickou rezonancí shlédneme zde. Od 80.sekundy vyslovuje mluvčí jednotlivé hlásky. Magnetická rezonance vytváří obrazy lidského nitra pomocí atomů vodíku, jejichž obsah ve tkáních a orgánech kolísá. Silným magnetickým polem nejprve srovnáme Kvantová vlastnost elementárních částic bez klasického ekvivalentuspiny? atomových jader vodíku a potom je vychylujeme pomocí radiových vln. Při návratu do polohy odpovídající magnetickému poli vysílají radiové vlny, které zachytáváme citlivými cívkami. Mnohonásobným opakováním a náročným počítačovým zpracováním získáme kvalitní zobrazení řezu naším tělem ve stanovené rovině. Tým Jense Frahma z Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie v Göttingen zrychlil zobrazování natolik, že umožňuje snímat děje v reálném čase, např. tlukot srdce nebo zpěv.

 

Ulovili megalenochoda nebo neulovili?

2.5.2018
Zdroj:
D.Bustos et al., Footprints preserve terminal Pleistocene hunt? Human-sloth interactions in North America, Science Advances 25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar7621, DOI: 10.1126/sciadv.aar7621
Zdroj
Umělecká rekonstrukce třetihorního magelenochoda Nothrotheriops (obr FunkMonk (Michael B. H.), CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Zkamenělé stopy dávného lovu na obrovského pravěkého lenochoda rodu Nothrotheriops nebo Paramylodon najdeme ve White Sands National Monument v USA. Svalnatý příslušník třetihorní megafauny o výšce 2,5 m s mohutnými drápy by si snadno poradil s jakýmkoli člověkem jednotlivě. Podle stop zaujímal obranou pozici na zadních nohou v různých směrech, podle toho, odkud přicházel útok nebo akce k odpoutání pozornosti. Z různých stran k němu směřují stopy lidí na špičkách, takže nejspíš přibíhali a odbíhali. Záloha stála opodál. Takové fosilie interakcí mezi predátory a kořistí jsou extrémně vzácné. Uměleckou rekonstrukci megalenochoda Nothrotheriops vidíme na obrázku (obr FunkMonk (Michael B. H.), CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Lidské a lenochodí stopy lovu ve White Sands. Na obr. E, J a K vidíme otisk lidského chodidla ve stopě lenochoda, na obr. L a M otisky jeho drápů (D.Bustos et al., Footprints preserve terminal Pleistocene hunt? Human-sloth interactions in North America, Science Advances  25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar7621, DOI: 10.1126/sciadv.aar7621).Paleontologové zrekonstruovali lov na základě zhruba stovky dochovaných lenochodích a lidských stop. Podle velikosti můžeme usuzovat, že patřily jedincům obou pohlaví a různého věku. Stopy lenochoda jsou uspořádány do kruhových nebo eliptických tvarů (obr.C), což dokládá, že se bránil. Lov proběhl před koncem poslední doby ledové, tedy více než před 11.700 roky. Usínala-li tlupa našich předků s žaludky plnými lenochodí pečínky, se sotva kdy dozvíme, nicméně krátce poté obří lenochodi vyhynuli. Na obrázku vidíme některé ze dochovaných stop. Jasným důkazem, že vznikly ve stejnou dobu, je otisk lidského chodidla ve stopě lenochoda na obr E, J a K. (D.Bustos et al., Footprints preserve terminal Pleistocene hunt? Human-sloth interactions in North America, Science Advances 25 Apr 2018: Vol. 4, no. 4, eaar7621, DOI: 10.1126/sciadv.aar7621).

Duny ze sádrovcového písku ve White Sands National Monument, foto NPS.White Sands je oblast v USA ve státě Nové Mexiko, která, jak již název napovídá, je typická svým bílým pískem (viz obr., foto NPS). Tvoří ho sádrovec CaSO4.2H2O. Kromě fosilií stop lidí a lenochodů tam nacházíme zkamenělé otisky nohou dalších třetihorních tvorů, např. mamutů. Jak tvrdí jeden z autorů výzkumu, David Bustos z National Park Service, „Ve White Sands National Monument nalezneme nejvyšší koncentraci lidských stop spolu s giganty megafauny doby ledové v Americe.“ Část oblasti zabírá rezervace (White Sands National Monument) a další část raketová dopadová střelnice. Na severu leží lokalita Trinity Site, kde 16.července 1945 proběhl první test atomové bomby.

akademon.cz 13.8.2017: Tunely lenochodů

Marek 23.5.2018: Jak vznikne písek ze sádry?

Leopold Kyslinger 24.5.2018: Sádrovec je nerost, sádra je uměle vytvořený materiál. Od sádrovce se liší tím, že má čtvrtinový obsah vody. Sádrovec je křehký a vzdušná eroze jej mění snadno na písek. Na rozdíl od křemičitého písku špatně vede teplo a ve vodě se rozpouští.

 

Diskuse/Aktualizace