chemie | Svět2000

Molekuly vody mají fascinující vlastnosti. Medicína má nového pomocníka

11. 11. 2025 Iveta Mauci 3 min read 111 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

Vědci odhalili miliardový epos zapsaný do chemie života

29. 5. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 4 min read 365 Zobrazení buňky, chemie, metabolismus, srdce, umělé látky, věda, vesmír, vznik života, Země, život

Nové Věda Vesmír

Nový výzkum od ELSI sleduje historii metabolismu od prvotní Země až po současnost (zleva doprava). Historie objevování sloučenin v průběhu času (bílá čára) je cyklická, téměř se podobá EKG.

Metabolismus je „bušícím srdcem buňky“. Studie Technologického institutu v Tokiu ukazuje, že k přeměně jednoduchých geochemických sloučenin na složité molekuly života je zapotřebí pouhá hrstka „zapomenutých“ biochemických reakcí.

Země byla v rané fázi bohatá na jednoduché sloučeniny. Jako je sirovodík, čpavek a oxid uhličitý. Molekuly, které obvykle nebyly spojeny s udržením života. Před miliardami let se časný život spoléhal na tyto jednoduché molekuly jako na zdroj suroviny. Jak se život vyvíjel, biochemické procesy postupně přeměňovaly tyto prekurzory na sloučeniny, které se zde nacházejí dodnes. Tyto procesy představují nejranější metabolické dráhy.

Aby mohli vědci modelovat historii biochemie, potřebovali výzkumníci ELSI inventář pro všechny známé biochemické reakce. Aby pochopili, jaké druhy chemických reakcí, je schopný život provádět. Obrátili se na databázi Kjótské encyklopedie genů a genomů, která katalogizovala více než 12 000 biochemických reakcí. S reakcemi v ruce začali modelovat postupný vývoj metabolismu.

Předchozí pokusy modelovat evoluci metabolismu tímto způsobem soustavně selhávaly při výrobě nejrozšířenějších komplexních molekul používaných současným životem. Důvod však nebyl zcela jasný. Stejně jako dříve, když výzkumníci spustili svůj model, zjistili, že lze vyrobit pouze několik sloučenin. Jedním ze způsobů, jak obejít tento problém: obnovit zastavený proces. Poskytnout systému ručně doplněné moderní sloučeniny. Výzkumníci zvolili jiný přístup: Chtěli zjistit, kolik reakcí chybí. A jejich lov je zavedl zpět k jedné z nejdůležitějších molekul celé biochemie: adenosintrifosfátu (ATP).

Foto: ESO/L. Calçada
Vesmírný ohňostroj. Vědci zachytili explozi, když výbuch prorazil povrch hvězdy
Oblak trosek vymrštěných z Dimorphosu způsobil silnější náraz než samotná srážka kosmické lodi
Foto: NASA/GSFC/Observatoř sluneční dynamiky/Flickr
Pohled na polární magnetické pole Slunce odhalilo velké překvapení

ATP je buněčný energetický nukleotid, který může být použitý k řízení reakcí, jako je tvorba bílkovin. ATP je zcela zásadní pro funkci všech známých buněk, které by se jinak ve vodě nevyskytovaly. Má však jedinečnou vlastnost: pokud není ATP již přítomen, neexistuje žádný jiný způsob, jak vyrobit současný život. Cyklická závislost na ATP byla důvodem, proč se model zastavil.

Buněčný energetický nukleotid

Jak by se dalo toto „úzké místo ATP“ vyřešit? Jak se ukázalo, reaktivní část ATP je pozoruhodně podobná anorganické sloučenině polyfosfátu. Umožněním reakcí generujících ATP používat polyfosfát místo ATP, úpravou celkem pouhých osmi reakcí. To by stačilo k dosážení téměř celého současného metabolismu jádra. Vědci pak mohli odhadnout relativní stáří všech běžných metabolitů a klást důrazné otázky o historii metabolických drah.

Jednou z takových otázek je, zda byly biologické dráhy vytvořené lineárním způsobem, ve kterém se postupně přidává jedna reakce za druhou. Nebo zda se reakce drah vynořily jako mozaika, ve které se spojují reakce nesmírně odlišného věku. tvořit něco nového. Vědci to dokázali kvantifikovat a zjistili, že oba typy drah jsou téměř stejně běžné v celém metabolismu.

Ale vraťme se k otázce, která inspirovala studii. Kolik biochemie se ztratí v čase? „Možná to nikdy nebudeme vědět přesně, ale náš výzkum přinesl důležitý důkaz: pouze osm nových reakcí, které všechny připomínají běžné biochemické reakce, je potřeba k přemostění geochemie a biochemie, říká Smith.“ „To nedokazuje, že prostor chybějící biochemie je malý, ale ukazuje to, že i reakce, které zanikly, mohou být znovu objevené ze stop, které po sobě zanechala moderní biochemie,“ uzavírá Smith.

Odkaz:

Joshua E. Goldford ^1,2,3,*,# , Harrison B. Smith ^3,4,# , Liam M. Longo ^3,4,# , Boswell A. Wing ⁵ a Shawn Erin McGlynn ^{3,4,6, *}, Primitivní purinová biosyntéza spojuje starověkou geochemii s moderním metabolismem, Nature Ecology & Evolution, DOI: 10.1038/s41559-024-02361-4

Divize geologických a planetárních věd, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
Physics of Living Systems, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, WA, USA
Institut vědy o životě Země, Tokyo Institute of Technology, Tokio, Japonsko
Katedra geologických věd, University of Colorado, Boulder, CO, USA
Výzkumný tým biofunkčních katalyzátorů, RIKEN Center for Sustainable Resource Science, Wako, Japonsko

Technologický institut v Tokiu, stojí v popředí výzkumu a vysokoškolského vzdělávání, jako přední univerzita pro vědu a techniku v Japonsku.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS. Vědecká studie byla publikovaná v Nature Ecology & Evolution , DOI:10.1038/s41559-024-02361-4.

Vědci odhalili v hlubokomořských rybách škodliviny DDT z historických skládek

7. 5. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 5 min read 386 Zobrazení chemie, DDT, hlubokomořské ryby, Los Angeles, škodliviny

Příroda/Fauna Věda

Barel na mořském dně, Kalifornská univerzita, San Diego. Vědci na výzkumném plavidle Falkor využili dálkově ovládané vozidlo SubBastian ke sběru sedimentů u pobřeží Los Angeles během expedice Biodiverse Borderlands v červenci 2021.

Od roku 1948 minimálně do roku 1961 jezdily čluny najaté výrobcem DDT Montrose Chemical Corporation z přístavu v Los Angeles směrem na Catalina a čerpaly výrobní odpad naložený kyselinou sírovou a až 2% čistého DDT přímo do Tichého oceánu.

Do roku 1972 bylo toto skládkování na moři legální až do roku 1972 a uniklo veřejné kontrole, protože bylo zastíněno jinou praxí Montrose na likvidaci odpadu: čerpáním zředěnější kyselé suspenze, která také obsahovala DDT, kanalizací LA County a do oceánu u Palos Verdes.

Odhaduje se, že 100 tun DDT skončilo v sedimentech šelfu Palos Verdes a Agentura pro ochranu životního prostředí jej v roce 1996 prohlásila za podvodní Superfund Site. V roce 2000 soudce nařídil společnosti zaplatit 140 milionů dolarů za nápravu škod na životním prostředí. Výzkum od té doby spojuje znečištění DDT na šelfu Palos Verdes s kontaminací a zdravotními problémy místní divoké zvěře, včetně lachtanů, delfínů, ryb krmících se u dna a dokonce i pobřežních kalifornských kondorů (pravděpodobně kvůli konzumaci mrtvých mořských savců).

V roce 2011 výzkumník z UC Santa Barbara David Valentine použil podmořského robota, aby znovu objevil skládku Montrose na moři poblíž Cataliny na místě nyní známém jako Skládka 2. Zjištění se dostala do povědomí veřejnosti v roce 2020, kdy Los Angeles Times zveřejnily první ze série odhaluje odhalování toxického dědictví regionu pobřežního skládkování.

Studie, publikovaná v časopise Environmental Science and Technology Letters, financovaná Národním úřadem pro oceán a atmosféru, naznačuje, že chemikálie související s DDT vypuštěné do oceánu před desítkami let mohou stále pronikat do mořských potravinových sítí.

Ve 40. a 50. letech 20. století byl oceán u pobřeží Los Angeles skládkou pesticidu DDT, o němž je dnes známo, že škodí lidem i volně žijícím živočichům. Vzhledem k odolnosti DDT a jeho toxických rozkladných produktů toto znečištění sužuje pobřežní vody Los Angeles i po více než půl století. Přestože v té době bylo toto průmyslové znečištění mořského prostředí na skládce asi 24 km od pobřeží poblíž ostrova Catalina Island legální, od roku 2020, kdy se dostalo do širšího povědomí, vědce i veřejnost hluboce znepokojuje.

Nyní nový výzkum vědců ze Scrippsova oceánografického ústavu Kalifornské univerzity v San Diegu a Státní univerzity v San Diegu (SDSU) zjistil, že hlubokomořské ryby a sedimenty odebrané v blízkosti skládky na pobřeží ostrova Catalina jsou kontaminovány řadou chemických látek souvisejících s DDT.

Od znovuobjevení pobřežní skládky poblíž ostrova Catalina vědci pracují na zjištění rozsahu a závažnosti dnešního problému. Zvláště naléhavé jsou otázky, zda desítky let staré chemikálie, které se nyní usadily na mořském dně kilometry pod vodou, zůstávají na místě, nebo zda cirkulují v mořských ekosystémech, kde by sloučeniny mohly škodit volně žijícím zvířatům nebo dokonce představovat zdravotní riziko pro lidi.

„Jsou to hlubokomořské organismy, které netráví mnoho času na povrchu a jsou kontaminovány těmito chemikáliemi souvisejícími s DDT,“ řekl Lihini Aluwihare, profesor chemie oceánů na Scripps a spoluautor studie. „Stanovení současné distribuce kontaminace DDT v hlubinných potravních řetězcích pokládá základy pro přemýšlení o tom, zda se tyto kontaminanty také přesouvají hlubinnými potravními řetězci nahoru do druhů, které mohou být konzumovány lidmi.“

Výzkumníci Valentine a Scripps pomohli zmapovat rozsah skládek. K dnešnímu dni našli chemikálie související s DDT v oblasti mořského dna větší než město San Francisco. Stále není známo, zda znečištění zůstává na místě, nebo zda se pohybuje podmořským prostředím způsobem, který představuje nebezpečí pro mořský život nebo pro lidi.

Tým sbíral vzorky sedimentů a hlubinných živočichů z vodního sloupce v San Pedro Basin poblíž Dumpsite 2, aby otestoval širokou škálu sloučenin souvisejících s DDT. Výzkumné plavby za účelem sběru těchto vzorků byly financovány National Science Foundation a Schmidtovým oceánským institutem.

Testování DDT obvykle hledá čtyři až osm chemikálií, ale článek z roku 2016, jehož autory jsou Hoh a Aluwihare, identifikovali 45 chemikálií souvisejících s DDT v tuku delfínů z pobřeží jižní Kalifornie. Výsledky ukázaly, že divoká zvěř byla v reálném světě vystavena mnohem větší sadě sloučenin DDT. V této studii tým testoval tuto větší sadu chemikálií souvisejících s DDT, známou jako DDT+, v naději, že by mohla pomoci vyvinout chemický otisk pro Skládku 2 a další mořské skládky používané Montrose. Testování na DDT+ také poskytne ucelenější obraz o stupni kontaminace sedimentů a zvířat, která by jinak mohla zůstat neodhalena.

Když vědci analyzovali sedimenty na přítomnost DDT+, našli více než 15 chemikálií, z nichž 14 bylo dříve detekováno u ptáků a mořských savců v jižní Kalifornii.

Výzkumníci shromáždili 215 ryb zahrnujících tři běžné druhy poblíž Skládky 2. Chemická analýza odhalila, že ryby obsahovaly 10 sloučenin souvisejících s DDT, z nichž všechny byly také přítomny ve vzorcích sedimentu.

„Není známo, že by se žádný z těchto druhů ryb živil v sedimentu mořského dna,“ řekla Anela Choy, biologická oceánografka ve Scripps a spoluautorka studie. „Musí existovat jiný mechanismus, který je vystaví těmto kontaminantům.“ Jednou z možností je, že existují fyzikální nebo biologické procesy, které resuspendují sedimenty kolem skládky 2 a umožňují těmto kontaminantům proniknout do hlubších vodních potravinových sítí.

Zjištění zatím nemohou vyloučit lokalitu Palos Verdes Superfund jako potenciální zdroj kontaminace v rybách, řekl Aluwihare. Ale několik linií důkazů odhalených ve studii, nižší celkové koncentrace a dvě chybějící sloučeniny související s DDT v mělčích vodních druzích ryb, stejně jako překrývání mezi kontaminanty nalezenými v sedimentu a kontaminanty nalezenými u mořských savců a ptáků, poukazují na alarmující možnost, že se znečištění přesouvá z mořského dna do mořské potravní sítě.

„Bez ohledu na zdroj je to důkaz, že sloučeniny DDT si razí cestu do hlubokého oceánského potravního webu,“ řekla Margaret Stack, chemička životního prostředí v SDSU a hlavní autorka studie. „To je důvod k obavám, protože to není velký skok, aby to skončilo u mořských savců nebo dokonce u lidí.“

Hoh řekl, že pochopení cest, kterými chemikálie související s DDT vstupují do potravinové sítě, je životně důležité a „pomůže nám zjistit, co dělat, pokud jde o zmírňování a co nedělat, pokud jde o rozvoj na moři, což by mohlo tento problém zhoršit. rozvířit tyto nečistoty.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, studie byla publikovaná v ACS Pubs. Další informace o výzkumu oceánografie Scripps, který probíhá na skládce DDT na moři v jižní Kalifornii, naleznete zde: https://scripps.ucsd.edu/ddtcoastaldumpsite.

Nový archeologický objev mění zažité představy o postavení mužů a žen

10. 7. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 5 min read 951 Zobrazení archeologie, biochemie, chemie, gender, historie

Historie Zajímavosti

Archeologům pomáhá v jejich práci i řada metod a nástrojů z jiných oborů. Nově využívají i tzv. protoemiku. Tento nový nástroj pomůže vyvrátit vše, co jsme si mysleli o dávných genderových rolích. Proteomika, tedy studium proteinů přítomných v naší genetické výbavě, je levnější a jednodušší metodou než určování pohlaví pomocí staré DNA, píše National Geographic.

Nové zjištění, že ostatky mocného starověkého „muže“ pohřbeného v hrobce ve Španělsku jsou ve skutečnosti ženské, zpochybňuje předpoklady o rolích žen v raných evropských společnostech.

Zkoumáním proteinů v organických předmětech, jako jsou zuby a kosti, se nyní vědci mohou dozvědět podrobnosti o DNA, která je vytvořila – aniž by však museli analyzovat skutečnou DNA.

„Technika, nazývaná proteomika, může způsobit revoluci v archeologii“, říká Marta Cintas-Peña, archeoložka z univerzity v Seville a hlavní autorka nové studie, která pomocí proteomiky určila pohlaví ženy v hrobce.

Honosná hrobka

Studie zveřejněná nedávno v časopise Scientific Reports popisuje objev hrobky v roce 2008 ve Valencina de Concepción, městě nedaleko Sevilly v jižním Španělsku. Nachází se na rozsáhlém pohřebišti datovaném do doby bronzové Pyrenejském poloostrově, tedy do doby před 4 200 až 5 200 lety, a jedná se o jednu z nejbohatších hrobek, které kdy byly ve Španělsku nalezeny, s bohatou hrobovou výbavou, která zahrnovala celý sloní kel, dýku s křišťálovou čepelí a desítky perleťových korálků.

Archeologové tehdy na základě posouzení kosterních pozůstatků předpokládali, že pohřbeným byl muž ve věku 17 až 25 let; hrobová výbava naznačovala, že „on“ zastával elitní postavení ve společnosti.

Nové zkoumání zubní skloviny z ostatků tohoto člověka však prokázalo přítomnost proteinů vytvořených geny na chromozomu X – ale žádné ekvivalentní proteiny vytvořené geny na chromozomu Y. To naznačuje, že osoba v hrobce byla biologicky žena (XX), nikoli muž (XY).

Cintas-Peña a vedoucí autor studie Leonardo García Sanjuán, rovněž ze Sevillské univerzity, tvrdí, že jejich nový objev zpochybňuje modely pravěkých společností na Pyrenejském poloostrově, které předpokládají, že je vedli charismatičtí muži.

Naše studie však „ukazuje, že tomu tak nutně nebylo“, říkají vědci; naopak se zdá, že vůdkyněmi mohly být i ženy – což nutí přehodnotit společenské role žen v Iberii doby měděné i jinde.

Revoluční archeologie

Průlomy ve studiu starověké DNA sice umožňují archeologům získávat z archeologických pozůstatků podrobné informace, od pohlaví až po barvu očí, ale tento proces může být drahý a časově náročný, přičemž vzorky jsou náchylné ke kontaminaci.

Na druhou stranu lze pomocí proteomiky vytvořit částečný genetický profil z ostatků bez ohledu na přítomnost DNA ve vzorku: Glendon Parker z Kalifornské univerzity v Davisu, průkopník proteomiky, který strávil více než deset let výzkumem forenzních a archeologických aplikací, o ní říká: „Umožňuje získat velmi malý genotyp z DNA, i když je DNA ve vzorku degradována a zmizela.“

Parkerovy studie také ukazují, že proteiny jsou ve starých kostech a zubech často stabilnější a lépe zachované než DNA: „Vždy platí, že pokud máte DNA, budete mít i protein,“ říká. „Ale pokud máte bílkoviny, nemusíte mít DNA.“

Použití proteomiky k určení pohlaví lidských ostatků je „efektivnější, levnější a rychlejší“ než analýza staré DNA, shodují se Cintas-Peña a García Sanjuán.

Přestože je tato metoda stará teprve několik let, má již podle nich vědecký dopad: „Výsledek, který v článku prezentujeme, potvrzuje účinnost této techniky.“

Proteomika a starobylá DNA

Stejně jako pro badatele, zkoumající hrob z doby bronzové ve Španělsku, byla možnost určit pohlaví podle proteinů v lidské zubní sklovině neocenitelná také pro peruánského archeologa a badatele National Geographic Gabriela Prieta, který se na nejnovější studii nepodílel.

Svému spoluvýzkumníkovi Parkerovi poslal zuby z obětí hromadných dětských obětí peruánského národa Chimú; bílkoviny odhalily, že klíčovými oběťmi byly děti mužského pohlaví.

„To nám skutečně pomohlo pochopit, že přinejmenším při této události byli nejdůležitějšími oběťmi chlapci,“ říká Prieto.

Oběti Chimú zahrnovaly stovky pozůstatků, takže analýza DNA by byla neúměrně nákladná, i kdyby se v každém souboru ostatků podařilo najít životaschopnou DNA. A přestože u některých obětí probíhá analýza DNA, má pouze doplnit proteomiku – například ukázat, zda některé z obětí byly příbuzné.

„Proteomika a analýza DNA pracují společně,“ říká Prieto. „Ale pokud máme možnost udělat proteomiku, pak se jí chopíme.“

Další články z rubriky:

Proteomika v archeologii – a u zvířat

Kromě toho, že proteomika poskytuje genetické informace ze zvířecích a lidských ostatků, může být také použita ke zkoumání mikroorganismů, které způsobovaly starověké nemoci, jako je malomocenství nebo epidemie; k identifikaci zbytků potravin na starověké keramice; a k určení zdrojů vláken používaných ve starověkých textiliích, což by mohlo poskytnout vhled do starověkých obchodních sítí.

Biomolekulární archeolog Michael Buckley z Manchesterské univerzity ve Spojeném království vyvinul proteomiku kolagenu – hlavní bílkoviny v kostech – nazval ji Zooarchaeology by Mass Spectrometry (ZooMS), umožňuje určit, z jakého živočišného druhu pochází konkrétní kost z archeologické lokality.

Tato technika byla nedávno použita k prokázání, že slonovina v anglickém hrobě z 5. nebo 6. století pochází z afrického slona, což naznačuje dosud neznámou obchodní cestu napříč starověkým světem v té době.

„Je skvělé, že se ZooMS nyní ve velkém rozjíždí,“ říká Buckley. „Jedním z nejslibnějších aspektů je, že začínáme generovat mnohem větší množství dat a získáváme mnohem lepší informace o interakcích člověka se zvířaty v minulosti.“

Vyvinou vědci „repelent“ proti žralokům? Armáda USA to zkoušela už ve 20. století

29. 6. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 3 min read 513 Zobrazení armáda, chemie, fauna, oceán, plavci, podivné pokusy, repelent, vývoj, výzkum, žralok

Nové Příroda/Fauna TOP 10 Zajímavosti

Žraloci jako problém nejen turistického ruchu

Každoročně dochází na celém světě k desítkám útoků žraloků na lidi, které si vyžádají v průměru několik mrtvých ročně, píše server Gazeta. Strach ze žraloků se může podepsat na turistickém ruchu a majitelé letovisek by se měli zajímat o vytvoření spolehlivé ochrany proti těmto predátorům. Je tedy možné vyvinout spolehlivý „repelent“ na žraloky?

Spojené státy byly první zemí, která v polovině 20. století vážně uvažovala o vývoji repelentu proti žralokům. Tyto pokusy nebyly motivovány snahou chránit plavce, ale byly prováděny z iniciativy armády. Hlavní bitvy mezi USA a Japonskem během druhé světové války se odehrávaly na moři nebo na ostrovech a hlavní údernou silou bylo v té době námořní letectvo. Pokud měl pilot sestřeleného letadla štěstí, mohl vyskočit z kokpitu do vody. Záchranná vesta umožňovala záchrannému týmu čekat mnoho hodin, někdy i dní, ale pouze v případě, že osoba nebyla přitahována žraloky. Sestřelené piloty tyto ryby zabíjely častěji, a protože výcvik pilotů je jednou z největších položek v rozpočtu bojového letectva, pustili se Američané po válce do vývoje repelentu.

„Byly zřízeny speciální mořské laboratoře, celé ostrovní základny, jejichž úkolem bylo provádět experimenty a hledat látky, které by žraloky odradily od potenciální kořisti. Ale navzdory obrovskému rozpočtu a mnohaletému úsilí se nepodařilo vytvořit žádný funkční prostředek. Američané vyzkoušeli vše od nejjednodušších dráždivých látek až po chemické bojové látky. Dokonce si vzpomněli na staré rasistické legendy, že žraloci nemají rádi pach černochů. Zkoušeli pach moči, pach potu – nic nezabíralo. „Samozřejmě, že když otrávíte vodu chemickými zbraněmi, žralok zemře, ale v tomto případě bude trpět i člověk“, říká Alexander Kasumjan, profesor Biologické fakulty Moskevské státní univerzity a vedoucí katedry ichtyologie.

Další pokusy o vytvoření chemické ochrany proti žralokům byly učiněny v 70. letech 20. století. Tehdy ichtyologové objevili malé ryby podobné mihulím, které se vyvinuly tak, aby vylučovaly repelent proti žralokům. „Tajemný sekret vylučovaný žlázami těchto rybek se ukázal být účinným repelentem. Vědcům se však nepodařilo zjistit, která složka sekretu, je účinnou. Bylo zjištěno, že látky, které se podařilo izolovat, působí velmi slabě, a byla vyslovena hypotéza, že účinek může mít pouze směs některých sloučenin, pravděpodobně v přesném poměru. Jejich struktura může připomínat strukturu včelího jedu,“ vysvětlil profesor Kasumyan.

Od vývoje chemického repelentu proti žralokům bylo nakonec upuštěno. Moderní spektroskopie umožňuje analyzovat složení látek mnohem přesněji než v 70. letech 20. století a molekulárně genetické studie mohou poskytnout „seznam“ bílkovin, které tělo syntetizuje, takže hypoteticky by věda mohla zjistit, co přesně zachraňuje zmíněné rybky před predátory.

Podle Alexandra Kasumyana pach vlastního hnijícího masa žraloky poměrně úspěšně odhání. Pokud je však žralok hladový a cítí krev, je lhostejný i k takovémuto odpuzovači.

Někteří vědci navrhují odpuzovat žraloky spíše fyzikálními než chemickými metodami. Žraloci například nemají rádi nízkofrekvenční zvuky. Také mají velmi vyvinutou elektrorecepci – živé organismy vytvářejí elektrická pole a některé ryby jsou schopny tato pole při hledání kořisti vnímat. Existují hypotézy, že určitá elektrická pole nemusí žraloky přitahovat, ale spíše odpuzovat, ale v praxi se ani tato, ani akustické metody neosvědčily.

Potenciálně by mohl být žralok ovlivněn hrubším způsobem, např. výbuchem. TNT vhozený do vody by však ohrožoval lidi stejně jako ryby a vyvolal by paniku mezi rekreanty na moři. Hypoteticky by před žraloky mohlo chránit zařízení vyvinuté ruskými vědci, které může mít na vodní prostředí účinek podobný výbuchu bez použití výbušnin. Tato technologie má mnoho společného s přístroji pro terapii rázovou vlnou, které se používají k léčbě onemocnění pohybového aparátu. Silný elektromagnetický puls přenáší energii do vody, čímž vzniká „rázová vlna“. Tuto vlnu lze soustředit do úzkého paprsku, který může urazit desítky metrů. Moderní sonary dokáží identifikovat vodní živočichy a určit jejich polohu s přesností na několik centimetrů.

Mezi ichtyology je rozšířená teorie, že ryby necítí bolest ve stejném smyslu jako savci a nebojí se jí. Nicméně určité silné nepohodlí nebo poškození těla může pravděpodobně predátory odradit. Odborníci se proto domnívají, že by se měly tyto metody důsledně zvážit.

Použili Rusové zakázané zbraně? Zapomněli na důležitý detail

26. 6. 2023 Adam Walko 1 min read 694 Zobrazení chemie, K-51, Putin, Rusko, tajné zbraně, Ukrajina

Nové Tajné zbraně TOP 10 Válečná zóna

Použili Rusové chemické zbraně? Sami se stali jejími oběťmi

Ukrajinská armáda tvrdí, že Rusové v poslední době použili zakázané chemické zbraně, uvádí portál Ukrainian Pravda a WP Tech. „Zaregistrovali jsme fakt shození zakázaných chemických zbraní s aerosolovým působením na jednu z pozic ukrajinské armády. Vítr však foukal směrem k nepříteli, “ vysvětluje mluvčí Společného tiskového střediska Předních obranných sil Tavria. , Valery Shershen. V posledních dnech agresor soustředil své jednotky na zastavení protiofenzívy v regionech Avdiivka a Mariinka.

Putinovi vojáci však nepočítali s přítomností větru, takže útok nevyšel podle představ.

Jde především o obtížnost ovládání tohoto typu munice. Aerosoly mají společné to, že jsou po použití extrémně nestabilní. To znamená, že jedovatého agenta lze snadno přenést nejen směrem k samotnému útočníkovi, ale také k objektům a civilním jednotkám. Počasí znemožňuje přesně určit oblast působení chemických zbraní . To byl případ Rusů, kteří ve snaze zranit Ukrajince vytvořili hrozbu ve vlastních pozicích.

Jaké konkrétní zbraně byly použity, ochránci nezveřejnili. Nebyly potvrzeny ani ztráty na ukrajinské straně. Neuvážené použití zakázaných zbraní však ukazuje, proč je jejich použití v nepřátelských akcích zakázáno.

Rusové nepočítali s panujícími povětrnostními podmínkami, v důsledku čehož jimi použité zakázané chemické zbraně způsobily ztráty pouze na ruské straně. Toto není první zpráva o použití zbraní neslučitelných s Ženevskou konvencí na frontě.

Za zmínku také stojí, že to není poprvé, co bylo Rusko obviněno z použití nelegálních zbraní. Putinova armáda měla před několika měsíci používat granáty K-51, které obsahují chloropikrin. Jedovatá látka se do těla dostává ve formě aerosolu. K-51 uvolňuje na několik sekund dráždivý oblak, který způsobuje udušení a trhání mezi lidmi v oblasti účinku granátu.

„Molekula strachu“: Vědci objevili peptid zodpovědný za pocity úzkosti

4. 9. 2022 Adam Walko 3 min read 391 Zobrazení chemie, mechanismus, molekula strachu, nepříjemné vzpomínky, paměť, panika, protein

TOP 10 Zajímavosti

Vědci z kalifornského Institutu pro Biologický výzkum v Salku, našli „molekulu strachu“. Jako látka zodpovědná za pocit strachu při vnějších hrozbách se ukázal peptid CGRP (calcitonin-gene-related peptide), kódovaný genem pro kalcitonin. Studie byla publikována ve vědeckém časopise Cell Reports, napsal server RT.

Vědci z institutu pro Biologický výzkum odhalili mechanismus pro přeměnu smyslových signálů z reakcí na emoce strachu. Ukázalo se, že speciální CGRP peptid pomáhá spojit nebezpečné signály vycházející ze smyslů a proměnit je v pocit úzkosti. Protein vzniká v neuronech při úleku a pomáhá zafixovat nepříjemné vzpomínky v paměti. Biologové věří, že objev pomůže při léčbě některých nemocí spojených se strachem, zejména posttraumatické stresové poruchy.

Tento 37 aminokyselinový neuropeptid byl objeven v roce 1982. Dosud je známo, že CGRP hraje klíčovou roli ve fyziologickém mechanismu migrenózní bolesti. Pro symptomatickou léčbu záchvatů tohoto onemocnění se používají léky, které inhibují produkci CGRP neurony. Kromě toho je známo, že CGRP se podílí na krvetvorbě tím, že působí na krevní kmenové buňky a přiměje je opustit kostní dřeň.

Autoři práce prokázali, že CGRP také umožňuje neuronům spojit signály senzorických hrozeb z různých oblastí mozku do jednoho signálu, který pak vstupuje do amygdaly, která je zodpovědná za tvorbu emocí, včetně strachu.

Jak vědci poznamenávají, vnímání vnějších hrozeb je obvykle spojeno s různými vnějšími signály – vizuálními, zvukovými a smyslovými. Věda ví, že různé typy signálů jsou vnímány různými oblastmi mozku, ale dosud nebylo možné pochopit mechanismus, jak tyto vjemy sloučit do jednoho poplašného signálu.

Dříve některé studie ukázaly, že CGRP je přítomen v oblastech mozku, které vysílají poplašné signály do amygdaly. To přimělo vědce k zamyšlení nad úlohou CGRP při vytváření emocí, jako je strach.

„Na základě dat z těchto dvou studií jsme předpokládali, že neurony CGRP, které se nejvíce nacházejí v subregionech thalamu a mozkového kmene, přenášejí informace o hrozbě z více smyslů do amygdaly,“ řekl spoluautor studie, doktorand Shiya Liu.

Tým vědců provedl řadu experimentů, aby hypotézu ověřil. Sledovali aktivitu neuronů, které produkují molekuly CGRP u myší. Zároveň hlodavci dostávali multisenzorické signály nebezpečí. V důsledku toho byli biologové schopni určit cestu signálů poté, co opustí thalamus a mozkový kmen. Autoři také provedli testy k posouzení úrovně strachu u myší.

Ukázalo se, že dvě samostatné populace CGRP neuronů, z nichž jedna se nachází v thalamu a druhá v mozkovém kmeni, vysílají signál do dvou nepřekrývajících se oblastí amygdaly, čímž tvoří dva samostatné řetězce.

Obě populace kódují informace o vizuálních obrazech, zvucích, vůních a hmatových vjemech, které představují hrozbu, a interagují s místními mozkovými sítěmi.

Vědcům se také podařilo prokázat, že oba řetězce jsou nezbytné pro vytvoření averzivní paměti, která v budoucnu způsobí vyhýbání se objektům a situacím, které kdysi vyvolávaly strach.

Subregiony amygdaly přijímají signály o hrozbě z různých oblastí mozku, včetně mozkového kmene (červená) a thalamu (zelená).

„Cesta, kterou jsme našli v mozku, funguje jako centrální varovný systém.“ Povzbudilo nás zjištění, že neurony CGRP jsou aktivovány negativními smyslovými vstupy ze všech pěti smyslů, které jsou zodpovědné za zrak, sluch, chuť, čich a hmat. Identifikací nových cest, které signalizují ohrožení, se objevuje hlubší porozumění o léčbě úzkostných poruch,“ řekl vedoucí autor studie Song Han, docent v Peptide Biology Laboratory v Salk Institute for Biological Research.

Výsledky získané při pokusech na myších lze podle biologů aplikovat na člověka. Zjištěný mechanismus může hrát roli u řady duševních onemocnění souvisejících se strachem, jako je posttraumatická stresová porucha a poruchy autistického spektra. Vědci nevylučují, že stejné léky, které se dnes používají při léčbě příznaků migrény k potlačení exprese CGRP, mohou pomoci při léčbě takových poruch.

Zdroj: RT