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.

Buňka během embryonálního vývoje využívá elektrické pole, které může fungovat i v jiných tkáních

19. 1. 2025 Iveta Mauci 2 min read 187 Zobrazení buňky, elektrotaxe, embryo, fosfatáza 1, vývoj

Medicína Věda

**Popis obrázku:** Kuličky představují buňky migrující dolů pomocí elektrických proudů během vývoje embrya.

Kromě vývoje mohou podobné mechanismy existovat také během hojení ran a progrese rakoviny. Pochopení toho, jak elektrická pole vedou migraci buněk, by dokonce mohlo inspirovat potenciální nové strategie v tkáňovém inženýrství a regenerativní medicíně.

Doktor Barriga a jeho kolegové z Technologické univerzity v Drážďanech zjistili, že buňky neurální lišty jsou během vývoje řízené vnitřními elektrickými poli. Prostřednictvím tohoto procesu, známého jako elektrotaxe (pohyb živočichů způsobený elektrickým proudem), mohou buňky snímat směr z elektrických polí generovaných uvnitř embrya a podle toho se pohybovat.

Neurální lišta je nezbytnou součástí embrya a tato oblast buněk tvoří kosti naší tváře a krku, stejně jako části nervového systému.

Komunikační tok

Jak embryo roste, existuje nepřetržitý tok komunikace mezi buňkami za účelem vytvoření tkání a orgánů. Buňky potřebují číst četné podněty ze svého prostředí. Ty mohou být chemické nebo mechanické povahy. Samotné však nemohou vysvětlit kolektivní migraci buněk. Velké množství důkazů ale naznačovalo, že k pohybu může dojít také v reakci na embryonální elektrická pole. Jak a kde jsou tato pole v embryích založena, bylo dosud nejasné.

Toto pozorování bylo dříve omezené na studium kultivovaných buněk, ale nyní bylo vědecky prokázané ve vyvíjejícím se embryu.

Citlivá napěťově fosfatáza 1 (Vsp1)

Doktor Barriga a jeho tým identifikovali enzym známý jako citlivá napěťově fosfatáza 1 (Vsp1), který se nachází v buňkách neurální lišty. Vzhledem k všestranné struktuře Vsp1 se zdálo, že je schopný jak snímat, tak převádět elektrické signály. Aby se potvrdilo, že Vsp1 je nutný pro elektrotaxi, vytvořili vědci defektní verzi enzymu a ukázali, že kolektivní elektrotaxe byla v buňkách injikovaných touto kopií narušená.

Na rozdíl od očekávání se enzym Vsp1 nezdál být relevantní pro samotný pohyb, ale místo toho by mohl specificky převádět gradienty elektrického proudu na směrovou a kolektivní migraci. Jedná se o unikátní pozorování, protože většina enzymových senzorů je vyžadovaná pro samotný pohyb, což ztěžuje studium jejich role ve vedení.

Buňky neurální lišty

Toto je první experimentální důkaz, který naznačuje, že elektrická pole se objevují podél cesty, kde migrují buňky neurální lišty a vysvětluje mechanismus jejich vzniku. Tyto objevy zdůrazňují cenný příspěvek, který poskytuje bioelektřina během embryonálního vývoje. Rozšířením našich znalostí o elektrotaxi uživých zvířat tento výzkum otevírá nové možnosti pro napodobování vývojových procesů v laboratoři s přesností větší než kdykoli předtím.

Je však zapotřebí dalšího výzkumu, abychom pochopili roli elektrických polí v buněčném chování a zvýšili naše chápání fyziky živých systémů.

Výzkum mechanismů elektrotaxe však stále pokračuje. „V širší perspektivě jsme nyní uvedli dalšího hráče do složitého procesu morfogeneze tkání,“ poznamenává doktor Barriga. „Otázkou nyní je, jak to zapadá do již zavedených rámců mechanických a chemických podnětů během embryogeneze?“.

Vědecký tým: Fernando Ferreira, Sofia Moreira, Min Zhao a Elias H. Barriga

Zdroj: EurekAlert, Nature DOI: 10.1038/s41563-024-02060-2, Technologická univerzita v Drážďanech

Mikroby přežívají na dezinfekčních prostředcích a dokonce se vyvíjejí

21. 10. 2024 Iveta Mauci 4 min read 193 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)

Nová technologie, která zločincům usnadňuje krádeže automobilů

11. 8. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 0 komentářů 4 min read 2919 Zobrazení auta, automobilismus, elektronika, internet, technika, technologie, vývoj

Budoucnost Technologie Věda Zajímavosti

V automobilovém průmyslu se hodně mluví o „internetu vozidel“ (IoV). Jedná se o síť automobilů a dalších vozidel, která by si mohla vyměňovat data přes internet ve snaze zvýšit autonomii, bezpečnost a efektivitu dopravy. Má to však i svá rizika, píše The Conversation.

IoV by mohl vozidlům pomoci identifikovat zátarasy, dopravní zácpy a chodce. Mohl by pomoci s určováním polohy automobilu na silnici, umožnit, aby byl automobil bez řidiče, a poskytnout snadnější diagnostiku závad. To se již do jisté míry děje u chytrých dálnic, kde je technologie využívána se záměrem co nejefektivněji řídit dálniční provoz.

Sofistikovanější IoV bude vyžadovat ještě více senzorů, softwaru a dalších technologií, které budou instalovány do vozidel a okolní silniční infrastruktury. Automobily již dnes obsahují více elektronických systémů než kdy dříve, od kamer a připojení mobilních telefonů až po informační a zábavní systémy.

Některé z těchto systémů však mohou také způsobit, že naše vozidla budou náchylná ke krádežím a zákeřným útokům, protože zločinci identifikují a následně využijí zranitelná místa v této nové technologii. Ve skutečnosti k tomu již dochází.

Obcházení bezpečnosti

Inteligentní klíče mají chránit moderní vozidla před krádeží. Stisknutím tlačítka na klíči se vyřadí imobilizér (elektronické zařízení, které chrání vozidlo před nastartováním bez klíče), což umožní jízdu s vozidlem.

Jeden ze známých způsobů, jak toto obejít, však vyžaduje ruční reléový nástroj, který oklame vozidlo, aby si myslelo, že inteligentní klíč je blíže, než je.

Vyžaduje to spolupráci dvou osob, z nichž jedna stojí u vozidla a druhá v blízkosti místa, kde se klíč skutečně nachází, například před domem jeho majitele. Osoba v blízkosti domu použije nástroj, který dokáže zachytit signál z klíčenky a následně jej přenést do vozidla.

Reléové zařízení k provedení tohoto druhu krádeže lze nalézt na internetu. Na ochranu proti nim lze klíče od auta umístit do Faradayových sáčků nebo klecí, které blokují jakýkoli signál vysílaný klíči.

V současné době se však stále častěji používá pokročilejší metoda útoku na vozidla. Jde o tzv. „útok vstřikováním do sítě CAN (Controller Area Network)“, který funguje tak, že se naváže přímé spojení s vnitřním komunikačním systémem vozidla, sběrnicí CAN.

Hlavní cesta ke sběrnici CAN vede pod vozidlem, takže se k ní pachatelé snaží získat přístup přes světla v přední části vozidla. K tomu je třeba odejmout nárazník, aby bylo možné do systému motoru vložit vstřikovač CAN.

Zloději pak mohou odesílat falešné zprávy, které vozidlo oklamou a imobilizér vyřadí z provozu. Jakmile získají přístup do vozidla, mohou nastartovat motor a odjet.

Přístup nulové důvěry

S vyhlídkou na potenciální epidemii krádeží vozidel zkoušejí výrobci nové způsoby, jak tuto nejnovější zranitelnost co nejrychleji překonat.

Jedna ze strategií spočívá v tom, že se nedůvěřuje žádným zprávám, které vozidlo přijímá, což se označuje jako „přístup nulové důvěry“. Místo toho je třeba tyto zprávy odesílat a ověřovat. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je instalace hardwarového bezpečnostního modulu do vozidla, který funguje tak, že generuje kryptografické klíče umožňující šifrování a dešifrování dat, vytváří a ověřuje digitální podpisy ve zprávách.

Tento mechanismus je automobilovým průmyslem stále častěji implementován do nových vozů. Jeho zabudování do stávajících vozidel však není z časových a finančních důvodů praktické, takže mnoho automobilů na silnicích zůstává zranitelných vůči útoku CAN injection.

Internet vozidel

smart home, house, technology touch screen

Jedním z příkladů zneužívání internetu vozidel je použití „vzdáleného spuštění kódu“ k doručení škodlivého kódu do počítačového systému vozidla. V jednom z hlášených případů v USA byl systém infotainmentu použit jako vstupní bod pro útočníky, přes který mohli vložit svůj vlastní kód. Ten odesílal příkazy fyzickým součástem vozů, jako je motor a kola.

Takový útok má zjevně potenciál ovlivnit fungování vozidla a způsobit havárii – nejde tedy jen o ochranu osobních údajů obsažených v informačním a zábavním systému. Útoky tohoto druhu mohou využívat mnoho zranitelných míst, jako je internetový prohlížeč vozidla, USB klíče, které jsou do něj zapojeny, software, který je třeba aktualizovat, aby byl chráněn proti známým útokům, a slabá hesla.

Všichni řidiči vozidel s informačním a zábavním systémem by proto měli dobře znát základní bezpečnostní mechanismy, které je mohou ochránit před pokusy o hackerský útok.

Je třeba najít rovnováhu mezi výhodami internetu vozidel, jako je bezpečnější jízda a zvýšená schopnost získat zpět automobily po jejich odcizení, a těmito potenciálními riziky.

Testuje se tajné letadlo, které dokáže letět nehlučně

27. 7. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 3 min read 3927 Zobrazení General Electric F414, letadlo, Lockheed Martin, NASA, sonický třesk, technika, technologie, vývoj, výzkum, X-59, X-59 QueSST

Budoucnost Technologie Věda Zajímavosti

Ve snaze vrátit nadzvukovou leteckou dopravu by se do vzduchu mohlo brzy vznést experimentální letadlo, které by mohlo dokázat utlumit tzv. sonický třesk a být tak velmi tiché, jeho vývojem se zabývá americká společnost Skunk Works, píše Popular Mechanics.

Letoun X-59 NASA prochází pozemními testy, aby se zajistilo, že je bezpečný pro létání. Letadlo využívá nové technologie, které umožňují letět rychleji než Mach 1 a zároveň snižují hluk hlasitého sonického třesku.

„Inovativní letoun jsme přesunuli do pojížděcí kabiny na letové lince pro další pozemní testy, včetně testování vibrací,“ napsal dodavatel Lockheed Martin v oznámení. „Jeho cílem je ztišit sonický třesk a je o krok blíže k utváření budoucnosti nadzvukové komerční letecké dopravy.“

Sonický versus zvukový třesk

Sonický třesk – hlasitý zvuk způsobený rázovými vlnami, které vznikají, když letadlo překročí rychlost zvuku – je jednou z největších překážek nadzvukového letu. Tento třesk je slyšet a cítit na zemi a způsobuje nepříjemnosti.

X-59 QueSST (Quiet SuperSonic Technology) je experimentální letoun, který dokáže letět rychleji než zvuk, aniž by vytvářel skutečný sonický třesk. Místo toho vytváří zvukový třesk – mnohem tišší a jemnější zvuk, který je na zemi sotva znatelný.

X-59 má jedinečný tvar a prvky, které snižují jeho zvukovou stopu, jako je dlouhý a štíhlý trup, delta křídlo s křidélky, T-ocas a obrácený V-ocas. Je poháněn jedním motorem General Electric F414 s přídavným spalováním, který mu umožňuje dosáhnout rychlosti až 1,42 Machu ve výšce 55 000 stop. Letoun může nést jednoho pilota v kokpitu vybaveném systémem vnějšího vidění, který poskytuje syntetický pohled na vnější svět prostřednictvím kamer a obrazovek.

NASA nedávno předvedla snímky letounu X-59 na letové lince v Lockheed Martin Skunk Works v Palmdale v Kalifornii.

„Přesun ze staveniště na letovou linku je jedním z mnoha milníků, které připravují X-59 na jeho první a další lety,“ uvedla NASA v tiskové zprávě. „Dále tým provede významné pozemní zkoušky, aby zajistil, že letoun bude bezpečný pro let.“

Zašlá sláva Concordu

X-59 je pokusem o oživení éry nadzvukových dopravních letadel, která skončila v roce 2003, kdy byl ukončen provoz Concordu. Concorde měl charakteristický tvar delta křídla a kapkovitou příď, která zlepšovala jeho aerodynamiku a viditelnost při přistání. Byl poháněn čtyřmi proudovými motory s přídavným spalováním, které mu umožňovaly dosáhnout rychlosti až 2,04 Machu ve výšce 18 300 metrů a mohl přepravovat až 128 cestujících.

Concorde upadl v nemilost poté, co čelil konkurenci jiných leteckých společností, které nabízely levnější a častější lety podzvukovými proudovými letadly. Poptávka po nadzvukových letech klesla v 80. a 90. letech 20. století v důsledku hospodářské recese, obav o životní prostředí, bezpečnostních otázek a měnících se preferencí spotřebitelů.

Pověst Concordu byla také pošramocena několika incidenty, které vyvolaly otázky ohledně jeho bezpečnosti a spolehlivosti. K nejtragičtější nehodě došlo 25. července 2000, kdy let 4590 společnosti Air France havaroval krátce po startu z pařížského letiště Charlese de Gaulla a zahynulo všech 109 osob na palubě a čtyři lidé na zemi.

Doufejme, že letoun X-59 nejenže zabrání podobným nehodám, ale také zahájí nový svět ultrarychlého cestování.

Vědci našli způsob, jak regenerovat ztracené zuby

17. 7. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 3 min read 626 Zobrazení biologie, péče o zuby, regenerace, vývoj, výzkum, zubní implantáty, zuby

Budoucnost Medicína Nové TOP 10

Zubní implantáty by se díky výzkumu japonských vědců mohly stát minulostí. Ti objevili způsob, jak regenerovat ztracené zuby. Potlačením určitého genu vědci zvýšili účinnost růstových faktorů, které stimulují prořezávání nových zubů. Alespoň se to podařilo u hlodavců, píše Science journal.pl.

Novou studii provedli vědci z Kjótské univerzity a Univerzity ve Fukui. Vědci v publikaci, která vyšla v časopise Science Advances, popsali pozorovaný účinek protilátky proti genu USAG-1 (uterine sensitisation associated gene-1), který může stimulovat růst zubů. Tak tomu bylo alespoň u hlodavců trpících anodoncií – vrozenou vadou, která se vyznačuje absencí zubů.

Cesta k novým zubům

V ústech dospělého člověka se obvykle nachází 32 zubů. Existují však lidé, kteří mají v důsledku vrozené vady více nebo méně zubů. To se týká asi jednoho procenta populace. Japonští vědci zkoumali genetické příčiny případů s příliš mnoha zuby. Chtěli přitom získat některé poznatky, které by mohly být užitečné pro vývoj způsobu regenerace zubů u dospělých.

Jak upozornil Katsu Takahashi z Kjótské univerzity, jeden z hlavních autorů studie, základní molekuly zodpovědné za vývoj zubů byly identifikovány. „Morfogeneze jednotlivých zubů závisí na interakci několika molekul, včetně kostního morfogenetického proteinu,“ uvedl Takahashi.

Proteiny BMP a signální dráha Wnt, které Takahashi zmiňuje, se nepodílejí pouze na vývoji zubů. Modulují růst mnoha orgánů a tkání už v prenatálním stádiu. Protože však tyto sloučeniny řídí také růst mnoha dalších orgánů, může zásah do nich způsobit řadu závažných vedlejších účinků.

Stimulace růstu zubů

Vědci se zaměřili na gen USAG-1. „Věděli jsme, že umlčení genu USAG-1 má příznivý vliv na růst zubů. Nevěděli jsme však, zda to stačí,“ přiznal Takahashi.

Myši, které se účastnily pokusů, však vědci předtím geneticky upravili. Vědci u hlodavců vyvolali anodoncii, někdy nazývanou ageneze zubů. Jedná se o vrozenou vadu, která se projevuje absencí zubů a jejich úponů. Může postihnout jediný zub i celý chrup.

Pokusy ukázaly, že manipulací s interakcemi mezi genem USAG-1 a BNP a Wnt mohou vědci stimulovat růst zubů, aniž by to mělo jiné nežádoucí účinky. Na základě tohoto zjištění autoři dospěli k závěru, že USAG-1 brání růstu zubu tím, že se váže na BMP, a tím snižuje jeho aktivitu. Výsledky studie naznačily, že potlačení aktivity genu BMP umožňuje dostatečný růst nových zubů.

Mimořádně slibné výsledky experimentů

Injekce protilátek USAG-1 březím myším s anodoncií vedla k normálnímu vývoji zubů u jejich potomků. Jednorázové podání protilátky navíc vedlo k růstu celého nového zubu u normálních myší.

Vědci testovali protilátku také na fretkách. Tato zvířata mají podobné zuby jako lidé a stejně jako my jsou to difyodonti, což znamená, že mají sadu mléčných zubů, které jsou později nahrazeny zuby stálými. Technika se ukázala stejně účinná i u fretek. Jediná dávka protilátky vytvořila celý zub.

To naznačuje, že vyvinutá metoda by mohla fungovat i u lidí, i když je před námi ještě dlouhá cesta. Než bude možné ji testovat na lidech, musí být nejprve překonána řada bezpečnostních problémů. Vědci prozatím plánují pokus zopakovat na dalších savcích, jako jsou prasata a psi.

„Běžné tkáňové inženýrství není pro regeneraci zubů vhodné. Naše studie ukazuje, že bezbuněčná molekulární terapie je účinná pro širokou škálu vrozených agenezí zubů,“ uzavřel další autor studie Manabu Sugai z univerzity ve Fukui.

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

29. 6. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 3 min read 543 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.

Generativní umělá inteligence je nyní v módě, jsme na prahu čtvrté průmyslové revoluce

28. 6. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 1 min read 420 Zobrazení ChatGPT, Dan Ives, internet, technologie, umělá inteligence, vývoj, výzkum, zlatá horečka

Budoucnost Hry/Virtuální svět Nové Technologie

A.I. není jen humbuk. Je to „čtvrtá průmyslová revoluce“, říká Dan Ives z Wedbush

Podle Dana Ivese z poradenské společnosti Wedbush Cenné papíry, je generativní umělá inteligence nyní v módě, ale boom umělé inteligence není jen humbuk, ale skutečná „čtvrtá průmyslová revoluce“. „Je to něco, co nazývám momentem roku 1995, paralelně s internetem.“ Čtvrtá průmyslová revoluce odkazuje na to, jak technologický pokrok, jako je umělá inteligence, autonomní vozidla a internet mění způsob, jakým lidé žijí, pracují a navazují vzájemné vztahy, píše televizní web CNBC.

„Myslím, že se jedná o skutečně transformační změny technologií, které by podle mého názoru mohly změnit technologický prostor na příštích 20-30 let,“ řekl Ives. „Myslím, že právě začínáme to, o čem jsme přesvědčeni, že je začátkem nového technologického býčího trhu, přestože mnozí jsou nadále opravdu skeptičtí.“

Přijetí technologie umělé inteligence prudce vzrostlo poté, co se ChatGPT – chatbot společnosti OpenAI – začal raketově šířit díky své schopnosti generovat odpovědi podobné lidským na výzvy uživatelů, což ohromilo výzkumníky i širokou veřejnost.

„Myslím, že to opravdu závisí na pokynech, které se objevily po celém světě, a to v rozsahu 4 miliard dolarů. Myslím, že to je špička ledovce,“ dodává Ives.

Například americká společnost Nvidia, vyrábějící grafické čipy pro hry a umělou inteligenci uvedla, že ve druhém čtvrtletí očekává tržby ve výši zhruba 11 miliard dolarů, což je o více než 50 % více než odhad Wall Street, z čehož odborníkům doslova „padá čelist.“

Investoři si uvědomují, že se nejedná pouze o zlatou horečku v oblasti umělé inteligence. Zdá se, že jsme na prahu něčeho, co od základu změní používání technologií a přeneseně i celou společnost. Pokud bychom si chtěli názorněji představit, co nás asi čeká, tak si vzpomeňme, jak nám změnil život rozmach internetu po roce 1995.

Jak se „spřátelit“ s rakovinou? Vědci z Petrohradu vytvořili onkologickou evoluční teorii

28. 6. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 4 min read 496 Zobrazení Andrej Petrovič Kozlov, lékařství, neofunkcionalizace genů, R. I. Vavilov, rakovina, vývoj, výzkum, zdraví

Medicína Nové TOP 10

Vědci z Petrohradu vytvořili onkologickou evoluční teorii

Vědci se domnívají, že je možné spřátelit se s rakovinnými buňkami, které se lidstvo marně snaží vyhubit už desítky let. Hlavní je pochopit, proč se v organismu objevují a proč u některých lidí „spí“ po celý život, zatímco jiné nemilosrdně ničí. V Rusku byla vytvořena nová evoluční teorie založená na evoluční přeměně nádorů v užitečné orgány. Jejím autorem je Andrej Petrovič Kozlov, profesor Petrohradské polytechnické univerzity a vedoucí laboratoře neofunkcionalizace genů ve Vavilovově institutu obecné genetiky R. I. Vavilov, uvádí server mk.ru.

Nová teorie o evoluční úloze dědičných nádorů byla nazvána karcino-evo-devo. Článek o ní byl nedávno publikován v časopise International Časopis molekulárních věd. Podle vědců se právě z nádorů před miliony let vyvinula ženská mléčná žláza a mužská prostata, které dnes plní řadu základních funkcí. Nebo třeba tukové buňky při obezitě, ty jsou schopny pronikat do mnoha orgánů, což svědčí o jejich nádorové povaze. Zajímavé je, že tento proces se nezastavil, svědčí o tom evolučně nové geny, které podle teorie vyžadují ke svému projevu (aktivitě) další buněčné masy, tedy nádory. Pokud jsou dědičné nádory evolučním článkem, lze se z evoluce poučit, jak je stabilizovat.

Pane Kozlove, kolik evolučních teorií dnes existuje? Může se vedle nich postavit i vaše „karcino-evo-devo“?

Seznam hlavních evolučních teorií zahrnuje Darwinovu teorii, genetiku, syntetickou teorii evoluce (symbióza darwinismu a genetiky) a teorii individuální evoluce „evo-devo“. Naše teorie rozšiřuje teorii „evo-devo“, která tvrdí, že se vyvíjejí nejen dospělí jedinci, ale celá ontogeneze. Tvrdíme, že nádory se tohoto procesu velmi aktivně účastní. Nová teorie „carcino-evo-devo“ tvrdí, že dědičné nádory v raných stadiích vývoje, které nezabíjejí své hostitele, „pohánějí“ evoluci tím, že se podílejí na vzniku evolučně nových typů buněk, tkání a orgánů. Naše teorie tak v jednotném přístupu zohledňuje tři hlavní typy biologického vývoje – evoluční, individuální a nádorový.

Podle vaší teorie se ukazuje, že nádorové buňky existují v každém organismu?

Na rozdíl od nejvíce studovaných zhoubných nádorů existuje mnoho nádorů, o kterých nevíme. Patologové je vidí, až když člověk zemře

Víme, které orgány se vyvinuly z nádorových buněk?

Jsou to orgány, které jsou evolučně nejmladší: mléčná žláza a prostata.

A z jakých znaků jste usoudili, že se tyto žlázy mohly vyvinout z nádorů?

Mají mnoho nádorových znaků, včetně vysokého výskytu zhoubných nádorů.

Pomůže nám tento nový poznatek najít způsob boje s touto nevyléčitelnou nemocí?

Určitě! Jde o to, že přijetím teorie o evoluční roli dědičných nádorů („carcino-evo-devo“) můžeme zásadně změnit náš pohled na nádory. Z této teorie vyplývá, že nádory jsou přirozenou vlastností živé hmoty. Proto je obtížné rakovinu porazit. Z evoluce se však můžeme poučit, jak by to šlo.

Čím?

Například pomocí genů TSEEN. Jedná se o zvláštní třídu genů – evolučně nové geny, které působí v nádorech. Jejich objevení mimochodem náleží také našemu výzkumnému týmu. Jeden z těchto genů, zvaný Brachyury, jehož nádorovou specifičnost jsme popsali jako první, se zkoumá ve 30 klinických studiích po celém světě. To je další zásadní otázka, na kterou zatím nikdo nedokáže dát jednoznačnou odpověď. Vše však nasvědčuje tomu, že počet genů roste a že se náš genom stále vyvíjí.

Jaké další předpovědi jste učinil?

V roce 1987 vědci věděli, že existuje 12 onkogenů. V článku publikovaném v roce 1987 jsem předpověděl, že podle nové teorie by jich mělo být více než 200, což byl počet tehdy popsaných buněčných typů.

A potvrdilo se to?

Ano, nyní známe asi čtyři sta onkogenů a stejný počet diferencovaných buněčných typů. Je důležité pochopit evoluční povahu nádorů. Pokud se nám to podaří, budeme mít klíč k léčbě zhoubných onemocnění.

Je možné předpovědět, jak by se člověk vyvinul za několik milionů let?

Teoreticky ano, je možné na superpočítači vypočítat, jak by se naše geny mohly vyvíjet. Pokud se nám to podaří, mohli bychom pravděpodobně stabilizovat buňky v lidských orgánech, kde často vznikají zhoubné nádory. Jenže to by byl člověk vytvořený člověkem.

Původní zdroj: ZVEŘEJNĚNO V NOVINÁCH „MOSKOVSKIJ KOMSOMOLETS“ Č. 29057 ZE DNE 27. ČERVNA 2023, TITULEK NOVIN: EVOLUCE S RAKOVINOU

Mohla by jít evoluce někdy pozpátku?

15. 2. 2023 Adam Walko 2 min read 314 Zobrazení evoluce, geny, návrat, vývoj

Nové Příroda/Fauna TOP 10

V období devonu se z ryb vyvinuli obojživelníci, ze kterých se po milionech let vyvinuli čtyřnozí suchozemští živočichové. Může se ale někdy evoluce vrátit zpět? Evoluce vytvořila úžasně složité rysy, od paží chobotnice posetých neurony až po ucho savců, píše Livescience. Může se však evoluce někdy obrátit „zpět“ a vrátit složité tvory do předchozích, jednodušších forem?

V takzvané regresivní evoluci mohou organismy ztratit složité rysy, a tak se zdá, že se vrátily „zpět“ do jednodušších forem. Ale evoluce ve skutečnosti nejde zpět ve smyslu sledování evolučních kroků, říkají odborníci.

„Šance, že by stejná páska [evolučních změn] byla… převrácena stejným způsobem, je vysoce nepravděpodobná,“ William R. Jeffery, biolog z University of Maryland, řekl Live Science.

Ztráta složitosti

Regresivní evoluce zahrnuje ztrátu dříve vyvinutých forem složitosti, Beth Okamura, výzkumník biologických věd z Muzea Přírodní historie v Londýně, řekl Live Science. Extrémní příklad pochází od myxozoanů, parazitů s velmi jednoduchou anatomií – bez úst, nervového systému nebo vnitřností a velmi malými genomy. Nejjednodušší typ „jsou v podstatě jednotlivé buňky,“ řekl Okamura.

Myxozoani, dlouho klasifikovaní jako jednobuněční prvoci, se nakonec ukázali jako vysoce regresní živočichové, řekl Okamura. Vyvinuli se z cnidarianů, skupiny, která zahrnuje medúzy, kteří ztratili mnoho funkcí, které již nejsou potřeba v parazitickém životním stylu.

Tak se může zdát, že se myxozoáni, alespoň morfologicky, vrátili do předchozího vývojového stadia, řekl Okamura. „Nějakým způsobem se sbíhají na jednobuněčných organismech,“ řekla.

Přesto evoluční proces nevrací své kroky v regresivní evoluci, řekl Jeffery. Tvorové žijící v jeskyních také často procházejí regresivní evolucí a ztrácejí složité rysy, jako jsou oči, které v temném prostředí nejsou potřeba. Ale například ztráta oka u jeskynních ryb neznamená přesný návrat k prvotnímu předkovi bez těchto orgánů, řekl Jeffery. Místo toho se procesy, které dříve vytvářely oko, částečně zastaví a zanechají zbytkové oko zarostlé kůží.

„Věci mohou vypadat, jako by se obrátily,“ řekl Jeffery. „Ale oko nešel zpět. Prostě přestal jít dopředu.“

Navíc ztráty ve složitosti mohou doprovázet méně zřejmé zvýšení složitosti, jako je biochemie, kterou parazité používají k tomu, aby se dostali dovnitř hostitelů, řekl Okamura. „Pro lidi je velmi snadné… uvažovat o evoluci z hlediska toho, co vidíte… jaké jsou morfologické rysy,“ řekla. „Ale existuje také spousta dalších funkcí, které nevidíme na fyziologické a biochemické úrovni.“

U jeskynních ryb mohou ztracené oči podobně zatemňovat alternativní složitost. Orgány reagující na vibrace se u těchto ryb objevují ve velkém množství a poskytují způsob, jak vnímat v temném prostředí. A v již tak přecpané hlavě tyto orgány našly dostupné nemovitosti v rybích prázdných očních důlcích, řekl Jeffery.

Část důvodu, proč evoluce nevrací své kroky, je ten, že adaptace vedou k dalším změnám, Briane Goldingu, biolog z McMaster University v Ontariu, řekl Live Science. Díky tomu je jednoduché zpětné vytáčení konkrétní změny extrémně komplikované.

„Pokud jste provedli změnu… vyladíte tuto adaptaci a tato adaptace bude interagovat s jinými geny,“ řekl Golding. „Nyní, když obrátíte tuto jednu změnu, všechny ostatní geny se stále budou muset změnit“, aby se zvrátila evoluce.