Vesmír 4/2012 je práve v prodeji!

Kvazikrystaly - Nobelova cena za chemii za rok 2011 - Lukáš Palatinus

Na sklonku minulého roku byla Nobelova cena za chemii udělena izraelskému vědci Danu Shechtmanovi za objev nového typu uspořádání atomů v pevných látkách. Látky s tímto uspořádáním dostaly jméno kvazikrystaly.Pro většinu z nás je typickým znakem krystalu jeho tvar. Krystaly jsou omezené krystalovými plochami. Různé látky krystalizují v různých, ale pro jednotlivé látky typických tvarech. Například sůl krystalizuje téměř vždy v krychlích, ledové krystaly známe zase v podobě šesticípých vloček.

Pro pochopení struktury krystalů byl klíčový objev rentgenového záření na sklonku 19. století. Dan Shechtman se ve svém výzkumu zabýval slitinami kovů vzniklých náhlým ochlazením jejich taveniny. Protože rozměry takto vzniklých krystalů byly příliš malé pro výzkum rentgenovým zářením, zkoumal je pomocí difrakce elektronů v elektronovém mikroskopu. V roce 1982 ke svému překvapení nalezl ve slitině hliníku s manganem opakovaně krystaly, jejichž difrakční obraz obsahoval desetičetné osy a ukazoval na ikosaedrickou souměrnost krystalu.

K překvapení všech se ukázalo, že Danem Shechtmanem objevené materiály, které byly nazvány kvazikrystaly, nejen existují, ale že jich existuje mnoho typů a lze je nalézt v mnoha slitinách, a to jak binárních, jako jsou namátkou Mn-Si, Al-Mg, ­Cd-Yb nebo Cr-Ni, tak ternárních, například ­Al-Co-Ni, Al-Mn-Pd nebo Pd-U-Si. Některé kvazikrystaly jsou metastabilní, ale jiné jsou za určitých podmínek termodynamicky stabilní a lze z nich vypěstovat i několik centimetrů velké, perfektně vyvinuté krystaly.

Život bez mikrobů - Gnotobiologie, probiotika a imunita - Hana Kozáková, Helena Tlaskalová-Hogenová, Renata Štěpánková

Dvaadvacátého února 1977 se narodilo děvčátko Petra do sterilního izolátoru. Byl zvolen tento komplikovaný postup neboť hrozilo, že novorozenec bude mít vrozený kombinovaný defekt imunity a mohl by zemřít na těžké infekce jako jeho předešlí sourozenci. Teprve po kolonizaci střev neškodnými kulturami symbiotických bakterií, které stimulovaly vyzrávání imunitního systému, mohla být Petra propuštěna do našeho nebezpečného světa mikrobů. Aby však příběh Petry mohl šťastně skončit, musela napřed vyzrát disciplína zvaná gnotobiologie.

Množství mikrobů, které žijí na našich sliznicích a kůži, desetkrát převyšuje počet buněk lidského těla a jejich všechny funkce ne­jsou zdaleka známé. Obecně víme, že máme v těle i v okolním prostředí bakterie neškodné, prospěšné, ale celá řada jich je patogenních. Bakterie s námi v žijí v symbióze. Bylo prokázáno, že u některých nemocí se mění střevní mikroflóra. Je zajímavé, že většinou počet druhů bakterií nemocných lidí bývá daleko chudší, co se počtu druhů týče.

Gnotobiologie je vědní disciplína studující živočišné organismy získané aseptickými chirurgickými postupy nebo sterilním vylíhnutím z vajec (a dále chované ve sterilních izolátorech a krmené sterilní potravou), jež jsou buď zcela bezmikrobní (axenické, angl. germ-free), nebo osazené definovanými bakteriemi. Výraz gnotobiologie je složenina dvou řeckých slov „gnoto" (známý) a „bios" (život). Slavný francouzský mikrobiolog Louis Pasteur se domníval, že život bez mikrobů není možný. Opravdu, bakterie žijící v našem střevě nám pomáhají dodávat některé důležité látky jako vitaminy, chrání nás proti vyvolavatelům infekčních nemocí a pomáhají nám trávit některé složky potravy, které naše enzymy nedokážou rozložit. Domněnku svého učitele však vyvrátili H. Thier­felder a G. H. F. Nuttal již v r. 1895, když odchovali morče krátkodobě žijící v bezmikrobním prostředí.

Dřevokazné houby pomáhají regenerovat životní prostředí - Čeněk Novotný, Jiří Gabriel

Znečistění životního prostředí představuje velký ekologický problém. Jeho zdrojem jsou průmyslové a zemědělské aktivity, vzniklé odpady a následné využívání vyrobených produktů. Příkladem jsou ropné uhlovodíky, polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU), průmyslová barviva, polychlorované bifenyly (PCB), pesticidy, detergenty apod., které shrnujeme pod označení organopolutanty. Schopností mikroorganismů rozkládat polutanty je možné využít pro biologickou dekontaminaci prostředí.

Jedním z typů organismů účinně degradujících rekalcitrantní polutanty (tj. látky obtížně rozložitelné, přetrvávající v biosféře) jsou dřevokazné houby, respektive skupina hub bílé hniloby. Tyto organismy, někdy označované jako ligninolytické houby, představují skupinu asi 2000 organismů charakterizovaných schopností účinně depolymerizovat a mineralizovat lignin pomocí komplexu extracelulárních enzymů. Patří mezi ně především bazidiomycety, ale i askomycety. Degradace ligninu má zásadní význam z hlediska uhlíkového cyklu na zeměkouli, neboť většina obnovitelného uhlíku v přírodě existuje ve formě ligninu nebo polymerů celulózy a hemicelulóz. Ligninolytické houby nejúčinněji rozkládají v přírodě lignin, a tím plní ústřední roli v recyklaci uhlíku pocházejícího z rostlinných tkání obsahujících tento polymer.

Velký biodegradační potenciál ligninolytických hub dosud není adekvátně využíván z důvodů potřeby podrobného poznání a optimalizace složitého degradačního procesu, potřeby vývoje vhodných technologických zařízení a potřeby výběru vhodných kmenů těchto hub.

Úsměv, prosím! - Úsměv z evoluční perspektivy - Lydie Kubicová, Jaroslava Valentová

Úsměv a smích jsou u člověka většinou vnímány jako prosociální projevy související s pozitivním naladěním jedince. Tyto projevy však nejsou tak jednoznačné, jak by se na první pohled mohlo zdát. Za jednoduchý uzavřený úsměv vděčíme svalu smíchovému (m. riso­rius), který roztahuje ústní štěrbinu. Tento sval tlačí ústní koutky dozadu a nahoru a při spolupráci s velkým lícním svalem může vzniknout tzv. „dolíček". Při úsměvu způsobeném pomocí zvedače horního rtu se horní ret stahuje a zvedá tak, že odhaluje horní řadu zubů, zatímco dolní řada zubů zůstává ukryta. Za takovým úsměvem můžeme tušit mírumilovné úmysly, potěšení i pobavený úžas.

Prostý úsměv nižší intenzity však může být nejen projevem snahy o přátelský vztah, ale také projevem plachosti, nejistoty a váhavosti. Při bázlivém pousmání se koutky úst pouze roztahují do stran. Ústa roztažená do šířky jsou z evolučního hlediska signálem strachu. U našich nejbližších příbuzných, šimpanzů, se totiž tzv. tiché cenění zubů většinou vyskytuje v situacích, kdy se jedinec podřizuje jinému, dominantnímu jedinci. Podobně i u člověka odhalení dolních zubů kontrakcí stahovače dolního rtu, který snižuje ústní koutek a dolní ret, může znamenat hrozbu, nepřátelství a hněv. U člověka i jiných primátů je tedy třeba odlišovat cenění zubů, které je spíše reakcí na nějaký sociální tlak, od úsměvu, který značí naopak bezstarostnost a přátelské úmysly, i když obojí vypadá relativně podobně.