19.11.2024 09:14

Jak se vzala voda na Zemi?

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Jak-se-vzala-voda-na-Zemi-00001/]
Vědci se již dlouhou dobu snaží zjistit, jakým způsobem vznikla nebo jak se dostala voda na planetu Zemi. Zda se tak stalo již při formování Sluneční soustavy nebo až později - třeba prostřednictvím dopadu těles v době Velkého pozdního bombardování asteroidů, které do Země narážely. Profesor Svatopluk Civiš k tomu říká: “Chtěl jsem se laboratorními experimenty dostat k objasnění původu vody na naší planetě”. Vědecký tým přichází s novými poznatky o původu vody na Zemi a v jiných částech vesmíru. Pomocí infračervené spektrometrie a metody teplotně programované desorpce (TPD) bylo zjištěno, že bombardování kyslíkatých minerálů atomy vodíku vede k tvorbě molekul vody, které se pevně vážou na povrchu minerálů. Tyto molekuly zůstávají stabilní i při velmi nízkých tlacích (10⁻⁹ Torr) a odolávají vysokým teplotám, což umožňuje jejich dlouhodobé udržení a transport na velké vzdálenosti vesmírem. Výsledky naznačují, že hvězdný vítr by mohl hrát klíčovou roli při přísunu vody nejen na Zemi, ale i na jiná tělesa ve Sluneční soustavě. Výzkum zahrnoval 14 vzorků kyslíkatých minerálů, včetně dvou meteoritů, a ukázal, že adsorpční kapacita vody se pohybuje mezi 0,09 a 0,7 %. Tyto hodnoty naznačují, že pevný materiál doručený na Zemi během období pozdního velkého bombardování - odhadované na 10¹⁹ až 10²⁰ kg - by mohl přispět k množství vody, které nyní tvoří oceány. Tato hypotéza podporuje teorii, že původ vody může souviset s procesy na povrchu prachových zrn a minerálů vystavených kosmickému záření. Tímto způsobem se vědci snaží vysvětlit původ vody nejen v naší Sluneční soustavě, ale i ve vzdálenějších částech vesmíru, kde hvězdný vítr permanentně doplňuje zásoby adsorbované vody na minerálech. Tento výzkum tak přináší nový pohled na interakci vesmírného záření s minerály a význam těchto procesů pro tvorbu a distribuci vody v planetárních systémech. Odkaz na publikovanou práci: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad77cd Kontakt: Prof. Svatopluk Civiš, DSc. Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČRSvatopluk.civis@jh-inst.cas.cz

15.11.2024 13:07

Deformace silou magnetu. Unikátní spektroskopie odhalila vlastnosti slitiny

[https://www.avcr.cz/cs/veda-a-vyzkum/aplikovana-fyzika/Deformace-silou-magnetu.-Unikatni-spektroskopie-odhalila-vlastnosti-slitiny/]
Vezměte palici a vší silou s ní bouchněte do kovadliny. Palice odskočí, kovadlina zůstane zdánlivě nehybná. Síla, která palici odrazí, ale vzniká uvnitř tvrdého materiálu kovadliny jako reakce na úder. Umožňuje ji pružnost neboli elasticita, která je pro každý materiál specifická. A právě elasticitu studují vědci z Ústavu termomechaniky AV ČR a Fyzikálního ústavu AV ČR. „Říká nám, jakými silami jsou na sebe navázány atomy v mřížce. To je potřeba vědět, když chcete s materiálem dál pracovat,“ vysvětluje Kristýna Repček z Oddělení ultrazvukových metod v Ústavu termomechaniky AV ČR. Zní to jednoduše, ovšem zrada přichází, když se materiál chová v různých směrech jinak. Známým příkladem tzv. anizotropie je grafit - v jednom směru je velice měkký, takže prostým smýkáním po papíru se bortí vazby atomů uhlíku v jeho mřížce, a minerál tak zanechává stopu. V kolmém směru je naopak díky pevným vazbám velice tvrdý. Podobné vlastnosti vykazuje slitina niklu, manganu a galia (Ni-Mn-Ga), o niž se vědecká obec zajímá už přes dvacet let. Multiškálová struktura krystalů Ni-Mn-Ga: od makroskopického krystalu s viditelnými deformačními pásy až po vrstevnatou atomární mřížku. Teprve nyní se ale českým fyzikům ve spolupráci s Lappeenrantskou technickou univerzitou ve Finsku podařilo do detailu rozklíčovat podmínky elasticity Ni-Mn-Ga. Aby toho dosáhli, museli zdokonalit metodu spektroskopie s přechodovou mřížkou, která umožňuje zaznamenávat mechanickou odezvu krystalů na laserové pulzy kratší než jednu nanosekundu. Na světě je méně než deset laboratoří, jež s touto technologií umějí pracovat, a pouze v laboratořích Ústavu termomechaniky AV ČR byla vyvinuta její varianta s ultrapřechodovou mřížkou, schopná analyzovat ještě mnohonásobně kratší odezvy materiálu. „Díky ní dokážeme získat nejvíc informací o elasticitě materiálu na celém světě. Umíme zjistit jeho elasticitu, aniž bychom se ho dotkli. A to i u vrstev tenkých jen několik mikrometrů, to je opravdu unikátní. Samo vyvinutí metody považuji za důležitý přínos našeho článku,“ podotýká Kristýna Repček. Pohyby řízené magnetemAnizotropie elasticity u Ni-Mn-Ga je tak extrémní proto, že ve slitině probíhá neobvyklý deformační mechanismus na úrovni atomů. Tentýž mechanismus také umožňuje vznik supramobility, tedy vysoké pohyblivosti deformací v krystalové mřížce. Díky ní dokáže okem viditelnou změnu tvaru krystalu Ni-Mn-Ga způsobit i velmi slabá mechanická síla nebo malá změna magnetického pole. Ni-Mn-Ga patří do rodiny slitin s tvarovou pamětí, tedy kovových materiálů, jejichž tvar lze řízeně měnit změnou vnějších podmínek. Její „příbuzný“, slitina niklu a titanu neboli nitinol, se nyní již zcela rutinně využívá v řadě odvětví, například ortodoncii. Můžeme ho najít také v obroučkách brýlí, hydraulických systémech stíhaček nebo výztuhách podprsenek. V případě nitinolu se však změny tvaru dosahuje změnami teploty. Že se u Ni-Mn-Ga dá stejného jevu docílit právě za pomoci magnetismu, je obrovská výhoda, jak připomíná Kristýna Repček: „Představte si, že potřebujete, aby materiál reagoval velmi rychle a opakovaně. Běžný nitinol by se musel zahřát, ochladit a stále dokola, což trvá - energii musíte dodat a odvést. Zatímco pokud by byla možnost nad materiálem jen hýbat magnetem, dosáhnete řádově vyšších rychlostí.“ Další pozitiva slitiny Ni-Mn-Ga lze vidět v její stabilitě či odolnosti proti vibracím. Deformace krystalu slitiny Ni-Mn-Ga-Co-Cu vnějším magnetickým polem. Fotografie zobrazují tentýž krystal nabývající různých tvarů v magnetickém poli ležícím v rovině obrázku (vlevo) a kolmo na rovinu obrázku (vpravo). Dávkovač léků pod kůžíNabízí se využití v různých senzorech, kde materiál reaguje na změnu podmínek a podá o tom informaci, nebo naopak v aktuátorech, v nichž dodá impulz člověk a materiál provede změnu. Zcela konkrétním uplatněním by jednou mohla být třeba mikropumpa na dávkování léku přímo pod kůží. Čip změří cukr v krvi, a když zjistí překročení hladiny, dá pokyn mikroskopické pumpě, aby nabrala kapičku léku ze zásobárny a převedla ho na místo, kde má působit. Vývojem mikropump využívajících supramobilitu v Ni-Mn-Ga se zabývá několik pracovišť po celém světě. „Viděla jsem funkční prototyp takového zařízení dokonce i coby středoškolský projekt, takže věřím, že podobná aplikace není nereálná,“ říká vědkyně. Nikl-mangan-galium ovšem ještě čeká dlouhá cesta. Naměřených konstant se ujmou další odborníci, kteří mohou vytvořit model materiálu a navrhnout, jak slitinu ještě vylepšit. Už nyní se totiž ví, že v aktuální podobě nemá pro aplikace příliš vhodné teplotní vlastnosti. Přímé pozorování mechanické nestability krystalů slitiny Ni-Mn-Ga je prvním přelomovým výsledkem projektu OP JAK FerrMion, jenž získal půlmiliardový rozpočet, a tým vědců vedený Hanušem Seinerem z Ústavu termomechaniky AV ČR se nyní zaměří na jiné fáze slitiny či již zmíněné teplotní atributy. Magnetická tvarová paměť Že lze pomocí magnetického pole s některými kovovými předměty na dálku hýbat, je docela dobře známo. Lze však také měnit jejich tvar? Magnetické slitiny s tvarovou pamětí to dokážou. Vypadá to jako kouzelnický trik: aniž bychom se krystalu slitiny na bázi Ni-Mn-Ga dotkli, stačí změnit směr vnějšího magnetického pole a kovový krystal se zdeformuje natolik, že je to viditelné pouhým okem. Proč tomu tak je? Krystalová mřížka se snaží uspořádat tak, aby její vlastní magnetické momenty ležely rovnoběžně s vnějším polem. V běžných materiálech toho nelze dosáhnout jinak, než že se celý objekt otočí. Pro slitinu se supramobilitou je však jednodušší se podle magnetických momentů zdeformovat. Tento jev byl poprvé popsán na přelomu tisíciletí skupinami z Helsinské technické univerzity ve Finsku a Massachusettského technologického institutu v USA. Text: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČRFoto: Marek Vronka, Fyzikální ústav AV ČR; Lucie Bodnárová, Ústav termomechaniky AV ČR; David Mareš, Ústav termomechaniky AV ČR (úvodní snímek - aparatura spektroskopie s přechodovou mřížkou) Text je uvolněn pod svobodnou licencí Creative Commons.

15.11.2024 08:07

Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Na-dynamiku-bunek-ma-zasadni-vliv-protein-MICAL1-kontroluje-bunecny-cytoskelet/]
Každá buňka v našem těle obsahuje strukturu nazývanou cytoskelet — dynamickou síť proteinových vláken, která buňce poskytuje oporu, umožňuje jí pohybovat se a přizpůsobovat se okolnímu prostředí. Jednou z nejdůležitějších součástí cytoskeletu jsou aktinová vlákna. Tato dlouhá a tenká vlákna proteinu připomínají kabely a výztuže na staveništi a poskytují buňkám pevnost a flexibilitu. Aktinová vlákna jsou nezbytná pro procesy, jako je svalová kontrakce, komunikace nervových buněk a dělení buněk. Aby však cytoskelet mohl tyto funkce plnit efektivně, musí se neustále přizpůsobovat měnícím se potřebám buňky. Rodina proteinů nazývaná MICAL hraje zásadní roli při přetváření aktinových filamentů. Proteiny MICAL působí jako buněčné „nůžky“, které selektivně rozkládají aktinová vlákna, což umožňuje buňkám měnit tvar a pohybovat se podle potřeby. Důležité je,  aby proteiny MICAL zůstaly neaktivní, když nejsou potřeba, protože jejich nekontrolovaná aktivita by narušila strukturální integritu buňky. Nová studie v Nature Communications odhaluje, jak MICAL1 zůstává „uzamčený“ ve svém neaktivním stavu, dokud ho buněčný signál nevyzve k činnosti, čímž se předchází nechtěnému poškození vnitřní struktury buňky. Když je MICAL1 aktivován, váže se na aktinová vlákna a rozkládá je procesem nazývaným depolymerizace, což buňce umožňuje upravit tvar a dynamicky reagovat na změny v okolí. „Použili jsme špičkovou metodu, kryoelektronovou mikroskopii, abychom zobrazili MICAL1 na atomové úrovni a ukázali, že jeho aktivita je přísně řízena specifickými molekulárními interakcemi, které zajišťují, že se aktivuje jen tehdy, kdy je to nezbytné,“ vysvětluje Matej Horváth, první autor studie a v současnosti postdoktorand na Okinawa Institute of Science and Technology. „Bez této regulace by aktivita MICAL1 mohla buňku poškodit, což zdůrazňuje kritickou potřebu přesné kontroly v buněčných procesech.“ „Tento objev přináší novou naději na pochopení nemocí, které jsou spojeny s patogenními variantami MICAL1,“ říká Daniel Rozbeský, vedoucí Laboratoře strukturní neurobiologie v centru BIOCEV, biotechnologického a biomedicínského centra AV ČR a Univerzity Karlovy. „Naše kryoEM struktura naznačuje, že u některých pacientů s určitým typem epilepsie dochází k hyperaktivitě patogenních variant MICAL1 způsobené selháním udržení neaktivního stavu. Do budoucna plánujeme zkoumat způsoby, jak obnovit správnou regulaci MICAL1, což by mohlo přinést úlevu pacientům trpícím touto nemocí.“ Kontakt: Daniel RozbeskýBIOCEVdaniel.rozbesky@natur.cuni.cz Kryoelektronová mapa proteinu MICAL1 zobrazující jeho tvar a klíčové domény

14.11.2024 10:07

Veřejná podpora míst ve školkách se stále vyplatí: analýza výnosů a nákladů

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Verejna-podpora-mist-ve-skolkach-se-stale-vyplati-analyza-vynosu-a-nakladu/]
Nedostatek míst v českých školkách je dlouhodobý fenomén, který je velmi lokalizovaný. Na zvýšené potřebě míst ve školkách od roku 2022 významně podepisuje i imigrační vlna z Ukrajiny. Zároveň nesoulad mezi nabídkou a poptávkou po školkách v některých lokalitách bude snižovat výrazný pokles počtu narozených dětí v posledních několika letech. Analýza odhaduje, že čistý výnos veřejných rozpočtů z jednoho dodatečně umístěného dítěte ve školce představuje 46 tisíc Kč ročně. Je to dáno především vyšším výběrem daně z příjmu a z pojistných odvodů pracujícího rodiče, díky místu pro dítě ve školce. „Čisté finanční výnosy jsou ještě vyšší, pokud se vezmou v potaz i sekundární a dlouhodobé efekty, a to navzdory investičním nákladům na výstavbu školek. Investiční náklady jsou ve srovnání s náklady provozními poměrně nízké, protože jsou rozprostřené do dlouhého období existence místa ve školce,“ upřesňuje spoluautorka studie Klára Kalíšková. Studie nevyčísluje další potenciální veřejné a soukromé přínosy, jako je snazší plánování a sladění rodičovského a pracovního života, vyšší porodnost, vyšší příjmy a životní úroveň domácností, jejich menší závislost na sociálních dávkách nebo lepší socializace a připravenost dětí na školu. I přesto, že výnosy z dodatečných míst ve školkách jednoznačně převyšují náklady na jejich provoz, nedostatek míst ve školkách dlouhodobě přetrvává. Příčin je vícero. Řada obcí nesleduje demografické trendy a kapacity školek řádně neplánuje. Náklady na výstavbu školek hradí obecní rozpočty, zatímco z výnosů těží především veřejné rozpočty celostátní. Byť jsou investiční náklady poměrně nízké, rozložené do dlouhých desítek let provozu školek, pro obecní rozpočty jsou v daném okamžiku příliš vysoké (dotace je velmi těžké získat; pro vedení většiny obcí je myšlenka zadlužení obtížně přijatelná). Studie vznikla s podporou Akademie věd ČR v rámci programu Strategie AV21 Společnost v pohybu. Celý text k dispozici zde. Kontakt: Klára Kalíšková, klara.kaliskova@cerge-ei.czDaniel Münich, daniel.munich@cerge-ei.czJiří Slabý, jiri.slaby@cerge-ei.cz

14.11.2024 08:07

Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Vedci-objevili-nove-druhy-vzacnych-hub.-Dovedla-je-k-tomu-analyza-arzenu/]
Baňka velkokališná (Sarcosphaera coronaria) je barevně velmi nápadná jarní houba. Pro svou vzácnost je zařazena na červený seznam ohrožených druhů v řadě evropských zemí včetně Česka a znalosti o ní jsou důležité i pro ochranu přírody. Dříve ji lidé považovali za jedlou, způsobila však několik závažných otrav, takže v současnosti se její konzumace nedoporučuje, i když není známo, že by obsahovala toxické látky. Přestože plodnice (nadzemní část houby) baňky často obsahují i 1000× vyšší koncentrace arzénu, než je v houbách běžné, dřívější výzkum za účasti českých vědců prokázal, že arzén obsahuje zejména ve formě kyseliny methylarsonové. A ta je podstatně méně toxická než anorganický arzén. Baňka velkokališná, typicky evropský druh, roste i v severní Americe a vyskytla se dokonce i v severní Africe. Vědci z Ústavu jaderné fyziky AV ČR analyzovali arzén právě v některých amerických sběrech pomocí neobvyklé analytické metody – neutronové aktivační analýzy – a odhalili jeho nápadně nízké koncentrace proti evropským sběrům. Toto poznání odborníky motivovalo k analýze DNA v rozsáhlém souboru baněk velkokališných získaných z muzeí, ale především od amatérských mykologů z Česka a Spojených států amerických. „Ukázalo se, že baněk je mnohem víc, než se všeobecně myslelo. To bylo velké překvapení, protože tyto nápadné houby se studují již přes dvě stě let. Je to však pochopitelné, protože nově odhalené druhy jsou si vzájemně značně podobné a existují mezi nimi jen malé rozdíly. V Evropě rostou druhy dva – baňka velkokališná a baňka borová – které se však nevyskytují v Severní Americe. Ta je domovem nejméně sedmi dalších druhů, z nichž dva jsme v naší studii popsali pro vědu jako nové,“ vysvětluje Jan Borovička z Ústavu jaderné fyziky a Geologického ústavu AV ČR. Pomohla spolupráce s houbaři Pro výzkum bylo zásadní opatřit desítky sběrů poměrně vzácné houby, což se vědcům podařilo díky spolupráci s amatérskou sférou. „Klíčové bylo získat vzorky ze Severní Ameriky. To bylo možné díky sílícímu zájmu o houby v USA, kde existuje nadšená houbařská komunita. Sběratelé byli přizváni, aby se zúčastnili popisů nových druhů, které nesou i jejich jména. Další druhy zatím zůstaly nepopsány, protože je potřeba získat více sběrů, což se snad v budoucnu podaří,“ dodává Jan Borovička. Ke studiu rozšíření baněk ve světě odborníci využili také databáze Globalfungi.com, kterou vytvořili vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR. Zatímco dosavadní znalosti o rozšíření hub jsou založené na sběru plodnic, tato databáze obsahuje informace získané přímo z přírodních vzorků pomocí sekvenování veškeré přítomné houbové genetické informace. To znamená, že vědci mohou zjistit přítomnost houby bez nutnosti ji v lokalitě přímo „vidět“. V případě baňky se ukázalo, že houba je v některých oblastech poměrně hojná a že evropské druhy mají rozdílné ekologické nároky. Přestože obě dvě rostou výhradně na vápnitých půdách, baňka velkokališná vytváří symbiózu s jedlí, smrkem a bukem, zatímco baňka borová převážně s borovicí. Objev existence více druhů baněk v Evropě může přispět i k vysvětlení záhadných otrav těmito houbami v minulosti. Dříve se soudilo, že toxickou látkou baněk by mohl být gyromitrin – jed známý ze vzdáleně příbuzného ucháče obecného (Gyromitra esculenta). Proslulý švýcarský chemik Tjakko Stijve v 70. letech 20. století ale přítomnost této látky v baňce neprokázal – analyzoval však jediný sběr, a tedy i jediný druh. Nelze tudíž vyloučit, že jedovatá je pouze jedna z evropských baněk, podobně jako existují jedlé a jedovaté ucháče. Experti také zjistili, že akumulace arzénu v baňkách není omezena na jediný druh. Je tedy otázkou, co za touto akumulací stojí a jaký má hromadění toxického prvku v houbě biologický význam. Práce českých vědců je zároveň i pomůckou pro ochránce přírody a výchozím bodem pro další taxonomické studie, zejména v USA. Kontakt:RNDr. Jan Borovička, Ph.D.ÚJF AV ČR, GLÚ AV ČRborovicka@ujf.cas.cz

13.11.2024 07:49

Ledovcové želvušky ukazují, jak fungují extrémní ekosystémy

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Ledovcove-zelvusky-ukazuji-jak-funguji-extremni-ekosystemy/]
Odolní specialisté. Tak by se daly nazvat mikroskopické želvušky, které žijí v ledovcích. Stojí na vrcholu tamního potravního řetězce a hrají důležitou roli ve stabilitě a dynamice ledovcových ekosystémů. Jako konzumenti bakterií a řas regulují základní procesy, které přispívají k tání a růstu ledovců, jako třeba jarní „kvetení“ ledovců, a tím ovlivňují celý ekosystém. Navzdory jejich miniaturní velikosti a teoretickým možnostem migrace na velké vzdálenosti ale genetický výzkum jejich rozmanitosti napříč celou Arktidou odhalil, že populace želvušek jsou na jednotlivých ledovcích silně izolované jedna od druhé. „Předpokládali jsme, že želvušky budou na ledovcích spíše náhodnými kolonisty, které tam často i na velkou vzdálenost přinesly větry nebo ptáci a že tak budou spíše vytvářet homogenní populace. Ale ony zůstaly s nadsázkou každá na svém ledovci,“ popisuje vedoucí výzkumu Karel Janko z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR. „Byli jsme překvapeni, když jsme zjistili tak vysokou míru izolace, která naznačuje, že tyto želvušky mohou být specializované na lokální podmínky konkrétních jednotlivých ledovců,“ říká vědec. Tento objev zásadně mění chápání toho, jak fungují ledovcové ekosystémy. Ukazuje se, že jednotlivé populace želvušek jsou natolik přizpůsobené místním podmínkám, že ztráta každého jednotlivého ledovce by vedla k nenahraditelné ztrátě genetické diverzity i jedinečných adaptací. Paradox specializace a odolnosti a jejich vliv na ekosystém Jedním z nejpřekvapivějších výsledků výzkumu ovšem je obrovská odolnost želvušek vůči klimatickým změnám. Genetická analýza severských populací prokázala, že musely lokálně přežít období rozsáhlého odlednění – ve Skandinávii v období holocénu, tedy před 8–5 tisíci lety. Pravděpodobně se uchýlily do malých jižních ledovcových refugií neboli útočišť, odkud se následně rozšířily na nově vznikající ledovce v okolí. „Tento paradox – extrémní specializace na život na ledovcích a současně schopnost želvušek přežívat období bez ledu – nám ukazuje, jak odolné a přizpůsobivé mohou tyto mikroorganismy být,“ vysvětluje Karel Janko. Objev úzké specializace a odolnosti želvušek naznačuje, že mohou hrát klíčovou roli ve stabilitě a dynamice ledovcových ekosystémů. „Bez pochopení historie jejich populací jsme dosud vůbec netušili, jak probíhají nebo zda vůbec existují lokální adaptace těchto organismů na extrémní podmínky jednotlivých ledovců. Výzkum nám tedy poskytuje zásadní vhled do jejich ekologie a může pomoci lépe předpovědět budoucí vývoj těchto ekosystémů v kontextu globálního oteplování,“ doplňuje Karel Janko. Objev má zásadní dopad na naše pochopení vlivu mikroorganismů na globální změny klimatu, zejména v kontextu globálního oteplování a úbytku ledovců. Projekt vedený Ústavem živočišné fyziologie a genetiky AV ČR trval více než deset let a zahrnoval úzkou spolupráci s Univerzitou v Poznani, Jihočeskou univerzitou, Ostravskou univerzitou a Ústavem půdní půdní biologie a biogeochemie Biologického centra AV ČR. Na výzkumu se podílela řada kolegů a studentů, včetně jejich dětí, jejichž úsilí bylo klíčové k završení této studie, která zásadně mění naše chápání extrémních ekosystémů. Kontakt: Karel JankoÚstav živočišné fyziologie a genetiky AV ČRjanko@iapg.cas.cz Želvuška (Fontourion glacialis), jeden z druhů konzumentů, kteří žijí na severských ledovcích (foto: K. Janko).

12.11.2024 12:42

Nadějní středoškoláci prezentovali vědecké projekty na konferenci Otevřené vědy

[https://www.avcr.cz/cs/o-nas/aktuality/Nadejni-stredoskolaci-prezentovali-vedecke-projekty-na-konferenci-Otevrene-vedy-00001/]
Programu Otevřená věda se za dvě dekády zúčastnily přibližně dva tisíce stážistů, kteří si vyzkoušeli, jak se dělá opravdová věda na pracovištích Akademie věd ČR. Některé z nich tato zkušenost dokonce inspirovala k badatelské kariéře - jako Martina Jindru, který v současnosti vede stáže v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Tajemství úspěchu ve vědě účastníkům odhalila na začátku v pořadí sedmé konference Otevřené vědy předsedkyně Akademie věd ČR Eva Zažímalová: „Talent je podmínkou. Předpokladem je ale odolnost vůči neúspěchu, a to především v experimentálních oborech,“ zdůraznila. „Nejlepších výsledků ve vědě ale dosáhnete mezioborovou spoluprací,“ dodala. Otevřenou vědu považuje předsedkyně za skvělou příležitost i pro lektory, kteří se na stážích také leccos nového přiučí. Pokud v sobě na stážích studenti neobjeví zapáleného vědce, nemusí to ale pro jejich budoucí kariéru znamenat nic zásadního. „Chemie mě začala bavit až v postgraduálním studiu,“ prozradila biochemička Eva Zažímalová, kterou ještě na střední škole více než poznávání rostlin lákala vulkanologie. Předsedkyně AV ČR Eva Zažímalová Nejlepší fyzikální snímkyÚvodem Jiří Dolejší z Matematicko-fyzikální fakulty UK oznámil výsledky soutěže Fyzikální fotografie 2024 v kategorii žáků základních a středních škol. První místo získal Tomáš Kupka se snímkem Změna počasí, druhé místo Adam Denko za fotografii Měnící se pohled na Saturnovy prstence a třetí místo připadlo Eduardu Plicovi, který zachytil Auroru Borealis v Česku. Fotografie a kompletní výsledky soutěže si prohlédněte zde. Vítěz soutěže Fyzikální fotografie 2024 Tomáš Kupka se snímkem Změna počasí Následně studenti a studentky představili výsledky svých stáží. První den konference patřil vědám o neživé přírodě, kdy prezentovali třicet příspěvků, a humanitním a společenským vědám (19 témat). Druhý den přiblížili výsledky stáží z věd o živé přírodě a chemických vědách v 31 výstupech. Vědy o neživé přírodě„Vědu neděláme pro ocenění, ale ze zvědavosti,“ zdůraznila porotkyně Soňa Ehlerová z Astronomického ústavu AV ČR. „Pokud vám i po stáži zůstane chuť objevovat nové věci, jste na nejlepší cestě stát se vědci.“ Porotu dále tvořili Anna Lynnyk z Ústavu teorie informace a automatizace AV ČR, Kateřina Kůsová z Fyzikálního ústavu AV ČR a Lukáš Laibl z Geologického ústavu AV ČR. Nejvíce se jim líbila stáž Sopky jako mytická místa naší civilizace, kterou studentky Ema Danielová a Zuzana Hájková absolvovaly v Geologickém ústavu AV ČR pod vedením Filipa Tomka. Zaměřily se na spojení mezi příběhy různých kultur a geologií daných sopek. „Chtěly jsme zjistit, jak se mýty aktivních sopek liší od mýtů těch vyhaslých, “ uvedly oceněné středoškolačky, jejichž stáž spojovala geologii a mytologii. „U aktivních sopek se mýty většinou spojovaly s vulkanismem sopky,“ upozornily závěrem. Zkoumání mýtů vyneslo Emě Danielové a Zuzaně Hájkové první místo. Ocenění stážisté získávali poukazy. Druhé místo obsadili Lukáš Hrdý, Sofie Klepková a Jakub Radim Zbončák za téma Kvantová mechanika ve studiu jader a exostických mezonů. Jejich lektorem byl Martin Schäfer z Fyzikálního ústavu AV ČR. Zabývali se kvantově-mechanickým popisem deuteronu, atomového jádra skládajícího se z protonu a neutronu, a dalších dvoučásticových systémů. Pomyslný bronz si odnesl Vojtěch Hoffman, jehož stáž Fabricating NiTi-PMMA composite by hot press vedla Sneha Manjaree Samal taktéž ve Fyzikálním ústavu. Cenu poroty získali Eduard Červinka a David Roček za prezentaci Simulace tenisového zápasu pomocí matematického modelování pravděpodobnosti. Jejich stáž v Ústavu teorie informace a automatizace AV ČR vedl Jan Swart. „Jiná porota by třeba rozhodla jinak. Pokud jsme stáž neocenili, neznamená to však, že by stáž nebo prezentace byly špatné,“ zdůraznila Soňa Ehlerová. Vědy humanitní a společenské„Otevřená věda je jako démant, který září na pomyslném popularizačním nebi. Byla bych ráda, kdyby se z vás jednou staly vědecké hvězdy, které zasvítí na akademickém nebi,“ vyzdvihla Markéta Pravdová z Akademické rady AV ČR, do jejíž gesce popularizace spadá. Badatelka z Ústavu pro jazyk český AV ČR zasedala v porotě společně s Evou Doležalovou z Historického ústavu AV ČR a Janem Maříkem z pražského Archeologického ústavu AV ČR. „Chtěli jsme zjistit, jak nahlížejí česká média na téma migrace a migrantů,“ vysvětlili vítězové Jonáš Kosák, Ha My Pham a Eliška Schwarzová při prezentaci stáže Kritický výzkum migrace. Vedla ji Zuzana Uhde v Sociologickém ústavu AV ČR, která ocenila přístup studentů: „Práce mě naplnila pozitivní nadějí. Jestli takhle vypadá mladá generace - kriticky myslící a empatická - tak na tom svět není až tak špatně.“ Jonáš Kosák, Ha My Pham a Eliška Schwarzová zkumali pod vedením Zuzany Uhde (vlevo) obraz migrace v médiích. Druhé místo přiřkla odborná porota studentům ze stáže Ženy v Byzanci, kterou absolvovali Tereza Kozická, Jan Lorenčík a Eliška Vylobová ve Slovanském ústavu AV ČR pod vedením Markéty Kulhánkové. Zkoumali ženské literární postavy v byzantské literatuře - a to zejména v hagiografii, tedy vyprávěních o životě a skutcích světců, a v milostných dobrodružných románech Třetí místo obsadili Anna Domkařová, Sylvester Makov a Šárka Synovcová, jejichž výzkum Nová divočina v perspektivě eko-fenomenologie ve Filosofickém ústavu AV ČR vedl Martin Nitsche. Dvě skupinky stážistů si s z předávání odnesly cenu poroty. Ocenila stáž Ediční příprava „ftarych knieh“ Barbory Douškové a Karolíny Švecové v Ústavu pro jazyk český AV ČR pod vedením Jitky Filipové a trojici Alexander Paták, Eliška Slavíková a Nikola Šímová. Lektorka Kateřina Kleinová vedla jejich stáž Popularizace archeologie v praxi v pražském Archeologickém ústavu AV ČR. Vědy o živé přírodě a chemické vědyPáteční program zahájil porotce Tomáš Kraus z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. „Česká věda potřebuje nové talenty. Otevřená věda je vynikající příležitostí, jak si vyzkoušet, zda byste vědě chtěli zasvětit několik dalších let studia - anebo i celou kariéru,“ zdůraznil. O vítězích spolu s ním rozhodovali Petr Zouhar z Fyziologického ústavu AV ČR, Petr Novák z Mikrobiologického ústavu AV ČR, Jan Fíla z Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Silvie Švarcová z Ústavu anorganické chemie AV ČR. „Prezentace měly vysokou úroveň a rozšířily naše vědecké obzory. Měli jsme obtížný úkol vybrat jen několik nejlepších,“ podotkl Tomáš Kraus. I z toho důvodu se porota rozhodla udělit dvě třetí místa. První místo vyneslo stážistovi Janu Holému téma The role of cytotoxic CD4+ T lymphocytes in health and disease: data mining of single cell RNA seq studies. S lektorkou Veronikou Niederlovou se v Ústavu molekulární genetiky AV ČR zabývali sekvenací RNA na úrovni jednotlivých buněk (Single-Cell RNA-Seq). Práce přinesla důkazy o rozdílech v buněčné populaci CD4 CTL v kontextu autoimunitních nemocí, jako jsou Crohnova choroba, HIV, některé formy rakoviny a revmatoidní artritida. Poznatky mohou přispět k návrhu nových terapeutických přístupů pro léčbu závažných autoimunitních onemocnění. Stáž Jana Holého přinesla důkazy o rozdílech v buněčné populaci CD4 CTL v kontextu autoimunitních nemocí. „Stříbrnou“ stáž Studium biologicky aktivních heterocyklů prezentovaly Kateřina Koudelková a Thu Yen Nguyen. V Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR bádaly společně s vědcem Jaroslavem Šebestíkem nad deriváty Inubosinu B, které by mohly sloužit k léčbě neurodegenerativních onemocnění. O třetí místo se dělily Kateřina Krninská, která se v Ústavu experimentální botaniky AV ČR zabývala pod vedením Romana Pleskota Studiem rozhraní proteinů a membrán během buněčného dělení rostlin, a Eliška Hrušková. Společně s lektorkou Věroslavou Hadincovou z Botanického ústavu AV ČR si položila otázku Je typ rozmnožování kostřavy ovčí adaptací na různé podmínky prostředí? Porota ocenila zvláštní cenou Ondřeje Vytisku. Pod vedením Aleny Fornůskové v Ústavu biologie obratlovců AV ČR v projektu Monitoring bělozubky tmavé: zapojení veřejnosti do sběru dat a jejich analýza zkoumal rozšíření tohoto hmyzožravce v Karlovarském kraji. Další ročník Otevřené vědy se blížíTalentovaní středoškoláci a nadějné středoškolačky mají šanci se přihlásit do dalšího ročníku Otevřené vědy až do konce listopadu 2024. Vybírat mohou z desítek stáží. Stáž trvá celý kalendářní rok včetně prázdnin a je zdarma. Student ji absolvuje sám nebo s dalšími dvěma kolegy ve vědeckém týmu. „Stážovat“ by měl osm hodin v měsíci. Příběhy absolventů Otevřené vědy si můžete přečíst v různých číslech časopisu A/ Easy (dříve AΩ / Věda pro každého), například zde nebo zde a v rozhovoru: Další informace o programu najdete na www.otevrenaveda.cz. Záznamy konference i videa z vyhlašování si prohlédněte na YouTube kanále Akademie věd České republiky. Výběr fotografií naleznete níže, více snímků najdete zde. Text: Zuzana Dupalová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČRFoto: Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, Romana Kovacs pro Akademii věd ČR Text a fotografie jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

12.11.2024 08:35

Vědci popsali fungování bílkoviny nezbytné pro zdárný průběh těhotenství

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Vedci-popsali-fungovani-bilkoviny-nezbytne-pro-zdarny-prubeh-tehotenstvi/]
Syncytin-1 se nachází na povrchu specializovaných buněk placenty a svou aktivitou nutí tyto buňky k fúzi. V oblasti kontaktu placenty s děložní sliznicí tak vzniká souvislá vrstva splynutých buněk (tzv. mnohojaderné syncytium), která je nezbytná pro účinnou výměnu živin a plynů mezi krevními oběhy matky a plodu. Aby mohl syncytin-1 spustit fúzi buněk, potřebuje se navázat na konkrétní receptor na povrchu sousední buňky. Dosud se za tyto specifické receptory považovaly dvě bílkovinné molekuly, ASCT1 a ASCT2, které zároveň transportují aminokyseliny (Alanine, Serine, Cysteine Transporters). Výzkumní pracovníci a pracovnice z Ústavu molekulární genetiky AV ČR ale dokázali, že funkčním receptorem pro syncytin-1 je pouze ASCT2. ASCT1 je „pouhý“ aminokyselinový přenašeč. „Velmi zjednodušeně řečeno jsme připravili klony lidských buněk, ve kterých jsme pomocí ‚molekulárních nůžek‘ CRISPR/Cas9 vyřadili geny pro transportéry ASCT1 a ASCT2. Tyto klony buněk nemohou fúzovat, i když je syncytin-1 na povrchu buněk přítomen,“ popisuje Jiří Hejnar z Ústavu molekulární genetiky AV ČR (ÚMG AV ČR). „Ukázalo se, že fúzogenní aktivita se obnoví, když znovu zavedeme gen ASCT2, nikoli však ASCT1,“ zdůrazňuje vědec. Další podpůrná data poskytly pokusy s vazbou syncytinu-1 na ASCT1 a ASCT2  na povrchu buněk. Podařilo se rovněž vysvětlit, proč dřívější práce mylně definovaly ASCT1 jako receptor. Jejich autoři totiž používali systém s vysoce zvýšenou produkcí lidské ASCT1 v buňkách křečků, přičemž křeččí varianta ASCT1 se na rozdíl od lidské slabě váže na lidský syncytin-1. Malý pokrok s velkým smyslem Objev týmu z ÚMG AV ČR přispívá k pochopení, jak syncytin-1 pracuje během normálního i patologického těhotenství. Tento zdánlivě malý pokrok v poznání má velký smysl při hledání příčin poruch činnosti placenty, jako jsou (pre)eklampsie – život ohrožující stav s celotělovou křečí a předčasným odloučením placenty, růstové retardace plodu nebo mikroabortivní poruchy. Při hledání specifických mutací se tak lze soustředit na menší okruh faktorů, které se funkce placenty skutečně účastní. Význam výsledků podtrhuje i skutečnost, že studii zveřejnil světově respektovaný vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Ochočený retrovirus Zajímavým momentem je, že syncytin-1 pochází z endogenního retroviru, který před miliony let promořil naše evoluční předky (společné s šimpanzi a ostatními lidoopy) a stal se součástí lidské DNA. Konkrétně syncytin-1 byl původně retrovirový obalový glykoprotein, který měl za úkol splynutí (fúzi) virové částice s hostitelskou buňkou. Fúzogenní aktivitu si syncytin-1 zachoval a evoluce, která zužitkovala jeho vlastnosti, jej uplatnila při vývoji placenty, i když tento endogenní retrovirus dávno netvoří infekční virové částice. Kontakt: Mgr. Kateřina Trejbalová, Ph.D.Ústav molekulární genetiky AV ČRkaterina.trejbalova@img.cas.cz RNDr. Jiří Hejnar, CSc.Ústav molekulární genetiky AV ČRjiri.hejnar@img.cas.cz 3D schéma znázorňuje retroviry, které mají na povrchu obalové glykoproteiny, a molekuly buněčných receptorů na membráně buňky. Autor: Martin Trávníček

11.11.2024 14:28

Začíná 15. ročník mezinárodní konference o rentgenové optice v astronomii

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Zacina-15.-rocnik-mezinarodni-konference-o-rentgenove-optice-v-astronomii/]
Organizátory pracovního setkání AXRO (International Workshop on Astronomical X–Ray Optics) jsou Astronomický ústav Akademie věd České republiky a Fakulta elektrotechnická Českého vysokého učení technického v Praze. Mezinárodní setkání proběhne v pražské Vile Lanna. Konference se zúčastní 47 odborníků ze 7 zemí světa – Evropy i USA a letos také s výrazným zastoupením vědců z Číny, kteří přednesou předběžné výsledky velmi úspěšné letos vypuštěné satelitní mise Einstein Probe. Vědci přednesou 37 ústních příspěvků a představí 7 posterů. Seznam všech účastnících se odborníků najdete v přehledu na https://axro.cz/index.php/conference/participants/. Konference je určená zástupcům výzkumných organizací, ale i inovativních firem. Propojení vědy a průmyslu je jedním z témat konference. Na konferenci budou konzultovány vědecké mise Evropské kosmické agentury (ESA), v několika případech se spoluúčastí týmů z ČR včetně Astronomického ústavu AV ČR – např. jde o připravované kosmické mise ATHENA a THESEUS. Podrobný program je k dispozici na webových stránkách konference https://axro.cz/. Abstrakty jednotlivých příspěvků jsou k dispozici na https://axro.cz/index.php/conference/list-of-abstracts/. Rozšíření pozorovacího okna do vesmíru o rentgenový obor spektra přineslo v minulosti zcela klíčové poznatky o dějích ve vesmíru, zejména těch, kde je hmota vystavena extrémním podmínkám jako právě v blízkosti obřích černých děr. Intenzivní rentgenové záření produkují zejména systémy, v nichž proudí hmota na neutronovou hvězdu, černou díru nebo na bílého trpaslíka. Ve vzdáleném vesmíru (tedy v jiných galaxiích) pak jde často o objekty, v nichž právě probíhá tzv. gama záblesk (tedy probíhá zvláštní druh supernovy, případně kolize dvou kompaktních objektů). Dalším druhem zdrojů rentgenového záření jsou aktivní galaktická jádra. Vývoj rentgenové kosmické optiky má v České republice dlouhou tradici a čeští vědci v tomto oboru dosáhli mezinárodně uznávaných výsledků. První český astronomický rentgenový objektiv byl vyroben v roce 1970 – šlo o optiku o průměru 50 mm k zobrazení Slunce v rentgenovém záření z paluby výškové rakety Vertikal. Konference AXRO konaná vždy v Praze na sklonku roku má již dlouhou tradici, letošní ročník je již patnáctý, řadí se k celosvětově respektovaným akcím a setkáním špičkových odborníků daného oboru a dokládá mezinárodní uznání a renomé českých vědců z Astronomického ústavu AV ČR na poli astrofyziky vysokých energií. Web konference: www.axro.cz Kontakt:  prof. RNDr. René Hudec, CSc.Astronomický ústav AV ČR rene.hudec@asu.cas.cz, rene.hudec@gmail.com Pavel SuchanTiskový tajemník Astronomického ústavu AV ČRsuchan@astro.cz737 322 815

11.11.2024 07:28

Rozvoj poškození v cementové maltě ukazuje časosběrná rentgenová mikrotomografie

[https://www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Rozvoj-poskozeni-v-cementove-malte-ukazuje-casosberna-rentgenova-mikrotomografie/]
Moderní betony se vyrábějí tak, aby splňovaly vysoké environmentální požadavky a zároveň zlepšovaly celkovou odolnost betonových konstrukcí. Jsou ale stále citlivé k tvorbě mikrotrhlin, které se v průběhu let mohou zvětšovat. Beton se skládá z pojiva, plniva a vody, přičemž se jako pojivo stále používá portlandský cement kvůli svým předvídatelným vlastnostem. Smícháním těchto tří složek (pojiva, plniva a vody) vzniká cementová malta, která výrazně ovlivňuje výsledné mechanické vlastnosti betonu. A právě na ni se zaměřili odborníci z Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, Ústavu fyziky materiálů AV ČR a Fakulty stavební VŠB-TUO. Pomocí časosběrné rentgenové mikrotomografie (μXCT) pozorovali vývoj vnitřního poškození v čerstvé cementové maltě během 25 hodin tvrdnutí. „Během μXCT snímkování jsme měřili změnu teploty vzorku způsobenou hydratací cementu, která odráží probíhající tuhnutí cementové malty a vývoj jejích mechanických vlastností. μXCT skenování navíc poskytuje i vhled do rozvoje poškození ve vztahu k pokračující hydrataci,“ přibližuje Petr Miarka z Ústavu fyziky materiálů AV ČR. „Celkem jsme provedli 20 CT skenů během tvrdnutí malty, což umožnilo kvantifikovanou charakterizaci rozložení pórů (pórovitosti) v materiálu a studium rozvoje poškození v mezostruktuře včetně jejich objemové a povrchové charakterizace,“ doplňuje Daniel Kytýř z Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Teplota způsobuje poškození, póry vznikají už při přípravě vzorku Měření teploty během tuhnutí malty ukázalo, že nárůst teploty je úzce spojen nejen s vývojem mechanických vlastností, ale i s rozvojem vnitřního poškození. Teplota získaná během experimentu byla porovnána s analytickým modelem, který ukázal relativně dobrou shodu a umožňuje tak přímé spojení rozvoje poškození s uvolněným teplem během hydratace cementu. Časosběrné snímky také prokázaly, že se trhlina rozvíjí primárně v prvních šesti hodinách tuhnutí, poté se její růst výrazně zpomalil a postupně zastavil. Znalost smršťování cementové malty pro vývoj nových materiálů Výsledky studie zveřejněné v časopise Cement and Concrete Composites slouží jako vzorová metodologie pro budoucí charakterizaci materiálů. Uvedená inovativní metoda umožňuje detailní analýzu vnitřních defektů, jako jsou póry a trhliny, a nabízí komplexní pohled na heterogenitu materiálu. Tato metodologie může být využita pro další výzkum a vývoj nových materiálů s vylepšenými vlastnostmi, které splňují vysoké environmentální požadavky a zároveň zlepšují trvanlivost  betonových konstrukcí. Výzkumný tým plánuje, že bude pokračovat ve studiu poškození během hydratace nejen v případě pojiv na bázi portlandského cementu, ale i různých bezcementových pojiv, aby přispěl k lepšímu porozumění rozvoje poškození a k optimalizaci užitných vlastností stavebních materiálů. Kontakt pro média: Dalila El OumaliPR a projektová manažerka ÚTAM AV ČRel_oumali@itam.cas.cz, 225 443 224