$galaxy, black hole, universe, fractal, stars, milkyway, cosmos, black hole, black hole, black hole, black hole, black hole, milkyway, milkyway$

Fermilab přepisuje fyziku magnetické anomálie v „prázdném“ prostoru

14. 4. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 4 min read 19 Zobrazení anomálie, černá díra, Fermilab, kvantová fyzika, magnetická anomálie, magnetické pole, mion, virtuální částice

Fyzika Nové TOP 10 Vědecké objevy Vesmír Výzkum

galaxy, black hole, universe, fractal, stars, milkyway, cosmos, black hole, black hole, black hole, black hole, black hole, milkyway, milkyway

Tento dlouho očekávaný výsledek s ohromujícím dosažením přesnosti zůstane po mnoho dalších let nejpřesnějším měřením magnetické anomálie mionu na světě.

Vědci vědí, že ani ve vakuu není prostor nikdy prázdný. Místo toho je naplněný neviditelným mořem virtuálních částic, které se v souladu se zákony kvantové fyziky objevují a mizí na neuvěřitelně krátké časové okamžiky.

Miony jsou částice se silným magnetickým polem, které se nacházejí v „prázdném“ prostoru. Jde o těžšího bratrance elektronu. Miony jsou podobné elektronům, ale jsou asi 200krát hmotnější. A stejně jako elektrony mají miony kvantově mechanickou vlastnost zvanou spin, kterou lze interpretovat jako malý vnitřní magnet. V přítomnosti vnějšího magnetického pole se vnitřní magnet bude kolísat podobně jako osa u káči (dětské hračky). Experiment na kterém vědci pracovali dlouhých 20 let tak doslova přepisuje fyziku.

Virtuální častice

Vědci můžou testovat přítomnost a povahu těchto virtuálních částic pomocí paprsků částic putujících v magnetickém poli. Experiment, který probíhal pomocí mionu g-2 zkoumali precesi mionů vystavených magnetickému poli. Hlavním cílem bylo ověřit předpovědi Standardního modelu týkající se této hodnoty experimentálním měřením rychlosti precese s přesností 0,14 ppm. Pokud existuje nesrovnalost, mohlo by to znamenat, že Standardní model je neúplný a vyžaduje revizi.

Třetí a poslední výsledek, založený na datech z posledních tří let, je v dokonalé shodě s předchozími výsledky experimentu, což dále upevňuje experimentální světový průměr. Tato dlouho očekávaná hodnota bude po mnoho dalších let nejpřesnějším měřením magnetické anomálie mionů na světě.

Navzdory nedávným výzvám, které se týkaly teoretických předpovědí, které snižovaly důkazy o nové fyzice z mionu g-2, tento výsledek poskytuje přísný standard pro navrhovaná rozšíření Standardního modelu částicové fyziky.

Miony rotují v magnetickém poli a další subatomární částice ovlivňují jejich pohyb. Čím silnější je magnetické pole, tím rychleji se mion kymácí. Pozorováním rotace mohou vědci měřit, jak rychle se miony kymácejí. Když však vědci provedli experiment, zjistili, že miony můžou být o něco magnetičtější, než předpovídala teorie.

Anomálii je potřeba vysvětlit

Anomálie je malá, pouhých 2,5 dílů z 1 miliardy. To ale může stačit k tomu, aby bylo nutné vysvětlit, co způsobuje rychlejší kymácení, v podobě zcela nových elementárních částic. Pokud by se to stalo, zpochybnilo by to Standardní model částicové fyziky, soubor pravidel pro fungování vesmíru. Dokonce je to možná nová fyzika, která má důsledky pro budoucí experimenty a pro možné souvislosti s temnou hmotou.

Pokud experiment neodpovídá teorii, mohlo by to naznačovat novou fyziku. Fyzici se konkrétně zamýšleli nad tím, zda by tento rozpor mohl být způsobený dosud neobjevenými částicemi, které přitahují precesi mionu.

Na rozdíl od jiných experimentů v oblasti fyziky potřeboval projekt Muon g-2 více než jen fyziky zabývající se částicovou fyzikou, ale potřebovala kolaboraci, která se skládala také z fyziků pracujících na urychlovačích, atomových fyziků a jaderných fyziků. Bylo velmi cenné sledovat, že když se sešli všichni tito různí odborníci, dokázali společně vyřešit věci, které by jedna skupina pravděpodobně sama nezvládla.

Objev mionu

Ve 30. letech 20. století si vědci mysleli, že hmotu zcela pochopili. Bylo jasné, že hmota se skládá z atomů, atomy z protonů, neutronů a elektronů a tím to skončilo.

Pak ale objevili mion, překvapivě těžkého bratrance elektronu, který neměl žádný zjevný účel kromě toho, aby mátl vědce. Mion byl tak nečekaný, že nositel Nobelovy ceny Isidor Isaac Rabi v souvislosti s jeho objevem doslova vtipkoval: „Kdo si to objednal?“

O sedmdesát pět let později se velká část záhady obklopující mion rozplynula. Vědci určili jeho hmotnost s přesností na osm desetinných míst, znají jeho poločas rozpadu na pikosekundu a dokonce našli způsoby, jak ho manipulovat pro využití ve vědě a průmyslu. Přesto mnoho vědců věří, že mion je víc, než se na první pohled zdá.

Nakonec se z 16 částic ve Standardním modelu mion stává středem výzkumu stále více fyziků, kteří se snaží porozumět jeho jedinečným vlastnostem a zároveň ho využít jako sondu pro zbytek subatomárního světa.

Zdroj: Fermilab; https://news.fnal.gov/2025/06/muon-g-2-most-precise-measurement-of-muon-magnetic-anomaly/

Jak osvítit měsíční temnotu? Kráter mimo sluneční energii může osvítit stabilní laserová síť

30. 3. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 6 min read 66 Zobrazení energetická síť, energie, laser, Měsíc, osídlování, vesmírné stanice

Astrofyzika Budoucnost Nové Vesmír Výzkum

Polární oblasti Měsíce představují jednu z nejlákavějších a zároveň nejnebezpečnějších oblastí pro vesmírný výzkum.

V hlubokých kráterech jižního pólu Měsíce se nacházejí permanentně zastíněné oblasti (PSR). Jsou to oblasti, které po miliardy let neviděly sluneční světlo a které zřejmě ukrývají cenné ložiska vodního ledu. Proto by mohly být stanovištěm pro budoucí lunární základny.

Tyto oblasti se však nacházejí v neustálé tmě. Běžné teploty zde klesají pod -230 °C. Tradiční zařízení, která jsou poháněná solární energií, jsou na těchto nehostinných místech zcela mimo realitu. Vesmírné agentury i komerční firmy přicházejí s návrhy, jak tento problém vyřešit. V diskuzi tak jsou návrhy od štěpných reaktorů až po orbitální elektrárny. Ale základní otázka zůstala nezodpovězena. „Jak může fungovat praktický a cenově dostupný systém dodávky energie, který bude spolehlivě napájet průzkumné moduly v těchto sluncem zapomenutých zónách?“

Žijeme v době, kdy se země toužící po dobývání vesmíru připravují na nadcházející desetiletí pro průzkum Měsíce. Otázkou již není, zda dokážeme dodat energii do nejtemnějších míst Měsíce, ale jak to udělat co nejefektivněji.

Infrastruktura s laserovým zdrojem

Studie, která byla publikovaná v časopise Planet (svazek 2, číslo 1), nabízí první systematický přístup k této nesnadné výzvě. Zdroj představuje sofistikovaný rámec pro optimalizaci sítě s ohledem na terén, který posouvá laserové vyzařování od tradiční analýzy s jedním spojem k optimalizaci na úrovni více stanic a systémů a nabízí novou perspektivu pro budoucí nasazení energetické infrastruktury na Měsíci.

Základní výzva pro výzkum polárních oblastí Měsíce spočívá v jeho paradoxní energetické geografii. Okraje kráterů jsou téměř nepřetržitě osvětlované slunečním světlem, což z nich činí ideální místa pro získávání solární energie a její vybudování, avšak vědecky cenná dna kráterů, kde se hromadí vodní led, zůstávají v neustálé tmě.

Předchozí technické návrhy se z velké části omezovalo na omezené bodové přenosové spoje umístěné v terénu. Vědci, kteří nyní prokázali, že je možný přenos laserové energie na pozemské vzdálenosti, vyvinuli účinné fotovoltaické měniče laserového světla a navrhli orbitální konstelace výkonových relé. Celému návrhu chybělo systémové pochopení toho, jak může více uzlů pro přenos energie spolupracovat jako koordinovaná síť za trojího omezení: 1.zlepšení efektivního pokrytí cílové oblasti, 2. posílení regionální konektivity a 3. řízení nákladů na infrastrukturu.

Vědci se s tímto optimalizačním problémem vypořádali přímo a vyvinuli matematický rámec, který chápe dodávku energie z Měsíce jako výzvu návrhu sítě, nikoli jako problém přenosu mezi body. Jejich přístup začíná realistickou geografií, využívá topografická data s vysokým rozlišením z laserového výškoměru (LOLA) NASA na lunárním orbitu a zaměřuje se na oblast poblíž kráteru Shackleton.

Model zahrnuje terénní překážky, lokální osvětlovací podmínky, divergenci difrakce paprsku, chyby zaměření a útlum měsíčního prachu, čímž vytváří komplexní rámec pro přenos laseru z Měsíce a nasazení sítě. Je důležité poznamenat, že uzly napájení v této studii nejsou pouze pevné „laserové stanice“; systém místo toho využívá rozdělenou architekturu, ve které jsou za získávání a dodávku energie zodpovědné pevné podpůrné platformy, zatímco laserové emisní jednotky lze lokálně upravovat a přemisťovat, aby se dosáhlo příznivějších přenosových podmínek. Na základě tohoto rámce tým simuloval, jak by více emisních jednotek mohlo přenášet laserovou energii do přijímačů namontovaných na roverech, násypkách nebo zařízeních pro využití zdrojů in situ, které pracují v trvale zastíněných oblastech.

Tří klíčové výkonnostní dimenze

Hlavní inovací studie spočívá v první simultánní optimalizaci tří klíčových výkonnostních dimenzí. Pokrytí zajišťuje, že vědecky cennější PSR mohou v případě potřeby přijímat energetickou podporu, ať už se jedná o krátké přesuny roveru, nebo dlouhodobý provoz pevného zařízení. Konektivita nespočívá pouze v přidání více izolovaných bodů napájení, ale ve snížení fragmentace napájených oblastí a vytvoření souvislejší prostorové struktury, čímž se snižuje riziko, že mobilní průzkumník neúmyslně opustí napájenou oblast během pohybu mezi regiony a podporuje trvalé průzkumné úkoly. Cenová omezení zohledňují skutečnost, že každá vysílací jednotka, každý čtvereční metr přijímacího pole a každá tuna zařízení dodaná na měsíční povrch s sebou nese značnou cenu. Tím, že tyto tři faktory byly považované za vzájemně závislé proměnné, nikoli za samostatné faktory, tým odvodil konfiguraci laserové sítě optimalizovanou pro terén, která vyvažuje rozsah infrastruktury a provozní schopnosti.

Obraz — Popis: (a) Vícemístná vysoce účinná laserová síť s ohledem na terén na měsíčním povrchu. (b) Distribuce přijímaného výkonu pro mobilní průzkumníky Měsíce před a po optimalizaci s ohledem na terén.

Studie nabízí praktickou podporu pro rozhodování o plánování budoucích lunárních základen. Výzkum ukazuje, že rozmístění optimalizované s ohledem na terén může výrazně zlepšit pokrytí energie a regionální konektivitu v jižních pólových PSR: efektivní poměr pokrytí se zvyšuje z 10,76 % na 27,55 %, zatímco regionální konektivita se zvyšuje z 39,93 % na 98,92 %. Ve srovnání se základním schématem, které vybírá lokality výhradně na základě lokálních podmínek vysokého osvětlení, optimalizovaná konfigurace výrazně zlepšuje celkový výkon sítě a zároveň udržuje požadavky na infrastrukturu pod kontrolou.

A co je důležitější, tým nejen optimalizoval výběr stanice, ale také zdokonalil lokální umístění laserových emisních jednotek, což umožňuje efektivnější propojení dříve fragmentovaných napájených oblastí a poskytuje spolehlivější trvalou energetickou podporu pro mobilní průzkumné úkoly na měsíčním povrchu.

Z technického hlediska výzkum posouvá laserové vyzařování nad rámec laboratorních demonstrací, které dosud charakterizovaly tuto oblast. Nedávné experimenty ukázaly, že vysoce účinné polovodičové lasery dokáží udržet stabilní provoz i v extrémních teplotách očekávaných v lunárním prostředí, zatímco fotovoltaické přijímače prokázaly účinnost konverze, která činí přenos laserového výkonu ekonomicky životaschopným.

S tím, jak se výzkum vesmíru posouvá směrem k trvalé lidské přítomnosti za hranicemi Země, bude schopnost bezdrátově dodávat energii přes náročný terén stále důležitější. Stejné optimalizační principy, které tým aplikoval na měsíční krátery, by mohly být použitelné i v marsovských kaňonech, při těžbě asteroidů, nebo dokonce v pozemních aplikacích, kde je konvenční energetická infrastruktura nepraktická. Studie vytváří metodologický základ pro uvažování o vesmírných energetických sítích jako o integrovaných systémech, nikoli jako o izolovaných článcích. Je to perspektiva, která se v budoucnu ukáže jako neocenitelná s tím, jak se bude rozšiřovat dosah lidstva ve sluneční soustavě.

Nejvíce povzbudivé je, že studie ukazuje, že sítě pro vyzařování laserového výkonu vykazují jasný inženýrský potenciál, zatímco příslušné podpůrné technologie se neustále vyvíjejí. Požadovaná laserová účinnost byla prokázána v laboratorních podmínkách. Zaměřovací a sledovací systémy dosáhly potřebné přesnosti pro aplikace na oběžné dráze Země a fotovoltaické přijímače byly testované za simulovaných měsíčních podmínek. Chyběla jen jedná jistota, a to, že tyto komponenty lze sestavit do systému, který spolehlivě splňuje požadavky mise za přijatelnou cenu. Tým tuto jistotu získal prostřednictvím důkladné analýzy a optimalizace.

Tato nabízí systematický přístup k návrhu a posouvá laserové vyzařování od konceptu jednoho propojení k síťovému řešení pro plánování misí. Pro rovery, vrtné systémy a systémy podpory života, které by jednoho dne mohly fungovat ve věčném soumraku měsíčních kráterů, bude spolehlivé napájení nezbytným základem pro pokračující pokrok v průzkumu hlubokého vesmíru.

Zdroj: studie Technologického institutu v Harbinu; https://www.eurekalert.org/news-releases/1121717; vědecká studie DOI10.15302/planeta.2026.26008

Spermie v mikrogravitaci ztrácí orientaci, žádná vesmírná miminka zatím nebudou

27. 3. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 3 min read 72 Zobrazení embryo, gravitace, mikrogravitace, orientace, osídlování, porod, spermie, těhotenství, vesmír

Evoluce Nové Osídlování vesmíru TOP 10 Vesmírné objevy Výzkum

Vědět, která strana je nahoru a která dolů pomáhá spermiím najít cestu k vajíčku. Bez gravitace se potýkají s problémy.

Rozmnožování u savců zahrnuje mnoho podmínek. Vědci jsou teprve na začátku s hledáním, které z nich budou fungovat i mimo Zemi. Dřívější studie, které naznačovaly, že spermie plavou v mikrogravitaci stejně dobře jako na Zemi, nestačí k prokázání, že reprodukce na oběžné dráze bude fungovat. A rozhodně nebude snadná v případě, pokud bude probíhat postaru.

Stejný výzkum vyvolává otázky, zda mikrogravitace může představovat problémy i pro jiné aspekty, jako je porod dítěte ve vesmíru, který může vyžadovat více pozemských podmínek.

Jak ukázal nový výzkum Adelaidské univerzity, který u spermií odhalil, že nedostatek gravitace u nich negativně ovlivňuje navigační schopnosti.

Spermie v mikrogravitaci

Vědci ve své studii zkoumali, jak by mimozemské podmínky mohly ovlivnit navigaci spermií, oplodnění a raný vývoj embryí. Pro svou studii si vybrali vzorky spermií od tří různých savců, včetně lidí. Vzorky byly podrobeny 3D klinostatu, přístroji, který simuluje podmínky nulové gravitace ve vesmíru otáčením buněk, čímž dochází k jejich dezorientaci. Spermie poté prošly bludištěm navrženým tak, aby napodobovalo ženský reprodukční trakt. *3D klinostat vyvinul Dr. Giles Kirby ze společnosti Firefly Biotech

Vědci při svém pokusu při podmínkách v mikrogravitaci pozorovali významné snížení počtu spermií, které byly schopné úspěšně najít cestu komorovým bludištěm. Poprvé byli schopni ukázat, že gravitace je důležitým faktorem pro schopnost spermií pohybovat se kanálem, jako je reprodukční trakt.

Stejně se to projevilo u všech modelů, a to i přes to, že nedošlo ke změnám ve způsobu, jakým se spermie fyzicky pohybují. To naznačuje, že jejich ztráta směru nebyla způsobena změnou motility, ale jinými faktory.

Progesteron jako navigátor

Většímu počtu lidských spermií pomohlo překonat negativní účinky simulované mikrogravitace přidání pohlavního hormonu progesteronu, který je pro nastolení těhotenství důležitý. Vědci se domnívají, že je to tím, že progesteron se uvolňuje také z vajíčka a může pomoci navést spermie k místu oplodnění. Ale toto řešení zatím není potvrzené.

Vědci také zkoumali dopad mikrogravitace během oplodnění a na následný vývoj embryí u zvířecích modelů. Po čtyřech hodinách vystavení nulové gravitaci vědci pozorovali, že úspěšně oplodněná vajíčka měla 30% snížení počtu myších vajíček.

Během čtyř až šesti hodin vystavení mikrogravitaci vědci pozorovali sníženou míru oplodnění. Dlouhodobé vystavení se zdálo být ještě škodlivější. Vedlo ke zpoždění vývoje a v některých případech i ke snížení počtu buněk.

***Popis: Studie Adelaidské univerzity zjistila, že nedostatek gravitace u spermií negativně ovlivňuje navigační schopnosti.***

***Popis: Vystavení nulové gravitaci zřejmě ovlivnilo počet fetálních buněk v embryu.***

Reprodukce a vývoj ve vesmíru je kritický

Studie ukazuje, jak složitý je reprodukční úspěch ve vesmíru a jak naléhavá je potřeba dalšího výzkumu ve všech raných fázích vývoje. Proto vědci nyní vstupují do další fáze svého výzkumu. Nově budou testovat jak různé gravitační prostředí, jako je například na Měsíci, Marsu.

Klíčovou otázkou je, zda ke změnám ve vývoji souvisejícím s gravitací dochází postupně s tím, jak klesá gravitační síla, nebo zda existuje prahový efekt, reakce „všechno nebo nic“.

Pochopení tohoto rozdílu je nezbytné pro plánování budoucí lidské reprodukce v mimozemském prostředí, včetně osídlení Měsíce a Marsu, a pro vývoj systémů umělé gravitace, které podporují zdravý vývoj.

Zdroj: vědecká studie byla publikovaná v časopise Communications Biology 10.1038/s42003-026-09734-4; https://www.eurekalert.org/news-releases/1121275

Blesky na Jupiteru jsou více než 100krát silnější než na Zemi

26. 3. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 6 min read 54 Zobrazení blesky, energie, Ivana Kolmašová, Jupiter, Michael Wong, NASA, Země

Astrofyzika Nové Vesmír Vesmírné objevy Výzkum Země

Silnější bouře na Jupiteru produkují silnější blesky. Nová měření se snaží odhalit elektrické jevy spojené s bouřkami na Zemi.

Zásah bleskem nechce zažít nikdo z nás. A i když je pravděpodobnost zásahu minimální, existují případy, kdy blesk člověka usmrtil, jiní jedinci se s ním za svůj život setkali i několikrát a vyvázli jen s „minimálním“ popálením. Já osobně vím, že na Jupiter rozhodně nepoletím, protože i když bouřky na Zemi miluji, ty na Jupiteru bych rozhodně zažít nechtěla.

Jupiter je nejhmotnější planetou v naší sluneční soustavě. Její velikosti odpovídají obrovské bouře, z nichž některé trvají dokonce několik staletí. Některé z těchto bouří generují ohromné blesky. Jejich záblesky můžou mít až 100krát více enegie než blesky na Zemi.

Výsledky pocházejí z analýzy dat z kosmické sondy NASA Juno, která obíhá Jupiter od roku 2016 a skenuje atmosféru pomocí svého mikrovlnového radiometru, který dokáže detekovat rádiové emise z blesků podobné rádiovému rušení vytvářenému blesky na Zemi. Mikrovlny se nacházejí na vysokofrekvenčním konci rádiového spektra.

Studium blesků na jiných planetách odhaluje pozemské mechanizmy

Studium bouří na jiných planetách vrhá světlo na bouře na naší planetě. Systém bouří na Zemi stále není zcela pochopený. I když si myslíme, že o blescích na Zemi víme hodně, tolik toho zase nevíme. Vědci navíc v posledním desetiletí objevili několik nových typů „přechodných světelných jevů“ spojených s bouřkami, které se objevují na Zemi. Říká se jim TLE. Mezi tyto TLE, neboli milisekundové elektrické jevy v troposféře nad velkými bouřemi, patří sprity, jety, halo a jev zvaný ELVE.

Na Jupiteru blesky vědcům „říkají o konvekci, což je způsob, jakým atmosféra víří a přenáší teplo zespodu“. I když konvekce na Zemi a Jupiteru funguje trochu jinak, protože Jupiter má atmosféru s převahou vodíku. Takže jupiterův vlhký vzduch je těžší a hůře se vynáší nahoru.

Vzduch na Zemi se skládá převážně z dusíku, který je těžší než voda, takže přidaná voda zvyšuje vztlak vlhkého vzduchu. Těžší vlhký vzduch na Jupiteru nejenže znamená, že k vzniku bouře je zapotřebí mnohem více energie, ale bouře také mnohem více energie uvolní, když dosáhne horní vrstvy atmosféry, což vede k vysokým rychlostem větru a intenzivním bleskům mezi mraky.

Kosmické lodě prolétající kolem Jupiteru

Podle Wonga téměř každá kosmická loď prolétající kolem Jupiteru detekovala blesky, hlavně proto, že záblesky na noční straně planety vynikají. Na základě dat z předchozích misí, které dokázaly detekovat pouze super silné záblesky na temné straně, si Jupiter získal pověst zdroje, který do svých záblesků vkládá větší sílu než pozemské blesky. To platilo do chvíle, kdy vysoce citlivá kamera pro sledování hvězd na sondě Juno vzbudila pochybnosti a detekovala četné, ale slabší záblesky podobné těm na Zemi. Problém se snímkováním noční strany planety obecně spočívá v tom, že mraky můžou pohled na blesky blokovat a ztěžovat určení jejich skutečné optické síly.

Hlavní přístroj sondy Juno, mikrovlnný radiometr, poskytl přesnější způsob měření výkonu blesků bez vlivu zatemňujících mraků v atmosféře Jupiteru. Přestože přístroj nebyl původně navržený ke studiu blesků, radiometr směřující dolů dokáže detekovat mikrovlnné emise z blízkých bouří.

Bouře na Jupiteru se však často vyskytují současně v pásech, které planetu obklopují. Takže je těžké určit, která bouře blesky způsobila a bez přesné polohy bouře není možné určit sílu blesků pouze pomocí mikrovlnných měření. Astrofyzik tato měření přirovnal k sérii zvuku petard při oslavě čínského Nového roku, kdy nevíte, jestli se jedná o explodující popcorn kousek od vás, nebo o petardy o blok dál.

Nenápadné superbouře

Naštěstí v letech 2021 a 2022 nastalo v severním rovníkovém pásu klidné počasí a Wong se dokázal soustředit na jednu velkou bouři po druhé a pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu, kamery sondy Juno a snímků sdílených amatérskými astronomy přesně určil její polohu. Tyto superbouře označil za „nenápadné“. Stejně jako u skutečných superbouří přetrvával jejich vzorec aktivity měsíce a globálně transformoval strukturu okolní oblačnosti. Na rozdíl od skutečných superbouří však jejich oblačné věže dosahovaly pouze skromných výšek malých bouří.

*Snímek s vloženým záběrem jiného stealth oblaku superbouře pořízeného JunoCam 12. ledna 2022 (zvětšeno 3x).*

Protože vědci konečně měli přesné místo, mohli říct: „Dobře, víme, kde to je, takže měříme přímo výkon.‘“

Juno během tohoto období provedlo 12 přeletů nad izolovanými bouřemi a při čtyřech z nich bylo dostatečně blízko, aby změřilo mikrovlnnou statickou elektřinu z blesků. Během těchto přeletů zaznamenávalo záblesky v průměru tři za sekundu. Při jednom přeletu Juno detekovalo 206 samostatných pulzů mikrovlnného záření. Z celkem 613 naměřených pulzů Wong vypočítal, že výkon se pohyboval od přibližně výkonu blesku na Zemi až po 100 a vícenásobek výkonu pozemského blesku. Wong ale varoval, že emise blesků ze Země porovnával na jiné rádiové vlnové délce, než emise blesků z Jupiteru. Proto v tomto srovnání existuje určitá nejistota. Na základě jedné studie rádiové emise blesků na Zemi mohly být blesky z Jupiteru milionkrát silnější než ty na Zemi.

Převod mikrovlnné energie blesku na celkový výkon není přímočarý, poznamenala spoluautorka studie Ivana Kolmašová, kosmická fyzička Karlovy univerzity v Praze a členka Akademie věd České republiky.

Blesk nejen vyzařuje na rádiových a optických vlnových délkách, ale také generuje tepelnou, akustickou a chemickou energii. Odhaduje se, že na Zemi jeden blesk uvolní přibližně 1 gigajoule celkové energie, neboli miliardu joulů, To stačí k napájení 200 průměrných domácností po dobu jedné hodiny. Wong odhaduje, že energie blesku na Jupiteru je až 500krát a možná až 10 000krát větší než energie blesku na Zemi.

Blesk pravděpodobně vzniká podobně jako blesky na Zemi, kde stoupající vodní pára kondenzuje do kapek a ledových krystalků, které se elektricky nabíjejí, což vede k velkým rozdílům napětí mezi mraky, nebo mezi mraky a zemí. Proto jsou pozemské bouřky spojované s krupobitím. Zatím co na Jupiteru pohání vodní pára stoupání bouřkových mraků do horních vrstev atmosféry, ale nabité ledové krystalky se skládají z vody a amoniaku. Jedna teorie říká, že voda a amoniak se spojují a tvoří „koule“, které padají jako rozbředlé kroupy.

Zatímco silnější blesky s sebou nesou vyšší napětí mezi mraky, detaily o tom, jak vznikají na Jupiteru oproti Zemi, zůstávají záhadou. Tady začínají být detaily vzrušující a člověk se může ptát: „Mohl by klíčový rozdíl spočívat v atmosféře vodíku a dusíku, nebo by to mohlo být tím, že bouře na Jupiteru jsou vyšší, a proto se jedná o větší vzdálenosti?‘“. Bouře na Jupiteru jsou vysoké více než 100 kilometrů, oproti 10 kilometrům na Zemi.

„Nebo by to mohlo být tím, že je k dispozici více energie, protože vlhká konvekce na Jupiteru vyžaduje větší nahromadění tepla, než je možné vyvolat bouři, která by mohla vést k bleskům?“. Stále je to aktivní oblast výzkumu, takže se necháme překvapit, na co vědci přijdou.

Mezi Wongovy spoluautory patří postdoktorand z Berkeley Ramanakumar Sankar a kolegové z USA, Česka a Japonska. Výzkum podporovala NASA (80NSSC19K1265, 80NSSC25K0362).

Zdroje: hlavní autor studie Michael Wong, planetární vědec z Laboratoře vesmírných věd Kalifornské univerzity v Berkeley; https://www.ssl.berkeley.edu/lightning-bolts-on-jupiter-pack-more-than-100-times-the-power-of-earths-flashes/; Rozložení výkonu blesků rádiovými pulzy v nenápadných superbouřích na Jupiteru v letech 2021–2022 ( AGU Advances ); Magnetické tornádo rozdmýchává mlhu na pólech Jupiteru (2024), Webbův teleskop objevil intenzivní tryskové proudění v atmosféře Jupiteru (2023), https://news.berkeley.edu/2025/04/15/on-jupiter-its-mushballs-all-the-way-down/

nurse, man, male, spray, medicine, solution, liquid, yellow, portrait, person, now, protective mask, gloves, corona, covid-19, virus, the vaccine, injection, the sars-cov-2, the epidemic, pandemic, corona virus, feline corona virus, nurse, nurse, nurse, injection, injection, injection, injection, injection

Bojíte se injekcí? Vědci testují aplikaci léčivých látek při masáži kůže

13. 11. 2025 Iveta Mauci 3 min read 287 Zobrazení aplikace, injekce, kůže, léčivé látky, masáž, očkování

Medicína Nové Výzkum

Co kdyby se očkování dalo aplikovat jednoduchou masáží kůže místo injekčně? Výsledky naznačují, že mechanické namáhání působí v kůži jako signál nebezpečí.

Kůže slouží jako ochrana celého těla. Funguje jako bariéra proti agresorům v přirozeném prostředí jako je UV záření a toxické molekuly. Aby kůže mohla efektivně plnit svou roli, musí se neustále přizpůsobovat. Má složitou vícevrstvou strukturu, která se dělí na tři hlavní vrstvy: epidermis (nejvzdálenější vrstva), dermis a hypodermis (nejvnitřnější vrstva). Každá z těchto tří vrstev se skládá z různých typů buněk a její tloušťka se liší nejen v závislosti na části těla, ale také u jednotlivých osob.

*Struktura myší kůže po natažení s použitím histologického barvení. Měřítko odpovídá 100 mikrometrům*.

Vědecký tým z Londýna zkoumal dopad vnějších mechanických omezení (natahování kůže, tření atd.) na nepropustnost kůže u zvířat i u lidí. Zjistili, že pod účinkem masáže podobné intenzity jako při aplikaci krému bylo dočasné otevření vlasových folikulů spojeno se spuštěním zánětlivé reakce, které mobilizovalo adaptivní imunitu kůže.

Když je kůže poraněná nebo zanícená, hraje toto „mechanické namáhání“ hlavní roli v imunitním systému, zejména jemnou modulací činnosti určitých imunitních buněk, které jsou citlivé na změny napětí kůže.

Výzkum ukázal, že využití těchto mechanismů může u myší vyvolat kvalitativní imunitní odpověď v reakci na aplikaci vakcíny pomocí masáže kůže. Tyto výsledky poskytují nový pohled na roli mechanických podnětů v imunitních reakcích kůže a otevírají cestu novým alternativám k injekčním aplikacím léků.

Testy na myších a lidech

Vědci použili nástroj k natahování kůže, aby po dobu 20 minut a bez poškození napodobili masáž působící na kůži napětím podobným terapeutické masáži nebo aplikaci krému. Poté porovnali několik mechanických, mikrobiologických a fyziologických parametrů kůže s masáží a bez masáže u myší a v některých případech i u lidských dobrovolníků.

Nejprve vědci pozorovali, že masáž dočasně zvyšuje propustnost kůže pro velmi velké molekuly (nebo makromolekuly) u lidí i zvířat. Tato propustnost se zdála být spojena s otevřením vlasových folikulů (dutiny, ze které vlasy pocházejí), což, podporované masáží umožnilo makromolekulám na povrchu proniknout do kožní tkáně.

U hlodavců vědci také pozorovali, že toto otevření vlasových folikulů umožnilo sloučeninám odvozeným z bakterií přirozeně se vyskytujících na povrchu kůže (kožní mikrobiota) vstoupit do kůže. Tento jev pak spustil imunitní reakci, která vedla zejména k lokální zánětlivé reakci a zahájení tzv. „adaptivní“ imunitní reakce. Tato imunita, která umožňuje vysoce specifickou eliminaci patogenů, je základem paměti imunitního systému a je stimulována očkováním.

Tato zjištění by mohla mít významné důsledky i z toxikologického hlediska. Naznačují, že tření nebo masáž kůže by mohlo podporovat pronikání škodlivých molekul, znečišťujících látek nebo alergenů přítomných na kůži nebo v pleťových krémech, do těla a stimulovat nežádoucí imunitní reakce (zánětlivé nebo alergické). Dosavadní hodnocení chemických rizik produktů však nezahrnují možnost, že by se makromolekula mohla dostat do kůže. Další studie by se proto mohly zaměřit na souvislosti mezi mechanickým stresem a senzibilizací na alergeny.

K potvrzení těchto výsledků pozorovaných u myší je nutné provést pokusy na lidech, protože mezi kůží našich dvou druhů existují dobře známé rozdíly.

Autoři studie: Élodie Segurouová, ředitelka výzkumu Inserm v Laboratoři imunity a rakoviny (Inserm/Institut Curie) a Stuart A. Jones, profesor a ředitel Centra pro výzkum farmaceutické medicíny v Institutu farmaceutických věd (King’s College London)

Zdroj: https://presse.inserm.fr/en/masser-la-peau-pour-vacciner-une-alternative-possible-aux-injections/71011/

Molekuly vody mají fascinující vlastnosti. Medicína má nového pomocníka

11. 11. 2025 Iveta Mauci 3 min read 181 Zobrazení chemie, molekulární štěrbiny, organické alifatické molekuly, Technologický institut v Karlsruhe (KIT), Univerzita Constructor v Brémách, voda

Chemie Medicína Nové Objevy TOP 10 Výzkum

Molekuly vody jsou hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb, například v proteinech. (Foto: INT, KIT)) — ***Popis: Molekuly vody jsou hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb, například v proteinech.***

„Obyčejná“ voda, která je úplně všude má obrovský potenciál. Když si vezmeme, že pokrývá většinu plochy Zeměkoule, cirkuluje v lidském těle a nachází se i v těch nejmenších molekulárních štěrbinách, a přesto ji nikdo nevěnoval pozornost. Tedy až doteď. Vědci z Technologického institutu v Karlsruhe (KIT) a Univerzity Constructor v Brémách totiž vyřešili dlouhodobý problém se kterým se potýkali na úrovni supramolekulární a biomolekulární chemie.

Co se stane, když voda nemůže volně proudit, ale je uzavřená ve strukturách? Leží jen tak ladem? To rozhodně ne. Vědci poprvé prokázali, že uzavřená voda může ovlivňovat své okolí a podporovat vazby mezi molekulami. Tento objev by mohl otevřít cesty pro nová léčiva a nové materiály.

Na Zemi se část vody nachází v malých zákoutích a skulinách. Je uzavřená v molekulárních dutinách, jako jsou vazebná místa pro proteiny, nebo syntetické receptory. Dosud vědci vedli kontroverzní otázky, zda se tato voda v přítomnosti jiných molekul chová neutrálně, nebo zda má vliv na proces vazby. Molekuly vody totiž nejsilněji obvykle interagují mezi sebou. Díky novým experimentům vědci ukazují, že voda se v tak úzkých dutinách chová neobvykle. Dokázali, že voda v molekulárních dutinách je energeticky aktivní.

Vědci tento stav nazývají „vysoce energetický“. Ne proto, že by voda zářila nebo bublala, ale proto, že je ve vyšším energetickém stavu než běžná voda. Faktem je, že vysoce energetická voda se chová jako lidé v přeplněném výtahu: Jakmile se dveře otevřou, vytlačí se ven. Analogicky se vysoce energetická voda vytlačí z dutiny, pokud do ní vstoupí jiná molekula a „nováčka“ vytlačí na volné místo. Energie vody tak podporuje vazbu mezi novou molekulou a molekulární dutinou.

Důkazy umí předpovědět vazebnou sílu

Vědci použili jako „hostitelskou“ molekulu cucurbit[8]uril, která je schopná přijímat další molekuly nazývané jako „hostující“ molekuly a díky vysokému stupni symetrie ji lze analyzovat podstatně snadněji než složité systémy, jako jsou proteiny.

V závislosti na hostující molekule umožnily počítačové modely vypočítat, o kolik větší vazebnou sílu poskytuje vysoce energetická voda. Vědci zjistili, že čím energeticky intenzivnější je voda, tím lépe podporuje vazbu mezi hostující molekulou a hostitelem, když je vytěsněna.

Získaná data jasně ukazují, že koncept vysoce energetických molekul vody má fyzikální základ a že právě tyto molekuly vody jsou ústřední hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb. Dokonce i přirozené protilátky, například proti SARS-CoV-2, by mohly vděčit za svou účinnost částečně způsobu, jakým transportují molekuly vody do a ze svých vazebných dutin.

Použitelné pro léky nebo nové materiály

Biedermannovy a Nauovy objevy by mohly mít významný vliv na medicínu a materiálové vědy. Pro návrh léčiv otevírá identifikace vysoce energetické vody v cílových proteinech možnost systematicky navrhovat aktivní látky tak, aby tuto vodu vytlačovaly, využívaly její vazebnou sílu a tím se hlouběji ukotvily v proteinu, což zlepší účinnost léčiva. V materiálové vědě by tvorba dutin, které takovou vodu vytlačují nebo vytěsňují, mohla zlepšit senzorické nebo paměťové vlastnosti materiálu.

Autoři: Dr. Frank Biedermann z Institutu nanotechnologií KIT; profesor Werner Nau z Constructor University v Brémách

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1105308; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505713

planet, exoplanet, cosmos, universe, space, world, lava, planet formation, evolution, magma, alien planet, globe, science fiction, bullet, earth, space travel, fantasy, astronomy, astrophysics, cosmic, alie, genesis, moon, ai generated

Nejběžnější planety naši galaxie budou mít v budoucnu dostatek vody

10. 11. 2025 Iveta Mauci 3 min read 215 Zobrazení experimentální věda, Galaxie, Mléčná dráha, Neptun, obyvatelnost planet, Subneptuny, voda

Nové TOP 10 Vesmírné objevy Výzkum

Aby planety mohly být obyvatelné, musí mít vodu. Je to klíčový prvek. Vědci se proto pustili do experimentálních pokusů, které dokazují, že voda vzniká jako „přirozený“ důsledek při formování planet.

Překvapením je, že nejhojnější typ planety, který by mohl být bohatý na kapalnou vodu, se nachází přímo v naši galaxii. Z více než 6 000 známých exoplanet, které se nacházejí v Mléčné dráze, jsou nejběžnější tzv. subneptuny. Jsou menší než Neptun, ale hmotnější než Země. A právě u těchto planet se předpokládá, že mají skalnaté nitro s hustou atmosférou ve které převažuje vodík. Podle vědců jde o důsledek formativních interakcí mezi magmatickými oceány a primitivními atmosférami během jejích raných let.

Díky tomu jsou vhodnými kandidáty pro testování. Pokud by tomu tak skutečně bylo, pak by to vysvětlovalo, jak skalnaté planety, jako je ta naše, získaly hojnost vody, která byla klíčová pro vznik života na Zemi.

Rychle rostoucí znalosti o obrovské rozmanitosti exoplanet vědcům umožnily představit si nové detaily o nejranějších fázích formování a vývoje kamenných planet. Otevřelo to dveře k úvahám o novém zdroji planetární vody. Mohlo by to objasnit dlouho diskutovanou záhadu, která rezonuje mezi vědci už po celá staletí. Dosud ale chyběly experimenty, které by to dokazovaly.

Experiment kombinuje odborné znalosti napříč různými oblastmi včetně astronomie, kosmochemie, planetární dynamiky, petrologie, minerální fyziky a dalších. Cílem bylo odpovědět na základní otázky týkající se vlastností, které umožňují skalnatým planetám vyvinout příznivé podmínky pro vznik života. Práce se zaměřuje zejména na pokusy propojit pozorování planetárních atmosfér s vývojem a dynamikou jejich skalních těles. Tato práce je součástí interdisciplinárního, multiinstitucionálního projektu AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research)

Popis: Nový výzkum využívá laboratorní experimenty k prokázání, že voda se přirozeně vytváří během procesu formování planet. Vědci z Carnegie, IPGP a UCLA prokázali, že interakce mezi atmosférou mladé planety a jejím primitivním magmatickým oceánem generují vodu a rozpouštějí vodík v magmatické tavenině. Tato práce má zásadní důsledky pro naše chápání obyvatelnosti planet a hledání exoplanet, které by mohly hostit život.

Předchozí výzkum matematického modelování ukázal, že interakce mezi atmosférickým vodíkem a magmatickými oceány obsahujícími železo během formování planet může produkovat značné množství vody. Komplexní experimentální testy tohoto navrhovaného zdroje planetární vody však dosud nebyly provedeny.

Aby vědci vytvořili podmínky, za kterých by k takovým interakcím mezi vodíkem, který představuje ranou planetární atmosféru a taveninou oxidu křemičitého bohatou na železo, představující formativní magmatický oceán, mohlo docházet na mladé planetě. Dosáhli toho stlačením vzorků na téměř 600 000násobek atmosférického tlaku (60 gigapascalů) a jejich zahřátím na více než 4 000 stupňů Celsia (7 200 stupňů Fahrenheita).

Jejich experimentální prostředí napodobilo kritickou fázi evolučního procesu skalních planet. Taková tělesa se tvoří z disku prachu a plynu, který obklopuje mladou hvězdu v období po jejím zrodu. Tento materiál se hromadí do těles, která do sebe narážejí, zvětšují se a zahřívají. Až se nakonec roztaví do obrovského magmatického oceánu. Tyto mladé planety jsou často obklopené silnou vrstvou molekulárního vodíku H2, který může fungovat jako „tepelná deka“ a než se ochladí, udržuje magmatický oceán po miliardy let.

Vědci tak ukázali, že se v tavenině rozpouští velké množství vodíku a redukcí oxidu železa molekulárním vodíkem vzniká velké množství vody.

Tato zjištění ukazují, že v magmatickém oceánu může být během tvorby vody uloženo velké množství vodíku. To má zásadní důsledky pro fyzikální a chemické vlastnosti nitra planety a potenciálně to může mít vliv i na vývoj jádra a složení atmosféry. Experiment ukazuje, že velké množství vody vzniká jako přirozený důsledek formování planet. Představuje to významný krok ku předu pro hledání vzdálených světů schopných hostit život.

Autoři studie: Francescy Miozzi a Anat Shahar z Carnegieho univerzity

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1103660, Nature – https://www.nature.com/articles/s41586-025-09816-z

Saturnův měsíc Encelandus je zřejmě obyvatelný

24. 10. 2025 Iveta Mauci 3 min read 185 Zobrazení Enklandus, molekuly, obyvatelná planeta, oceán, Sauturn, voda, život

Nové Vesmír Vesmírné objevy Výzkum

Že má Enceladus pod svým ledovým povrchem skrytý oceán objevila sonda Cassini už v roce 2005. Tehdy šlo o první důkaz, že z trhlin v blízkosti jižního pólu Měsíce tryskají proudy vody a jeho ledová zrnka jsou vymršťována do vesmíru. Některé drobné kousky ledu, menší než zrnka písku, padají zpátky na povrch Měsíce, zatímco jiné unikají do volného prostoru a následně tvoří prstenec kolem Saturnu, který kopíruje oběžnou dráhu Enceladu.

Vědci, kteří analyzovali data shromážděná ze sondy Cassini, objevili nové komplexní organické molekuly. To znamená, že v jeho podzemním oceánu probíhají složité chemické reakce. Některé z těchto reakcí by mohly být součástí řetězců, které vedou k ještě složitějším, potenciálně biologicky relevantním molekulám.

Cassini během průletu prstencem E Saturnu neustále detekovala vzorky z Enceladu. V těchto ledových zrnech jsme již našli mnoho organických molekul, včetně prekurzorů aminokyselin, které mimo jiné mohou sloužit jako prekurzory významných látek.

Ledová zrna v prstenci mohou být stará stovky let. S postupujícím věkem mohou být „zvětralá“ a pozměněná intenzivním vesmírným zářením. Vědci chtěli prozkoumat čerstvá zrna vyvržená z Enklandu, aby získali lepší představu o tom, co přesně se děje v tomto oceánu.

Ledová mlha plná důkazů

Díky tomu, že sonda Cassini v roce 2008 proletěla přímo skrz ledovou mlhu, získala nedotčená zrna, která byla vymrštěná jen pár minut předtím, než dopadla na přístroj Cosmic Dust Analyzer (CDA) sondy rychlostí asi 18 km/s. Nejednalo se jen o nejčerstvější ledová zrna, která kdy Cassini detekovala, ale také o ta nejrychlejší. Na rychlosti velmi záleželo.

Proč:

Ledová zrna neobsahují jen zmrzlou vodu, ale i další molekuly, včetně organických látek. Při nižších rychlostech nárazu se led tříští a signál ze shluků molekul vody může skrýt signál z určitých organických molekul. Když ale ledová zrna dopadnou na CDA rychle, molekuly vody se neshlukují a šance objevit tyto dříve skryté signály, mizí.

Než se podařilo shromáždit znalosti z předchozích průletů, trvalo to roky. Teprve pak se tyto poznatky mohly aplikovat k dešifrování. Nyní vědci odhalili, jaké molekuly se nacházely uvnitř čerstvých ledových zrn. Zjistili, že určité organické molekuly, které již byly nalezené rozptýlené v prstenci E, jsou přítomné také v čerstvých ledových zrnech. To potvrzuje teorii, že vznikají v oceánu, který se nachází na Enceladu. V jeho ledových zrnech také objevili zcela nové molekuly, které dosud nebyly pozorované nikde jinde. Chemici se domnívali, že nově detekované molekulární fragmenty zahrnují alifatické, (hetero)cyklické estery/alkeny, ethery/ethyly a předběžně i sloučeniny obsahující dusík a kyslík.

Na Zemi se tyto molekuly podílejí na řetězcích chemických reakcí, které nakonec vedou ke složitějším molekulám. Takovým, jež jsou pro život nezbytné. Existuje mnoho možných cest od organických molekul, které jsme našli v datech Cassini, k potenciálně biologicky relevantním sloučeninám, což zvyšuje pravděpodobnost, že Měsíc je obyvatelný.

V datech, které se nyní podrobují zkoumání je toho mnohem více, takže se můžeme těšit, že se v blízké budoucnosti dozvíme více. Tyto molekuly, které se našli v čerstvě vyvrženém materiálu, dokazují, že komplexní organické molekuly, které sonda Cassini detekovala v prstenci E Saturnu, nejsou jen důsledkem dlouhého pobytu ve vesmíru, ale jsou snadno dostupné v oceánu na Enceladu.

Návrat na Enceladus

Objevy ze sondy Cassini jsou cenné pro plánování budoucí mise ESA věnované Enceladu. Studie pro tuto ambiciózní misi již začaly. Plánem je proletět tryskami a dokonce přistát na jižním pólu Měsíce za účelem odběru vzorků.

Enceladus splňuje všechny předpoklady pro to, aby se stal obyvatelným prostředím, které by mohlo podporovat život. Tj. přítomnost kapalné vody, zdroj energie, specifický soubor chemických prvků a komplexní organické molekuly. Mise, která by prováděla měření přímo z povrchu Měsíce a hledala známky života, by Evropě poskytla přední místo ve vědě o sluneční soustavě.

I kdyby vědci na Enceladu nenašli život, byl by to obrovský objev, protože by to vyvolalo vážné otázky, proč v takovém prostředí neexistuje život, i když jsou zde vhodné podmínky.

Vědecký tým: autor studie Nozair Khawaja; spoluautor Frank Postberg; Nicolas Altobelli, vědecký pracovník projektu Cassini v ESA

Zdroj: https://www.eurekalert.org/news-releases/1099915; https://www.nature.com/articles/s41550-025-02655-y

Neživé kameny jako svědci historie pravěkého moře

26. 9. 2025 Iveta Mauci 3 min read 175 Zobrazení časová kapsle, kameny života, oceán, ooidy, oxid, oxid železa, Země

Evoluce Nové Oceán Výzkum Země

Kámen z oxidu železa — **Fotografie: Průřez vejčitým kamenem z oxidu železa: Obsahuje informace o množství organického uhlíku v moři před miliony let, podobně jako časová kapsle**.

Významné události, ke kterým došlo na Zemi, se odehrály tak dávno, že je k dispozici jen málo přímých důkazů. Vědci, kteří po nich pátrají, se často potýkají s obrovskými výzvami. Spoléhají na nepřímé indicie nebo počítačové modely.

Ve skutečnosti je i to „nejmenší zrnko písku“ důkazem historie. Vědci se však zaměřili na kámen složený z oxidu železa. Zjistili, že obsahuje informace o množství organického uhlíku obsaženého v moři. Svojí strukturou tak přináší důkazy jako časová kapsle.

Čím více se planeta Země zalidňuje, tím více oxidu produkujeme. Ať už přirozeným způsobem, tak i umělým. Vědci z ETH tak objevili unikátního přírodního svědka, který je důkazem historického období: drobné vejčité kamínky oxidu železa, které lze použít k přímému měření zásob uhlíku v prvotním oceánu. Zvenku připomínají zrnka písku, ale co se týče jejich formování, tyto takzvané ooidy se spíše podobají kutálejícím se sněhovým koulím. Jak je vlny tlačí po mořském dně, rostou po vrstvách. Přitom se k nim přichytí molekuly organického uhlíku a stanou se součástí krystalové struktury.

Zkoumáním těchto nečistot zachycených na ooidech se vědcům podařilo vystopovat zásoby organického uhlíku v moři zpětně až 1,65 miliardy let. Vědci ve své studii ukazují, že před 1 000 až 541 miliony let byla zásoba tohoto prvku podstatně nižší, než se dříve předpokládalo. Tato zjištění vyvracejí běžná vysvětlení významných geochemických a biologických událostí té doby a vrhají nové světlo na historii Země.

Oceán jako rezervoár stavebních kamenů života

Jak se uhlík dostává do oceánů? Na jedné straně se oxid uhličitý (CO2) rozpouští ze vzduchu do mořské vody a je transportován do hlubin procesy míchání a oceánskými proudy, kde se dlouhodobě zadržuje. Na druhé straně je organický uhlík produkován fotosyntetickými organismy, jako je fytoplankton nebo některé bakterie. Tyto mikroskopické organismy pomocí energie slunečního záření a CO2 samy produkují organické sloučeniny uhlíku. Když organismy uhynou, pomalu klesají k mořskému dnu jako mořský sníh. Pokud dosáhne mořského dna, aniž by byl cestou organismy sežrán, uhlík se v mořském dně ukládá po miliony let.

Ale není to jen fytoplankton, kdo poskytuje zásobu uhlíkových složek. Stavební kameny života se také znovu používají: mikroorganismy rozkládají exkrementy a mrtvé organismy, čímž znovu uvolňují stavební kameny. Tyto molekuly tvoří to, co je známé jako rozpuštěný organický uhlík, který volně unáší oceán: obrovský rezervoár stavebních kamenů, který obsahuje 200krát více uhlíku, než je ve skutečnosti „zabudováno“ do mořského života.

Od prvotního oceánu až po současnost

Přestože zkoumaná období jsou dávno minulá, výzkumné poznatky jsou významné pro budoucnost. Mění náš pohled na to, jak se vyvíjel život na Zemi a možná i na exoplanetách. Zároveň nám pomáhají pochopit, jak Země reaguje na poruchy, a člověk je jednou z takových poruch: oteplování a znečištění oceánů způsobené lidskou činností v současnosti vede k poklesu hladiny kyslíku v mořích. Nelze tedy vyloučit, že by se popsané události mohly v daleké budoucnosti opakovat.

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1099591; https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2025/09/minute-witnesses-from-the-primordial-sea.html

laser, eye, iris, correction, vision correction, pupil, eye surgery, laser, laser, eye surgery, eye surgery, eye surgery, eye surgery, eye surgery

Zabránit ztrátě zraku bude pomáhat umělá inteligence

17. 9. 2025 Iveta Mauci 3 min read 259 Zobrazení keratokonus, léčba, umělá imteligence, zrak, ztráta zraku

Medicína Nové Výzkum

Ztráta zraku je pro zdravého člověka nepředstavitelná. Zrak je jedním z nejdůležitějších smyslů. Nejen člověku, ale i jiným živočichům umožňuje vnímat světlo, barvy, tvary a vzdálenosti, a tím se orientovat v prostoru. Vědci z Dánska se proto ve svém výzkumu zaměřil na osoby s keratokonusem, což je zrakové postižení, které se obvykle objevuje u dospívajících a mladých lidí.

AI již pomáhá v jiných lékařských oborech , proto se ji vědci rozhodli využít k určení pacientů, kteří potřebují léčbu ke stabilizaci rohovky. Ta je nezbytná k záchraně zraku. AI použili k vyhodnocení snímků očí pacientů v kombinaci s dalšími daty. Úspěšné předpověděli, kteří pacienti potřebují okamžitou léčbu a kteří můžou pokračovat v monitorování.

Keratokonus je nemoc, která se v průběhu let zhoršuje. Postihuje až 1 z 350 lidí. V některých případech lze tento stav zvládnout kontaktními čočkami, ale v jiných případech se rychle zhoršuje. Pokud se neléčí, pacienti můžou potřebovat transplantaci rohovky. V současné době je jediným způsobem, jak zjistit, kdo potřebuje léčbu. Každý takový pacient potřebuje monitoring.

Jednorázová léčba nazvaná „cross-linking“ může vývoj nemoci zastavit. Podmínkou je, že se provede před vznikem trvalé jizvy. Cross-linking neni 100%, ale v mnoha případech zabraňuje nutnosti transplantace rohovky. Lékaři v současné době nemohou s pouhým sledováním předpovědět, u kterých pacientů bude docházet k progresi onemocnění a bude vyžadovat léčbu a u kterých zůstane stav stabilní. To znamená, že pacienti potřebují časté sledování po mnoho let, přičemž cross-linking se obvykle provádí až poté, co k progresi již došlo.

**Obrázek: Příklad OCT skenování oka používaného umělou inteligencí.**

Studie zahrnovala skupinu pacientů, kteří byli odesláni do Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust k posouzení a monitorování keratokonu, včetně skenování přední části oka pomocí optické koherentní tomografie (OCT) za účelem posouzení jejího tvaru. Výzkumníci pomocí umělé inteligence prostudovali 36 673 OCT snímků od 6 684 různých pacientů spolu s dalšími údaji o pacientech.

*U lidí s keratokonusem se rohovka – přední okno oka – vyboulí směrem ven. Keratokonus způsobuje zhoršení zraku u mladých pacientů v produktivním věku a je nejčastějším důvodem transplantace rohovky v západním světě.

Algoritmus umělé inteligence dokázal přesně předpovědět, zda se stav pacienta zhorší, nebo zůstane stabilní, a to pouze na základě snímků a dat z první návštěvy. Pomocí umělé inteligence mohli vědci rozdělit dvě třetiny pacientů do skupiny s nízkým rizikem, která nepotřebovala léčbu, a zbývající třetinu do skupiny s vysokým rizikem, která potřebovala rychlou léčbu. Po zahrnutí informací z druhé návštěvy nemocnice dokázal algoritmus úspěšně kategorizovat až 90 % pacientů.

Zesíťovací léčba využívá ultrafialové světlo a kapky vitamínu B2 (riboflavinu) ke zpevnění rohovky a je úspěšná ve více než 95 % případů.

Výzkum ukazuje, že pomocí umělé inteligence lze předpovědět, kteří pacienti potřebují léčbu a kteří mohou pokračovat v monitorování. Toto je první studie svého druhu, která dosáhla takové úrovně přesnosti v predikci rizika progrese keratokonu z kombinace skenů a dat pacientů a využívá velkou kohortu pacientů sledovaných po dobu dvou let nebo déle.

Nyní vědci vyvíjejí výkonnější algoritmus umělé inteligence, trénovaný na milionech očních skenů, který lze přizpůsobit specifickým úkolům, včetně predikce progrese keratokonu, ale také dalším úkolům, jako je detekce očních infekcí a dědičných očních onemocnění.

Dr. José Luis Güell, člen správní rady ESCRS a vedoucí oddělení chirurgie rohovky, katarakty a refrakční chirurgie v Instituto de Microcirugía Ocular v Barceloně ve Španělsku, který se výzkumu nepodílel, uvedl: „Keratokonus je zvládnutelné onemocnění, ale vědět, koho léčit, kdy a jak léčbu poskytnout, je náročné. Tento problém bohužel může vést ke zpožděním, kdy mnoho pacientů zažívá ztrátu zraku a vyžaduje invazivní implantaci nebo transplantaci.“

Studie byla provedená Dr. Shafi Balalem a jeho kolegy z Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust v Londýně a univerzity College v Londýně (UCL) ve Velké Británii.

Zdroj: https://www.eurekalert.org/news-releases/1097604,

3 men standing on rocky shore during daytime

Jak budoucí astromarťani testují život na Marsu? (video)

13. 8. 2025 Iveta Mauci 3 min read 175 Zobrazení 3D tisk, astromarťani, Mars, NASA, simulace, výzkum

NASA Nové Vesmír Výzkum

Osídlování Marsu je velmi vážná věc. Než se po něm budou lidé procházet s lehkostí, jako je tomu na Zemi, uplyne ještě mnoho času. První lidé zde budou muset žít v dost nelidských podmínkách na ploše necelých 160 m².

Aby k tomu mohlo dojít, je potřeba lidi připravit na drsné podmínky. K tomu slouží CHAPEA (Health and Performance Exploration Analog). Testovací modul, pod jejíž zkratkou se ukrývá série misí, které simulují roční pobyt na Marsu. Cesta k Marsu bude dlouhá. Žádný z astronautů nemůže očekávat, že pro něj někdo přiletí, když si svůj pobyt rozmyslí. Budou tak muset řešit vše na místě. Jídlo, vodu, nepřízeň počasí, ale také zdraví. A to jak psychické, tak i fyzické, což si nikdo z nás neumí představit. Vše totiž máme hezky pod nosem. Ano, říká se tomu civilizace.

Každá testovací mise se skládá ze čtyř členů posádky žijících v izolovaném prostředí, které má neuvěřitelných 158 metrů čtverečních. Během každé mise provádí posádka simulované výstupy do vesmíru a poskytuje data o různých faktorech, které mohou zahrnovat fyzické a behaviorální zdraví a výkonnost.

Simulovaný modul na Marsu vytištěný na 3D tiskárně

Struktura obydlí, která simuluje prostředí na Marsu byla vytištěná na 3D tiskárně. Budoucí astromarťani tak mají možnost dlouhodobé testovat vesmírné mise, které se řadí do průzkumné třídy. I když jde o zatím pozemní život, CHAPEA se svou strukturou velmi podobá očekávanému životu pro ty, kteří budou žít v budoucím prostředí na Marsu. Inženýři navrhli prostor tak, aby v něm oddělili oblast pro život a pro práci.

Proč 3D tisk?

Budoucí vesmírné osady by mohly být vytištěné pomocí 3D tisku, který bude umět pracovat s využitím materiálu, který se nachází na místě. Odpadne tím nutnost konstrukční technologie, což má eliminovat nutnost převážet velké množství stavebních materiálů, ke kterým by bylo potřeba několik desítek, ne-li stovek letů, což je nákladově neúnosné.

První mise budoucí posádky

Pro roční mise v prostředí CHAPEA byly vybrané různé posádky. Každá posádka zahrnuje čtyři osoby a dva náhradníky. Analogové mise poskytnou nejen cenné poznatky a informace pro posouzení vesmírného potravinového systému NASA, ale stejně tak poslouží ke sledování fyzického a behaviorálního zdraví a

První posádka simulovaného Marsu dokončila roční misi NASA k rudé planetě 6. července, kdy se mohli vrátit do „běžného“ pracovního života.

Technické parametry:

Technologie: Stavební systém Vulcan nové generace od společnosti ICON
Rozměry: 158 čtverečních
Materiál: Lávový beton

Obsah:

Čtyři soukromé kajuty pro posádku
Vyhrazené pracovní stanice
Lékařská stanice
Společenské prostory
Kuchyně a stanice pro pěstování potravin

Zdroje: https://www.nasa.gov/humans-in-space/chapea/; https://www.nasa.gov/missions/analog-field-testing/chapea/first-mars-crew-completes-yearlong-simulated-red-planet-nasa-mission/

snake, reptile, animal, scale, wildlife, portrait, head, snake head, poison, venomous, cold-blooded, nature, animal world, snake venom, snake, snake, snake, snake, snake

Australští scinkové si vyvinuli pancíř, který blokuje hadí jed

6. 8. 2025 Iveta Mauci 1 min read 235 Zobrazení hadí jed, scinkové, uštknutí

Nové Příroda/Fauna Výzkum

Čím více informací mají vědci o tom, jak si zvířata poradí s odolností vůči hadímu jedu, tím více nástrojů mají vědci pro výrobu nových protijedů. Queenslandská univerzita se proto zaměřila na australské scinky. Vědci zjistili, že si „doslova“ vyvinuli molekulární pancíř, který brání hadímu jedu v paralýze funkce jejich svalů.

Profesor Bryan Fry z Fakulty životního prostředí uvedl, že odhalení toho, jak přesně se scinkové vyhýbají smrti, by mohlo ovlivnit biomedicínské přístupy k léčbě uštknutí lidí.

Jde o evoluci a přizpůsobení. Australští scinkové umí odolávat jedu díky drobným změnám ve svalovém receptoru, který se nazývá nikotinový acetylcholinový receptor, který je obvykle cílem neurotoxinů, které se na něj vážou a blokují nervově-svalovou komunikaci, což způsobuje rychlou paralýzu a smrt.

Je to ohromující příklad přirozeného protiúderu. Scinkové si v tomto vazebném místě vyvinuli mutace, aby zabránili přichycení jedu. Je to důkaz masivního evolučního tlaku, který jedovatí hadi vyvíjeli po svém příchodu a rozšíření po australském kontinentu.

Je neuvěřitelné, že stejné mutace se vyvinuly i u jiných zvířat, jako jsou mangusty, které se živí kobrami. Funkčním testováním vědci potvrdili, že australský vačnatec velký (Bellatorias frerei) si vyvinul přesně stejnou mutaci rezistence, která dává medojedovi jeho slavnou odolnost vůči kobřímu jedu.

Vidět stejný typ rezistence, jak se vyvíjí u ještěrky a savce, je docela pozoruhodné, kdy evoluce se neustále trefuje do stejného molekulárního terče.

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1093582; https://news.uq.edu.au/2025-08-how-aussie-skinks-outsmart-lethal-snake-venom; https://www.mdpi.com/1422-0067/26/15/7510

obesity, fat, nutritionist, city, people, metropolis, steps, obesity, obesity, obesity, obesity, fat, fat, fat, fat, fat

Genetika není osud. Nová metoda vám už v dětství řekne, zda budete obézní

1. 8. 2025 Iveta Mauci 3 min read 215 Zobrazení dětství, genetika, identifikace, obezita, predikce

Medicína Nové Výzkum

Nikdo nechce být tlustý. Už to slovo je ponižující. Ne každý člověk to však má z přejídání. Na vině je „samozřejmě“ genetika. Pokud vaši rodiče nebyli atleti a neměli štíhlé postavy, pak je jedno, zda v mládí cvičíte, sportujete a sledujete svůj jídelníček. Jednou stejně přijde den, kdy vás to dostihne. Ono úplně stačí, že takové geny má jen jeden z rodičů. Ale které geny to jsou a jak se tomu postavit? No samozřejmě, že čelem.

Nová genetická analýza, se kterou přišli vědci pod vedením univerzit v Kodani a Bristolu, se zaměřuje na informace, které by mohly pomáhat identifikovat děti a dospívající, u kterých je budoucí riziko genetického rozvoje obezity v dospělosti a nebo v pozdějším věku. Zní to neuvěřitelně a možná i trochu šíleně, data však nelžou, ale Světová federace obezity očekává, že do roku 2035 bude mít nadváhu, nebo bude obézní, více než polovina světové populace!

Současné strategie, jako jsou změny životního stylu, chirurgický zákrok nebo léky, ale nejsou univerzálně dostupné a ani účinné. A tak vědci na základě genetických dat od více než pěti milionů lidí, dali dohromady ukazatel zvaný polygenní rizikové skóre (PGS), které je spolehlivě spojené s obezitou v dospělosti a vykazuje konzistentní a indikativní vzorce už v raném dětství.

Důležitá je konzistence mezi genetickým skóre a indexem tělesné hmotnosti před dosažením věku pěti let až do dospělosti. Načasování, které začíná dlouho předtím, než další rizikové faktory začnou formovat jejich hmotnost v pozdějším věku. Intervence v tomto bodě by teoreticky mohla mít obrovský dopad.

Nová metoda je dvakrát účinnější v predikci obezity než druhá nejlepší současná metoda.

Vědci tak potvrdili, že jemné variace v lidských genomech mohou mít, pokud působí společně, skutečný dopad na zdraví. Vědci identifikovali tisíce genetických variant, které zvyšují riziko obezity. Například varianty, které působí v mozku a ovlivňují chuť k jídlu.

PGS funguje jako kalkulačka, která kombinuje účinky různých rizikových variant, které si člověk nese v genech a poskytuje celkové skóre. PGS dokázalo vysvětlit téměř pětinu (17 %) variací v indexu tělesné hmotnosti dané osoby mnohem více než v předchozích studiích.

Vědci testovali, zda jejich nový PGS souvisí s obezitou, a to s využitím datových sad fyzických a genetických charakteristik více než 500 000 lidí, včetně údajů o BMI sledovaných v průběhu času ze studie Děti 90. let. Zjistili, že jejich nový PGS byl dvakrát přesnější než předchozí nejlepší metoda při predikci rizika vzniku obezity.

Genetika není osud

Vědci také zkoumali vztah mezi genetickým rizikem obezity u dané osoby a dopadem intervencí zaměřených na hubnutí v rámci životního stylu, jako je dieta a cvičení. Zjistili, že lidé s vyšším genetickým rizikem obezity reagovali na intervence lépe, ale také po jejich ukončení váhu rychle nabrali zpátky.

Přestože nový PGS čerpá z genomů širší populace, má své omezení. Například mnohem lépe predikoval obezitu u lidí s evropským původem než u lidí s africkými geny. To ukazuje na potřebu podobné práce i v jiných skupinách.

Reakce autora: Tato nová metoda sice umí odhalit budoucí obezitu, ale neukazuje, zda tyto informace umí využít ke změně. Co je nutné udělat jinak, aby to v dospělosti fungovalo? Mám několik přátel (42 – 58), kteří jsou stejně jako já, bývalí sportovci a nepřejídají se ani dnes. Myslím si, že jedí velmi vyváženou stravu, která je bohatá na ovoce i zeleninu, bůček a knedlíky jim rozhodně nic neříkají, jen ten sport už jim nejde tak, jako dříve, přesto dnes trpí nadváhou, čí obezitou. Opravdu je to jen v genech, nebo jíme špatnou potravu? Žijeme v hojnosti, kupujeme a konzumujeme víc, než je nutné? Už nedřeme na polích, ale mnozí z nás sedí u počítačů. Nu což, pokud k tomuto článku máte co říct, napište je do komentářů.

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1091764; https://www.nature.com/articles/s41591-025-03827-z

dna, evolution, dinosaur, robot, cyborg, primeval times, t-rex, technology, digitization, helix, research, medical, science, genetically, dna strand, dna helix, discovery, development, coding, dna, dna, dna, dna, dna, evolution, evolution, evolution, evolution, robot, robot, robot, genetically, dna strand, dna strand, dna strand, dna helix, coding

Jak vznikl život na Zemi? Možným vědeckým vysvětlením je metabolismus

21. 7. 2025 Iveta Mauci 2 min read 268 Zobrazení buňky, evoluce, metabolismus, vznik života, Země

Evoluce Nové Výzkum Země

Jak se z neživé hmoty zrodily živé buňky? V okamžiku evoluce se anorganická hmota stala organickou a neživá hmota živou. Jak k tomu ale došlo patří k největším záhadám lidstva. To je možné řešení…

Vědci dosáhli klíčového kroku k pochopení toho, jak vznikl první buněčný život na Zemi, který nakonec vedl k zrození člověka. Vědci momentálně pracují na vývoji syntetických buněk, které napodobují živé buňky a doufají, že odhalí stopy, které můžou odpovědět.

I když neexistuje jediná definice života, v biologii se opakují tři prvky:

kompartmentalizace – bariéra, která odděluje vnitřek buňky od okolního prostředí;
metabolismus – tvorba a rozklad molekul pro provádění buněčných funkcí; a
selekce – proces, při kterém jsou určité molekuly upřednostňovány před jinými.

V minulosti se vědci zaměřovali na kompartmentalizaci, tedy rozdělení na oddíly, sekce nebo kompartmenty, nikoli na metabolismus. I když je tento cyklus budování a rozkládání molekul klíčovým aspektem toho, jak živé buňky reagují na podněty z prostředí, jak se replikují a jak probíhá jejich vývoj.

Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu navrhli systém, který syntetizuje buněčné membrány a zahrnuje metabolickou aktivitu.

Buňky, které postrádají metabolickou síť, jsou zablokované. Nejsou schopné se přestavovat, růst ani dělit. Lipidy jsou mastné sloučeniny, které hrají klíčovou roli v mnoha buněčných funkcích. V živých buňkách slouží lipidové membrány jako bariéry, které oddělují buňky od vnějšího prostředí. Lipidové membrány jsou dynamické a schopné se přestavovat v reakci na buněčné požadavky.

Jako klíčový krok k pochopení vývoje živých buněk může být systém, v němž lipidy nejen vytvářejí membrány, ale prostřednictvím metabolismu je také rozkládají. Systém, který vytvořili, byl abiotický, což znamená, že použili pouze neživou hmotu. To je důležité pro pochopení toho, jak mohl vzniknout život na prebiotické Zemi, kdy existovala pouze neživá hmota.

Vědci se snažili odpovědět na základní otázku: Jaké jsou minimální systémy, které mají vlastnosti života?

Chemický cyklus, který vytvořili, využívá chemické palivo k aktivaci mastných kyselin. Mastné kyseliny se poté vážou na lysofosfolipidy, čímž vznikají fosfolipidy. Tyto fosfolipidy spontánně tvoří membrány, ale bez paliva se rozkládají a vracejí se k mastným kyselinám a lysofosfolipidovým složkám. A cyklus začíná znovu.

Nyní, když ukázali, že dokážou vytvořit umělou buněčnou membránu, chtějí pokračovat v přidávání vrstev složitosti, dokud nevytvoří něco, co má mnohem více vlastností, které si spojujeme se „životem“.

Umělecké ztvárnění znázorňující vír energie a to, jak se určité lipidy a mastné kyseliny spojují a tvoří membránu. Proces je cyklický, složky se spojují a oddělují a energie se přidává a odebírá.

https://www.eurekalert.org/multimedia/1083010; https://www.nature.com/articles/s41557-025-01829-5

baby, child, sleeping, asleep, napping, newborn, infant, cute, adorable, baby boy, boy, portrait, baby portrait, baby, baby, baby, baby, baby

V Anglii se narodilo 8 dětí se 3 biologickými rodiči

18. 7. 2025 Iveta Mauci 2 min read 217 Zobrazení DNA, DNA dědičnost, embrya, IVF, miminka, mytocmytochondriální onemocnění, umělé oplodnění, zdraví

Genetika Medicína Nové Výzkum

Převratný proces umožňuje dětem získat většinu DNA od rodičů a zároveň se vyhnout mitochondriálním onemocněním, která by získala od matky. Použitím vajíčka od dárkyně s jadernou DNA od budoucí matky se narodily zdravé děti se třemi genetickými rodiči.

Průkopnická technika IVF, kterou vytvořili v Anglii, má za cíl snížit riziko mitochondriálních onemocnění. Technika, která umožňuje ženám s onemocněními v mitochondriální DNA mít zdravé děti, byla od své legalizace úspěšně provedena celkem osmkrát. Jedno těhotenství vedlo k narození identických dvojčat. Práce vedla k narození osmi zdravých dětí a jedno další těhotenství je již v plném proudu.

Většinu genů v buněčném jádře dědíme z chromozomů rodičů, přičemž každý chromozom nese jednu kopii od otce a jednu od matky. Nicméně něco málo přes 0,1 procenta našich genů se přenáší mitochondrií, které buňku pohánějí. Obecně se má za to, že mitochondriální DNA se dědí výhradně vajíčkem, tj. od matky, ačkoli jedna ohromující práce našla důkazy o výjimkách.

Bohužel, zatímco mutace kdekoli v genomu mohou mít vážné následky, mitochondriální variace mohou mít obzvláště závažné účinky, protože mitochondrie poskytují energii pro napájení buněk. Mnoho aspirujících matek s mitochondriálním onemocněním se vzdává plánu mít děti, nebo používá vajíčka jiné ženy. Průkopnický výzkum na Newcastleské univerzitě však ukázal jiný způsob.

Téměř před 30 lety vědci odebrali buňku od dárkyně a přenesli mitochondrie do vajíčka odebraného od ženy s mitochondriálním onemocněním. Běžné techniky IVF pak byly použity k oplodnění vajíčka spermiemi od partnera ženy a následně implantovány do matky. Výsledkem byla Alana Saarinenová, oslavovaná jako „dívka se třemi biologickými rodiči“. Tímto způsobem bylo počato několik dalších dětí. Stejně jako Saarinenová se i ony vyhnuly nemocem, které jejich matka přenášela.

Nicméně několik z těchto dětí počatých v 90. letech 20. století pomocí tzv. cytoplazmatického transferu neboli mitochondriální substituční terapie má další genetická onemocnění nebo vývojové poruchy. Zatím není jasné, zda se jednalo jen o smůlu, nebo jestli takové stavy existují v každé populaci a nebo zda dokonce samotný proces nezvýšil riziko.

Žádný ze čtyř chlapců a čtyř dívek narozených tímto způsobem netrpí žádným z mitochondriálních onemocnění, které by za normálních okolností zdědily od matky. Děti navíc byly při narození zdravé a dosud splňovaly vývojové standardy. Nemoci, které některé děti prodělaly, proběhly bez neobvyklých zásahů. Nicméně pozorování jsou plánována minimálně do 5 let věku.

Přestože krev dětí někdy obsahuje část mitochondriální DNA jejich matky (v nejvyšším případě až 16 procent), převaha zdravé DNA jim dává energii, kterou potřebují.

Tiskový zdroj EurekAlert

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1091341; Vědecké studie byly publikované ve dvou článcích v časopise The New England Journal Of Medicine

global warming, sea level rise, earth, environment, climate, comparison, gas, carbon, pollution, ai generated, global warming, global warming, global warming, global warming, global warming

Nová aerosolová technika ochlazování planety umí využít běžné dopravní letadlo jako je Boeing 777F

29. 4. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 4 min read 322 Zobrazení geoingeneering, globální oteplování, stratosféra, stratosférická aerosolová injekce, UFC

Nové Věda Výzkum Země

Solární geoinženýrství s sebou nese vážná rizika a k pochopení jeho dopadů je zapotřebí mnohem více výzkumu. Nová studie však naznačuje, že tímto konkrétním zásahem je snazší ochladit planetu, než jsme si mysleli. Otázkou je, jak rychle a kým by mohlo dojít k zahájení vstřikování aerosolu do stratosféry?

_{Článek byl upraven podle tiskové zprávy Marka Greavese z univerzity College v Londýně}

Vědci z Londýna, kteří se nechali inspirovat sopečnou erupcí z roku 1991, která tehdy způsobila pozorovatelný pokles globálních teplot, odhadli, že vstřikování 12 milionů tun oxidu siřičitého ročně do výšky 13 km během jara a léta na každé polokouli, by ochladilo planetu o přibližně 0,6 °C. Šlo by o podobné množství, které se do atmosféry dostalo při erupci sopky Pinatubo na Filipínách.

Tato strategie ale není rychlým řešením. Jakékoli vstřikování aerosolu do stratosféry by muselo být zavedeno postupně a postupně také snižováno, aby se předešlo katastrofickým dopadům náhlého oteplení nebo ochlazení. Navíc nejde ani o metodu, která by byla šetrná k emisím. Proč ji tedy vědci testují na počítačových simulacích? Klimatická změna je vážný problém a je nezbytné pochopit všechny možnosti, aby svět měl důkazy potřebné k informovanému a včasnému rozhodování.

Odrážení slunečního světla

Technika ochlazování planety, při které se do atmosféry přidávají částice, které odrážejí sluneční světlo, by podle nové modelové studie vedené výzkumníky z univerzity College v Londýně, nevyžadovala vývoj speciálních letadel, ale mohla by být realizovaná pomocí stávajících velkých dopravních letadel.

Většina předchozích výzkumů předpokládala, že tato technika, známá jako stratosférická aerosolová injekce, bude použita v tropech, a proto bude vyžadovat speciálně navržená letadla schopná létat ve výškách 20 km nebo více.

Podle studie, publikované v časopise Budoucnost Země, vědci provedli simulace různých strategií vstřikování aerosolů a dospěli k závěru, že přidání částic 13 km nad polární oblasti by mohlo smysluplně ochladit planetu, i když mnohem méně efektivně než ve vyšších nadmořských výškách blíže k rovníku.

Tato strategie pro polární oblasti s nízkými nadmořskými výškami má i své nevýhody, protože v nižší nadmořské výšce je vstřikování aerosolu do stratosféry zhruba o třetinu méně účinné. To znamená, že by bylo zapotřebí použít třikrát větší množství aerosolu, abychom dosáhli stejného účinku na globální teplotu, což by zvýšilo vedlejší účinky, jako jsou kyselé deště. Strategie by také byla méně účinná při ochlazování tropů, kde je přímá zranitelnost vůči oteplování nejvyšší.

Testování

Vědci provedli simulace v britském počítačovém modelu klimatu Earth System Model 1 (UKESM1), aby odhadli dopad vstřikování aerosolu do stratosféry. Přidáním oxidu siřičitého, který následně tvoří drobné reflexní částice v různých nadmořských výškách, zeměpisných šířkách a ročních obdobích, byli schopni kvantifikovat účinnost různých strategií.

Aby byl tento zásah efektivní, částice musí být vytvořené ve stratosféře, vrstvě atmosféry nad horní hranicí většiny mraků. Tato strategie není tak účinná jako vstřikování oxidu siřičitého ve výšce 20 km, protože částice ve 13 kilometrech nezůstávají ve stratosféře tak dlouho, ale pouze několik měsíců. V troposféře, nejspodnější vrstvě atmosféry, by veškeré aerosolové částice rychle zmizely, protože by byly zachycené v oblacích a vypršely by v kapkách deště. Stratosféra je však suchá, stabilní a bez oblaků, což znamená, že by přidané částice zůstaly nahoře měsíce nebo dokonce i roky.

Podmínky úspěchu

Vědci však uvedli, že vstřikování stratosférického aerosolu v nízkých nadmořských výškách by mohlo fungovat pouze tehdy, pokud by se provádělo v blízkosti polárních oblastí Země. V simulaci byl oxid siřičitý přidán v zeměpisných šířkách 60 stupňů severně a jižně od rovníku. To je zhruba zeměpisná šířka Osla v Norsku a Anchorage na Aljašce. Na jihu by to bylo pod nejjižnějším cípem Jižní Ameriky.

A ačkoli by již existující letadla, jako například Boeingy 777F, mohla fungovat jako rozmístěné tankery, stále by vyžadovala rozsáhlý modifikační program. Přesto by tato cesta byla mnohem rychlejší než konstrukce nového vysoko létajícího letadla. Vědci však dodávají, že vstřikování aerosolu do stratosféry „rozhodně nenahrazuje“ snižování emisí skleníkových plynů, protože jakékoli potenciální negativní vedlejší účinky se s mírou ochlazování zvyšují. Dlouhodobé klimatické stability můžeme dosáhnout pouze s nulovými emisemi.

Studie získala finanční prostředky od britské Rady pro výzkum přírodního prostředí (NERC).

Pevnější než ocel, houževnatější než kevlar. Neuvěřitelné vlastnosti pavoučí sítě

24. 4. 2025 Iveta Mauci 3 min read 1164 Zobrazení kevlar, medicína, pavouci, pavoučí sítrě, pružnost, vědecké objevy

Nové Příroda/Fauna Technologie Výzkum

^{Článek byl upraven podle vědecké studie}^{Sinana Ketena}^{, hlavního autora studie, který je odborníkem na bio materiály. Je profesorem a docentem strojního inženýrství a profesorem civilního a environmentálního inženýrství na Northwesternské univerzitě}^{McCormick School of Engineering.}

Pavoučí hedvábí je nejsilnějším organickým vláknem. Čím více je natahujete, tím jsou vlákna pevnější.

Pavoučí vlákno, které vypadá velmi křehce, je pevnější než ocel, tvrdší než kevlar a navíc je pružné jako guma.

Jak je to možné?

Když pavouci ze své žlázy spřádají hedvábí, použijí zadní nohy k tomu, aby vlákno chytili a vytáhli. Tím se vlákno při jeho tvorbě natahuje a zpevňuje. Díky tomuto přirozenému procesu je vlákno velmi pevné a také velmi elastické. Vědci zjistili, že můžou upravit mechanické vlastnosti vlákna jednoduše, a to změnou míry natažení.

Výhodou takového vlákna je také to, že je biologicky odbouratelný. Je to tedy ideální materiál pro lékařské účely. Mohl by se používat pro chirurgické stehy a adhezivní gely pro uzavření ran, protože by se v těle přirozeně a neškodně rozložil. Ale to není všechno.

Díky nové studii by vědci mohli zkonstruovat proteiny inspirované pavoučím hedvábím a zkopírovat procesy spřádání pro různé aplikace. Taková vlákna by se pak dala použít nejen v medicíně, ale dokonce i k výrobě vysoce výkonných neprůstřelných vest.

Chov pavouků pro získání jejich přírodního vlákna je ale drahý. Jde o energeticky náročný a obtížný proces. Takže vědci místo toho chtějí v laboratoři znovu vytvořit materiály, které budou co nejvěrnější kopií.

Simulace pavoučího hedvábí

Vědci zjistili, proč je tato role protahování tak důležitá. Simulací pavoučího hedvábí v modelu tým zjistil, že proces natahování zarovná proteinové řetězce ve vláknech a zvyšuje počet vazeb mezi těmito řetězci. Oba faktory pak vedou k silnějšímu a tužšímu vláknu.

Umělé pavoučí hedvábí poskytuje silnější a biologicky odbouratelnou alternativu k jiným syntetickým materiálům, což jsou většinou plasty získané z ropy.

Když vědci začali s touto studií, věděli, že toto natahování je nezbytné pro výrobu opravdu silných vláken, ale nikdo dosud nevěděl proč tomu tak je. Ale s jejich novou výpočetní metodou byli schopni zkoumat, co se ve vlákně děje v nanoměřítku.

Prostřednictvím simulací vědecký tým z Northwesternské univerzity zkoumal, jak protahování ovlivňuje uspořádání proteinů ve vláknech a jak protahování mění pořadí proteinů, vzájemné spojení a pohyb molekul ve vláknech.

Vědci v tom mají jasno

Vědci zjistili, že protahování způsobilo, že se proteiny „seřadily“, což zvýšilo celkovou pevnost vlákna. Zjistili také, že protahování zvýšilo počet vodíkových vazeb, které fungují jako mosty mezi proteinovými řetězci a tvoří pevné vlákno. Nárůst vodíkových vazeb přispívá k celkové pevnosti, houževnatosti a pružnosti vlákna.

Jakmile je vlákno vytlačeno, jeho mechanické vlastnosti jsou ve skutečnosti docela slabé, ale když se natáhne až na šestinásobek původní délky, stane se velmi silným.

Přestože si Graham dříve myslel, že pavouci jsou jen odpudiví, nyní vidí jejich potenciál pomoci vyřešit skutečné problémy.

„Dřív jsem si myslel, že jsou na obtíž. Teď je vidím jako zdroj fascinace.“

^{Studie byla publikovaná v časopise}^{Science Advances}

Vědci mají nové vodítko k vývoji mnohobuněčného života

8. 4. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 4 min read 999 Zobrazení evoluce, mnohobuněčný život, vědecké objevy, vývoj

Nové Věda Vědecké objevy Výzkum

odně teorií o původu mnohobuněčného života se zaměřuje na chemii, oproti tomu se vědci nové vědecké studie rozhodli prozkoumat roli fyzických sil v tomto procesu. Vědci tak otevřeli nový pohled na možnou hnací sílu tohoto klíčového kroku evoluce, který označili jako dynamiku tekutin kooperativního krmení.

Zkoumání dynamiky tekutin a kooperativního krmení

_{Podle tiskové zprávy Carol Clarkové, Univerzita Emory}

Hodně teorií o původu mnohobuněčného života se zaměřuje na chemii, oproti tomu se vědci nové vědecké studie rozhodli prozkoumat roli fyzických sil v tomto procesu. Vědci tak otevřeli nový pohled na možnou hnací sílu tohoto klíčového kroku evoluce, který označili jako dynamiku tekutin kooperativního krmení.

Život se na Zemi objevil asi před 3,8 miliardami let. Nová teorie prvotního vzniku navrhuje, že organické molekuly spontánně vytvořily chemikálie plovoucí v kalužích vody za přítomnosti slunečního světla a elektrického výboje. Tyto stavební kameny života prošly chemickými reakcemi, pravděpodobně řízenými RNA, které nakonec vedly k vytvoření jednotlivých buněk.

Ale co podnítilo jednotlivé buňky, aby se shromáždily do složitějších, mnohobuněčných forem života?

Jak na to přišli?

Nápad vznikl, když jeden z autorů výzkumu sledoval, jak se krmí stentory, jednobuněční tvorové ve tvaru trubky, kteří se vznášejí blízko hladiny rybníků. Prostřednictvím mikroskopického videa zachytil dynamiku tekutin stentoru v laboratorní misce naplněné tekutinou, když organismus nasával částice obsažené v tekutině. Zaznamenal také dynamiku tekutin párů a skupin stentorů, kteří při krmení fungovali ve shlucích.

Projekt začal krásnými obrazy proudění tekutin, teprve později si vědci uvědomili evoluční význam tohoto chování. Vědci zjistili, že seskupení stentorů do kolonií jim prospívá tím, že generují silnější toky, kterými sbírají více potravy z větší vzdálenosti.

Stentory tvoří dočasné kolonie ve tvaru polokoule.

Mnohobuněčné chování stentorů by se tedy dalo použít jako modelový systém, který pomůže pochopit, jak se život vyvinul z jednobuněčných organismů na složité organismy, jako jsou lidé, kteří jsou složení z bilionů buněk se specializovanými úkoly.

„Můžete rozřezat stentor a každý malý kousek se během 12 hodin stane kompletním organismem,“ říká Shekhar. „Jsou fascinující v mnoha ohledech.“

Na úzkém konci stentoru je uchopovací mechanismus známý jako „holdfast“, který umožňuje organismu ukotvit se na větvičku, list nebo jinou organickou hmotu plovoucí ve vodě. Široký konec stentoru jsou v podstatě obří ústa lemovaná řasinkami podobnými vlasům. Řasinky ve vodě vytvářejí proudy, které jí do tlamy vhánějí částice potravy, jako jsou bakterie nebo řasy.

Stentoři dokážou ze svého fixačního konce vylučovat určitý druh mazu. Tato pasta jim umožňuje přilnout k organickým povrchům a dočasně se zformovat do kolonií, které mají tvar polokoule.

Snad nejpozoruhodnější věcí na stentorech je jejich velikost. Většina lidských buněk je nejméně 10krát menší než šířka lidského vlasu. Jednobuněčný stentor je však viditelný lidským okem. Na délku mají asi 1 až 2 milimetrů. Velikost stentorů tak usnadňuje záznam detailních snímků jejich chování pod mikroskopem.

Dynamika tekutin

Shekhar se rozhodl prozkoumat dynamiku tekutin, která se podílí na plnění filtrů stentorů. Do kapaliny přidal plastové kuličky o velikosti mikronu, aby viděl, co se stane. Drobné plastové částice sloužily jako indikátory, díky nimž byly toky generované řasinkami stentora viditelné.

Jak se jejich hlavy přitahovaly k sobě, toky generované dvěma stentory se spojily do jediného víru, který vytvořil silnější proud, schopný vtáhnout více částic z větší vzdálenosti. Zdálo se, že vytváření kolonií dále zvyšuje jejich schopnost nasávat částice. Proč se tedy jednotliví stentoři občas odtrhli od skupiny, aby odplavali sami?

A giant, single-celled organism that lives in ponds inspired Emory physicist Shashank Shekhar to discover a new clue for how multicellular life may have first formed.

➡️ ? How Multicellular Life May Have Evolved: https://t.co/nYS8rVgzYw pic.twitter.com/CMdI7vm5dj
— Emory University (@EmoryUniversity) April 3, 2025

Vědci se domnívají, že slabší stentoři těžili ze spojení sil více než silnější. Kolonie jsou dynamické, protože stentoři neustále mění partnery. Ti silnější jsou v jistém smyslu zneužíváni. Často střídají partnery, takže všichni mají stejný prospěch.

Vědci vyvinuli matematické modely k testování této teorie v experimentálních nastaveních prostřednictvím odborných znalostí matematika z Ohia. Výsledky v párovém systému ukázaly, že jeden stentor vždy získal větší výhodu než druhý a že vytvoření velké kolonie, včetně dynamického přemisťování jedinců, zvyšuje průměrnou rychlost krmení pro jednotlivé stentory.

Zjištění poskytují nový pohled na selektivní síly, které mohly upřednostňovat raný vývoj mnohobuněčné organizace.

Je úžasné, že jednobuněčný organismus bez mozku a neuronů vyvinul chování pro oportunismus a spolupráci. Možná, že tyto druhy chování byly pevně zabudované do organismů mnohem dříve v evoluci, než si vědci uvědomovali.

NASA v 90sátkách testovala mikrogravitaci volným pádem z horizontu pomocí dopravního letadla

2. 4. 2025 Iveta Mauci 3 min read 255 Zobrazení DC-9, dopravní letadlo, mikrogravitace, NASA, technologie, testy, volný pád

NASA Nové Technologie Výzkum

Zapůjčené letadlo NASA DC-9 zachycené v mikrogravitaci při první zkušební parabole nad jezerem Erie v roce 1996.

Podle dobového textového souboru z roku 1996

Letadlo díky sérii parabol mohlo simulovat stav beztíže. V 90. letech poskytlo vědcům jedinečný způsob, jak studovat chování tekutin, průběh hoření a chování materiálů v prostředí mikrogravitace. Šlo o velmi důležité testy, které měly zabránit neočekávanému chování materiálů na oběžné dráze Země.

Když se řekne mikrogravitace, anebo „volný pád“, mnoha lidem se zvedne žaludek. A i když ho uměly napodobit některé kolotoče, těžko byste nahnali partu budoucích astronautů a vědců do lunaparku, aby tam testovali materiály ve stavu beztíže. NASA proto sáhla po jiném řešení.

To, co nám tady na Zemi přijde „normální“, se mimo naši atmosféru může chovat zcela nepředvídatelně. Představte si, že byste astronautům na ISS poslali matraci z materiálu, který by se ve vesmíru rozpínal tak dlouho, až by nakonec roztrhal celou vesmírnou stanici. NASA se proto rozhodla, že tyto věci otestuje v zapůjčeném dopravním letadle, které vyšle čumákem k horizontu a pak pustí volným pádem rovnou k zemi.

Upravené dopravní letadlo

V roce 1990 padlo rozhodnutí pro společnost McDonnell Douglas DC-9. Vedení NASA převzalo plnou odpovědnost za letadlo, které bylo pronajaté ministerstvem energetiky USA. Tento letoun vyžadoval dva piloty, palubního inženýra a ředitele zkoušek.

DC-9 dorazilo do Lewisu v říjnu 1994 ve své původní variantě určené pro běžné cestující. Během následujících tří měsíců technici odstranili téměř všechna sedadla, vyztužili podlahu a strop a instalovali nové energetické, komunikační a naváděcí systémy. Nainstalovali také nové nákladové dveře o rozměrech cca 2×3 metry, které umožnily přesun velkého vybavení.

Jak probíhaly testy

Když pilot prudce zvednul čumák letadla DC-9 k horizontu, na palubovce zazvonil zvonek a zablikal stroboskop. V tuto chvíli byli pasažéři tlačeni k podlaze kabiny silou dvakrát větší, než je běžná gravitace. Krev lidí, kteří byli na palubě, rychle odtékala z hlavy.

Jakmile se zrychlení zpomalilo na požadovanou úroveň a letadlo se přehouplo přes svůj oblouk, velitel letových testů prohlásil: „Jsme nad vrcholem!“ To už bylo znamení, že tlak v letadle začne prudce klesat. Letadlo se v tu chvíli začalo řítit vpřed volným pádem. Na dalších 20 až 25 sekund se všichni a vše, co nebylo připoutané, začalo vznášet. (Vsadím se, že těchto 25 sekund pro ně trvalo nejmíň hodinu! Ano, čas je pouze relativní veličina!) Vědci pak rychle začali provádět své experimenty. A to tak dlouho, dokud pilot nevrátil letadlo zpět do vodorovného letu při normální zemské gravitaci.

Letadlo DC-9 NASA. Fotografie byla pořízena 5. srpna 1996.

Budoucí experimenty na oběžné dráze

Na palubě letadla DC-9 se testovaly experimenty, které zahrnovaly měření zrychlení prostoru, smyčky kapilárního čerpadla, chování bublin, praskání tenké vrstvy kapaliny, hořlavost materiálů a šíření plamene.

DC-9 mohlo pojmout až osm experimentů a 20 výzkumných pracovníků na každý let. Byl to vysoce interaktivní zážitek, když vědci na palubě doprovázeli své testovací sady, aby získali další informace přímým pozorováním. Vědci byli často tak soustředěni na svou práci, že ani nevnímali levitaci svých vlastních těl.

Lety, které byly řízené z mezinárodního letiště Cleveland Hopkins, byly vedené v omezeném vzdušném prostoru nad severním Michiganem. Letoun někdy létal až 40 parabol v jedné misi.

Zpráva z roku 1996

Letadlo DC-9 od 18. května 1995 do 11. července 1997 nalétalo přes 400 hodin, při mikrogravitačních letech proběhlo více než 70 trajektorií a uskutečnili 73 výzkumných projektů. Více o testech ukazuje zpráva z roku 1996 v .pdf v anglickém jazyce.

Kolik černých děr je skutečně ve vesmíru? Dají se vůbec spočítat? NASA to zkusila

13. 1. 2025 Iveta Mauci 5 min read 251 Zobrazení Caltech, černá díra, JPL, NASA, počet, vesmír, výzkum

Nové Vesmír Výzkum

Astronomové si myslí, že supermasivní černou díru má ve svém středu každá velká galaxie. Testování této hypotézy je ale obtížné. Vědci totiž nemůžou očekávat, že spočítají miliardy, nebo dokonce biliony supermasivních černých děr, o kterých navíc pouze předpokládají, že by mohly existovat.

Hledání supertěžkých černých děr

Supermasivní černé díry nedávno pomáhalo hledat i několik teleskopů NASA. Takové, které jsou až miliardkrát těžší než Slunce. Nový průzkum byl unikátní, protože bylo stejně pravděpodobné, že najdou masivní černé díry, které jsou skryté za hustými mračny plynu a prachu, stejně jako ty, které skryté nejsou.

Musí ale extrapolovat, neboli použit známé zkušenosti či informace na oblast doposud neznámou, nebo neprozkoumanou a pracovat s menší počtem vzorků, aby se nakonec dozvěděli o větší populaci. Pokud nějaká je.
Takže …. Přesné měření „poměru“ skrytých supermasivních černých děr v daném vzorku pomáhá vědcům lépe odhadnout celkový počet supermasivních černých děr v celém vesmíru.

Popis fotografie: Supermasivní černá díra obklopená torusem plynu a prachu je v uměleckém konceptu zobrazena ve čtyřech různých světelných vlnových délkách. Viditelné světlo (vpravo nahoře) a nízkoenergetické rentgenové záření (vlevo dole) jsou blokované torusem; infračervené (vlevo nahoře) je rozptýlené a reemitované; a některé vysokoenergetické rentgenové paprsky (vpravo dole) mohou pronikat torusem. — **Popis fotografie:** Supermasivní černá díra obklopená torusem plynu a prachu je v uměleckém konceptu zobrazena ve čtyřech různých světelných vlnových délkách. Viditelné světlo (vpravo nahoře) a nízkoenergetické rentgenové záření (vlevo dole) jsou blokované torusem; infračervené (vlevo nahoře) je rozptýlené a reemitované; a některé vysokoenergetické rentgenové paprsky (vpravo dole) mohou pronikat torusem.

Závoj hustého prachu a dýmu

Podle nové studie publikovaně v časopise Astrophysical Journal vědci zjistili, že asi 35% supermasivních černých děr je zakryté hrubou vrstvou, což znamená, že okolní mraky plynu a prachu jsou tak husté, že blokují i nízkoenergetické rentgenové světlo.

Podobně porovnatelné průzkumy již dříve zjistily, že supermasivních černých děr je takto zakrytých méně než 15 %. Vědci se domnívají, že skutečný podíl by měl však být spíše 50/50. Vycházejí tak na základě modelů růstu galaxií.
Pokud budou další pozorování naznačovat, že je skryté výrazně méně než polovina supermasivních černých děr, vědci budou muset upravit některé klíčové představy, které mají o těchto objektech a upřesnit roli, kterou hrají při utváření galaxií.

Skrytý poklad temných sil

Když pomineme, že jsou černé díry ze své podstaty temné, dokonce tak, že ani světlo nemůže uniknout jejich gravitaci, mohou to být také některé z nejjasnějších objektů ve vesmíru. Když se plyn dostane na oběžnou dráhu kolem supermasivní černé díry, jako když voda odtéká do odpadu, extrémní gravitace vytváří tak intenzivní tření a teplo, že plyn dosahuje stovek tisíc stupňů a vyzařuje tak jasně, že může zastínit všechny hvězdy v okolní galaxii.

Oblaka plynu a prachu, která obklopují a doplňují jasný centrální disk, mohou mít zhruba tvar torusu, nebo koblihy. Pokud je otvor pro koblihu obrácený k Zemi, jeho jasný centrální disk v něm je viditelný. Je-li kobliha vidět na okraji, jeho disk je zakrytý.

Dalekohledy NASA

Většina dalekohledů dokáže poměrně snadno identifikovat supermasivní černé díry tváří v tvář. Existuje však výjimka, kterou využili autoři nového článku: Torus absorbuje světlo z centrálního zdroje a znovu vyzařuje světlo s nižší energií v infračerveném rozsahu (vlnové délky o něco delší, než jaké mohou detekovat lidské oči).

Koblihy v podstatě září infračerveným světlem. Tyto vlnové délky světla byly detekované infračerveným astronomickým satelitem NASA IRAS, který v roce 1983 fungoval 10 měsíců a byl řízený laboratoří NASA Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii. Průzkumný dalekohled, který zobrazil celou oblohu, byl IRAS schopný vidět infračervené emise z mraků obklopujících supermasivní černé díry. A co je nejdůležitější, dokázalo stejně dobře zaznamenat černé díry hranou i tváří.

Popis obrázku: Umělecký koncept rentgenového teleskopu NuSTAR NASA, který pomohl astronomům získat lepší představu o tom, kolik supermasivních černých děr je skryto před zraky hustými mračny plynu a prachu, které je obklopují.

Černé díry nebo galaxie?

IRAS zachytil stovky počátečních cílů. Ukázalo se, že některé z nich nejsou černé díry skryté hrubou vrstvou prachu, ale galaxie s vysokou mírou tvorby hvězd, které vyzařují podobnou infračervenou záři.

Autoři nové studie tedy použili pozemní teleskopy ve viditelném světle k identifikaci těchto galaxií a jejich oddělení od skrytých černých děr. Pro potvrzení okrajových, silně zakrytých černých děr se vědci spoléhali na NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), rentgenovou observatoř spravovanou JPL.

Rentgenové záření je vyzařované některým z nejžhavějších materiálů v okolí černé díry. Rentgenové záření s nižší energií je absorbované okolními mraky plynu a prachu, zatímco rentgenové záření s vyšší energií pozorované NuSTARem může pronikat a rozptylovat mraky.

Detekce těchto rentgenových paprsků může trvat hodiny strávené pozorováním, takže vědci pracující s NuSTARem, ale nejprve potřebují dalekohled, jako je IRAS, aby jim řekl, kam se mají dívat.

Zdroj: NASA/JPL-Caltech, NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array, IRAS, Astrophysical Journal

Vědci vycvičili africké obří krysy, aby odhalovaly nelegální obchody

30. 10. 2024 Iveta Mauci 3 min read 163 Zobrazení Afrika, detekce, drogy, nelegální obchod, obří krysy, odhalení, výbušniny

Příroda/Fauna Výzkum

V minulosti se africké obří krysy naučily detekovat výbušniny a patogen způsobující tuberkulózu.

Nyní tým vědců vycvičil tyto krysy, aby zachytily pach luštěninových šupin, sloní kosti, roh nosorožce a afrického černého dřeva. Tato zvířata a rostliny jsou zařazené na seznam ohrožených druhů s vysokým rizikem vyhynutí.

„Naše studie ukazuje, že můžeme vycvičit africké krysy k odhalování nelegálně obchodovaných volně žijících živočichů, a to i v případě, že jsou ukryti mezi jinými látkami,“ uvedla Dr. Isabelle Szottová.

„Krysy detekovaly cíle z volně žijících živočichů i poté, co se s daným druhem nesetkaly po dlouhou dobu,“ dodala první spoluautorka Dr. Kate Webbová, odborná asistentka Dukovy univerzity.

Výzkum pro tuto studii byl provedený v neziskové organizaci APOPO se sídlem v Tanzanii, která poskytuje technicky nenáročné a nákladově efektivní řešení naléhavých humanitárních výzev.

Potlačení obchodu s divokou zvěří

Krysy – Kirsty, Marty, Attenborough, Irwin, Betty, Teddy, Ivory, Ebony, Desmond, Thoreau a Fossey, některé z nich pojmenované po ochráncích přírody a zastáncích proti obchodování s volně žijícími zvířaty, prošly několika fázemi školení.

Během indikačního tréninku se potkani naučili držet nos po dobu několika sekund v otvoru, do kterého byla umístěna cílová vůně. Když správně provedli toto „strkání do nosu“, byli odměněni ochucenými granulemi pro hlodavce.

V dalším kroku byly krysy seznámeny s necílovými pachy. Mezi ně patřily elektrické kabely, kávová zrna a prací prášek. Předměty, které se často používají k maskování pachu divoké zvěře v reálných operacích s obchodováním. „Během fáze diskriminace se krysy naučí signalizovat pouze pachy volně žijících zvířat, zatímco ostatní pachy ignorují,“ řekl Szott.

Krysy byly také vycvičené, aby si pamatovaly pachy. Na konci retenčního tréninku byli znovu seznámené s vůněmi, se kterými se nesetkali po dobu pěti, respektive osmi měsíců. Navzdory měsícům potkani vykazovali perfektní retenční skóre, což naznačuje, že jejich kognitivní retenční výkon se podobá výkonu psů.

Na konci výcviku bylo osm krys schopných identifikovat čtyři běžně pašované druhy volně žijících živočichů mezi 146 necílovými látkami.

Krysy v akci

Dalším krokem, řekli vědci, je vyvinout způsoby, jak by krysy mohly pracovat v přístavech, přes které se pašuje volně žijící zvířata. Za tímto účelem budou potkani vybaveni vestami vyrobenými na míru. Předními tlapkami budou moci vytáhnout malý míček připevněný na hrudi vesty, který vydává pípání. Tímto způsobem budou krysy schopné upozornit své ošetřovatele, když detekují cíl.

„Vesty jsou skvělým příkladem vývoje hardwaru, který by mohl být užitečný v různých nastaveních a úkolech, včetně lodního přístavu k odhalování pašovaných divokých zvířat,“ řekl Webb.

„Pašování volně žijících zvířat je často prováděno jednotlivci zapojenými do jiných nezákonných činností, včetně obchodu s lidmi, drogami a zbraněmi. Nasazení krys do boje proti obchodování s volně žijícími zvířaty proto může pomoci v celosvětovém boji proti sítím, které využívají lidi a přírodu,“ uzavřel Webb.

Zdroje: EurekAlert, Frontiers,

Studie zjistila, že samečci pomáhají svým rodičům méně než dcery

30. 10. 2024 Iveta Mauci 2 min read 148 Zobrazení Kalahari, poušť, ptáci, vrabci, vrabci bělolící

Příroda/Fauna Výzkum

Tento trade-off je příkladem univerzálního problému. Nikdy není k dispozici dost času ani energie, abychom mohli dělat dobře všechno najednou.

Studie, kterou vedli vědci z Centra pro ekologii a ochranu zkoumala kooperativní chování a způsoby pohybu společenských ptáků zvaných vrabci bělolící, kteří žijí v poušti Kalahari.

Tito ptáci žijí v rodinných skupinách v nichž hnízdí pouze dominantní pár a jejich dospělí potomci, zejména samice, které pomáhají krmit mláďata.

Cílem nové studie bylo pochopit, proč má v mnoha zvířecích společnostech jedno pohlaví tendenci investovat do pomoci v rodině více úsilí než druhé.

„Samičky vrabčích pomocníků se podílejí na společné péči o mláďata více než samci a také zůstávají v rodinných skupinách déle,“ uvedl doktor Pablo Capilla-Lasheras, který vedl studii a nyní pracuje ve Švýcarském ornitologickém institutu.

Nerovnost mezi pohlavími

Chtěli jsme pochopit, proč se v živočišné říši objevují takové rozdíly ve spolupráci mezi pohlavími. Hlavní hypotézou je, že pohlaví, které žije déle ve své rodinné skupině, více spolupracuje, protože může déle získávat výhody plynoucí ze spolupráce.

Více než desetiletý terénní výzkum sledující kooperativní chování těchto ptáků a průkopnická studie sledování jejich pohybu naznačují, že tomu tak nakonec není.

„Naše zjištění naopak ukazují na alternativní vysvětlení, kterému se věnovalo mnohem méně pozornosti,“ uvedl Dr. Andrew Young, který vede projekt kalaharských vrabců.

„Místo toho se zdá, že samci pomáhají méně, protože tráví více času hledáním příležitostí k životu a rozmnožování jinde, a toto úsilí se vyvažuje jejich investicemi do spolupráce doma.“

Na základě svých zjištění se tým domnívá, že tato „hypotéza rozptylového kompromisu“ může poskytnout obecnější vysvětlení evoluce rozdílů ve spolupráci mezi pohlavími ve zvířecích společnostech, než rozšířenější názor, že „čím déle zůstaneš, tím více budeš mít prospěch z toho, že jsi pomohl“.

Zdroj: EurekAlert, PLOS Biology

Evoluce v říši brouků způsobená lidskou činností

28. 10. 2024 Iveta Mauci 2 min read 203 Zobrazení muška bezkřídlá, Mystacinobia zelandica, Nový Zéland, Univerzita Otago

Nové Příroda/Fauna Výzkum

Vědci dlouho přemýšleli, zda lidé nezpůsobují vývojové změny v přirozených populacích.

Studie Otagské univerzity ukazuje pravděpodobně nejjasnější případ evoluce živočichů v reakci na změny způsobené člověkem.

V zalesněných oblastech se tak u původních druhů vyvinuly „varovné“ barvy, které napodobují jedovaté lesní druhy. Podle vědců jde způsob jak přimět predátory, aby si mysleli, že jsou také jedovatí.

Vykácení lesů po příchodu lidí odstranilo jedovaté druhy. Výsledkem je, že v odlesněných oblastech „napodobující“ druhy opustily tuto strategii, protože zde není koho napodobovat. Místo toho se vyvinuli tak, aby jiné barvy používali pro vlastní ochranu.

Vzorové párové černé a hnědé hliněné modely Zelandoperla (délka těla ~25 mm) připevněné k říčním dlažebním kostkám břidlice (A) a droby (B). — ***Obrázek: Spoluautor studie profesor Jon Waters z katedry zoologie tvrdí, že kamenáč se zbarvil jinak v důsledku nedávného odlesňování.***

Nejznámějším příkladem evoluce způsobená lidmi byla populace můr pepřových ve Spojeném království, která změnila barvu v reakci na průmyslové znečištění v 19. století.

Profesor Waters však říká, že i tento případ byl považovaný za kontroverzní. Tato nová studie ukazuje, jak lidé změnili způsob interakce původních druhů.

Lidé narušili ekologické interakce mezi druhy

Spoluautor studie, doktor Graham McCulloch, říká, že lidé narušili ekologické interakce mezi druhy, které se vyvíjely miliony let, ale některé naše původní druhy jsou dostatečně odolné k tomu, aby to překonaly.

„Tato důležitá studie ukazuje, že alespoň u některých našich původních druhů existuje možnost přizpůsobit se změnám životního prostředí způsobenými lidmi, i když je změna rychlá,“ říká doktor McCulloch.

Také to ukazuje, že nezávislé populace prošly podobnými změnami v reakci na odlesňování. Došlo k podobným posunům nezávisle v různých částech rozsahu druhů, což ukazuje, že evoluce může být předvídatelný proces.

Zdroje: EurekAlert, Sience

Mikroby přežívají na dezinfekčních prostředcích a dokonce se vyvíjejí

21. 10. 2024 Iveta Mauci 4 min read 192 Zobrazení Antarktida, Candidatus phylum Eremiobacterota, dezinfekce, Ho Či Minovo město, Micrococcus luteus, mikroby, nanobakterie, patogeny, pouštní půda Antarktidy, Univerzita Xi'an Jiaotong-Liverpool, vývoj, zdravotní riziko

Medicína Nové Výzkum

Nový výzkum ukázal, že městští mikrobi se vyvíjejí, aby odolávali dezinfekčním prostředkům, které používáme k jejich likvidaci. Také identifikoval nové kmeny, které byly dříve nalezené pouze v půdě antarktické pouště.

Po nedávné pandemii se používání dezinfekčních prostředků zvýšilo. Snahy o vytvoření sterilního městského prostředí ale selhávají.

Oblasti se zastavěnou plochou mají nízký obsah tradičních živin a základních zdrojů, které mikroby potřebují k přežití, takže mají jedinečný mikrobiom.

Používání čisticích a jiných uměle vyrobených produktů vytváří jedinečné prostředí, které vytváří selektivní tlaky na mikroby, kterým se musí přizpůsobit, nebo je odstranit. Mechanismy, kterými se mikroby přizpůsobují a přežívají ve vybudovaných prostředích, jsou ale špatně pochopené.

Nová studie publikovaná v časopise Microbiome identifikovala nové kmeny mikrobů, které se přizpůsobily využívání omezených zdrojů dostupných v městech a ukázala, že naše každodenní chování mění složení mikroorganismů ve vnitřním prostředí.

„Zastavěná prostředí nabízejí odlišné podmínky, které je odlišují od přirozených a uměle vytvořených stanovišť,“ říká doktorka Xinzhao Tongová, odborná asistentka liverpoolské univerzity Xi’an Jiaotong (XJTLU) v Číně a hlavní autorka studie.

Analýza genomického obsahu mikrobů

Vědci odebrali 738 vzorků z různých stavebních prostředí. Včetně metra, obytných domů, veřejných zařízení, přístavních mol a lidské kůže v Hongkongu. Poté použili metagenomické sekvenování, aby analyzovali genomický obsah mikrobů a pochopili, jak se přizpůsobili náročným městským podmínkám.

Tým identifikoval 363 dosud neidentifikovaných mikrobiálních kmenů, které žijí na naší kůži a v prostředí kolem nás. Některé genomy těchto kmenů obsahovaly geny pro metabolizaci uměle vyrobených produktů nalezených ve městech a jejich použití jako zdroje uhlíku a energie. To zahrnuje objev kmene Candidatus phylum Eremiobacterota, který byl dříve hlášený pouze v antarktické pouštní půdě.

Genom tohoto nového kmene Eremiobacterota mu umožňuje metabolizovat amonné ionty, které se nacházejí v čisticích prostředcích. Kmen má také geny pro alkohol a aldehyddehydrogenázy, které odbourávají zbytkový alkohol, který se nachází v běžných dezinfekčních prostředcích.

Mikroby, které mají vylepšené schopnosti využívat omezené zdroje a tolerovat produkty, jako jsou dezinfekční prostředky a kovy, překonávají neodolné kmeny, zvyšují jejich přežití a dokonce podporují evoluci v zastavěných prostředích. Pokud jsou patogenní, mohly by představovat zdravotní riziko.

Tým identifikoval 11 unikátních, dříve necharakterizovaných kmenů Micrococcus luteus, typicky nepatogenních, ale schopných způsobit oportunní infekce u imunokompromitovaných jedinců.

„Otázka jejich přizpůsobení našemu chování se stává obzvláště kritickou v klinických prostředích, kde nemocnice slouží jako horké body pro různé patogeny, které způsobují infekce získané v nemocnicích (HAI). HAI představují významnou hrozbu, zejména na jednotkách intenzivní péče, kde úmrtnost může dosáhnout až 30 %,“ řekla doktorka Tongová.

Projekt Human Microbiome, který zahájila NIH v roce 2007, poskytl první pohled na mikrobiální rozmanitost zdravých lidí a zkoumá možné vztahy mezi konkrétními lidskými nemocemi a mikrobiomem. *Ve směru hodinových ručiček zleva nahoře*: Streptococcus (kredit: Tom Schmidt); mikrobiální biofilm smíšených druhů z lidského těla (kredit: A. Earl, Broad Institute/MIT); Bacillus (kredit: Tom Schmid); Malassezia lopophilis (kredit: JH, CDC).

Patescibacteria jsou považováné za parazitické

Vědci také charakterizovali dva nové kmeny Patescibacteria, známé jako „nanobakterie“, protože mají malé genomy, které neobsahují mnoho genů pro produkci vlastních zdrojů.

Některé kmeny Patescibacteria jsou považované za parazitické, protože se spoléhají na bakteriální hostitele, kteří jim dodávají živiny. V této studii však vědci zjistili, že jeden z kmenů nanobakterií, získaný z lidské kůže, obsahuje geny pro biosyntézu karotenoidů a ubichinonu.

Tyto antioxidační sloučeniny jsou pro člověka životně důležité, zejména karotenoidy. Obvykle je získáváme prostřednictvím naší stravy, což naznačuje možný vzájemný vztah mezi bakteriemi a námi jako jejich hostiteli.

Toto vylepšené porozumění mikrobiálním metabolickým funkcím v městských prostředích pomáhá vyvíjet strategie k vytvoření zdravého vnitřního ekosystému mikrobů, se kterým můžeme žít.

Tým nyní zkoumá přenos a vývoj rezistence u patogenních mikrobů na jednotkách intenzivní péče, které jsou vystavené přísným a rozsáhlým dezinfekčním postupům. Doufají, že zlepší postupy kontroly infekcí a zvýší bezpečnost klinického prostředí pro zdravotníky a pacienty.

Zdroj: EurekAlert, Microbiom, Xi’an Jiaotong – univerzita Liverpool (XJTLU)

Studie identifikovala lidské vlasy v zubech lvů lidojedů

18. 10. 2024 Iveta Mauci 4 min read 356 Zobrazení DNA, Keňa, lidožrouti, lvi lidojedi, lvi lidožraví, Tanzanie

Nové Příroda/Fauna Výzkum

Nová studie analyzovala chlupy zasazené do poškozených zubů dvou „lidožravých“ lvů, kteří v roce 1898 v oblasti Tsavo v Keni zabili nejméně 28 lidí.

Nová studie analyzovala vlasy v poškozených zubech dvou „lidožravých“ lvů, kteří v roce 1898 v oblasti Tsavo v Keni zabili nejméně 28 lidí.

Dva lví samci v roce 1898 terorizovali tábor stavitelů mostů na řece Tsavo v Keni. Mohutní lvi bez hřívy se v noci vplížili do tábora, přepadli stany a odvlékli své oběti.

Nechvalně proslulí „lidožrouti“ od řeky Tsavo zabili nejméně 28 lidí, než je podplukovník John Henry Patterson, stavební inženýr projektu, zastřelil. V roce 1925 Patterson prodal ostatky lvů Fieldovu muzeu přírodní historie v Chicagu.

V nové studii vědci spolupracovali na hloubkové analýze chlupů pečlivě vyjmutých z vylomených zubů lvů. Studie k identifikaci využila mikroskopii a genomiku některých druhů, které lvi konzumovali.

První objevy lvů lidožravých

K původnímu objevu chlupů došlo počátkem 90. let 20. století, když Thomas Gnoske, správce sbírek ve Fieldově muzeu, našel lebky lvů ve skladu. Následně zkoumal, zda na nich nejsou stopy toho, co lvi konzumovali.

Jako první zjistil, že se jedná o plně vyvinuté starší dospělé samce, přestože byli bez hřívy. A také si jako první všiml, že v obnažených dutinách v poškozených zubech lvů se během jejich života nahromadily tisíce polámaných a zhutnělých vlasů.

V nové studii Gnoske a Peterhans udělali nové vyšetření některých vlasů. Spoluautoři Ogeto Mwebi, vedoucí vědecký pracovník Národních muzeí v Keni a Nduhiu Gitahi, výzkumník z university v Nairobi, provedli mikroskopickou analýzu vlasů.

Postdoktorandka Alida de Flaminghová vedla genomické zkoumání vlasů s profesorem antropologie Ripanem S. Malhim. Zaměřili se na samostatný vzorek čtyř jednotlivých vlasů a tří shluků vlasů extrahovaných ze zubů lvů.

Důkazy podle DNA

Aby vědci prokázali autenticitu vzorku, který analyzovali, hledali, zda má DNA vzory, které se obvykle nacházejí ve starověké DNA.

***Lebka se zlomeným zubem. Zuby lvů byly poškozené během jejich života. Thomas Gnoske našel tisíce vlasů a chlupů zapuštěných do obnažených dutin zlomených zubů.***

Professor Ripan MaRipan S. Malhi, vlevo a Alida de Flaminghová vedli genomickou práci na vlasech, která byla provedena odděleně od mikroskopické analýzy. Jako kořist identifikovali chlupy žirafy, člověka, oryxe, antilopy, pakoně a zebry, spolu s chlupy pocházejícími ze lvů. — **Professor Ripan MaRipan S. Malh**i, vlevo a Alida de Flaminghová vedli genomickou práci na vlasech, která byla provedena odděleně od mikroskopické analýzy. Jako kořist identifikovali chlupy žirafy, člověka, oryxe, antilopy, pakoně a zebry, spolu s chlupy pocházejícími ze lvů.

Autenticita vzorků DNA

Jakmile byly vzorky ověřené, Alida de Flaminghová se zaměřila na mitochondriální DNA. U lidí a jiných zvířat je mitochondriální genom zděděný od matky a lze jej použít ke sledování matrilineárních linií v průběhu času.

Zaměření na mtDNA ve vlasech má několik výhod, uvedli vědci. Předchozí studie zjistily, že vlasová struktura zachovává mtDNA a chrání ji před vnější kontaminací.

Tým vybudoval databázi profilů mtDNA potenciálních druhů kořisti. Tato referenční databáze byla porovnána s profily mtDNA získanými z vlasů. Vědci vzali v úvahu druhy navržené v dřívější analýze a druhy, o kterých bylo známo, že se v Tsavo vyskytovaly v době, kdy byli lvi naživu.

Vědci také vyvinuli metody pro extrakci a analýzu mtDNA z vlasových fragmentů. „Dokonce jsme byli schopni získat DNA z fragmentů, které byly kratší než hřebík na vašem malíčku,“ řekla Alida de Flaminghová.

Toto úsilí přineslo pokladnici informací.

Lví sourozenci

„Analýza DNA vlasů a chlupů identifikovala jako kořist žirafu, člověka, antilopu, vodušku (antilopa vodní), pakoně a zebru a také identifikovala chlupy pocházející od lvů,“ uvedli vědci.

Bylo zjištěno, že lvi sdílejí stejný mateřsky zděděný mitochondriální genom, což podporuje první teoretické informace, že byli sourozenci. Jejich mtDNA byla také v souladu s původem v Keni nebo Tanzanii.

Zdroj: EurekAlert, Current Biology

futuristic, brain, cyborg, mozek, komunikace, mymosmyslové vnímání, kóma, komunikace, anestezie,

Průkopnický výzkum navrhuje, že se naše vědomí může spojit s celým vesmírem

7. 10. 2024 Iveta Mauci 3 min read 10472 Zobrazení kóma, mozek, MUDr. Stuart Hameroff, Mysl, Nobelova cena, Penrose Ph.D., vědomí, Vysoká škola Wellesley

Fyzika Medicína Nové Výzkum

Názor, že kvantová fyzika musí být základním mechanismem vědomí, se poprvé objevil v 90. letech 20. století.

Když nositel Nobelovy ceny za fyziku Roger Penrose, Ph.D. a anesteziolog, MUDr. Stuart Hameroff, popularizovali myšlenku, že nervové mikrotubuly umožňují kvantové procesy v našem mozku, což vede k vědomí.

Nedávný experiment vysoké školy ve Wellesley, při kterém byla krysám aplikovaná anestezie, přesvědčil vědce, že za vědomí jsou zodpovědné drobné struktury v mozku.

V článku publikovaném v roce 1996 ve Science předpokládali, že vědomí může fungovat jako kvantová vlna procházející mozkovými mikrotubuly. Metoda je známá jako teorie Orch-OR. Odkazuje na schopnost mikrotubulů provádět kvantové výpočty prostřednictvím matematického procesu, který Penrose nazývá „objektivní redukce“.

Abychom toho dosáhli, nespoléhají na klasickou fyziku. Místo toho se odborníci domnívají, že mikrotubuly provádějí neuvěřitelné operace v kvantové říši. S odvoláním na práci dřívějších výzkumů studie vyvozuje, že stejný druh kvantových operací se pravděpodobně odehrává přímo v lidském mozku.

Během experimentů s krysím mozkem vědci z Wellesley podali hlodavcům isofluran, typ inhalačního celkového anestetika používaného k vyvolání a udržení bezvědomí při operacích. Jedna skupina krys také dostávala léky stabilizující mikrotubuly, zatímco druhá ne. Vědci zjistili, že molekuly stabilizující mikrotubuly udržely krysy při vědomí déle, než nestabilizované. Tyto krysy rychleji ztratily svůj „vzpřimovací reflex“, nebo schopnost obnovit normální držení těla. Svoje zjištění pak v srpnu 2024 publikovali v časopise eNeuro.

V současné době se předpokládá, že těkavá anestetika způsobují bezvědomí působením na jeden, nebo více molekulárních cílů včetně nervových iontových kanálů, receptorů, mitochondrií, synaptických proteinů a cytoskeletálních proteinů. Anestetické plyny se vážou na cytoskeletální mikrotubuly (MT) a tlumí jejich kvantové optické účinky, což potenciálně přispívá k bezvědomí.

Záhada zvaná vědomí

Studie je významná, protože fyzický zdroj vědomí byl po desetiletí záhadou. Je to významný krok směrem k ověření teorie, že náš mozek provádí kvantové operace a že tato schopnost generuje naše vědomí. Myšlenka, která v posledních třech desetiletích získává na síle.

V kvantové fyzice částice neexistuje tak, jak ji pozoruje klasická fyzika. S určitým fyzickým umístěním. Místo toho existuje jako oblak pravděpodobností. Pokud se částice dostane do kontaktu se svým prostředím, jako když ji pozoruje měřicí přístroj, ztratí svou „superpozici“. Zhroutí se do určitého měřitelného stavu. Do stavu, ve kterém byl pozorovaný. Penrose předpokládal, že „pokaždé, když se kvantová vlnová funkce v mozku zhroutí tímto způsobem, vyvolá to okamžik vědomé zkušenosti“.

Revoluce v chápání vědomí

Pokud se tato kvantová teorie vědomí vázaná na mikrotubuly ukáže jako správná, mohlo by to způsobit revoluci v našem chápání vědomí a dokonce posílit průkopnickou teorii, že je vědomí na kvantové úrovni schopné být na všech místech současně. Jinými slovy, může existovat všude současně, což naznačuje, že vaše vlastní vědomí se může hypoteticky spojit s kvantovými částicemi mimo váš mozek, možná se zaplete do vědomí po celém vesmíru.

Toto pozorování poskytuje konkrétní důkaz, že neurony jsou schopné pracovat rychlostí, která umožňuje kvantové operace. Přivádí nás o další krok blíže k pochopení toho, jak přesně jsou naše mozky a možná i naše vědomí, spojené s kvantovým vesmírem.

Mysl „jako kvantový fenomén“ by „utvářela naše myšlení o široké škále souvisejících otázek, jako je ta, zda jsou pacienti v kómatu při vědomí,“ říká neurolog a profesor vysoké školy ve Wellesley Mike Wiest, Ph.D. Kromě nové práce, která nám pomáhá lépe porozumět tomu, jak léčit zdravotní problémy související s mozkem, říká „…vstoupíme do nové éry v chápání toho, co jsme.“

Zdroj: Tisková zpráva vysoké školy Welesley, Science, eNeuro,

Metan z mléčných farem se přemění na bioplyn

3. 10. 2024 Tomáš Pokorný 2 min read 223 Zobrazení bioplyn, ekologie, emise, energie, globální teplota, kejda, krávy, lejno, Ministerstvo životního prostředí, mléčné farmy, Východoanglická univerzita

Bioenergie Ekologie Technologie Výzkum

Současné národní inventáře emisí skleníkových plynů (GHG) uvádějí, že střevní emise jsou třikrát až devětkrát vyšší než ty z hospodaření s hnojem. Včetně skladování a rozmetání kejdy a hnoje.

Technologie zachycování již existuje. Pokud bude zavedena v celém stádě dojnic v EU, přeměna metanu na biopalivo, by mohla snížit emise odpovídající odhadovaným 5,8 %. Což je zbývající rozpočet na zvýšení globální teploty. Pokud by se teplota udržela na 1,5 ◦C oteplování.

Národní inventáře emisí skleníkových plynů (GHG) uvádějí, že střevní emise jsou třikrát až devětkrát vyšší, než ty z hospodaření s hnojem. Včetně skladování a rozmetání kejdy a hnoje.

Výzkum Východoanglické univerzity zjistil, že emise metanu ze skladů kejdy na mléčných farmách, mohou být až pětkrát vyšší. Než uvádějíí oficiální statistiky. Proto zdůrazňuje obrovský potenciál pro jejich přeměnu na obnovitelný zdroj energie.

Mezivládní panel pro změnu klimatu

Výzkum, byl založený na měřeních ze dvou mléčných farem v Cornwallu v Anglii. S rostoucím počtem mezinárodních terénních výzkumů to naznačuje, že výpočty „Tier 2“ používané zeměmi ke každoročnímu hlášení emisí IPCC, nemusí být spolehlivé.

Zjištění, zveřejněná v časopise Environmental Research a nově zveřejněná bílá kniha IFEAA Net Zero Methane Hub, naznačují, že rovnováha mezi enterickými emisemi a emisemi z nakládání s hnojem, by mohla být spíše 50 na 50.

„Naštěstí máme technologii, která dokáže tento problém proměnit v obchodní příležitost pro farmáře, kteří mohou snížit účty za energii a stát se energeticky nezávislými, pokud zachytí a využijí metan jako palivo.

Výzkumníci analyzovali měření emisí kalové laguny ze dvou farem v letech 2022-23. Laguny byly zakryté vzduchotěsnými kryty a metan byl zachycován.

Zjistili, že kalové laguny produkují mnohem více metanu, než naznačují oficiální odhady, například odhady založené na metodách vyvinutých IPCC. Skutečné emise z farem byly 145 kg na krávu za rok a 198 kg na krávu za rok. To je čtyřikrát až pětkrát více než stávající oficiální údaj 38 kg na krávu uváděný v národním inventáři Spojeného království.

Metan v atmosféře

Existuje technologie pro zachycování, zpracování a využití metanu, který se v současné době ztrácí v atmosféře. A přispívá k akumulaci skleníkových plynů.

Výzkumníci také navrhují zjednodušení plánovacích a povolovacích procesů a daňové úlevy pro investice v dodavatelském řetězci. A to do obnovy a využití metanu.

George Eustice, bývalý státní tajemník pro životní prostředí a předseda IFEAA, dodal:

Methan je silný, ale krátkodobý skleníkový plyn a snížení emisí je zásadní pro cestu k čisté nule a omezení globálního nárůstu teploty na 1,5 stupně.

Zdroje: Mezivládní panel pro změnu klimatu, Environmental Research, EurekAlert, IFEAA Net Zero Methane Hub, Východoanglické univerzity

Dekódování záhadných seismických signálů bylo dokončeno

21. 8. 2024 Iveta Mauci 4 min read 502 Zobrazení anomálie, prekurzory, seismické vlny, sopky, Země, zemětřesení, zemské jádro, zemský plášť

Geologie Nové Výzkum Země

Vědcům, kteří se zabývají zemskou tektonikou, erupcemi a zemětřesením, po celá desetiletí ležela v hlavě otázka, jak vznikají seismické anomálie, které se objevují při zemětřeseních.

Oblasti spodního zemského pláště rozptylují příchozí seismické vlny, které se vracejí na povrch jako prekurzory PKP s různou intenzitou a rychlostí.

Charakteristiky seismických anomálií na hranici zemského jádra a pláště (CMB) poskytují odlišné, ale zásadní informace, nezbytné pro pochopení dynamiky hlubokého zemského pláště a jeho dlouhodobého tepelného a chemického vývoje.

Kompresní vlny, tzv. prekurzory, prochází celým vnitřním jádrem. Jsou sledované více než 60 let. Struktura seismických anomálií v nejhlubším zemském plášti se zkoumá od jejich objevů v Gutenbergu (1958) a Boltu (1962).

První studie tvrdily, že vznikly z přechodových vrstev ve vnějším jádře. Avšak studie využívající analýzy seismických soustav v 70. letech 20. století poskytly důkazy, že prekurzory vznikly rozptylem v blízkosti CMB. Například v Haddonu & Cleary (1974), Kingu et al. (1974), nebo ve Wrightingu (1975).

Původ prekurzorů

Původ některých prekurzorů ve spodním plášti je už dnes dobře známý. Není ale jasné, které vlastnosti je vytvářejí a jak hluboko zasahují do pláště.

Když energie seismických vln způsobená zemětřesením narazí na prvky s jinou hustotou materiálů, část energie se rozptýlí, ale jiná část může být zaznamenaná na seismometrech. Příchozí zaznamenaná energie pochází z nejspodnější hranice jádra a pláště, ale najít místo, odkud rozptýlená energie přichází, bylo náročné.

Geofyzici z Utahu našli tuto souvislost mezi seismickými prekurzory PKP a anomáliemi v zemském plášti.

Souvislost seismických vln

Podle výzkumu zveřejněného v časopise Americké geofyzikální unie, se zdá, že prekurzory PKP se šíří z míst hluboko pod Severní Amerikou a západním Pacifikem a pravděpodobně souvisí se „zónami s velmi nízkou rychlostí“, tenkými vrstvami zemského pláště, kde se výrazně zpomalují.

Zóny ultra nízkých rychlostí

„Jedná se o jedny z nejextrémnějších prvků objevených na naší planetě. Legitimně nevíme, co jsou zač,“ řekl hlavní autor Michael Thorne, docent geologie a geofyziky U.S.A. „Ale jedno víme, zdá se, že se hromadí pod sopkami. Zdá se, že by mohly být kořenem plášťových chocholů, které vedly ke vzniku sopek.“

Chocholy v zemské kůře jsou zodpovědné za vulkanismus pozorovaný v Yellowstonu, na Havajských ostrovech, Samoe, Islandu a nebo na Galapágách.

„Zdá se, že tyto opravdu, opravdu velké sopky přetrvávají stovky milionů let zhruba na stejném místě,“ řekl profesor Thorne. Vědec, který ve své předchozí práci objevil jednu z největších známých zón ultra nízkých rychlostí na světě.

„Nachází se přímo pod Samoou a Samoa je jednou z největších sopek,“ poznamenal profesor Thorne.

Seismické vlny

Geovědci, kteří používali seismické vlny k průzkumu nitra Země, dospěli k moha objevům. Vědci například charakterizovali strukturu pevného vnitřního jádra Země a díky analýze seismických vln sledovali jeho pohyb.

Když zemětřesení otřese zemským povrchem, seismické vlny vystřelí skrz plášť. 2900 kilometrů silnou dynamickou vrstvou horké horniny mezi zemskou kůrou a kovovým jádrem.

Thorneův tým se zajímal o ty, které se „rozptýlí“, když procházejí nepravidelnými útvary, které způsobují změny ve složení materiálu v plášti. Některé z těchto rozptýlených vln se pak stávají právě prekurzory PKP.

Thorne se snažil přesně určit, kde k tomuto rozptylu dochází zejména proto, že vlny procházejí zemským pláštěm dvakrát. To znamená před a po průchodu tekutým vnějším jádrem Země. Jestli prekurzory vznikly na straně zdroje, nebo přijímače, nebylo možné rozlišit kvůli dvojité cestě zemským pláštěm.

Detekce

Asistent výzkumu, Surya Pachhai, vymyslel způsob jak namodelovat křivky, aby mohli detekovat zásadní efekty. Do modelu zahrnul hlavně ty, kterým se dříve nevěnovala pozornost.

Pomocí nejmodernější metody sledování seismického pole a teoretických pozorování ze simulací, analyzovali data z 58 zemětřesení. Zaměřili se na ty, ke kterým došlo kolem Nové Guineje, ale zaznamenané byly v Severní Americe poté, co prošly planetou.

Jejich nová metoda jim umožnila určit, kde došlo k rozptylu. Podél hranice mezi vnějším jádrem tekutého kovu a pláštěm nacházejícím se 2900 kilometrů pod zemským povrchem.

Závěr studie

Zjištění naznačují, že prekurzory PKP pravděpodobně pocházejí z oblastí, které jsou domovem zón s velmi nízkou rychlostí. Thorne má podezření, že se tyto vrstvy silné pouhých 20 až 40 kilometrů, tvoří v oceánské kůře. V místech na rozhraní mezi jádrem a pláštěm, kde na sebe narážejí tektonické desky.

„Nyní jsme zjistili, že tyto zóny s velmi nízkou rychlostí neexistují pouze pod aktivními body. Jsou rozprostřené po celé hranici jádra a pláště pod Severní Amerikou,“ řekl Thorne.

„Nevíme jak. Ale protože je vidíme blízko tektonických desek, myslíme si, že se generují tím, že tají čediče středooceánského hřbetu. Dynamika je pak tlačí po celé Zemi, až se nakonec nahromadí pod sopkami.“

Zdroj: Tiskové středisko univerzity Utah, Univerzita Utah, OXFORD ACADEMIC, AGU Advances

Vědci mapují DNA bakterií lymské boreliózy

Vědci se pustili do sekvenování DNA bakterií lymské boreliózy

20. 8. 2024 Iveta Mauci 2 min read 258 Zobrazení DNA, klíště, lymská borelióza, vakcína

Medicína Nové Výzkum

Bakterie pravděpodobně vznikly před rozpadem starověkého superkontinentu Pangea, což vysvětluje současné celosvětové rozšíření.

Z přírody si můžete přinést skvělé zážitky, nebo také klíště. Když máte smůlu, bude to klíště, které může přenášet bakterie lymské boreliózy (také lymeské). U každého člověka můžou být projevy trochu jiné. Prvním typickým příznakem je červená skvrna na kůži. To je ale jen začátek…

Lymská borelióza je onemocnění vyvolané bakteriemi, které se přenášejí na člověka po přisátí infikovaného klíštěte. Onemocnění může propuknout dny až měsíce od přisátí klíštěte a může probíhat týdny až měsíce (případně i roky) po infekci, v závislosti na stadiu onemocnění. Po přisátí klíštěte na kůži člověka trvá přenos dostatečného množství bakterií pro rozvoj infekce přibližně 24 hodin. Riziko nakažení boreliózou se tedy výrazně snižuje, pokud klíště odstraníte co nejrychleji. Co se ale stane, pokud o klíštěti vůbec nevíte?

Chronická borelióza

Přechod neléčené boreliózy může trvat měsíce až roky od nákazy. Jedná se o tzv. chronickou boreliózu, kdy již vzniká riziko trvalých následků. Nemocné osoby zmáhá extrémní únava, chronické kloubní problémy, zvýšená citlivost kůže a narušení nervové soustavy, např. brnění a necitlivost v končetinách nebo poruchy paměti a soustředění.

Genetická analýza lymské boreliózy

Tým vedený biology z CUNY vytvořil genetickou analýzu bakterií lymeské boreliózy, která může připravit cestu pro lepší diagnostiku, léčbu a prevenci onemocnění přenášeného klíšťaty. Počty případů se neustále zvyšují. Každý rok po celém světě přibývají statisíce nových případů a mohou růst rychleji se změnou klimatu, uvedli autoři studie.

Weigang Qiu, profesor biologie na CUNY Graduate Center a Hunter College a mezinárodní tým včetně hlavního autora Saymona Akthera, Ph.D., bývalého studenta biologie CUNY Graduate Center, zmapoval kompletní genetickou výbavu 47 kmenů bakterií souvisejících s lymskou boreliózou z celého světa a vytvořil tak výkonný nástroj pro identifikaci bakteriálních kmenů, které infikují pacienty.

Výzkumníci uvedli, že by to mohlo umožnit přesnější diagnostické testy a léčbu přizpůsobenou bakteriím způsobujícím onemocnění každého pacienta.

„Když pochopíme, jak se tyto bakterie vyvíjejí a vyměňují si genetický materiál, jsme lépe vybaveni k monitorování jejich šíření a reakci na jejich schopnost způsobit onemocnění u lidí,“ řekl Qiu, odpovídající autor studie.

Protilátky

Vědci uvedli, že genetické informace odhalené ve studii mohou vědcům pomoci vyvinout účinnější vakcíny proti lymské borelióze.

Porovnáním těchto genomů vědci zrekonstruovali evoluční historii bakterií lymské boreliózy a vystopovali jejich původ před miliony let. Objevili, že bakterie pravděpodobně vznikly před rozpadem starověkého superkontinentu Pangea, což vysvětluje současné celosvětové rozšíření.

Studie také odhalila, jak si tyto bakterie vyměňují genetický materiál v rámci druhů a mezi nimi. Tento proces, známý jako rekombinace, umožňuje bakteriím rychle se vyvíjet a přizpůsobovat se novému prostředí. Vědci identifikovali specifická horká místa v bakteriálních genomech, kde k této genetické výměně dochází nejčastěji, často zahrnující geny, které pomáhají bakteriím interagovat s jejich klíšťovými vektory a zvířecími hostiteli.

Zdroje: eurekalert.org, wikiskripta.eu, mBio (DOI: 10.1128/mbio.01749-24),

Lékem na plešatost může být běžný cukr

16. 8. 2024 Katerina Karaskova 0 komentářů 4 min read 595 Zobrazení cukr, deoxyribóza, lék, plešatost

Medicína Nové Věda Výzkum

Podle tiskové zprávy zveřejněné univerzitou v Sheffieldu, se vědcům podařilo objevit cukr, který dokáže obnovit růst vlasů.

Tým vědců z Scheffieldské univerzity a pákistánské univerzity COMSATS zjistil, že organická sloučenina 2-deoxy-D-ribóza (2dDR) může stimulovat růst nových vlasů.

Výzkumníci došli k tomuto závěru po osmi letech zcela jiného výzkumu. Původně tým sledoval, jak by tento cukr mohl napomáhat hojení ran. K náhodnému objevu dospěli, když viděli, jak chlupy v okolí poraněných míst vykazují zrychlený růst ve srovnání s neošetřenými oblastmi. Domnívali se, že má přímý vliv na nemocné chlupové folikuly.

Mužská plešatost

„Mužská plešatost je častým onemocněním. Postihuje muže po celém světě. V současné době existují pouze dva léky na její léčbu, které jsou licencované FDA,“ řekla Sheila MacNeilová, profesorka Sheffieldské univerzity. „Náš výzkum naznačuje, že odpověď na léčbu vypadávání vlasů by mohla být tak jednoduchá. Stačí použití přirozeně se vyskytujícího cukru deoxyribózy. který zvyšuje přívod krve do vlasových folikulů a podporuje tak růst vlasů.“

Aby vědci ověřili svou teorii, vyvolali u myší vypadávání chlupů způsobené testosteronem, aby napodobili mužskou plešatost u lidí. Následně byly myši rozdělené do skupin. Negativní myši léčené dihydrotestosteronem (DHT), pozitivní myši léčené minoxidilem. Myši léčené 2dDR gelem a skupina myší, které byl podávaný gel složený z 2dDR a minoxidilu.

Pozn:

Minoxidil se prodává v lokální formě pod značkami Rogaine a Theroxidil. Je jedním ze dvou léků na vypadávání vlasů schválených FDA. A které jsou v současné době na trhu. Lék má vedlejší účinky v podobě citlivosti na světlo a nepříjemnými pocity na pokožce hlavy. Neléčí ustupující linii vlasů. Je účinnější u mladších lidí, kteří mají méně než 40 let. A neměli by ho užívat lidé, kteří užívají léky na krevní tlak.

Průběh studie

Ve studii dostávaly myši příslušné přípravky denně po dobu 20 dnů. Poté byly analyzované řezy kůží, aby se zjistila délka, průměr, hustota a šířka chlupových folikulů. Poměr růstových fází chlupů – anagenu (růstu) a telogenu (klidu), pokrytí chlupových cibulek melaninem a růst krevních cév.

Po 21 dnech měly myši léčené gelem 2dDR-SA na bázi alginátu sodného s prodlouženým uvolňováním podobný růst chlupů, jako skupina myší léčených minoxidilem. Výsledkem však bylo o něco větší množství krevních cév a nárůst délky a hustoty chlupových folikulů. Ten opět kopíroval léčbu minoxidilem. Gel 2dDR-SA také zvýšil množství chlupů v anagenní neboli růstové fázi, která je zásadní pro udržení hustoty chlupů, resp. vlasů.

Další články autora

Celkově byla léčba přípravkem 2dDR-SA o 80-90 % účinnější než minoxidil. Při kombinaci přípravku 2dDR-SA a minoxidilu nedošlo k žádným významným prospěchům. Což naznačuje, že tato cukerná sloučenina má velký potenciál jako cenově dostupná a bezpečná alternativa k současným nabídkám.

„Tento proangiogenní cukr deoxyribóza se vyskytuje v přírodě. Je levný a stabilní. A prokázali jsme, že může být dodávaný v různých formách gelů,“ řekl Muhammed Yar, docent na COMSATS. „To z něj činí atraktivního kandidáta pro další zkoumání léčby vypadávání vlasů u mužů.“

Vědci se domnívají, že tato cukerná sloučenina reguluje vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), který stimuluje růst nových vlasů. A nevidí důvod, proč by se měla omezovat pouze na mužskou plešatost (androgenní alopecii). Potenciálním využitím je také při vypadávání vlasů vyvolaném chemoterapií.

2dDR

„Pro studium mechanismu účinku 2dDR však bude zapotřebí další práce. Takové, která by zkoumala hladiny VEGF v tomto modelu po přidání 2dDR. A do jaké míry lze stimulaci vlasových folikulů zablokovat přidáním inhibitorů VEGF,“ poznamenali vědci.

Zjištění jsou v počátečním stádiu, ale dávají nám naději na léčbu pro vypadávání vlasů. Posouvají pozornost k využití přírodních látek, jako je například ta, která se nachází ve skořici. Pro vývoj nových a účinných lokálních léčebných postupů, které by mohly prospět milionům lidí na celém světě.

Studie byla zveřejněna v časopise Frontiers in Pharmacology.

Nová metoda TU Vídeň odhalila záhadu pomalých elektronů

28. 5. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 3 min read 461 Zobrazení Evropa, léčba rakoviny, mikroelektronika, pomalé elektrony, rakovina, rychlé elektrony, Technická univerzita, Vídeň

Fyzika-matematika Nové Technologie Výzkum

Pomalé elektrony se používají při terapii u rakoviny i v mikroelektronice. Pozorovat ale jak se chovají v pevných látkách, je obtížné. Na Technické univerzitě ve Vídni je to nyní možné, a to pomocí triku.

Elektrony se mohou chovat velmi odlišně v závislosti na tom, kolik energie mají. Zda vystřelíte elektron s vysokou nebo nízkou energií do pevné látky, určuje, jaké efekty to může vyvolat. Elektrony s nízkou energií mohou být zodpovědné za vznik rakoviny. Ale i naopak. Mohou být použité k ničení nádorů. Význam mají i technologicky, například pro výrobu jemných struktur v mikroelektronice.

Měřit pomalé elektrony, je extrémně obtížné. Chování pomalých elektronů v pevných materiálech, je odhalovaná metodou pokusu a omylu. Na Technické univerzitě ve Vídni se však nyní podařilo získat nové cenné informace o chování těchto elektronů. Rychlé elektrony se používají ke generování pomalých elektronů přímo v materiálu. To nám umožňuje dešifrovat detaily, které byly dříve experimentálně nepřístupné. Novou metou představili vědci v časopise „Physical Review Letters“.

Dva typy elektronů současně

„Zajímá nás, co dělají pomalé elektrony uvnitř materiálu. Například uvnitř krystalu nebo uvnitř živé buňky,“ říká prof. Wolfgang Werner z Institutu aplikované fyziky na TU Vídeň. „Abyste to zjistili, museli byste vlastně postavit minilaboratoř přímo v materiálu, abyste mohli měřit přímo na místě. Ale to samozřejmě není možné.“

Můžete měřit pouze elektrony, které vycházejí z materiálu. Ale stále nevíte, kde se v materiálu uvolnily a co se s nimi od té doby stalo. Tým z TU Wien tento problém vyřešil pomocí rychlých elektronů, které pronikají do materiálu a stimulují tam různé procesy. Mohou například narušit rovnováhu mezi kladnými a zápornými elektrickými náboji v materiálu. Což pak může způsobit, že se další elektron přesune ze svého místa. Pohybuje se relativně nízkou rychlostí a v některých případech z materiálu unikne.

Zásadním krokem je nyní měření těchto různých elektronů současně. „Na jedné straně vystřelíme elektron do materiálu a změříme jeho energii, když se znovu vynoří. Na druhou stranu zároveň měříme, které pomalé elektrony vycházejí z materiálu.“ A kombinací těchto dat lze získat informace, které byly dříve nedostupné.

*Felix Blödorn, Julian Brunner, Alessandra Bellissimo, Florian Simperl, Wolfgang WernerHrají: Felix Blödorn, Julian Brunner, Alessandra Bellissimo, Florian Simperl, Wolfgang Werner*.

Není to divoká kaskáda, ale série kolizí

Množství energie, kterou rychlý elektron ztratil na své cestě materiálem, poskytuje informaci o tom, jak hluboko materiálem pronikl. To zase poskytuje informaci o hloubce, ve které byly, pomalejší elektrony, ze svého místa uvolněny.
Z těchto údajů nyní můžete vypočítat, do jaké míry a jakým způsobem uvolňují pomalé elektrony v materiálu svou energii. Numerické teorie mohou být konečně, pomocí dat, poprvé spolehlivě ověřeny.

Došlo k překvapení. Dříve se předpokládalo, že uvolňování elektronů v materiálu, probíhá kaskádovitě. Rychlý elektron vstoupí do materiálu. Narazí do jiného elektronu. A ten, je ze svého původního místa, vyražený ven. Takže dva elektrony nyní letět dál. Tyto dva elektrony by nyní vytlačily další dva elektrony ze svého místa a tak dále. Nová data ukazují, že to není pravda. Namísto toho rychlý elektron podstoupí řadu srážek. Ale vždy si zachová velkou část své energie a při každé z těchto interakcí se ze svého místa uvolní pouze jediný, poměrně pomalý elektron.

„Naše nová metoda nabízí příležitosti ve velmi odlišných oblastech,“ říká Wolfgang Werner. „Nyní můžeme konečně prozkoumat, jak elektrony uvolňují energii při jejich interakci s materiálem.“ Právě tato energie rozhoduje například v terapii rakoviny o tom, zda lze zničit nádorové buňky. Nebo v elektronové litografii o tom, zda je možné vytvořit správně nejjemnější detaily polovodičové struktury.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy Technické univerzity ve Vídni. Odborná publikace: W. Werner a kol., Dissipation of Fast Electrons in Polymethylmethakrylát.Toward a Universal Curve for Electron-Beam Attenuation in Solids mezi ~0 eV a Relativistic Energies, Phys. Rev. Lett. 132, 186203 (2024).

Vědci z MIT vytvořili detektor radioaktivního zdroje inspirovaný Tetrisem

14. 5. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 5 min read 359 Zobrazení detektor, izotopy, jaderná elektrárna, radioaktivní záření, strojové učení, Tetris, únik radiece, válečný konflikt, Záporoží

Nové Technologie TOP 10 Výzkum

Ilustrace detektoru částic Tetris — ***Gamifikace: Nový design inspirovaný Tetrisem by mohl snížit náklady a zvýšit přesnost přesných detektorů záření používaných pro monitorování jaderných lokalit.***

Podle tiskové zprávy Massachusettského technologického institutu, výzkumníci, inspirováni tvary z klasické videohry Tetris, navrhli jednoduchý detektor záření, který dokáže bezpečně a efektivně monitorovat radioaktivní zdroje.

Zařízení, které vytvořil Mingda Li a kolegové z Massachusettského technologického institutu, využívá ke zpracování dat algoritmus strojového učení, který mu umožňuje vytvářet přesné mapy zdrojů pomocí detektoru pouhých čtyř pixelů.

Šíření radioaktivních izotopů z jaderné elektrárny Fukušima, Daiichi v Japonsku, v roce 2011 a přetrvávající hrozba možného úniku radiace z jaderného komplexu Záporoží v ukrajinské válečné zóně podtrhly potřebu účinných a spolehlivých způsobů detekce a monitorování radioaktivních látek. Méně dramaticky, každodenní provoz jaderných reaktorů, těžba a zpracování uranu na palivové tyče a likvidace vyhořelého jaderného paliva také vyžadují monitorování úniku radioizotopů.

Nyní výzkumníci z MIT a Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) přišli s výpočetním základem pro navrhování velmi jednoduchých, efektivních verzí nastavení senzorů, které mohou přesně určit směr distribuovaného zdroje záření. Prokázali také, že pohybem tohoto senzoru, aby získali více hodnot, mohou určit fyzickou polohu zdroje. Inspirace pro jejich chytrou inovaci přišla z překvapivého zdroje: z populární počítačové hry „Tetris“.

Všude tam, kde existuje riziko úniku radioaktivních materiálů do životního prostředí, je důležité, aby vedoucí stavby co nejpřesněji zmapovali zdroje záření.

Přesnost radioaktivního měření a náklady

Na první pohled je zřejmé řešení, jak maximalizovat přesnost a zároveň udržet náklady na co nejnižší úrovni, vysvětluje Li. „Při detekci záření může být sklon přiblížit se ke zdroji, aby se zvýšila jasnost.“ To je však v rozporu se základními principy radiační ochrany.“

Lidem pověřeným monitorováním radiace tyto zásady radí, aby úrovně radiace, kterým se vystavují, byly udržovány na tak nízké úrovni, jak je rozumně dosažitelné.

Zjištění týmu, která by mohla být pravděpodobně zobecněna na detektory pro jiné druhy záření, jsou popsána v článku publikovaném v Nature Communications profesory MIT Mingda Li a Benoitem Forgetem, vedoucím vědeckým pracovníkem Lin-Wen Hu a hlavním vědeckým pracovníkem Gordonem.

Záření se obvykle detekuje pomocí polovodičových materiálů, jako je telurid kadmia a zinku, které při zasažení vysokoenergetickým zářením, jako jsou paprsky gama, vytvářejí elektrickou odezvu. Ale protože záření tak snadno proniká hmotou, je obtížné určit směr, odkud signál přišel, jednoduchým počítáním. Geigerovy čítače například jednoduše poskytují zvuk kliknutí při příjmu záření, aniž by rozlišovaly energii nebo typ, takže hledání zdroje vyžaduje pohyb a pokus o nalezení maximálního zvuku, podobně jako fungují ruční detektory kovů. Tento proces vyžaduje, aby se uživatel přiblížil ke zdroji záření, což může zvýšit riziko.

K poskytování směrových informací ze stacionárního zařízení, aniž by se dostali příliš blízko, vědci používají pole mřížek detektorů spolu s další mřížkou zvanou maska, která do pole vtiskne vzor, který se liší v závislosti na směru zdroje. Algoritmus interpretuje různá časování a intenzity signálů přijatých každým samostatným detektorem nebo pixelem. To často vede ke složité konstrukci detektorů.

Použití pixelů

Typická pole detektorů pro snímání směru zdrojů záření jsou velká a drahá a obsahují alespoň 100 pixelů v poli 10 x 10. Skupina však zjistila, že použití pouhých čtyř pixelů uspořádaných do tetromino tvarů postav ve hře „Tetris“ se může přiblížit přesnosti velkých a drahých systémů. Klíčem je správná počítačová rekonstrukce úhlů příchodu paprsků na základě doby, kdy každý senzor detekuje signál, a relativní intenzity, kterou každý z nich detekuje, jak je rekonstruováno pomocí studie simulovaných systémů vedených umělou inteligencí.

Z různých konfigurací čtyř pixelů, které výzkumníci zkoušeli, čtvercový nebo ve tvaru S, J nebo T, opakovanými experimenty zjistili, že nejpřesnější výsledky poskytuje pole ve tvaru S. Toto pole poskytlo směrové údaje, které byly přesné s přesností asi na 1 stupeň, ale všechny tři nepravidelné tvary fungovaly lépe než čtverec. Tento přístup, říká Li, „byl doslova inspirován ‚Tetrisem‘.“

Fungování a izolace

Klíčem k tomu, aby systém fungoval, je umístění izolačního materiálu, jako je olověný plát mezi pixely, aby se zvýšil kontrast mezi naměřenými hodnotami záření přicházejícího do detektoru z různých směrů. Předstih mezi pixely v těchto zjednodušených polích slouží stejné funkci jako propracovanější masky stínů používané v systémech s větším polem. Méně symetrická uspořádání, zjistil tým, poskytují užitečnější informace z malého pole, vysvětluje Okabe, který je hlavním autorem práce.

„Výhoda použití malého detektoru spočívá v technických nákladech,“ říká. Nejen, že jsou jednotlivé prvky detektoru drahé, typicky vyrobené z kadmia-zinku-telluridu nebo CZT, ale všechna propojení přenášející informace z těchto pixelů se také stávají mnohem složitějšími. „Čím menší a jednodušší je detektor, tím je lepší z hlediska aplikací,“ dodává Li.

V polním testu laoratoře Berkeley se skutečným zdrojem cesiového záření, vedeném Vavrekem, kde výzkumníci z MIT neznali umístění zdroje, bylo provedeno testovací zařízení s vysokou přesností při hledání směru a vzdálenost ke zdroji.

„Radiační mapování je pro jaderný průmysl nanejvýš důležité, protože může pomoci rychle lokalizovat zdroje záření a udržet každého v bezpečí,“ říká spoluautor Forget, profesor jaderného inženýrství na MIT a vedoucí katedry jaderné vědy a inženýrství.

Vavrek, další spoluautor, říká, že zatímco se ve své studii zaměřili na zdroje gama záření, věří, že výpočetní nástroje, které vyvinuli k extrakci směrových informací z omezeného počtu pixelů, jsou „mnohem, mnohem obecnější“. Není omezen na určité vlnové délky, může být také použit pro neutrony nebo dokonce jiné formy světla, jako je ultrafialové světlo. Použití tohoto algoritmu založeného na strojovém učení a detekce radiace ze vzduchu „umožní monitorování v reálném čase a integrované nouzové plánování radiologických havárií,“ dodává Hu, vedoucí vědec z laboratoře jaderných reaktorů MIT.

Nick Mann, vědec z pobočky Defence Systems v Idaho National Laboratory, říká: „Tato práce je klíčová pro reakci USA při stále rostoucí hrozbě radiačního incidentu nebo nehody.“

*Mezi další členy výzkumného týmu patří Ryan Pavlovsky, Victor Negut, Brian Quiter a Joshua Cates z Lawrence Berkely National Laboratory a Jiankai Yu, Tongtong Liu, Stephanie Jegelka z MIT. Práce byla podpořena americkým ministerstvem energetiky.

Článek byl upraven z tiskové zprávy Massachusettského technologického institutu. Odborná studie byla publikovaná v Nature Communications.

Proč se některé zážitky stanou „zapamatovatelné“?

14. 5. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 1 min read 450 Zobrazení mozek, umělá imteligence, vědci, výzkum, vzpomínky, Yale

Nové TOP 10 Výzkum

Podle recenzované publikace Yalské univerzity, zveřejněné AAAS v Eureka Alert, lidský mozek filtruje záplavu zážitků a vytváří specifické vzpomínky. Proč se ale některé zážitky v této záplavě smyslových informací stanou „zapamatovatelné“, zatímco většinu z nich mozek zahodí?

Výpočtový model a behaviorální studie vyvinuté vědci z Yalu naznačuje nový klíč k této prastaré otázce. Uvádějí vědci v časopise Nature Human Behavior.

„Mysl upřednostňuje zapamatování si věcí, které není schopna dobře vysvětlit,“ řekl Ilker Yildirim, odborný asistent psychologie na Filozofické a přírodovědecké fakultě Yale a hlavní autor článku. „Pokud je scéna předvídatelná a není překvapivá, může být ignorována.“

Osoba může být například krátce zmatena přítomností požárního hydrantu v přírodním prostředí, což ztěžuje interpretaci obrazu. A právě proto je lépe zapamatovatelná. „Naše studie prozkoumala otázku, která vizuální informace je zapamatovatelná, spárováním výpočtového modelu složitosti scény se studií chování,“ řekl Yildirim.

Pro studii, kterou vedli Yildirim a John Lafferty, John C. Malone, profesor statistiky a datové vědy na Yale, výzkumníci vyvinuli výpočetní model, který se zabýval dvěma kroky při vytváření paměti. Kompresí vizuálních signálů a jejich rekonstrukcí.

Na základě tohoto modelu navrhli sérii experimentů. Lidé byli dotázáni, zda si pamatují konkrétní obrázky ze sekvence přírodních obrázků zobrazovaných v rychlém sledu. Tým z Yale zjistil, že čím obtížnější bylo pro výpočetní model rekonstruovat obrázek, tím pravděpodobněji si účastníci obrázek zapamatovali.

„Použili jsme model umělé inteligence, abychom se pokusili osvětlit vnímání scén lidmi. Toto pochopení by mohlo v budoucnu pomoci při vývoji efektivnějších paměťových systémů pro umělou inteligenci,“ řekl Lafferty, který je také ředitelem Centra pro neurocomputaci a Strojové inteligence v institutu Wu Tsai na Yale.

Bývalí postgraduální studenti Yale Qi Lin (psychologie) a Zifan Lin (statistika a datová věda) jsou spoluprvními autory článku.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Nature Human Behavior.

Tento dlouho očekávaný výsledek s ohromujícím dosažením přesnosti zůstane po mnoho dalších let nejpřesnějším měřením magnetické anomálie mionu na světě.

Virtuální častice

Anomálii je potřeba vysvětlit

Objev mionu

Polární oblasti Měsíce představují jednu z nejlákavějších a zároveň nejnebezpečnějších oblastí pro vesmírný výzkum.

Infrastruktura s laserovým zdrojem

Tří klíčové výkonnostní dimenze

Vědět, která strana je nahoru a která dolů pomáhá spermiím najít cestu k vajíčku. Bez gravitace se potýkají s problémy.

Spermie v mikrogravitaci

Progesteron jako navigátor

Reprodukce a vývoj ve vesmíru je kritický

Silnější bouře na Jupiteru produkují silnější blesky. Nová měření se snaží odhalit elektrické jevy spojené s bouřkami na Zemi.

Studium blesků na jiných planetách odhaluje pozemské mechanizmy

Kosmické lodě prolétající kolem Jupiteru

Nenápadné superbouře

Co kdyby se očkování dalo aplikovat jednoduchou masáží kůže místo injekčně? Výsledky naznačují, že mechanické namáhání působí v kůži jako signál nebezpečí.

Testy na myších a lidech

Důkazy umí předpovědět vazebnou sílu

Použitelné pro léky nebo nové materiály

Aby planety mohly být obyvatelné, musí mít vodu. Je to klíčový prvek. Vědci se proto pustili do experimentálních pokusů, které dokazují, že voda vzniká jako „přirozený“ důsledek při formování planet.

Ledová mlha plná důkazů

Návrat na Enceladus

Významné události, ke kterým došlo na Zemi, se odehrály tak dávno, že je k dispozici jen málo přímých důkazů. Vědci, kteří po nich pátrají, se často potýkají s obrovskými výzvami. Spoléhají na nepřímé indicie nebo počítačové modely.

Oceán jako rezervoár stavebních kamenů života

Od prvotního oceánu až po současnost

Osídlování Marsu je velmi vážná věc. Než se po něm budou lidé procházet s lehkostí, jako je tomu na Zemi, uplyne ještě mnoho času. První lidé zde budou muset žít v dost nelidských podmínkách na ploše necelých 160 m2.

Simulovaný modul na Marsu vytištěný na 3D tiskárně

Proč 3D tisk?

První mise budoucí posádky

Genetika není osud

Jak se z neživé hmoty zrodily živé buňky? V okamžiku evoluce se anorganická hmota stala organickou a neživá hmota živou. Jak k tomu ale došlo patří k největším záhadám lidstva. To je možné řešení…

Převratný proces umožňuje dětem získat většinu DNA od rodičů a zároveň se vyhnout mitochondriálním onemocněním, která by získala od matky. Použitím vajíčka od dárkyně s jadernou DNA od budoucí matky se narodily zdravé děti se třemi genetickými rodiči.

Odrážení slunečního světla

Testování

Podmínky úspěchu

Pavoučí hedvábí je nejsilnějším organickým vláknem. Čím více je natahujete, tím jsou vlákna pevnější.

Jak je to možné?

Simulace pavoučího hedvábí

Vědci v tom mají jasno

Zkoumání dynamiky tekutin a kooperativního krmení

Jak na to přišli?

Dynamika tekutin

Upravené dopravní letadlo

Jak probíhaly testy

Budoucí experimenty na oběžné dráze

Zpráva z roku 1996

Hledání supertěžkých černých děr

Závoj hustého prachu a dýmu

Skrytý poklad temných sil

Dalekohledy NASA

Černé díry nebo galaxie?

V minulosti se africké obří krysy naučily detekovat výbušniny a patogen způsobující tuberkulózu.

Potlačení obchodu s divokou zvěří

Krysy v akci

Tento trade-off je příkladem univerzálního problému. Nikdy není k dispozici dost času ani energie, abychom mohli dělat dobře všechno najednou.

Nerovnost mezi pohlavími

Vědci dlouho přemýšleli, zda lidé nezpůsobují vývojové změny v přirozených populacích.

Lidé narušili ekologické interakce mezi druhy

Nový výzkum ukázal, že městští mikrobi se vyvíjejí, aby odolávali dezinfekčním prostředkům, které používáme k jejich likvidaci. Také identifikoval nové kmeny, které byly dříve nalezené pouze v půdě antarktické pouště.

Analýza genomického obsahu mikrobů

Patescibacteria jsou považováné za parazitické

Nová studie analyzovala vlasy v poškozených zubech dvou „lidožravých“ lvů, kteří v roce 1898 v oblasti Tsavo v Keni zabili nejméně 28 lidí.

První objevy lvů lidožravých

Důkazy podle DNA

Autenticita vzorků DNA

Lví sourozenci

Názor, že kvantová fyzika musí být základním mechanismem vědomí, se poprvé objevil v 90. letech 20. století.

Záhada zvaná vědomí

Revoluce v chápání vědomí

Současné národní inventáře emisí skleníkových plynů (GHG) uvádějí, že střevní emise jsou třikrát až devětkrát vyšší než ty z hospodaření s hnojem. Včetně skladování a rozmetání kejdy a hnoje.

Mezivládní panel pro změnu klimatu

Metan v atmosféře

Původ prekurzorů

Souvislost seismických vln

Zóny ultra nízkých rychlostí

Seismické vlny

Detekce

Závěr studie

Chronická borelióza

Genetická analýza lymské boreliózy

Osídlování Marsu je velmi vážná věc. Než se po něm budou lidé procházet s lehkostí, jako je tomu na Zemi, uplyne ještě mnoho času. První lidé zde budou muset žít v dost nelidských podmínkách na ploše necelých 160 m².