Rozsáhlá meta-analýza (analýza analýz) na 78.308 účastnících identifikovala skupiny genů, které zodpovídají za naši inteligenci. Jde celkem o 336 polymorfismů (odlišných verzí téhož genu) na 18 lokusech (umístění genu na chromozomu). Podařilo se odhalit 11 nových genů, jejichž souvislost s inteligencí dosud známa nebyla. Exprese (aktivace) všech genů spojených s inteligencí probíhá převážně v mozku. Další výzkum by mohl vést k přesnému určení genů zodpovědných za poruchy učení a možná posléze i ke zlepšení jejich fungování. Inteligencí rozumíme schopnost řešení nových nebo složitých situací, přizpůsobení se novým okolnostem a učení ze zkušeností. Zodpovídá za ni mozková kůra čelních laloků. Rozložení inteligenčního kvocientu IQ v populaci vidíme na obrázku (Alessio Damato, Mikhail Ryazanov, CC BY-SA 2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0), via Wikimedia Commons).

akademon.cz 3.12.2013: Krkavčí inteligence

Japonsko testuje u poloostrova Šíma na východním pobřeží těžbu methanu z jeho hydrátu. Jde o krystalickou adiční sloučeninu methanu CH₄ a vody, přičemž molekuly plynu jsou uzavřeny uvnitř krystalové mřížky vody. Nepoutá je chemická vazba, nýbrž van der Waalsovy síly. Stabilní je pouze za nízkých teplot a vysokých tlaků. Podle některých odhadů se ve formě hydrátů na mořském dně nachází mnohem více methanu než ve známých klasických ložiscích zemního plynu. Na druhou stranu je zde nemalé riziko ohrožení prostředí, protože výrazně přispívají ke zpevnění dna, jehož jsou součástí prakticky po celé Zeměkouli. Důsledky těžby většího rozsahu nemůžeme odhadnout. Pozadu nezůstává ani Čína, která tytéž aktivity spustila v Jihočínském moři. Hydrát methanu je za normálních podmínek tak nestabilní sloučenina, že ho lze zapálit ještě ve zmrzlé podobě. Vidíme to na obrázku US Geological Survey.

Výsledky výzkumu morfologie vnějších pohlavních orgánů delfína skákavého (Tursiops truncatus) prezentovala Dara Orbach z Dalhousie University na každoroční konferenci Experimental Biology, která letos proběhla v Chicagu ve dnech 22.- 26.dubna. Na rozdíl od suchozemských se mořští savci páří za pohybu bez opory ve třírozměrném prostředí a navíc musí zabránit průniku mořské vody do dělohy. Tomu odpovídá i prostorově esovité prohnutí penisu a odpovídající utváření vaginy, jak vidíme na obrázku získaném pomocí počítačové tomografie. Penis je zobrazen v nepravé červené barvě. Jako u všech kytovců (řád Cetacea) je fibroelastický, tedy tvořený vlákny. Ze suchozemských savců mají fibroelastický penis pouze sudokopytníci (řad Cetartiodactyla), kteří s kytovci mají společného předka. Všichni ostatní savci včetně lidí mají penis vaskulární, tedy cévnatý.

sestrojili experti z kalifornské Stanford University ve spolupráci s Hewlett Packard Labs v Palo Alto. Základem je ultratenká folie z celulózy silná 0,8 mikrometru pokrytá izolační vrstvou z oxidu hlinitého. Na ni vytvořili elektrické obvody složené z tenkých železných elektrod a organického polymerního polovodiče na základě derivátů diketopyrrolopyrrolu. Jeho jednotlivé molekuly propojují můstky vzniklé reakcí s parafenylenediaminem. Vazba -C=N- zajišťuje snadný rozklad polymeru již jen v lehce kyselém prostředí. Velmi tenký obvod se kromě snadného rozkladu v přírodě vyznačuje i pružností a mimořádnou ohebností, která umožní jeho nasazení v místech a prostředích, kde standardní obvody selhávají. Chemickou strukturu použitého organického polymeru vidíme na obrázku.

Jednou z příčin snížené koncentrace hemoglobinu v krvi (anemie) jsou problémy s transportem iontů železa přes buněčnou membránu. Pomoci může poměrně jednoduchá organická sloučenina hinokitiol, která najdeme v cypřišku tupolistém (Chamaecyparis obtusa) původem ze středního Japonska. Její chemickou strukturu vidíme na obrázku nahoře. Vytváří s ionty železa komplex, který snadno přechází přes buněčné membrány. Účinek můžeme vidět na několika obrázcích embrya dania pruhovaného (Danio rerio), známé akvarijní rybky zebřičky (obr. Boston Children's Hospital). Seshora dolů zdravé, anemické a úplně dole anemické léčené hinokiolem. Místa tvorby hemoglobinu speciální barvivo vybarvuje tmavě. Nový přípravek může pomocí i při poruchách jater způsobených nadměrným hromaděním železa.

Oxid uhličitý umožňuje odstranit znečištění z vody bez filtrování přes membránu. Necháme-li ho volně rozpouštět pod tlakem 136 kPa ve vodě, vznikne v důsledku jeho koncentračního gradientu i gradient pH. Rozptýlené částice se podle svého povrchového náboje pohybují buď v jeho směru nebo proti němu. Během experimentu posloužily jako částice s negativním povrchovým nábojem polystyrenové kuličky o průměru 0,5 mikrometru, které putovaly ve směru klesající koncentrace CO₂, tedy ve směru rostoucího pH, do méně kyselé oblasti. Záporně se povrch polystyrenu nabije sám. Pro získání kladného povrchového náboje bylo třeba jeho povrch modifikovat aminoskupinami -NH₂. Ty se pohybovaly ve směru rostoucí koncentrace CO₂, tedy k hladině do více kyselé oblasti. Popsaný postup je výrazně levnější než tradiční filtraci a protržení filtru nehrozí. Na obrázku vidíme jeho schematické znázornění. Koncentrace oxidu uhličitého je označena c_CO2.

Haiyan Zhang ze společnosti Microsoft vyvinula zařízení, které usnadní život osobám trpícím Parkinsonovou chorobou. Odumírání buněk vyvolává nedostatek neurotransmiteru dopaminu, v důsledku čehož nemocní přestávají kontrolovat své pohyby. Pomůcku Zhangové tvoří vibrační motorek, který lze nosit na zápěstí jako náramkové hodinky. Jeho kmitání řízené tabletem kompenzuje tremor (třas) ruky, takže její volní ovládání se velmi podstatně zlepší. Výsledky můžeme shlédnout na tomto videu. Celou soupravu nazvanou emma podle testované osoby Emmy Lawton vidíme na obrázku (foto Microsoft Corp.).

Zdroj

Na evoluci domestikovaných slepic (kur domácí, Gallus gallus f. domestica), mělo svůj vliv i křesťanství. Když dodržování půstu kolem roku 1.000 pevně v západní Evropě zakotvilo, stoupla poptávka po vejcích jakožto vhodném postním jídle. V důsledku toho se v lokusu (pozice genu v chromozomu) TSHR začaly často objevovat alely (varianty genu) spojené s vyšší frekvencí kladení vajec a nižší nitrodruhovou agresivitou. Zjevně jde o důsledek šlechtění spojeného s rostoucí poptávkou po snazším chovu (nižší agresivita) a lepších nosnicích. Na obrázku vidíme 4,5 měsíce starý pár české zlatě kropenaté slepice (foto Milan Kylar, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons).

Kvalitu navigačních signálu GPS satelitů snižuje rozptyl na nerovnoměrně distribuovaných elektronech v ionosféře. Speciálně vliv elektronů způsobujících polární záři sleduje britsko-americko-kanadsko-australsko-švédský tým fyziků pomocí systému tří radarů ve Skandinávii a na Špicberkách zvaného EISCAT (European Incoherent Scatter Scientific Association). Na obrázku vidíme polární záři při pohledu z oběžné dráhy (foto Scott Kelly, Expedition 44, NASA) zachycenou v červnu 2015. V popředí International Space Station.

Na Jupiterově měsíci Io najdeme zdaleka největší lávové jezero Sluneční soustavy. Má průměr 202 km a plochu 22.500 km², tedy o něco více než Středočeský a Jihočeský kraj dohromady. Podle severského boha nese jméno Loki Patera. Jeho povrch občas zatuhne. Přibližně třikrát do měsíce se na něm objeví vlna, kterou nejspíš vytváří příval nové lávy. V prakticky neexistující atmosféře nedují větry tak silné, aby rozpohybovaly povrch tak viskózní kapaliny. Jezero vidíme na obrázku spolu s vyznačenými teplotami a zeměpisnými (spíše iopisnými) souřadnicemi (Katherine de Kleer/University of California in Berkeley). Čísla označují nejchladnější (1,2) a nejteplejší (3) oblasti. Nultý poledník na Io protíná rovník v bodě, který je na přivrácené straně nejblíže planetě Jupiter.

akademon.cz 5.4.2013: Sopka na nesprávném místě

Zajímavou a jednoduchou metodu pro stanovení přítomnosti 3,4-methylendioxymetamfetaminu (MDMA) ve vodném prostředí vyvinuli analytici ze španělské Valencijské univerzity. Základem je porézní nanočástice z oxidu křemičitého. Uvnitř póru se nachází barvivo fluorescein. Povrch částice je chemicky modifikován derivátem naftalenu (obr. vpravo dole), který vytváří komplex se sloučeninou paraquat-p-fenylen (obr.vpravo nahoře). Póry jsou tím uzavřeny a fluorescein nemůže unikat ven. MDMA, sloučenina zvaná též extáze (obr. vlevo nahoře), vytváří s paraquat-p-fenylenem pevnější komplex, který opouští povrch nanočástice oxidu křemičitého. Póry se tím otevírají a fluorescein uniká do okolního roztoku. Po excitaci světlem o vlnové délce 495 nm se modro-zeleně rozzáří na vlnové délce 520 nm, což je důkazem přítomnosti MDMA. Stanovení je proveditelné s jednoduchým vybavením i v polních podmínkách a při vhodném výběru uzávěry pórů se dá použít i pro jiné sloučeniny.

Hlavonožci mění vzory a barvy povrchu svého těla, čehož využívají i k dorozumívání. První hlavonožčí slovník významů těchto symbolů u olihně (čeleď Loliginidae) Sepioteuthis lessoniana sestavili biologové z Národní vytříbené univerzity (National Tsing Hua University) v taiwanském Hsinchu. Identifikovali celkem 27 vzorů spojených s reprodukčním chováním. Páreček olihní S. lessoniana vidíme na obrázku. Sameček je větší, samička menší (obr. Chun-Yen Lin).

akademon.cz 16.9.2013: Všemi barvami hrající oliheň

Možnosti 3D tisku ještě více rozšiřuje nová metoda odstranění vytištěného. Základem je fenacylsulfidová skupina navázaná na molekulu monomeru. Po ozáření laserem vlnové délky 700 nm se odštěpí za vzniku reaktivního thioaldehydu -CH=S (obr.nahoře). Reakcí s thiolovou skupinou -SH na dalších molekulách monomeru vzniká pevný polymer, jehož molekulu drží pohromadě disulfidické vazby S-S (obr. uprostřed). Pokud je rozštěpíme redukcí dithiotreitolem, polymer se rozpadne (viz obr. dole). Možnost odstranit již vytěštěné části má význam nejenom pro opravy případných chyb. Zejména umožní vytváření podpůrných konstrukcích nutných pro vlastní tisk, které pak můžeme odstranit v témže zařízení.

Afričtí mravenci Megaponera analis se specializují na lov termitů podčeledi Macrotermitinae. Obrana všekazů je tvrdá, takže útočící mravenci mají významné ztráty. Po boji odnášejí své zraněné druhy zpět do mraveniště, čímž podstatně zvyšují šanci na jejich zotavení. Pečovatelské chování spouští sloučeniny dimethyldisulfid CH₃S₂CH₃ a dimehtyltrisulfid CH₃S₃CH₃ uvolňované za žláz u kusadel. Experimenty ukázaly, že sběr raněných umožňuje kolonii narůst téměř o třetinu. Na obrázku vidíme mravence M.analis prorážející díru do termitiště (ETF89 (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons).

Plasty vyztužené uhlíkovými vlákny patří díky své pevnosti a lehkosti mezi velmi důležité konstrukční materiály. S jejich recyklací je to horší, zejména v případě, že polymer spojující vlákna není termoplast. Zvýšenou teplotou se rozloží a neroztaví. Skupina čínských chemiků z Washington State University a Čínské lesnické akademie přišla se zajímavým řešením pro kompozit uhlíková vlákna/epoxidová pryskyřice. Rozpouštějí ji v ethanolu za katalytického působení chloridu zinečnatého ZnCl₂. Uhlíková vlákna zůstanou nedotčená, protože reakce dobře probíhá za teplot nižších než 200 ^oC po dobu několika hodin. Epoxidová pryskyřice přejde do roztoku jako směs oligomerů (krátkých molekul polymeru) s reaktivními skupinami. Po vyčištění je lze znovu použít pro přípravu epoxidové pryskyřice. Při obsahu do 15% nezhoršuje vlastnosti nového polymeru. Na obrázku vidíme chemickou strukturu bisfenol-A diglycidyl ether epoxidové pryskyřice, jednoho z mnoha epoxidových plastů.

Vlastislav Výprachtický 4.5.2017: Recyklace epoxidů je v podstatě možná za velmi nízkých teplot, kdy dojde ke zkřehnutí. / cryo teplotní podmínky zkapalněným plynem /. Pak lze hmotu rozdrtit na prášek a použít do plnidel a do jiných aplikací. Autor - Vlastislav Výprachtický.

5.5.2017: Poněkud nákladná metoda, navíc od sebe neoddělí polymer a uhlíkové vlákno. Vše zůstané smíchané v jedné drti.

Vlastislav Výprachtický 21.5.2017: Re - Ekonomické srovnání recyklace jste asi neprovedl, takže tvrzení o nákladnosti návrhu metody nelze přijmout. Uhlíková vlákna ve speciálních tmelech mohou být vítaná. Označuji oponenturu emblémem frost.

22.5.2017: Ekonomické srovnání jste neudělal ani vy, jinak bystě těžko mohl hájit energeticky tak náročnou metodu, jako je velkoobjemové chlazení na minimálně desítky stupňů pod nulou. Pokud jste ho udělal, seznamte nás s výsledky :-). Navíc chlazením a drcením nezískáte uhlíková vlákna, ale prach, vhodný nanejvýš jako plnidlo. Popsaná metoda izoluje použitelná uhlíková vlákna a chemikálie vhodné pro další výrobu. Chlazení a drcení bych si proto nikdy nevybral.

Přenosný analyzátor pro určení virové infekce použitelný i v polních podmínkách vznikl v Sandia National Laboratoris v Novém Mexiku, zatím jako prototyp. Zjišťuje přítomnost komáry přenášených virů zika, horečky dengue a nemoci chikungunya (vyslov čikuguňa). V biologickém vzorku, jehož předchozí úprava není nutná, nejprve namnoží molekuly virové nukleové kyseliny metodou izotermální amplifikace zprostředkované smyčkou (Loop mediated isothermal amplification - LAMP). Poté přichází ke slovu metoda QUASR (quenching of unincorporated amplification signal reporters). Na nukleovou kyselinu se chemickou vazbou napojí fluorofory specifické pro testované viry. Fluoroforem rozumíme molekulu, které po excitaci světelným zářením fluorescencí vyzařuje delší vlnové délky. K vyhodnocení výsledků poslouží chytrý mobil, jak již je u jednoduchých přístrojů standardem. Vyfotí svítící vzorek a na základě barvy a intenzity záření stanoví přítomnost patogenu. Rekonstrukci vzhledu viru nemoci chikungunya vidíme na obrázku (A2-33, CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), via Wikimedia Commons).

Na letošní konferenci Experimentální biologie, která proběhla ve dnech 22.-26.dubna v Chicagu, shrnul Kenneth Catania současný stav poznání zvláštního živočicha, krtka hvězdonosého (Condylura cristata). Původ jeho pojmenování pochopíme okamžitě po shlédnutí obrázku (foto Kenneth Catania). Nos krtka hvězdonosého představuje nejcitlivější hmatový orgán mezi savci. Najdeme v něm na 100.000 nervových vláken. Funguje obdobným způsobem jako naše oko. Nejcitlivější střední část zvanou fovea směřuje tím směrem, který je momentálně pro něj nejvýznamnější. Mezi savci je rovněž nejrychlejším žroutem. Svou kořist pozře během 0,2 sekundy. Na rozhodnutí, zdali jde o něco k snědku či nikoliv, mu postačí 8 ms. Najdeme ho na východním pobřeží Spojených států a Kanady, kde žije v blízkosti sladké vody. Občas se vydá i do ní, takže mu dobře poslouží, že jeho čich funguje i pod vodou. Přední nohy ve vlhké hlíně pracují spíš jako lopaty než nástroje k hrabání.