semena - Vesmír

v poznání je síla
ročník 94 (145) • první číslo vyšlo roku 1871 • 2015 /4
5,30 € • 96 Kč
děti tří rodičů
superhmotné černé díry
boranové žížaly lezou do světa
semena
Nahoře: Řepík lékařský (Agrimonia
eupatoria). Nažka s ostnitými háčky
umožňuje šíření známé léčivky
prostřednictvím živočichů. Plody
se masově uchycují nejen na srsti
zvířat, ale i na našich ponožkách.
Snímek ze skenovacího elektronového
mikroskopu při zvětšení 100× byl
kolorován v editačním programu.
Dole: Kapinice dvouhlávková (Acacia
cyclops). Semena akácií jsou podobně
jako u mnoha dalších bobovitých
rostlin vybavena masíčkem, které mají
v oblibě mravenci, a tak pomáhají
šíření rostliny. Snímek ze skenovacího
elektronového mikroskopu při
zvětšení 50× byl kolorován v editačním
programu. Oba snímky © Viktor
Sýkora.
Na obálce: Kuklík městský (Geum
urbanum) – detail povrchu nažky.
Zobánkaté plody kuklíku jsou výborně
přizpůsobeny k přichycení na srst či
oděv svých roznašečů. Jak napovídá
druhové jméno, odedávna je vázán na
lidská sídliště a jejich okolí. Snímek
ze skenovacího elektronového
mikroskopu při zvětšení 100× byl
kolorován v editačním programu.
Snímek © Viktor Sýkora, k článku
na s. 226.
186
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
úvodník
Ondřej Vrtiška
Britský parlament v únoru schválil zákon umožňující vědcům a lékařům na klinikách reprodukční medicíny využívat při oplození in vitro
metodu pracující s přenosem mitochondrií. Ženy s poškozenou mitochondriální DNA tak získaly naději, že zásluhou mitochondrií „vypůjčených“ od zdravé dárkyně přivedou na svět zdravé dítě. S tím, že
technicky vzato bude mít tři genetické rodiče – matku, otce a dárkyni
mtDNA. Podrobněji o tom píše Jaroslav Petr na s. 204–207.
Zákon vstoupí v platnost v říjnu, ihned po schválení však vyvolal rozporuplné reakce. „Jsem potěšen, že parlament svým hlasováním povolil zavedení technik mitochondriálního přenosu do klinické praxe,“ radoval se John Tooke, prezident britské Akademie
lékařských věd. Jeho nadšení nesdílel člen Sněmovny lordů John
Gummer (lord Deben): „Měli bychom být znepokojeni osudem dětí, které by se za těchto podmínek narodily.
Panují důvodné pochybnosti o bezpečnosti.“ Protikladné názory ilustrují rozmanitost pohledů na bezpečnostní a etické důsledky přijatého rozhodnutí, které (nejen)
britskou společnost rozdělují.
Zásahy do dědičné výbavy člověka ze své
podstaty vzbuzují emoce a lidé na ně mívají dosti vyhraněné názory. Informace přitom zpravidla čerpají z médií. V této souvislosti není bez zajímavosti
historie, která se s „dětmi tří rodičů“ pojí.
V roce 2001 publikoval Jacques Cohen z Ústavu reprodukční medicíny a vědy sv. Barnabáše v New Jersey s kolegy v časopise Human Reproduction článek1 referující o tom, že se na světě narodilo
už téměř třicet dětí zásluhou transplantace zdravé cytoplazmy do
vajíčka ženy, která měla potíže s početím. Nejméně dvě z těchto dětí
mají ve své genetické výbavě DNA z mitochondrií obsažených v dárcovské cytoplazmě, tedy geny od „druhé matky“. V důsledku jde tedy o stejný efekt jako v případě letos schválené technologie. Bulvární deník Daily Mail následně publikoval poněkud zkreslující článek
s titulkem Narodily se první geneticky modifikované děti. Vyvolal bouři,
protože pod genetickými modifikacemi si většina laiků zjevně představila zásah na úrovni vložení genů z ryby nebo z květáku.
Stejný příběh se opakoval v červenci 2012, kdy v Británii zesílily debaty o metodách využívajících přenos mitochondrií. Kdosi vytáhl jedenáct let starý článek z Daily Mail, a ten se začal po světě opět šířit.2
I česká média přinášela zprávy o tom, že světlo světa spatřily „první geneticky modifikované děti“. Další vlna následovala v listopadu
2013. V mnoha redakcích si nikdo nedal práci s ověřením skutečnosti,
že jde o zprávu z roku 2001. Čtenáři se v diskusích znovu a znovu rozčilovali nad tím, že vědci vyrábějí mutanty a že lidstvo spěje ke zkáze.
Před rokem 1989 se říkalo, že televize lže, jako když Rudé právo
tiskne. Cenzoři už sice ideologickou čistotu nehlídají, úplně si však
vystačíme s ekonomickými tlaky srážejícími kvalitu médií stále níže
a s vlastní neschopností pracovat s informacemi. Společenská diskuse nad ožehavými tématy se často odehrává na pozadí znalostí
načerpaných pouze četbou novinových titulků. Vtipně a děsivě zároveň na to loni upozornila svým aprílovým žertíkem americká rozhlasová síť NPR. Na Facebooku poutala článek s titulkem Proč už
Američané nečtou? 3 Lidé pod příspěvkem o této skutečnosti vášnivě
diskutovali, aniž se namáhali si článek přečíst. Kdyby totiž na odkaz klikli, zjistili by, že o tom, co titulek naznačuje, se v něm nepíše vůbec nic.
Podle letošního průzkumu Oklahomské univerzity by více než
80 % Američanů souhlasilo s tím, aby stát nařizoval výrobcům označovat potraviny obsahující DNA.4 Je zřejmé, že většina respondentů
má o výskytu DNA v potravinách (a její nebezpečnosti) dosti zmatené představy. Evropané se ale nemají zámoří co posmívat. Podle průzkumu Eurobarometru z roku 20055 pouze 41 % Evropanů
(41,6 % Čechů) ví, že obyčejné rajče obsahuje geny (v USA 47 %).
S novými metodami reprodukční medicíny, s využitím GMO v zemědělství, s jadernou energií a s dalšími technologiemi, které povstaly z vědy, můžeme nebo nemusíme souhlasit. Bylo by ale fajn,
kdybychom tak jako společnost činili na základě diskuse podložené
věcnými argumenty, ne pod vlivem emocí, které se nám v hlavách
urodily při četbě novinových titulků.
Ö
Nerozumím
a nesouhlasím
1) Cohen et al., doi: 10.1093/humrep/16.3.513
2) http://jdem.cz/brwcb7
3) http://jdem.cz/brwb85
4) http://jdem.cz/brwb96
5) http://jdem.cz/brwca3
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
187
časopis NEJEN akademické obce
obsah
4/2015 v poznání je síla
12 čísel ročně ISSN 0042-4544
evidenční č. MK ČR E 896
Vydává Vesmír, s. r. o., Na Florenci 3, 110 00 Praha 1
Tel.: 222 828 393, 394, 395, Fax: 222 828 396
E-mail: [email protected], WWW: http://www.vesmir.cz
Nakladatelství zastupují jednatelé:
Ivan Boháček, Stanislav Vaněk
Šéfredaktor: doc. Ing. Ivan M. Havel, Ph.D.
Redakce:
Ing. Eva Bobůrková ([email protected])
Mgr. Ivan Boháček, vedoucí redakce ([email protected])
Bc. Zora Göthová ([email protected])
Mgr. Pavel Hošek ([email protected])
Marek Janáč ([email protected])
RNDr. Stanislav Vaněk ([email protected], 723 691 462)
Mgr. Ondřej Vrtiška ([email protected])
Grafická úprava: Pavel Hošek
Redakční rada:
Nerozumím a nesouhlasím • Ondřej Vrtiška. . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Kolik (ne)mít oken? • Marek Hudík. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Temno • Anton Markoš. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Aby se kamínky nevydrolily • Eduard Kejnovský. . . . . . . . . . . . . 197
Stěhování monarchy stěhovavého • Daniel Benda. . . . . . . . . . . . 198
Prípad miesta posledného odpočinku Richarda III.
vyriešený po 529 rokoch • Peter Mikula. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Pod radarem a teď na světlo • Eva Bobůrková . . . . . . . . . . . . . . . 200
Děti tří rodičů • Jaroslav Petr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Škodí bifteky, krkovičky a kaviár zdraví? • Václav Hořejší . . . . 208
Kamenná slunce • Jiří Adamovič. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Superhmotné černé díry,
pulzující srdce galaxie • Frédéric Marin, Vladimír Karas. . . . . . . . 210
Puriny: Základ života, ale někdy i smrti • Matyáš Krijt. . . . . . . . 214
Přepisování evoluční historie
lidského rodu 3 • Pavel Duda, Jan Zrzavý. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Semena, časové schránky života • Věra Hroudová, Eva Vítová. . . . 226
Boranové žížaly lezou do světa • Eva Bobůrková. . . . . . . . . . . . . 232
Hledáme kosmonauty • Marek Janáč . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Demonstrace za čistý vzduch
a Program Teplice • Radim J. Šrám, Blanka Binková. . . . . . . . . . . 236
Rodina Seemanových: Některé hranice
se nepřekračují • Eva Bobůrková. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Hotel Černigov nebourejte! • Jakub Potůček. . . . . . . . . . . . . . . . . 246
RECENZE
Zahi Hawass: Discovering Tutankhamun.
From Howard Carter to DNA • Břetislav Vachala . . . . . . . . . . . . 244
prof. MUDr. M. Anděl (medicína)
RNDr. V. Cílek (geologie)
doc. RNDr. J. Černý (biologie)
prof. MUDr. F. Čiampor (virologie)
doc. RNDr. V. ­Ferák (molekulární biologie)
prof. RNDr. J. Flegr (biologie)
doc. RNDr. D. Frynta (biologie)
RNDr. E. Ginter (výživa)
doc. Ing. I. M. Havel, Ph.D. (kognitivní věda)
prof. RNDr. Z. Herman (chemie, fyzikální chemie)
prof. MUDr. C. Höschl (medicína)
Ing. F. Houdek (vědní publicistika, chemie)
Mgr. J. Kolář, Ph.D. (botanika)
prof. RNDr. S. Komárek (filozofie vědy)
prof. RNDr. R. Kotecký (fyzika, matematika)
prof. RNDr. P. Kulhánek (fyzika)
doc. RNDr. J. Langer (fyzika)
prof. RNDr. O. Lapčík (biochemie)
Mgr. J. Lhotský (biologie)
doc. M. Lipoldová (molekulární biologie)
RNDr. V. Ložek (paleontologie, geologie)
prof. RNDr. J. Palouš (astronomie)
prof. Ing. J. Petr (biologie)
Mgr. P. Pokorný, Ph.D. (paleontologie)
prof. RNDr. Jana Roithová, Ph.D. (chemie, fyzikální chemie)
Mgr. C. Říha, Ph.D. (architektura, urbanismus)
RNDr. J. Sádlo (botanika)
prof. MUDr. V. Schreiber (medicína)
prof. RNDr. P. Slavíček, Ph.D. (chemie)
prof. Dr. D. Storch, Ph.D. (ekologie)
prof. MUDr. J. Syka (lékařské vědy)
RNDr. P. Šíma (imunologie)
prof. Dr. Ing. O. Šráček (geochemie, geologie)
MUDr. J. Trnka, Ph.D. (medicína)
Mgr. M. Vácha (etika)
doc. Ing. Z. Vašků (zemědělství)
prof. RNDr. B. Velický (fyzika)
prof. Ing. Š. Vilček (molekulární biologie)
prof. RNDr. F. Vyskočil (fyziologie)
RNDr. V. Wagner (fyzika)
Mgr. P. Zouhar (fyziologie)
prof. RNDr. J. Zrzavý (biologie)
Inzerce: Miluše Kukačková, mobil: 604 952 140,
e-mail: [email protected], tel./fax: 475 211 639
Předplatné:
SEND Předplatné, P. O. Box 141, 140 21 Praha 4,
tel.: 225 985 225, 777 333 370, 605 202 115,
e-mail: [email protected], www.send.cz
předplatné na rok
970 Kč
předplatné na dva roky
1750 Kč
předplatné na půl roku 499 Kč
cena čísla ve volném prodeji
96 Kč
cena jednoho čísla pro předplatitele 88 Kč
Administrativa:
Zora Göthová ([email protected]), tel.: 222 828 394
Volný prodej:
Rozšiřují společnosti PNS, a. s.
Ve Slovenské republice rozšiřují (stánky prodej 5,30 €)
Pro předplatitele 5,10 €: Mediaprint Kapa – OIFP, oddelenie
inej formy predaja, Vajnorská 137, P. O. BOX 183, 830 00
Bratislava 3, tel.: 00421 (2) 4445 8821, (2) 4445 8816, zelená
linka 0800188 826, e-mail: [email protected]
Pro předplatitele 5,10 €: Magnet Press Slovakia, s. r. o.,
Šustekova 8, 851 04 Bratislava, tel.: 00421 (2) 67 201 931–33,
fax: 67 201 910 a 20, 67 201 930, e-mail: [email protected]
Sazba: Vesmír, s. r. o. (na skenech se podílí Thalia picta,
s. r. o., Orebitská 7, 130 00 Praha 3, tel./fax: 272 732 444)
Předtisková příprava a tisk:
Serifa, s. r. o., Jinonická 80, 158 00 Praha 5, tel. 257 290 405
Redakční uzávěrka: 12. 3. 2015, vychází 30. 3. 2015
Z příštích čísel
• Geologie Kanárských ostrovů
• Identifikace pachatele •
Demonstrace za čistý vzduch
• Léčebné použití helmintů •
(příští číslo vyjde 7. 5. 2015)
188
pravidelné rubriky
Úvodník187
Aktuality190
Výběr z literatury
193
Rozhovor200
Nad knihou
240
Výtvarná příloha
246
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Vesmír vychází s podporou NČLF.
© Vesmír, s. r. o.
Žádná část tohoto časopisu nesmí být kopírována a rozmno­
žována za účelem dalšího rozšiřování v jakékoli formě či ja­
kýmkoli způsobem bez písemného souhlasu vlastníka autor­
ských práv. Vydavatel nenese odpovědnost za údaje a názory
autorů jed­notlivých článků ani inzerce, včetně inzerce vkládané. Nevyžádané rukopisy nevracíme.
VESMAD 94 (4) 185–248 (2015)
64 stran
První Číslo vyšlo 3. května 1871
Fórum čtenářů
Ekologické dny
Olomouc 2015
Předplatné
Vesmíru
zajišťuje
18. 4. – 1. 5. 2015
Celý program EDO 2015 inspirovalo otevření Domu přírody Litovelské
Pomoraví, který vznikl jako unikátní pokus o vytvoření novodobé komponované krajiny v Horce nad Moravou, na základě ideje Sluňákova,
z podpory Agentury ochrany přírody a krajiny ČR …a zejména díky tvůrčímu úsilí Františka Skály (Rajská zahrada), Miloše Šejna (Sluneční hora),
Miloslava Fekara (Lesní chrám) a Marcela Hubáčka (Ohniště zlaté spirály).
Ekologické dny Olomouc pořádá Sluňákov – centrum ekologických aktivit města Olomouce, o.p.s., ve spolupráci s Muzeem umění Olomouc.
Navštívit areál je možno po celý rok: více na www.slunakov.cz.
Pátek 24. 4.
16.30 STANISLAV KOMÁREK: Cultura – vzdělávání krajin a vzdělávání lidí
18.00 JIŘÍ SÁDLO: Suburbie, domov můj. Estetika chaosu a násilí jako budoucnost naší
krajiny
19.30 DAVID STORCH: Krajina není! Proč je krajinná ekologie tak strašně nudná?
Sobota 25. dubna
10.00 JOSEF JAŘAB: Ralph Waldo Emerson a jeho příroda
13.30 ZDENĚK PINC: Domov – krajina, kterou nosíme v sobě. Jazyk, náboženství, …
15.00 JAN TÁBOR: Krajina jako touha a iluze
16.30 PETRA HANÁKOVÁ: České moře. Imaginární prostor pro národní touhy
a frustrace
17.30 PETR POKORNÝ: Místa, která mají kule.
18.30 ZDENĚK KRATOCHVÍL: KRAJINA NÁS OBKLOPUJE. Co nás obklopuje je
nadlidské.
20.00MARTIN ŠKABRAHA: Babička, matka, macecha: krajina českého filmu.
Neděle 26. 4.
10.00 VÁCLAV BĚLOHRADSKÝ: O výrokových krajinách
13.30 PAVEL BARŠA: Evropa a muslimové
15.00 ALENA WAGNEROVÁ: Sidonie Nádherná aneb O smyslu bezúčelnosti
16.30 JIŘÍ ZEMÁNEK: O kosmologické dimenzi krajiny a Novém příběhu vesmíru.
18.00 ALENA OBERFALZEROVÁ: Tradiční vztah mongolských nomádů k přírodě
19.30 V jednání: MINISTERSKÝ POTLACH O NAŠÍ KRAJINĚ
SEND Předplatné
P. O. Box 141, 140 21 Praha 4
Telefon: 225 985 225,
777 333 370, 605 202 115,
všední den 8–18 hodin,
e-mail: [email protected],
www.send.cz,
SMS: 777 333 370,
605 202 115
předplatné:
roční
970 Kč
půlroční
499 Kč
dvouleté
1750 Kč
roční pro držitele karty
ISIC, ITIC nebo ALIVE
776
Kč
Ceny jsou platné od 1. 10. 2014
Upozornění:
Informace o předplatném
ve Slovenské republice
je uvedena v tiráži.
Inzerce & komerční prezentace
Pátek 1. 5. od 9.00 EKOJARMARK – Horní náměstí Olomouc
Tradiční řemesla, více jak 100 stánků, programy pro rodiče s dětmi, nevládní organizace,
informace o životním prostředí, pestré životní alternativy, Olomouc třídí odpad, pohled
na Olomouc z radniční věže, výletní plavby na Moravě, Barevné dny – jak se točí odpady,
zábava pro rodiny na celý den.
A mnoho dalších doprovodných akcí. Aktuální podrobný program: skupina
„Ekologické dny Olomouc“ na FB síti, plakáty, programy, a www.slunakov.cz
ARCDATA PRAHA, s. r. o.
207
Biocev239
CEITEC, VÚVel
243
Eppendorf Czech
& Slovakia, s. r. o.
231
Student Agency
225
UTEF, ČVUT
216–217
Karel Vašíček
189
Vydavatel nenese odpovědnost
za obsah inzerce či komerční
prezentace.
Knihy došlé do redakce
Zajímá vás historie matematiky a vědy?
V nejbližší době vyjde první české vydání první světové učebnice diferenciálního počtu
inzerce
Markýz L’Hôpital:
Analýza nekonečně malého za účelem chápání křivek
Ke knize bude přidán text spisu B. Riemanna: O počtu prvočísel, která jsou menší než zadaná veličina. Během roku vyjde první část překladu Isaac Newton: Matematické principy přírodní filosofie a Bonaventura Cavalieri: Geometrie vyložená jiným způsobem za pomocí nedělitelných spojitého. Knihy nebudou v běžné distribuci. Objednávky www.eukleides.cz/store, tel.: 776781055,
466401520, e-mail: [email protected].
l Libuše Koubská: Volnomyšlenkář
(Osudy a postoje molekulárního genetika Jana Svobody), 80. svazek edice Paměť, 128 stran, Academia, Praha 2015,
ISBN 978-80-200-2440-4
l Eva Hahnová: Od Palackého k Benešovi (Německé texty o Češích, Němcích
a českých zemích), edice Historie, 724
stran, Academia, Praha 2015, ISBN
978-80-200-2389-6
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
189
Tornádo v Oklahomě 7. listopadu 2011 ve čtvrt na
čtyři místního času, druhé z devíti, které se toho
dne v Oklahomě zformovalo. Pohybovalo se na
severovýchod nedaleko od města Manitou. Snímek
Chris Spannagle, U.S. National Weather Service,
public domain.
Vtáky zrejme vedia vycítiť
blížiace sa tornádo
Migrácia je v ríši zvierat rozšírený fe­
nomén (v rôznej miere je známa pre­
dovšetkým pri vtákoch, cicavcoch,
rybách, motýľoch, vážkach či iných
mobilnejších bezstavovcoch) a patrí
k tým najspektakulárnejším prírod­
ným divadlám, aké môže človek po­
zorovať. Migrantov môžeme rozdeliť
na fakultatívnych (ktorí podliehajú
migračnému správaniu v nepravidel­
ných intervaloch, najčastejšie vply­
vom počasia či nedostatku potravy)
a obligátnych (putujúcich v rámci
pravidelných cyklov). Konkrétne
v prípade vtákov sa vie o tom, že pra­
videlní migranti dokážu svoju cestu
„odložiť“ či urýchliť, alebo aj zmeniť
trasu letu v závislosti od environmen­
tálnych podmienok. Až donedávna
však nebolo známe, či podnikajú aj
iné, nepravidelné presuny v dôsledku
aktuálnej situácie na lokalite, aj mimo
stálych migračných intervalov. Mož­
nosť priniesť do tejto problematiky
trochu svetla sa naskytla počas minu­
loročnej jari, keď východnú časť USA
bičovali silné búrky s častým výsky­
tom tornád. Tornáda ohrozujú nielen
životy a majetky ľudí, ale samozrejme
aj tamojšie divo žijúce zvieratá. Zdo­
kumentovanie neobvyklého migrač­
ného počinu obligátnych migrantov
na veľkú vzdialenosť sa uskutočnilo
prakticky náhodou počas pokusné­
ho umiestňovania geolokátorov na
190
chrbty horárikov zlatokrídlych (Vermivora chrysoptera) v oblasti Cumber­
land Mountains vo východnej čas­
ti amerického štátu Tennessee. Tieto
drobulinké vtáčiky (s hmotnosťou
7–12 g, takže každá, čo i len drob­
ná príťaž môže v ich prípade pred­
stavovať problém) nielenže dokázali
s pripevneným geolokátorom vcel­
ku normálne fungovať, ale v pred­
tuche blížiaceho sa tornáda dokáza­
li dokonca opustiť svoje hniezdiská
a presunúť sa v priebehu piatich dní
až na 700 km vzdialené pobrežie Me­
xického zálivu. Každý sledovaný je­
dinec odletel zo svojho teritória mini­
málne deň pred príchodom obrovskej
búrky, ktorá zapríčinila okrem mili­
ardových materiálnych škôd aj stratu
35 ľudských životov. Asi po týždni sa
však operence vrátili naspäť a pokra­
čovali s obhajobou svojich teritórií.
Začiatok obligátnej, ale aj počasím
riadenej fakultatívnej vtáčej migrácie
je pravdepodobne stimulovaný zme­
nami atmosférického tlaku, teploty,
rýchlosti a smeru vetra, oblačnosti
a zrážok. Autori štúdie však pouka­
zujú na to, že v tomto prípade zrejme
nefiguroval žiaden zo zmienených
faktorov. Včasný únik z hniezdisk vy­
svetľujú schopnosťou vtákov zachy­
tiť infrazvuky s frekvenciami nižšími
ako 20 Hz. Práve infrazvuky z tor­
nád sa môžu šíriť na obrovské vzdia­
lenosti (rádovo tisíce kilometrov)
a tak „varujú“ vtáky pred blížiacim
sa nebezpečenstvom. Z pozorovaní
vyplýva aj to, že vtáky migrujúce na
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
dlhé vzdialenosti nemusia letieť po­
čas obvyklých presunov až na hra­
nici svojich fyziologických a energe­
tických limitov – tri sledované samce
vykonali nečakanú púť len 1–2 dni po
ukončení ich obvyklej 5000 kilomet­
rovej cesty. (Henry M. Streby, et al.,
Current Biology, 2014 DOI: 10.1016/j.
cub.2014.10.079)
Peter Mikula, PřF UK
Nejstarší známá houba
posouvá i lidskou historii
Pro netrénované oko mohou být ži­
vočišné houby dost nudné. Vypada­
jí téměř jako ty syntetické, které po­
užíváte na mytí nádobí. Jenomže
vývoj těchto prazvláštních živočichů
si už dlouho uchovává nerozluštěné
tajemství.
Vědce zajímá odpověď na otázku,
kdy se na Zemi poprvé objevily moř­
ské houby kmene Porifera (houbov­
ci). Nedokážou se shodnout, jest­
li to bylo v kambriu, mezi 541 a 485
miliony let, anebo už v prekambriu,
před 760 miliony let. Avšak zatímco
některé genetické analýzy moderních
hub naznačují prekambrický start,
dochované zkameněliny ukazují spí­
še na mladší období. Získat toto „da­
tum“ přitom není pouhou libůstkou
odborníků zahleděných do svého
oboru. Jde o důležitý údaj pro pocho­
pení načasování a průběhu evoluce
zvířat, protože oddělení hub a větši­
ny ostatních živočichů (tzv. Eumeta­
zoa) bylo klíčovou událostí v časné
historii života na Zemi.
Výzkumný tým nyní v časopisu
Proceedings of the National Acade­
my of Sciences tvrdí, že objevil v již­
ní Číně pozůstatky houby, která žila
před 600 miliony let, zřejmě během
prekambria. Tvor je jen něco málo
přes jeden mm vysoký a široký, je ve­
liký asi jako malá housenka a byl na­
lezen ve fosforem bohaté geologické
formaci, známé dokonale zachovalý­
mi živočišnými fosiliemi. Nový vzo­
rek tvoří tři duté trubky a vysoce po­
rézní povrch. Objev naznačuje, že
společný předek hub a eumetazoí žil
mnohem dříve, než mnozí odborní­
ci předpokládali. A protože dnešní
houby a Eumetazoa se liší v někte­
rých důležitých genetických rysech,
říká tým, že nález by také mohl po­
moci najít první geny, klíčové pro vý­
voj většiny dnes žijících živočichů.
(PNAS, http://www.pnas.org/con­
tent/early/2015/03/05/1414577112)
Marek Janáč
Můj soused vlk
Třetinu evropského kontinentu obý­
vají velcí predátoři. Spatřit vlka, med­
věda, rysa nebo rosomáka nemusí
tedy být tak vzácné, jak to je v obec­
ném povědomí zakotveno. Kvůli ob­
rovským teritoriálním nárokům se to­
tiž dlouho předpokládalo, že velkým
predátorům zvoní v Evropě hrana.
Dostatečně velké oblasti divočiny si
fragmentovaný a nejhustěji osídlený
kontinent nemohl dovolit. O to pře­
kvapivější bylo zjištění, že ve všech
zemích kontinentální Evropy vyjma
Beneluxu a Dánska dochází k repro­
dukci alespoň jednoho ze zmíněných
druhů a současně jsou jejich populace
v 21. století buď stabilní, nebo dokon­
ce rostoucí (navíc Rusko, Bělorusko
a Ukrajina nebyly do výzkumu za­
hrnuty!). Nejtolerantnější se k lidské
přítomnosti ukázal být vlk. Konec­
konců se jej také jako jediného z vel­
ké čtyřky podařilo domestikovat. Pro
management je však důležité i rozpo­
znání tzv. hot spots, za něž jsou po­
važovány Fenoskandie, jihovýchodní
Evropa (Karpaty, Dinaridy, Balkán)
a Pobaltí, kde se překrývají teritoria
alespoň tří z šelem. Evropa je tak jed­
ním z mála následováníhodných pří­
kladů koexistence těchto šelem s člo­
věkem. Za jeden z důvodů úspěšného
soužití považují vědci mezinárodní
koordinaci ochrany, tedy schopnost
domluvit se. V tom se Evropané beze­
sporu dostali nejdále, byť důvodem
nebylo ani tak zachránit šelmy, jako
spíš nerozpoutat další válku. Mimo­
děk tuto schopnost potvrdili i autoři
studie, jichž na manuskriptu spolu­
pracovalo 76 napříč celým kontinen­
tem. (Science 346, 1517–1519, 2014)
Jiří Lehejček, FLD ČZU
Jak mají být dlouhé řasy?
V lidské společnosti jsou dlouhé řasy
vnímány (alespoň u žen) jako este­
tická záležitost – natolik, že existu­
jí různé řasenky, prodlužovače řas,
umělé řasy ap. Původní smysl dlou­
hých chlupů okolo očí je však jiný:
mají chránit oko před prachem a za­
mezit nadměrnému vysychání. Uka­
zuje se, že tyto praktické funkce nej­
lépe plní řasy, které mají délku asi
jedné třetiny šířky oka.
David Hu a jeho kolegové z Geor­
gijské techniky v Atlantě měřili dél­
ku řas 22 savčích druhů. Modely
jejich očí pak testovali ve větrném
tunelu. Zjistili, že řasy kratší než
třetina šířky oka již nedokáží efek­
tivně bránit proudícímu vzduchu,
aby pronikl k očnímu povrchu. Del­
ší řasy naopak vytvářejí kanál, který
proud vzduchu do oka doslova vede.
(J. R. Soc. Interface, DOI: 10.1098/
rsif.2014.1294)
Pavel Hošek
Na velikosti záleží!
Copeho pravidlo, pojmenované po
vě­hlas­ném americkém paleontologo­
vi E. D. Copeovi, je biologická hy­
potéza, která říká, že v evolučních
liniích existuje tendence ke zvětšová­
ní velikosti těla v průběhu času. Přes­
tože bylo toto pravidlo původně for­
mulováno pro savčí linie (notoricky
známá je evoluce koní aj.), předpoklá­
dají někteří přírodovědci jeho obec­
nější platnost. Ale je tomu skutečně
tak? A pokud ano, je jediným vysvět­
lením pozitivní selekce větších zví­
řat, nebo je trend možné vysvětlit ná­
hodnou neutrální evolucí? Nejnovější
a dosud nejrozsáhlejší studie testující
platnost Copeho pravidla a s ním spo­
jené otázky byla nedávno publiková­
na přírodovědci ze Stanfordovy uni­
verzity (Science 347, 867–870, 2015;
DOI: 10.1126/science.1260065). Po­
mocí fosilií shromáždili potřebná da­
ta o 17 208 rodech mořských organis­
mů, čímž pokryli jednak pět hlavních
kmenů živočišné říše (tj. členovce, ra­
menonožce, strunatce, ostnokožce
a měkkýše), a jednak posledních 542
milionů let historie Země. Zjistili, že
za tu dobu se minimální velikost ži­
vočichů snížila 10krát, maximální ve­
likost se zvýšila 100 000krát a prů­
měrná velikost se zvýšila 150krát.
Průměrný nárůst ale není dán rovno­
měrným růstem velikosti ve všech li­
niích. Namísto toho jej vědci vysvět­
lují intenzivnější diverzifikací linií
větších zvířat. Za touto diverzifika­
cí stojí patrně výhody spojené s větší
velikostí těla, jako je rychlejší pohyb,
omezení okruhu predátorů, rozšíře­
ní okruhu kořisti a další. Za účelem
odhalení příčiny růstu velikosti vědci
virtuálně testovali několik evolučních
modelů a zjistili, že model neutrální
evoluce nemůže vysvětlit trend pozo­
rovaný ve fosilním záznamu. Vysvět­
lením tedy musí být nějaký aktivní
evoluční proces. Evidentně tak exis­
tuje evoluční trend ke zvyšování ve­
likosti těla, a Copeho pravidlo tak lze
považovat za platné (alespoň v přípa­
dě mořských živočichů). Existence ši­
rokého spektra tělních velikostí mezi
recentními živočichy však napovídá,
že evoluční proces, jehož výsledkem
je tento trend, zdaleka není jedinou
evoluční silou a výsledná velikost tě­
la je dána interakcí s dalšími evoluč­
ními mechanismy. Pro názornost se
podívejme na hmyz, který je typicky
spíše menší. Copeho pravidlo je zde
nejspíše výrazně omezeno evoluční
západkou ve formě tracheální dýcha­
cí soustavy, která z fyzikálních důvo­
dů neumožňuje nejen nárůst velikosti
hmyzího těla, ale ani komplexity ner­
vové soustavy a dalších znaků.
Jan Kollár, PřF UP
Kedy prišli vtáky o zuby?
Absencia zubov, alebo tzv. edentuliz­
mus, sa v prípade vertebrát bezpochy­
by najčastejšie spája s vtákmi, okrem
nich však zuby stratili aj korytnač­
ky a tento jav sa týka aj niektorých
cicavčích potravných špecialistov,
ako sú mravčiare, šupinavce či bez­
zubé veľryby. Prítomnosť zobáka bez
zubných štruktúr patrí pritom k cha­
rakteristickým znakom spojeným
s vtáčou identitou. Už od objavenia
Archaeopteryxa v roku 1861 vieme, že
dnešné vtáky sú potomkami thero­
podných dinosaurov. Predkovia vtá­
kov preto museli byť vybavení sadou
zubov, avšak kedy, prípadne koľko­
krát ich stratili v priebehu evolúcie,
nie je ľahké rozlúštiť, vzhľadom
na značne nekompletné fosílne
záznamy. Aj v tomto prípade ved­
com, našťastie, pomohli dáta ulože­
né v DNA, konkrétne degradované
zvyšky génov spojených s výstavbou
zubov. Vývoj zubov vertebrát je ne­
skutočne zložitý proces spojený s vy­
užívaním mnohých rozdielnych gé­
nov. Šestica z nich je však pre správne
formovanie dentínu (gén DSSP)
a enamelu (gény AMTN, AMBN,
ENAM, AMELX, MMP20) skutočne
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
191
nevyhnutná. V rámci nedávno osek­
venovaných genómov 48 recentných
druhov vtákov (predstavujúcich
takmer všetky dnes žijúce rady vtá­
kov) práve týchto šesť génov podro­
bili analýze na prítomnosť inaktivač­
ných mutácií, ktoré by nasvedčovali
strate schopnosti produkovať mine­
ralizované zuby. Výskyt jednotlivých
mutácií indikuje, že zásadný zlom
v tvorbe zubných elementov nastal
už u spoločného predka všetkých
dnešných vtákov (tzv. Neornithes)
približne pred 116 miliónmi rokov.
Podobná nezávislá inaktivácia „zu­
botvorných“ génov v rovnakom ale­
bo redukovanom rozsahu „postihla“
aj zmienené skupiny vertebrát, ktoré
počas svojho vývoja postupne strati­
li alebo výrazne obmedzili schopnosť
produkovať zuby. Na druhej strane,
všetkých šesť génov má aktívnych na­
príklad aligátor americký (zástupco­
via krokodílov sú najbližšími príbuz­
nými vtákov) či cicavce disponujúce
zubami pokrytými sklovinou (na­
pr. šelmy a slony). (R. W. Meredith,
et al., Science 346, 1336 2014; DOI:
10.1126/science.1254390)
Peter Mikula, PřF UK
Želví GPS navigace
Už dvě staletí víme, že někteří živo­
čichové se pravidelně vracejí na mís­
ta, kde se narodili, aby tu přivedli na
svět novou generaci. Objevili jsme
už, že za tím stojí schopnost (přinej­
menším) některých živočichů vnímat
magnetické pole Země a využívat ho
k orientaci svého vnitřního „kompa­
su“ (Vesmír 86, 224, 2007/4 a 86, 284,
2007/5). Přesto stále zůstává záhadou
fascinující přesnost navigace mořské
želvy karety obecné (Caretta caretta;
viz také Vesmír 74, 89, 1995/2).
Samice karety jsou úžasné cestova­
telky. Urazí tisíce kilometrů křížem
krážem několika oceány, a přesto se
jednou za dva roky vrátí naklást va­
jíčka na svou rodnou pláž. Jak ji do­
kážou tak přesně najít, popsal vědec­
ký tým v časopisu Current Biology.
Využili veřejná data z devatenáct let
(1993–2011) dlouhého sledování 12
hnízdních lokalit karet na východ­
ním pobřeží Floridy a porovnali je
se záznamy magnetického pole Ze­
mě v této oblasti. Magnetické pole
se totiž velmi pozvolna mění. Sou­
časně jeho intenzita směrem od rov­
níku k pólům roste. Tyto vlastnosti
tak dávají každému úseku pobřeží je­
dinečnou geografickou značku, kte­
rá je známa jako izolinie. Tým zjistil,
že v letech, kdy se tyto magnetické
izolinie pohybovaly od sebe (oblast
se stejnou magnetickou značkou se
192
tak rozšiřovala), želva hnízda rozlo­
žila na větší ploše (1 nebo 2 km). Na­
opak když se rozestup izolinií zmen­
šoval, hnízda byla na daném úseku
blíže u sebe. Naznačuje to, že želvy
při cestě na oblíbená hnízdiště sle­
dují magnetickou stopu dané oblas­
ti. Není vyloučena možnost dalšího
efektu, avšak ani studie zaměřená na
sledování dalších vlivů působících na
karetu obecnou žádný další vliv ne­
potvrdila jako dostatečně silný, aby
se projevil.
Nyní tedy byl podán důkaz, že ma­
gnetické pole vytváří přesné označe­
ní místa, kde leží rodiště karety obec­
né. Ta si je vtiskává už při narození
a celý život si tento magnetický pod­
pis uchovává v paměti. Studie sou­
časně ukazuje, že zemský magnetis­
mus pak druhotně diktuje velikost
hnízdního prostoru dané popula­
ce karet. (Current Biology, http://
dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.12.035)
Marek Janáč
Fascinujúce batesovské
mimikry vtákov
Batesovské mimikry (špecifické
ochran­
né prispôsobenie, keď ne­
škod­­
ný organizmus výzorom ale­
bo správaním napodobňuje jedo­
vatý druh alebo skupinu druhov)
sú v prípade stavovcov veľmi vzác­
ne – pri vtákoch je takýmto správa­
ním známy iba kuvik zemný (Athene
cunicularia), ktorý z bezpečia svo­
jej hniezdnej nory v prípade nebez­
pečenstva syčaním napodobňuje je­
dovatého hada, štrkáča. O to väčšie
prekvapenie čakalo na terénnych or­
nitológov počas výskumu na hornom
toku rieky Madre de Dios v Peru,
kde objavili zatiaľ len druhé dote­
raz opísané hniezdo koturly popola­
vej (Laniocera hypopyrra). V hniezde
sa nachádzalo jedno jasne oranžovo
sfarbené mláďa s dlhými pretiahnutý­
mi perami s čiernymi bodkami a bie­
lym hrotom na ich konci. Hoci mor­
fológia a sfarbenie peria boli samy
o sebe dosť atypické, vedcov najviac
prekvapilo nasledujúce pozorovanie:
pri vyrušení začalo mláďa veľmi po­
maly pohybovať hlavou zo strany na
stranu, čo je typické správanie lokál­
nych chlpatých húseníc. A skutočne,
pri prácach v tomto teréne našli au­
tori štúdie podobne veľké (približne
12 cm) a obdobne sfarbené jedovaté
húsenice z čeľade Megalopygidae.
Mláďatá koturly tak zašli oproti kuvi­
kom ešte o niečo ďalej – v ich prípade
sú mimikry omnoho sofistikovanejšie
a zahrňujú jednak behaviorálne, jed­
nak morfologické podobnosti s ne­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
bezpečným typom živočícha. Kotur­
ly popolavé obývajú nížinné dažďové
lesy v povodí Amazonky a živia sa
hlavne zberom všakovakého hmyzu.
Aj napriek pomerne malej veľkosti
tela hniezdia iba raz ročne (vďaka
vyššej miere prežívania dospelcov sú
pre tropické vtáky typické menšie in­
vestície do hniezdenia v rámci jednej
sezóny v porovnaní s vtákmi hniez­
diacimi v temperátoch), hniezdo je
otvorené a zvyčajne vybudované zo
suchého lístia v oblastiach s relatívne
riedkym podrastom. Tropické oblasti
sa často označujú ako tzv. biodiverzit­
né hotspoty – vyskytuje sa tam obrov­
ské množstvo najrôznejších druhov
organizmov, hmyz nevynímajúc. Aj
napriek tomu nie je vôbec jednodu­
ché nájsť tam vhodného „hmyzáka“
a uloviť ho, a preto môžu dažďové
pralesy pôsobiť doslova ako potravné
púšte. Aby dokázali nenápadne sfar­
bené dospelé jedince koturly popola­
vej zabezpečiť dostatok potravy pre
svoje mláďatá, musia často loviť ďale­
ko od hniezda a s potravou sa vracajú
k mláďatám len približne raz za hodi­
nu. Mláďatá preto rastú dosť poma­
ly a sú často dlhodobo vystavené ne­
bezpečenstvu zo strany hniezdnych
predátorov (v trópoch je hniezdna
predácia skutočne obrovská, v niek­
torých oblastiach sa môže podieľať až
80 % na hniezdnych stratách). Niet
preto divu, že v takomto type prostre­
dia bude silný selekčný tlak na „výro­
bu“ úspešných antipredačných stra­
tégií. S veľkou pravdepodobnosťou
by teda mohlo ísť o nový fascinujúci
príklad batesovských mimikier, hoci
by bolo potrebné celú záležitosť ešte
podrobnejšie preskúmať. (Londoño,
G. A., et al., The American Natura­
list, DOI: 10.1086/679106.)
Peter Mikula, PřF UK
Cesta z Afriky
Dávní hominidi měli několikrát pří­
ležitost opustit Afriku a proniknout
na Arabský poloostrov. Ten je obvyk­
le velmi pokrytý nehostinnou pouští.
Mohl být tedy pro migrujícího člově­
ka nepřekonatelnou překážkou. Po­
dle nově objevených sedimentů ulo­
žených dávnými říčními toky tomu
však v některých dobách mohlo být ji­
nak. Na jihovýchodě poloostrova za­
žily řeky během posledních 160 000
let několik období, kdy jejich korytem
tekla voda. Pravděpodobně každých
23 000 let přinášely monzuny dosta­
tek vláhy, jež stačila zásobit rostlin­
ná společenstva – přinejmenším oko­
lí řek se zazelenalo a lidé měli odchod
z Afriky usnadněn. (Geology, DOI:
10.1130/G36401.1)
Pavel Hošek
Výběr z literatury
fiktivních firem, rostou tam sklady,
které jsou nepoužitelné (třeba proto,
že nemají střechu), a státní investice
jsou méně často následované soukro­
mými. Krajští i městští úředníci jsou
častěji obviněni z korupce a stanou
před soudem. Místo aby státní pod­
pora přispívala k odstranění nerov­
ností, živí organizovaný zločin a za­
sažené regiony dále upadají.
Společenské vědy • Petr Houdek
Journal of Urban Economics 86, 98–110, 2015
PSYCHOLOGIE
Přátelé nás znají tak
dobře, že odhadnou,
kdy zemřeme
Způsob, jakým člověk žije, ovlivní,
kdy zemře – jistě ne moc šokující sdě­
lení; to mu ale neubírá na pravdivos­
ti. Víme-li, že se někdo stresuje kde­
jakou hloupostí, je neorganizovaný
nebo snadno podlehne vábení neřes­
ti, neočekáváme, že se dožije pra­
vnoučat. Dlouhověkost čekáme u kli­
ďase, nikoliv u neurotika. Lidé jsou
zároveň mistři v odhadování charak­
teru druhých. Zeptáte-li se na povahu
člověka lidí, kteří ho znají, obvykle se
na jeho základních charakteristikách
dokonale shodnou (pochopitelně ne
vždy). Joshua Jackson s kolegy si te­
dy položili otázku, zda přátelé, kte­
ří mají dokonalý vhled do naší pova­
hy, tím i fakticky vědí, kdy zemřeme.
K odpovědi využili studii, která pro­
bíhá více než tři čtvrtě století. Mezi
roky 1935 až 1938 bylo naverbováno
300 novomanželů do výzkumu, kte­
rý měl sledovat, jak osobnostní cha­
rakteristiky jednotlivců ovlivní jejich
cestu životem. O každém účastní­
kovi studie bylo v počátku také zjiš­
těno, co si o něm myslí jeho bližní.
Nakolik je oblíbený, zda je spíše ti­
chý, pečlivý, upřímný, nebo naopak
nespolehlivý, neurotický, zda je in­
teligentní, bojí se nových věcí apod.
Jelikož u většiny participantů už je
známo i datum úmrtí, lze vidět, jak
přesně přátelé určili jejich povahové
rysy (tedy ty rysy, které buď podpo­
rují, nebo znemožňují dlouhověkost).
Muži, kteří byli známými v převa­
ze označeni za svědomité, otevřené
novým věcem či kultivované, se do­
žili mnohem vyššího věku (a naopak
nespolehliví chaoti zemřeli daleko
dříve). Avšak třeba u extroverze či
obecně emoční stability vliv na délku
dožití identifikován nebyl. U žen na­
opak přispěly k dlouhověkosti emoč­
ní stabilita a přívětivost. Výsledky
jsou totožné, i když se odfiltrují cha­
rakteristiky, jako je vzdělání, příjem
či inteligence. I participanti popisova­
li svou povahu, tyto údaje však neby­
ly v předpovědi doby jejich dožití tak
přesné. Souhrn mínění přátel je přes­
nějším vhledem do předností i slabin
člověka, než jakého je schopen on
Psychological Science, on-line, 2015
sám.
EKONOMIE
Podpora podnikání a mafie
Většina zemí podporuje podnikání
ve svých méně rozvinutých oblastech.
Koneckonců kohezní politika EU je
přímo založena na posílání peněz do
chudších regionů s vyšší nezaměstna­
ností či upadajícím průmyslem. V po­
slední době však přibývají důkazy, že
úředníci či politici jen dotují oblíbe­
né firmy, mnohé projekty nemají žád­
ný smysl a finanční zdroje se prostě
promrhají. Zda a do jaké míry za tím
stojí neschopnost, nebo úplatky, je až
na výjimky nemožné určit. Pro odli­
šení obou faktorů si G. Barone a G.
Narciso zvolili ikonický příklad: na
Sicílii otestovali, zda regiony, kde his­
toricky i aktuálně působí Cosa nost­
ra, získávají více peněz na podporu
podnikání – s předpokladem, že vět­
ší část zdrojů bude nejspíše „odklo­
něna“. Mafie v Itálii vznikla nejprve
jako soukromá policie chránící maje­
tek a pozemky, když toho mladý ital­
ský stát po zrušení feudalismu nebyl
schopen. Postupně se však rozvinula
v organizaci, která se kromě „ochra­
ny“ či lichvy podílela i na ostatních
kriminálních aktivitách a nakonec
prorostla i státní mocí.
Potvrdilo se, že s přítomností mafie
v regionu je spojena o polovinu vět­
ší pravděpodobnost, že místní pro­
jekt bude financován státem, a navíc
bude příspěvek mnohem vyšší, než je
obvyklé. Výsledky by bylo možné vy­
světlit i tím, že mafie působí v chud­
ších regionech, kam vláda posílá více
peněz – leč není tomu tak. V ostat­
ních výdajích, například na kulturu
či na vzdělání, které nelze tak jedno­
duše zneužít, jsou mafií prolezlé re­
giony naopak podinvestované. V ma­
fiánských oblastech se zakládá více
LÉKAŘSTVÍ
Jsou nemocnice
nejefektivnější, když jsou
nejlepší lékaři pryč?
Asi nikdo by nezavítal do nemocni­
ce, pakliže by věděl, že v ní nebudou
nejkvalifikovanější lékaři. Je však ve­
řejným tajemstvím, že zejména ve fa­
kultních nemocnicích k podobným
situacím pravidelně dochází – kaž­
doročně se koná několik oborových
lékařských konferencí, kam odjíždě­
jí seniorní lékaři, ti nejlepší, kteří na
nich vystupují s příspěvky, vedou dis­
kusní panely či se scházejí se starými
známými. Nemocnice mají v daných
termínech na výběr mnohem méně
personálu, zůstávají spíše mladší lé­
kaři, kteří jsou navíc přepracovanější
než jindy. Nebylo by žádným překva­
pením, kdyby péče o pacienty trpěla.
Podle studie Anupama Jeny a kolegů
je tomu však spíše naopak.
Koná-li se v USA konference kar­
diologů či odborníků na oběhové
nemoci, klesá ve fakultních nemoc­
nicích úmrtnost na infarkty a jiná
akutní srdeční onemocnění u riziko­
vých pacientů. Zatímco v „normální“
dny nepřežívá celá čtvrtina pacientů,
v „konferenční“ dny umírá toliko
17,5 % pacientů přijatých se srdečním
selháním (u nerizikových pacientů
a u běžných nemocnic podobný efekt
zjištěn nebyl). Závěry přitom nejsou
ovlivněny ani jinou skladbou pa­
cientů a jejich problémů, ani různým
využíváním nemocničního vybavení,
vše je v konferenční i v normální dny
podobné. Jedním z možných vysvět­
lení, proč nejkřehčí pacienti umírají
méně, jsou-li specialisté pryč, může
být pravidlo „méně je více“. Mno­
ho lékařských zákroků může být si­
ce dobře míněných, ale jsou natolik
komplikované a rizikové, že spíš po­
škodí, než pomohou. Výsledky studie
pochopitelně neznamenají, že byste
s podezřením na infarkt neměli oka­
mžitě spěchat do nejbližší nemocni­
ce. Upozorňují, že i medicínská péče
může někdy víc škodit než pomáhat.
JAMA Internal Medicine, on-line, 2014
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
193
Výběr z literatury
biologie • Stanislav Mihulka
životní prostředí
Má sluneční aktivita
při narození vliv na
délku lidského života?
Kupodivu ano. Norští vědci odhali­
li nečekanou souvislost mezi aktivi­
tou Slunce v době narození člověka
a délkou jeho života.
Použili k tomu data 8862 Norů na­
rozených mezi lety 1676 a 1878. Zís­
kané údaje smíchali s pozorování­
mi slunečních skvrn a vyšlo jim, že
vysoká sluneční aktivita při naroze­
ní citelně snižuje šanci dožít se do­
spělosti. Norové narození v maxi­
mu sluneční aktivity žili v průměru
o 5,2 let méně nežli Norové s datem
narození v minimu sluneční aktivity.
Možným vysvětlením prý je ne­
příznivé působení ultrafialového zá­
ření. Jak se zdá, Slunce má dlouhé
prsty.
Proceedings of the Royal Society B online 7. 1. 2015
genetika a lingvistika
Celosvětové srovnání
evoluce lidských
fonémů a genů
Vědci poměrně často porovnávají
evoluční stromy založené na lingvis­
tice a genetice a zkoumají tak histo­
rii šíření lidských populací.
Sohini Ramachandranová z Brow­
no­
v y univerzity a její kolegové to
udělali v globálním měřítku a po­
rovnali veškerá dostupná data
z evoluce lidských fonémů a ge­
nů. Zabývali se celkem 2082 jazyky
a genetikou 246 lidských popula­
cí celého světa. Jejich výsledky ná­
zorně ukazují, jak se lidské jazyky
a geny vyvíjejí odlišně, což je hezky
vidět třeba u izolovaných populací.
Zároveň podle nich s rostoucí geo­
grafickou vzdáleností roste i roz­
různěnost jazyků i genů.
PNAS 112: 1265–1272, 2015
194
Evoluci lidské řeči
ovlivňuje prostředí
Naši řeč obvykle nepovažujeme za
adaptaci na okolní prostředí. Jenže
zdání může klamat.
Caleb Everett z Univerzity v Mia­
mi a jeho kolegové analyzovali fono­
logická data a klimatické údaje pro
více než 3700 jazyků a také se důvěr­
ně seznámili s laryngologií, podle
které velmi suché prostředí škodí hla­
sivkám. Ukázalo se, že lidské jazyky
jsou ve skutečnosti obstojně adapto­
vané na ekologické faktory prostře­
dí. Není to pochopitelně jediný vliv,
který řídí evoluci jazyků, ale odbor­
níci na jazyky nebo antropologové
by určitě měli brát ekologii prostředí
PNAS 112: 1322–1327, 2015-03-04
v úvahu.
paleontologie
Qijianglong, nový
mamenchisaurid z Číny
Na dinosaury tolik bohatá Čína vy­
dala další poklad. Nedávno objevený
Qijianglong je dinosaurus ze svrchní
jury, který žil před 160 miliony let.
Jako správný sauropod ze skupiny
mamenchisauridů má i Qijianglong
extrémně dlouhý krk, který dosahu­
je až poloviny celkové délky jejich
těla. Ostatní sauropodi měli krky
zhruba o délce třetiny těla, i tak ale
byli monumentální.
Vše nasvědčuje tomu, že krk qi­
jianglonga odlehčovaly duté obrat­
le, zároveň byl ale asi poměrně tuhý.
Qijianglong s ním snadněji pohybo­
val nahoru a dolů nežli do stran.
Bujná fantazie pohotově vykresluje
oživlý jeřáb sklízející listí ze stromů.
Journal of Vertebrate Paleontology, 2015: e889701
Lebka moderního člověka
ze sousedství neandertálců
Moderní Evropané mají v genomu
asi 4 procenta genů od neandertál­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
ců. To znamená, že se s nimi naši
předci museli křížit. Kdy to ale by­
lo a kde?
Israel Hershkovitz z Telavivské
univerzity a jeho početný tým spolu­
pracovníků datovali lebku moderní­
ho člověka nedávno objevenou v iz­
raelské jeskyni Manot. Její majitel ji
tu zanechal před 55 tisíci lety. V té
době tu ale žili i neandertálci a pa­
leontologové tím získali nejstarší
doklad o našem společném výsky­
tu. Pokud jsme se tu s neandertálci
setkávali, tak jsme s nimi mohli mít
Nature online 28. 1. 2015
i sex.
bakteriologie
Univerzální trik
bakteriální obrany
před antibiotiky
Dramatický nárůst odolnosti vů­
či antibiotikům velmi ztrpčuje ži­
vot dnešní medicíně. Užívali jsme si
snadnou léčbu mnoha bakteriálních
infekcí, ta doba už ale končí. Bak­
terie oprašují svůj evoluční arzenál
a náš boj s nimi se komplikuje.
Biochemička Mee-Ngan F. Yap
z Univerzity v Saint Louis a její kole­
gové vystopovali univerzální mecha­
nismus bakteriální rezistence. Ana­
lyzovali reakci nechvalně známého
zlatého stafylokoka na makrolidové
antibiotikum azithromycin a zjisti­
li, že bakterie pozastavují translaci
na ribozomech tak, aby se vyhnuly
účinku antibiotika. Poučeni touto
zkušeností budeme snad moci vyví­
jet léky vůči bakteriím účinnější.
PNAS 111: 15379–15384, 2015
entomologie
Proč bují homosexuální
vztahy mezi hrobaříky?
Není žádným tajemstvím, že se ho­
mosexuálním vztahům oddávají
mnohé živočišné druhy. Životní styl
gayů je k vidění i mezi hrobaříky, te­
dy brouky obývajícími mrtvoly. Co
je k tomu vede?
Němečtí badatelé nasbírali hro­
baříky a v experimentech zjistili, že
když je v prostředí nedostatek sa­
mic hrobaříků, jsou samci svolněj­
ší k navázání homosexuálního vzta­
hu. Samci a samice jsou u hrobaříků
skoro k nerozeznání a samci si ocho­
tou k sexu s kýmkoliv zvyšují šanci
na úspěšné rozmnožení.
Biology Letters online 28. 1. 2015
glosy
Marek Hudík
Kolik (ne)mít oken?
O neblahých důsledcích daní
Daně mají podle ekonomů zpravidla negativní
dopad na blahobyt lidí. Tento negativní dopad
překvapivě nespočívá v tom, že lidé mají po
zaplacení daní méně peněz – koneckonců vlá­
da může tyto peníze utratit žádoucím způso­
bem. Snížení blahobytu vzniká zejména proto,
že vlivem zdanění se lidé chovají jinak, než by
se chovali, kdyby daň neexistovala. Mění své
chování z prostého důvodu: aby daní zaplatili
co nejméně. Snaha vyhnout se dani představu­
je náklad, jenž není vyvážen žádným výnosem:
ekonomové proto hovoří o „ztrátě (či nákla­
dech) mrtvé váhy“ (deadweight loss) či „nadměr­
ném břemeni“ (excess burden).
Ačkoliv pro ekonomy je ztráta mrtvé váhy
jedním ze základních konceptů, se kterým se
studenti setkávají už v prvním ročníku, do
veřejné debaty o daních (a subvencích) tento
koncept příliš nepronikl. Neutěšenou situaci
by mohl změnit článek Wallace E. Oate­
se a Roberta M. Schwaba,1 který vysvětluje
ztrátu mrtvé váhy na příkladu daně z oken,
zavedené v Británii na konci 17. století. Auto­
ři ukazují, že v důsledku zmíněné daně lidé
skutečně omezili počet oken svých obydlí,
což mělo negativní dopady nejen na vzhled
budov, ale i na pohodlí a zdraví lidí.
Daň z oken byla zavedena králem Vilémem
III. v roce 1696 a v různých formách přetrva­
la až do roku 1851. Proč se stala předmětem
zdanění právě okna? Hlavní důvody byly dva.
Za prvé bylo stanovení výše daně poměrně
jednoduché – stačilo spočítat okna. Daňo­
vý úředník tedy nemusel vstupovat přímo do
domu, jak tomu bylo u dřívější daně z krbu.
Za druhé zohledňovala tato daň majetek po­
platníků: bohatší lidé zpravidla obývali domy
s více okny, a tudíž platili více než chudí.
Výši daně v závislosti na počtu oken me­
zi lety 1747–1757 ukazuje tab. I. Předpoklá­
dejme například, že váš dům má osm oken:
zvýšení počtu oken na devět nikterak ne­
zvyšuje částku, kterou musíte odvést na da­
ních – v obou případech se částka rovná nu­
le. Zvýšíte-li však počet oken na deset, zvýší
se vaše daň na 60 pencí. Za každé další ok­
no až do čtrnáctého zaplatíte 6 pencí. Mezi
devátým a desátým oknem přichází výrazný
„skok“ v nákladech. Podobný „skok“ je i me­
zi čtrnáctým a patnáctým oknem a také me­
zi devatenáctým a dvacátým oknem. Pokud
lidé reagují na změny nákladů a výnosů, jak
1) Oates Wallace E., Schwab Robert M.: The Windows Tax: A Case Study in Excess Burden. Journal of Economic Perspectives 29(1), 2015, 163–180.
počet oken
výše daně
0–9
10–14
15–19
20 a více
0
6 pencí za každé okno
9 pencí za každé okno
1 šilink (12 pencí) za každé okno
předpokládá ekonomie, potom lze očekávat,
že v důsledku daně bude „příliš mnoho“ do­
mů s devíti, čtrnácti a devatenácti okny. Je ta­
to hypotéza v souladu s daty?
Jak je vidět na grafu (obr. 1), tento před­
poklad platí: ve vzorku z uvedeného období
mělo 18,8 % domů devět oken, zatímco podíl
domů s osmi okny a také s deseti okny byl
stejný – v obou případech 4,2 %. Podobné
„skoky“ pozorujeme podle očekávání i u čtr­
náctého a devatenáctého okna.
Efekt daně je vidět i v jiných obdobích.
V letech 1747–1760 byly daněny jen domy s de­
seti a více okny. V roce 1761 však byla zave­
dena daň ve výši jednoho šilinku (12 pencí)
za okno při počtu osm a devět oken. Lze oče­
kávat, že vlivem této daně bylo po roce 1761
„příliš mnoho“ domů se sedmi okny, avšak
před tímto rokem nikoli. Porovnáme-li grafy
na obr. 1 a 2, vidíme, že k uvedenému efektu
skutečně došlo.
Podle uvedených dat se tedy lidé oprav­
du snažili dani vyhnout, a vznikla tak ztrá­
ta mrtvé váhy. Ta měla několik podob. Za
prvé vynakládali lidé zdroje na to, aby snížili
počet oken ve svém domě. Tyto zdroje však
mohly být použity produktivním způsobem
(místo zazdívání oken mohly např. vznik­
nout nové domy). Za druhé měly domy s ma­
lým počtem oken často nižší estetickou hod­
20
Tab. I. Daň z oken
mezi lety 1747–1757.
Ing. Marek Hudík, Ph.D.,
(*1980) vystudoval
Vysokou školu ekonomickou
v Praze a doktorát v oboru
ekonomie získal v roce
2011 tamtéž. Absolvoval
studijní a výzkumné pobyty
na Šanghajské univerzitě
v Číně (2007–2008),
Mises Institute v USA
(2009), Institut für
Wirtschaftspolitik v Lipsku
(2012) a v International
Center for Economic
Research v Turíně (2012).
Vyučoval na Vysoké škole
ekonomické v Praze,
Fakultě humanitních
studií Univerzity Karlovy,
Collegio Carlo Alberto
v Turíně a Anglo-American
University. Zabývá se teorií
rozhodování, teorií her
a filosofií vědy. Nyní působí
jako postdoc v CTS UK a AV.
1. Distribuce počtu
oken ve vzorku z let
1747–1757. Zdroj:
Oates a Schwab
(2015).
%
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 45
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
195
30
2. Distribuce počtu oken ve vzorku z let 1761–1765.
Zdroj: Oates a Schwab (2015).
%
notu. Za třetí znamenalo málo oken v bytech
a domech málo světla a nedostatečnou cirkulaci vzduchu, což vedlo nejen k menšímu pohodlí obyvatel, ale i k snazšímu šíření nemocí, např. úplavice, sněti či tyfu.
Po jeden a půl století trvání přinášela daň
z oken zmíněné negativní dopady. Nyní může konečně přinést také něco pozitivního tím,
že bude nadále přežívat v knihách a článcích jako názorný příklad ztráty mrtvé váhy
vzniklé v důsledku zdanění.2
Ö
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 45
2) Daň z oken se již v minulosti objevila jako příklad neefektivního zdanění v několika učebnicích ekonomie, mimo jiné také v knize Josepha E. Stiglitze: Ekonomie veřejného sektoru. Grada, Praha 1997.
Anton Markoš
Temno
V sérii krátkých komentářů budu glosovat některé pod kůži zažrané pravdy, které se bezmyšlenkovitě tradují po celá desetiletí
a brání nám vidět pestrý svět okolo. Nadpis je poněkud zavádějící:
samo slovo „klišé“ už poukazuje na to, že je věčné, no a pod slovem „vědecké“ budu mít na mysli hlavně „biologické“. Od čtenářů uvítám upozornění na další podobně zažité, ale nepravdivé nebo nepřesné obraty.
1.Zdůrazněné
prostorové oddělení
„světelných“
a „temnostních“
reakcí fotosyntézy
v chloroplastu.
„Fotosyntéza se dělí na fázi světelnou a temnostní.“ Ponechme stranou jazykově nelogickou formulaci (světelný děj probíhající
v temnu); chci ukázat, že „temnostní“ fáze je
univerzální formou asimilace uhlíku (ve formě oxidu uhličitého nebo metanu) do organických sloučenin a se světelnými ději může,
ale nemusí být vůbec spřažena (obr. 1.).
H2O
CO2
světlo
NADP+
světelná
reakce
H+
ADP
+
Pl
ATP
Calvinův
cyklus
(temnostní
fáze)
NADPH
chloroplast
O2
196
CH2O
(sacharidy)
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
VVK 1
Věčná vědecká klišé
V polovině 19. století formuloval Julius
­Sachs slavnou souhrnnou reakci fotosyntézy:
6CO2 + 6H2O + světlo → C 6H12O6 (cukr hexóza) + O2 (odpad).
Takto zapsaná rovnice jako by naznačovala,
že posvítíme-li na směs dvou plynů, dosáhneme oxidace vody a redukce CO2 (tj. přenos
elektronů z vody na CO2) za současného seskupení redukovaného meziproduktu do molekuly cukru. Takto to samozřejmě neprobíhá, molekula cukru se mění na velmi složité
struktury v buňce. Zde se pokusíme o zjednodušení a rovnici si rozdělíme na dvě fáze.
1. „Světelná“ fáze:
H2O + oxidovaný chlorofyl + světlo → redukovaný chlorofyl + O2 + H+.
Redukovaný chlorofyl (Chlred) je pravděpodobně nejlepším redukčním činidlem
v biosféře a své elektrony rychle předává na
protein ferredoxin (Fd):
Chlred + Fdox → Chlox + Fdred.
Redukovaný ferredoxin je univerzálním redukčním činidlem ve všech typech buněk a redukce s pomocí chlorofylu je jen jednou
z cest, jak ho připravit. Tímto krokem se tedy
fotosyntéza napojuje na síť oxidoredukčních
pochodů v buňce.
2. „Temnostní“ fáze tudíž není žádnou
fází čehokoliv, ale autonomní metabolickou dráhou, kdy se za pomoci redukovaného ferredoxinu provádějí energetické operace. Ty už nejsou výsostní vlastností rostlin,
ale většiny organismů (včetně živočišných).
Přitom nedochází k redukci molekuly CO2,
jak by naznačovala souhrnná reakce: redu-
kuje se složitý fosforylovaný cukr, na který
byla molekula CO2 předem navěšena. Ferre­
doxin sám také neredukuje cukr přímo, ale
své „energií bohaté“ elektrony posílá do bu­
něčných dějů. Z nich v našem kontextu jsou
důležité dva:
a) Redukce NADP+ na NADPH (+H+). Ko­
en­
zym NADPH může poskytovat „energií
nabité“ elektrony mj. do reakcí souvisejících
se syntézou organických látek.
b) Řetězec transportu elektronů v membráně (například dýchání). Generuje se
elektrochemický potenciál protonů napříč
membránou, a ten pohání mj. syntézu ATP,
kterého je při syntéze organických látek také
třeba hodně.
Energie i redukční činidlo nakonec pohá­
nějí cyklický děj; typický je Calvinův cyklus
u rostlin, kdy se CO2 naváže na fosforylo­
vaný cukr a tato sloučenina se pak v něko­
lika krocích redukuje. Nakonec se objeví
nová molekula cukru a současně se obno­
ví zmíněný fosfocukr, připravený přijmout
další molekulu CO2. Velmi podobně je to
zařízeno u většiny chemoautotrofních bak­
terií, a to dokonce i u těch, které místo fi­
xace CO2 váží do organických látek metan.
(Existují však i způsoby fixace založené na
jiném principu.)
Fotochemická reakce tedy není nutnou
podmínkou fixace CO2 do organických lá­
tek, protože ferredoxin si pro tento účel
dovedou připravit i chemolitotrofové, me­
tanotrofové, archebakterie s tzv. světelnou
pumpou, a dokonce i živočichové (ti však
jen pro speciální syntézy). Bohužel však
studenti i mnozí učitelé – dokonce i ti vyso­
koškolští – zůstávají k této skutečnosti slepí
a nadále opakují 150 let staré „pravdy“. Pro­
to jim nedochází, že život zvládal syntézu
organických látek mnohem dříve, než ob­
jevil kouzlo fotochemických reakcí. „Tem­
nostní fázi“ umí skoro každý obyvatel bio­
sféry.
Ö
Doc. RNDr. Anton Markoš,
CSc., (*1949) vystudoval
Přírodovědeckou fakultu
UK. Na katedře filozofie
a dějin přírodních věd PřF
UK se zabývá teoretickou
biologií. Napsal knihy
Povstávání živého
tvaru (1997), Tajemství
hladiny (2000), Berušky,
andělé a stroje (spolu
s J. Kelemenem, 2004),
Život čmelákův (spolu
s T. Daňkem, 2005), Staré
pověsti (po)zemské (spolu
s L. Hajnalem, 2007), Profil
absolventa (2008), editoval
sborníky Náhoda a nutnost
(2008), monografii Markoš
a spol.: Life as its own
designer (Springer, 2009),
Jazyková metafora živého
(2010).
Aby se kamínky nevydrolily
Pár poznámek k dnešnímu stylu vědecké práce
Věda se vyvíjí v rámci určitých vzorců myš­
lení, takzvaných paradigmat, která se
vždy po nějaké době mění. V minulém čís­
le (Vesmír 94, 136, 2015/3) bylo pojednáno
o významných objevech v genetice, jež způ­
sobily změnu paradigmatu a vedly k evoluč­
nímu myšlení označovanému jako postneo­
darwinismus. Protože součástí paradigmatu
jsou podle jeho definice (v duchu koncep­
ce Thomase Kuhna) i postoje a metody prá­
ce vědců, pozastavme se v pár poznámkách
u některých charakteristických rysů práce
dnešních vědců.
Poznámka první – zátěž byrokracie
Balvanem na nohách dnešní vědy je byrokra­
cie. Ta tam je doba vědců, kteří bádali pouze
pro své potěšení, třebaže jejich materiální
podmínky často bývaly obtížné. Dnešní vě­
dec je součástí stále rychleji se točícího kolo­
toče žádostí o granty, publikování výsledků,
hlášení výsledků agenturám i nadřízeným,
pravidelných evaluací i ročních zpráv ústa­
vů, výkazů práce (pro něž se ujalo krásné
označení „tajmšít“), kde musí být uvedeno,
co vědec který den dělal a s kým se sešel;
ba dokonce musí schůzky dokumentovat fo­
tograficky. Navíc opakovaně bojuje s recen­
zenty ve vědeckých časopisech, je předmě­
tem nejrůznějších scientometrických analýz.
Čas vědce je stále fragmentovanější a mož­
nost ponořit se do nějakého problému na
dlouhé hodiny či dny je dnes již těžko rea­
lizovatelným snem. Kdoví, jak by dnes pře­
žili mnich Gregor Mendel či šlechtic Char­
les Darwin…
Eduard
Kejnovský
Poznámka druhá – vědec
jako komplexní osoba
Přestože ve vědeckých týmech dochází k děl­
bě práce, je často současný vědec komplex­
ní osobou – je generátorem primárních vý­
sledků, ať již jako experimentátor, či teoretik,
spisovatelem při tvorbě článků, vizionářem
při koncipování grantů, manažerem a psy­
chologem při vedení týmu, vědeckým diplo­
matem při navazování a udržování spoluprá­
ce, ekonomem i úředníkem zajišťujícím chod
laboratoře, pedagogem i popularizátorem
vědy či šoumenem na konferencích. Tato po­
lyfunkčnost není zřejmě ničím novým, i dří­
vější vědci často museli zvládat široké spek­
trum činností. Pro někoho může znamenat
velké zatížení až utrpení, pro jiného může
být pestrostí a radostí.
Poznámka třetí – úloha peněz
Mnoho experimentů i analýz, s nimiž se dří­
ve vědci dlouho trápili, se nyní nabízí za
peníze. V oblasti genomiky je to například
sekvenování DNA nebo RNA, analýza dat,
statistické zhodnocení výsledků. Naše ruko­
pisy běžně čtou placení rodilí mluvčí, může­
te si koupit dokonce i rešerši zvoleného téma­
tu. Ptám se – nepovede vše nakonec k tomu,
že vědcům zbude jen formulování myšlenek
Doc. RNDr. Eduard
Kejnovský, CSc., viz Vesmír
94, 75, 2015/2.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
197
v grantových přihláškách (s cílem získat pe­
níze), následné „zmanažování“ experimen­
tů a analýz na zakázku a nakonec prezen­
tace výsledků v publikacích (s cílem část
těchto peněz zase utratit – publikování je
drahé)? V době stále složitějších metod a fi­
nančně náročnějších technologií by zadává­
ní práce specializovaným firmám mohlo být
pro vědce nejen pohodlným, ale i racionál­
ním řešením. Ale nebude pak naše poznání
jen jakýmsi „vedlejším produktem“ tohoto fi­
nančního kolotoče? Kolotoče od peněz k pe­
nězům. Vždyť schopnost vědce přinést do in­
stituce peníze je dnes důležitým indikátorem
při evaluacích či velkých projektech, dobré
publikace zvyšují šanci získat grantové pro­
středky. Dovolte malé přirovnání: zatímco
dávný řemeslník vyrobil a prodal sekyrku
proto, aby si za získané peníze (prostředek)
koupil jídlo, dnešní podnikatel většinou vy­
rábí sekyrky (prostředek), aby zmnožil pení­
ze. Kdyby více vynášela kladívka, vyráběl by
kladívka. Přesto ale někteří nadále vyrábějí
sekyrky pro svoji lásku k nim. Podobně je to
i s vědci. Mnohý vědec dnes také často pra­
cuje na tématech, která jsou v módě a jsou
tudíž lépe financována nebo slibují úspěch,
třebaže jeho touha po poznání a otázky, jež
si klade, ho táhnou jiným směrem. Věda ale
není podnikání. Naštěstí je i dostatek těch,
kteří naslouchají svému tíhnutí, protože vě­
dí, že tíhnutí, intuice či představivost jsou
pro vědce přinejmenším stejně důležité jako
vědomosti a fakta, a mnohem důležitější než
chladný kalkul publikačního zisku. „Představivost je důležitější než vědomosti,“ řekl kdysi
Albert Einstein.
Ve vědě musí být peníze jen prostředkem,
jak dospět k poznání, jež je skutečným cílem.
Poznání, které představuje menší či větší ka­
mínky, které přidáváme do rostoucího chrá­
mu lidského vědění. Významné objevy, ja­
ko byly například zmíněné milníky na cestě
k postneodarwinismu, se staly pevnými kvá­
dry vetknutými do klenby. Pokud však dnes
kamínky vlepíme do stěny ve spěchu našeho
fragmentovaného času anebo je zabudujeme
jen tam, kam nám ukazují mecenáši a módní
vlny, může být chrám deformovaný a kamín­
ky se mohou brzo vydrolit…
Ö
Stěhování
monarchy stěhovavého
Pohled genomický
Daniel Benda
1) doi: 10.1038/nature13812.
Daniel Benda (*1992)
studuje Přírodovědeckou
fakultu UK. Na katedře
zoologie se specializuje na
fylogenezi řasníků a jejich
koevoluci s hostiteli.
198
Každým rokem táhnou miliony monarchů
stěhovavých (Danaus plexippus) ze střední
a východní části Severní Ameriky na své zi­
moviště do středního Mexika. Na jaře se tam
páří a poté v obrovských hejnech odlétají ti­
síce kilometrů zpět na sever. Zde během léta
postupně vyrostou tři až čtyři generace. Po­
slední podniká opět cestu na jižní zimoviš­
tě. Každoroční tahy motýlů samozřejmě neu­
nikly odborné pozornosti. Výzkum sledoval
hlavně migrační cesty a způsob navigace po­
mocí slunečního kompasu a biologických ho­
din (Vesmír 83, 70, 2004/2).
Ve světle zajímavého fenoménu poněkud
zanikl důležitý fakt, že nemigrují všechny
populace monarchy stěhovavého. Některé
jsou stálé, přeletují jen na kratší vzdálenosti
a žádné velkolepé tisícikilometrové tahy ne­
pořádají. Jiné populace téhož druhu naopak
dokázaly překonat Tichý i Atlantický oceán
a rozšířit se v Oceánii, Austrálii, Evropě i se­
verní Africe. Původ a genetické pozadí mi­
gračního chování však zůstávaly dlouho ne­
známé. Až donedávna.1
Motýli rodu Danaus obecně žijí usedlým
způsobem života v tropech. Dalo by se proto
předpokládat, že migrující populace monar­
chů stěhovavých vznikly z usedlých populací
Střední a Jižní Ameriky. Fylogenomická ana­
lýza však ukázala pravý opak. Původní je mi­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
grační chování a všechny usedlé populace na
americkém kontinentě jsou odvozené. Pravi­
delné migrace se vytratily i u populací, které
překonaly Tichý a Atlantický oceán. Nakolik
dopomohl k jejich rozšíření člověk, zůstá­
vá otázkou. Výsledky jen ukazují, že motýli,
kteří se dostali do Austrálie či Evropy, mají
svůj původ také v severoamerických migran­
tech.
Srovnání genomů odhalilo více než 500 ge­
nů, jejichž alely se mezi migrujícími a nemi­
grujícími populacemi nějakým způsobem liší.
Jde především o geny spojené s morfogenezí
a neurogenezí, avšak jako jeden z klíčových
se ukázal gen kolagenu IV. Je hlavní složkou
bazálních lamin a podílí se na výstavbě svalů.
Jeho mutace často způsobují těžké myopatie
u hmyzu, ale i u člověka. To vedlo k hypoté­
ze, že alternativní forma kolagenu IV u mi­
grujících populací je přizpůsobením k letu
na dlouhé vzdálenosti a zvyšuje účinnost lé­
tacích svalů, v nichž je gen silně exprimován.
Respirometrickým měřením se opravdu zjis­
tilo, že létání jedinců z migrujících popula­
cí je energeticky méně náročné. Předchozí
práce uvádějí také odlišnosti ve tvaru křídel,
která jsou u migrantů užší a protažená. Není
tedy překvapivé, že to byli právě jedinci z mi­
grujících populací, kteří se dokázali rozšířit
přes oceány.
Nová studie s využitím genomic­
kých metod ukázala nejen evoluč­
ní původ migrujícího chování, ale
odhalila i konkrétní geny, které
jsou s migračním chováním spoje­
né. Počet jedinců v migrujících po­
pulacích je však v poslední době
stále nižší, monarchů na zimoviš­
tích ubývá. Snad přispějí k zacho­
vání a ochraně ikonického druhu
další výzkumy.
Ö
Monarcha stěhovavý
(Danaus plexippus).
Snímek © Thomas Bresson,
Creative Commons.
Prípad miesta posledného odpočinku
Richarda III. vyriešený po 529 rokoch
V roku 1485, iba dva roky po nástupe na
trón, bol Richard III. zabitý v bitke na
Bosworthskom poli. Jeho smrť znamenala koniec Plantagenetovcov z Yorku, ako
aj Platagenetovcov samotných na anglickom tróne. Zároveň priniesla ukončenie
vojny ruží (1455–1485) medzi znepriatelenými klanmi Yorkovcov a Lancasterovcov a nástup Tudorovcov (podporovali
červenú ružu, t. j. Lancasterovcov) na ostrovný trón. Richard III. bol okrem toho
posledným anglickým kráľom, ktorý padol v bitke. Lokalita s uloženými pozostatkami Richarda III. bola donedávna nezná-
ma, až vďaka zvýšenému úsiliu archeológov
a historikov sa ju roku 2012 podarilo objaviť pod jedným parkoviskom v meste Leicester. Do roku 1538 sa na tomto mieste nachádzal františkánsky kláštor, ten bol však
na príkaz Henricha VIII. zatvorený a miesto
posledného odpočinku Richarda III. časom
upadlo do zabudnutia. Podrobné genetické
a genealogické analýzy zverejnené v časopise Nature Communications však potvrdili, že pozostatky nájdené v anglickom meste Leicester skutočne patrili Richardovi III.,
poslednému panovníkovi z dynastie Plantagenetovcov. Autori štúdie zistili aj to, že
Richard III. mal takmer určite modré oči
(s 96 % pravdepodobnosťou) a s veľkou
pravdepodobnosťou (77 %) mal aspoň
ako dieťa svetlé vlasy. Je však možné, že
mu vlasy časom stmavli – na najstaršom
známom zachovanom portréte je Richard
III. vyobrazený s tmavšími vlasmi (obraz
bol však namaľovaný až 25 rokov po jeho smrti). Z analýzy kostry vyplynulo aj
to, že Richard III. utrpel počas bitky na
Bosworthskom poli niekoľko závažných
sečných poranení hlavy. Celkový charakter zranení nasvedčuje tomu, že anglický kráľ musel tesne pred smrťou prísť
o helmu. (Turi E. King, et al., Nature
Commun. 5, 5631, 2014 DOI: 10.1038/
ncomms6631; Appleby, J. et al., Lancet
385, 253–259, 2014, doi:10.1016/S01406736(14)60804-7.)
Peter Mikula, PřF UK
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
199
rozhovor
s josefem lazarem
Eva Bobůrková
Pod radarem
a teď na světlo
Josef Lazar, autor unikátního mikroskopu a metody pozorování živých buněk, držitel českého a amerického patentu vypráví
o svém „kruhovém vědeckém vývoji“. O tom, jak se vědec ze špičkové laboratoře v New Yorku stane přes noc nezaměstnaným, jak
bez peněz člověku snadno uteče světové prvenství, a o tom, jak
těžké je vědecké podnikání v Česku.
Co dovedlo českého chemika do Ameriky
a co k mikroskopům?
Můj vědecký vývoj je docela dlouhý, proměn­
livý a tak trochu kruhový. Studoval jsem syn­
tetickou organickou chemii a při magisterské
práci v Ústavu organické chemie a biochemie
jsem přičichl k hmyzím feromonům. Synteti­
zoval jsem je a látky jim podobné, ale trochu
jsem přitom záviděl biochemikům, že jejich
práce – zjišťování, jak tyto látky fungují, beha­
viorální pokusy – je zajímavější. Abych mohl
studovat biochemické mechanismy rozpozná­
vání feromonů, přesunul jsem se do Ameriky,
na doktorské studium medicinální chemie na
University of Utah a do laboratoře profeso­
ra Glenna Prestwiche, s nímž spolupracovala
i pražská laboratoř UOCHB. Abych mohl dě­
lat s bílkovinami, které interagují s feromony,
musel jsem se naučit klonovat příslušné geny.
Klonování genů je vlastně chemická reakce
s DNA, to mě jakožto chemika bavilo a i mi
to docela šlo.
A ten obrat k mikroskopům, tedy do značné míry k fyzice?
Po dokončení doktorandského studia jsem
nastoupil na Columbia University, do labora­
toře Stuarta Firesteina, který zkoumal myší
feromony. Ale uvědomili jsme si, že fungování
feromonů nikdy opravdu neporozumíme, do­
kud neuvidíme, jak v mozku běhá elektřina.
Protože na úrovni neuronů se odehrávají pro­
cesy rozpoznání feromonů, zpracování signá­
lů, spouštění chování samců nebo samiček.
Shodli jsme se na tom, že bychom tyhle všech­
ny záhady rádi rozluštili. Tehdy jsem sepsal
žádost o velice kompetitivní grant McKnigh­
tovy nadace, který dostanou ročně pouze dva
uchazeči. My jsme to štěstí měli. Tak jsem se
pro změnu začal zabývat problémem, jak to
udělat, abychom mikroskopem viděli změ­
ny elektrického napětí v buňkách. Pracovali
jsme na tom několik let, ale pak Stuart nedo­
stal grant a na konci listopadu mi řekl, že má
na mou práci peníze jen do konce ruku. To
bylo hodně nečekané a pak hodně krušné.
Jak se to stalo?
V tu dobu se situace ve financování vědy
v USA velmi zhoršila, rozpočet vysáva­
200
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
la válka v Iráku. Firestein spolupracoval
s takovými hvězdami jako profesorka Linda
Buck na Harvardu, která rok předtím (2004)
dostala Nobelovu cenu za výzkum čichu.
Že by tahle skupina výzkumníků nedosta­
la grant, bylo velmi nečekané, ale stalo se.
Měl jsem tehdy pohovor s Richardem Axe­
lem, druhým nobelistou za výzkum čichu
a jedním z nejvlivnějších lidí na Columbia
University, mimo jiné díky jeho patentu na
způsob, jak dostávat DNA do savčích buněk,
který univerzitě přinesl asi 100 milionů dola­
rů. Nicméně ani jeho doporučení mi nepo­
mohlo najít dobrou práci. Já jsem nechtěl jen
nějaký, chtěl jsem dobrý job, ale nešlo to.
Nezbývalo vám, než se vrátit do Čech.
Ještě půl roku jsem vydržel v New Yorku,
nezaměstnaný, zůstal jsem doma s dětmi.
A po nocích jsem programoval a programo­
val, až jsem vytvořil matematický model mi­
kroskopické metody, pomocí níž by bylo mě­
lo být možné pozorovat napětí v neuronech.
Nechtěl jsem to publikovat, model jsem si
raději nechal pro sebe, abychom nedávali
návod konkurenci. Trochu jsem tím zarisko­
val s kariérou, protože bez publikací je vel­
mi těžké získat peníze na výzkum, ale pořád
jsme doufali, že budeme první a že získáme
patent. Pak se mi podařilo získat na univerzi­
tě ještě na rok stipendium, které mi dalo čas
model dotáhnout a najít pracoviště, kde bych
ho mohl otestovat.
Což jste našel v Nových Hradech. Doma tedy na vaši práci peníze byly?
Ano. Tehdy jsem se vracel z prestižní uni­
verzity a Česká republika navíc byla zrovna
jednou z nových zemí v EU, takže se mi po­
dařilo získat finanční podporu z evropských
fondů i bez publikací. V Nových Hradech,
v Ústavu systémové biologie a ekologie na­
víc měli vhodný laserový mikroskop, který
jsem pro svoji práci potřeboval. Je trochu ja­
ko stavebnice Merkur, mohl jsem ho rozebrat
a přestavět, naprogramovat pro svoje účely –
jinak se totiž moc nevyužíval, protože to ne­
byl mikroskop pro biology. Po určité úpra­
vě jsem mohl začít rozvíjet svůj nápad. Byla
to dobrá volba, grant nějakou dobu vydržel
a navíc jsem tam byl tak trochu pod radarem,
neviditelný, mohl jsem si dělat, co jsem chtěl,
a kutat na svém nápadu.
Skryt očím konkurence?
Špičkový výzkum je často velice soutěživý
a konkurující si týmy si většinou navzájem
nic nedarují. Ale od Čecha v zapadlém ústa­
vu v malé zemi ve východní Evropě nikdo
nic neočekával, takže se stalo i to, že jsme
jednomu profesorovi napsali o nějakou DNA
a on nám jich poslal pět. Možná mu nás bylo
trochu líto. Ale pak peníze zase došly.
Ještě dřív, než se vám podařilo tu pozorovací metodu dotáhnout?
Bohužel. Naši práci hodně zdržely technic­
ké problémy s laserem. Trvalo přes rok, než
jsme sehnali peníze na jeho výměnu. Grant
Josef Lazar se narodil 4. 6. 1972 v Příbrami. Vystudoval organickou chemii
na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy. Doktorát z medicinální chemie
získal na University of Utah v Salt Lake City. V letech 2002–2005 a 2006–2007
působil v laboratoři na Columbia University v New Yorku. Tady začal vymýšlet
technologii, která nyní umožňuje sledovat molekulární změny v buňkách.
S týmem vědců výzkumného ústavu v Nových Hradech se mu podařilo v roce 2011 sestrojit unikátní optický mikroskop, který tuto technologii využívá.
V Nových Hradech ostatně každoročně probíhají letní školy pro studenty, kde si
mj. mohou mikroskopickou metodu Josefa Lazara vyzkoušet. Objev publikoval
v časopise Nature Methods a získal nejprve český a poté americký patent. Snímek © Jan Rasch.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
201
Snímek © Jan Rasch.
202
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
financující běžný provoz laboratoře tak skon­
čil dříve, než jsme mohli metodu dovyvinout.
Problém s penězi byl daný pořád tím, že jsem
nepublikoval. Ale já jsem se v Americe nau­
čil – dokud není hotovo, nelezu s tím ven, ji­
nak mě někdo předběhne. Chtěl jsem svou
metodu patentovat. Byl jsem přesvědčen, že
může mít dobré komerční uplatnění. Pro pa­
tentování bylo ale třeba metodu demonstro­
vat, samotný nápad se přihlásit nedá.
Tady v Čechách to ale funguje jinak. Chceš
peníze? Publikuj. Jinak zhyň.
Tady se očekává, že člověk bude publiko­
vat alespoň jeden vědecký článek za rok, to
je pravda. Byl to takový boj nervů, komu
rupnou dřív, jestli mně a opublikuju nějaká
předběžná data a žádný patent nebude, ne­
bo jestli ústavu a vyhodí mě. Tohle trvalo asi
půl roku a nebylo to nic příjemného. Ale pak
jsem podal patentovou přihlášku a publiko­
val článek v Nature Methods. Přesto jsme
ještě další rok byli bez peněz. Tady jsou uzá­
věrky grantů jen jednou ročně a nám článek
vyšel těsně po uzávěrce. Ten rok byl strašný.
Bezmocně jsem přihlížel, jak mezitím zača­
ly vycházet publikace na podobné téma z ji­
ných laboratoří. Věděl jsem, že na stejné vě­
ci dělá více týmů – na Columbia University,
na Yale, na Stanfordu, Harvardu, v Oxfordu,
v Japonsku. To oni nevěděli o mně.
Teď tedy už konečně zdroje zase máte.
Máme, ale v některých věcech už mezi­
tím musíme dohánět jiné, například labora­
toř Adama Cohena na Harvardu. Co se týče
sledování elektrických signálů v mozku, oni
jsou teď cíli nejblíže. Velice blízko.
Je asi načase říct, jakou metodu jste vlastně vymyslel.
Uvědomil jsem si, že molekuly fluorescenč­
ních proteinů, které se používají ke sledování
procesů v živých buňkách, se chovají trochu
jako antény. Zda pohltí světlo, nebo ne i směr,
do kterého světlo vyzáří, závisí na tom, jak
jsou ty molekuly natočené. Napadlo mě toho
využít. Postavili jsme mikroskop, na kterém
je vzorek – buňka či tkáň – střídavě osvět­
lován světlem s různými polarizacemi. Svět­
lo chvilku, dejme tomu deset mikrosekund,
osciluje vertikálně, světelná vlna se pohybu­
je nahoru a dolů, dalších deset mikrosekund
osciluje horizontálně, zleva doprava. A na
těch fluorescenčních molekulách pak vidí­
me, jak jsou orientované i kdy se jejich orien­
tace změní. Když chceme v buňkách sledovat
nějaký proces, třeba aktivaci G-proteinů, při­
pojíme na bílkovinu fluorescenční značku
a sledujeme orientaci této značky vůči buněč­
né membráně. Když je G-protein aktivován,
orientace značky se změní. A vzhledem k to­
mu, že G-proteiny zprostředkovávají v buň­
kách signály o hormonech, neurotransmi­
terech, odorantech i chuťových molekulách,
my jsme schopni všechny tyhle signály velmi
dobře sledovat.
A váš původní cíl – elektrické napětí v neuronech?
Na jeho detekci také pracujeme. V tomto
případě zase musíme fluorescenční značku
připojit k bílkovině, jejíž tvar se mění v zá­
vislosti na napětí v buněčné membráně. Tak­
že můžeme používat iontové kanály, nebo se
snažíme využít molekulu, která se jmenuje
prestin, je přítomna v uchu a převádí elek­
trické signály na zvuk, takže funguje jako
elektromotor nebo piezoelektrický krystal.
Když se změní napětí na membráně, mo­
lekula prestinu nějakým způsobem změní
svoji podobu a my doufáme, že po připojení
značky budeme schopni vidět, jak se v buňce
mění elektrické napětí. Zároveň se snažíme
naši techniku zkombinovat s nejlepšími do­
stupnými superrezolučními technikami, aby­
chom získali při pozorování téměř neome­
zené rozlišení.
Váš mikroskop by mohl dost zajímat farmaceutický průmysl.
Tím jsem si jist. Léků, které fungují na
principu ovlivňování G-proteinů, se ročně
prodá asi za 50 miliard dolarů. A náš mik­
roskop by mohl pomoci při hledání nových.
Loni jsme dostali i americký patent, ale pří­
mo s žádnou farmaceutickou firmou zatím
nespolupracujeme, jednání teprve probíha­
jí, stejně jako s výrobci mikroskopů. Založil
jsem kvůli tomu i spin off firmu. Příští rok už
se nám snad podaří něco prodat.
Pomáhá vám v tomto nějak domovský ústav,
nebo co si neuděláte…
Pomáhá, ale hodně je toho na mně. Teď dě­
lím svou práci mezi tři instituce, mám úvazek
na Jihočeské univerzitě, v Nových Hradech
a nově teď po letech opět i v Ústavu orga­
nické chemie a biochemie. Všude se mi sna­
ží pomoci. Možná jsem však byl příliš dlou­
ho v Americe, kde jsem byl zvyklý na trochu
jiné fungování. Tam jsou pravidla pro pod­
nikání nastavena co nejjednodušeji. Tady se
spíš vymyslí detailní, složitá pravidla a zřídí
se instituce, které pomáhají je zvládat. Pro­
to i firmu jsem nejdříve založil v USA. Přes
internet, t­rvá to půl hodiny, zaplatíte kredit­
kou 200 dolarů a je to.
Ústav organické chemie a biochemie je znám
jako světlá výjimka, co se týče převodu výsledků výzkumu do praxe či komerčního využití. Proto jste sem nastoupil?
Je to jeden z důvodů. Dalším je, že teď,
když je metoda publikovaná, už nepotřebu­
jeme být pod radarem, ale naopak co nejvíc
na očích, aby se o nás vědělo co nejvíce, aby
co nejvíc lidí naši metodu používalo. Pro
obojí je ÚOCHB dobré místo. Příjmy té mo­
ji firmy jsou zatím malé a licenční poplatky
pro můj ústav a univerzitu zanedbatelné. Ale
doufám, že to se jednou změní. Budeme-li na
trhu první, což jsme, budeme-li mít referen­
ce, zkušenosti, budeme-li umět nainstalovat,
co zákazníci potřebují, pak náš náskok bude
těžko někdo překonávat.
Myslíte si, že přístup ÚOCHB je daný americkou zkušeností ředitele Zdeňka Hostomského?
Částečně americkou zkušeností, částečně
tím, že má velice dobré vědecké i manažer­
ské zkušenosti z farmaceutické firmy. Vyzná
se v celém spektru od základního výzkumu
po komerční uplatnění. A jeho americký pří­
stup mne potěšil, i když mě přijímal: nekladl
důraz na to, abych každý rok publikoval ně­
jaký malý článek, ale spíš abych šel po vel­
kých publikacích. Bádat třeba dva tři roky
v tajnosti, a pak vydat článek v prestižním
časopise, který bude mít výrazný dopad.
To vás tedy trochu drží stranou našeho českého kafemlejnku.
Ano, nejsem zcela závislý jen na grantech,
kde se hodně hledí na velký počet publi­
kací. Ale jinak já nejsem úplně proti sou­
časnému systému hodnocení. Přinesl urči­
tě hodně pozitivního, atmosféra se zlepšila,
pročistila. Na druhou stranu je česká věda
pořád dost zahleděná sama do sebe. Před
třemi roky jsem podával grant na GAČR,
posudky byly od zahraničních posuzovate­
lů, kvalitní. Loni jsem podával grant zno­
vu a k posouzení šel pouze českým hodnoti­
telům. Review ze zahraničí je přitom velmi
důležité, navíc eliminuje struktury známos­
tí a přátelství. Tady se lidé hodně znají a já
leckoho trochu štvu tím, že jsem dlouho
nepublikoval. Navíc jsem byl dlouho v ci­
zině a nevrátil se do Čech do stejného obo­
ru, takže nemám žádného bývalého mento­
ra, který by mě podržel.
Co teď ještě potřebujete k tomu, abyste vyhrál?
Peníze už víceméně mám, spíš teď trpím
hrůzou, abych je dobře vynaložil. Když jsem
je neměl, byl jsem svobodný, zodpovědný ví­
ceméně jen sám za sebe. Nyní do mě ústav in­
vestuje, a já mám poněkud nahnáno, aby se
jim ta investice vrátila. Ale oni jsou určitě rá­
di, že mám nahnáno. Co se týče naší metody,
nejdřív jsme se snažili zjistit, zda bude fun­
govat. Teď už nám jde o to, aby naše metoda
umožnila získat co nejvíce informací o mole­
kulách v buňce a aby byla zároveň co nejjed­
nodušší, nejpřístupnější a co nejlevnější.
Co mezitím dělá Adam Cohen na Harvardu?
No, pořád ho doháníme. A protože na to
jdeme oba jinak, konkurujeme si v cíli, ne
v cestě. Ale prvenství de facto už patří jim.
Konstatujete to klidně, ale muselo to být
frustrující.
To víte, že jo, pracoval jsem na tom tak
dlouho, a v jistém smyslu jsem byl velice blíz­
ko. Přes všechny ty potíže a překážky jsem měl
pořád svou vizi, že to stihneme, že bude happy
ending. Není to však jen věcí peněz, které nám
v klíčovou dobu opravdu citelně chyběly, ta­
ké některé moje nápady se prostě ukázaly jako
méně dobré než jiné. Nápad Adama Cohena se
naopak ukázal jako velmi dobrý.
Jak na vaše pracovní zvraty a přesuny reaguje vaše americká manželka. Ji i děti jste
přesadil z New Yorku do Českých Budějovic, teď možná do Prahy…
Původně jsem měl ultimátum, že to
v Čechách zkusíme dva roky. Ale výzkum
nebyl hotový, potřeboval jsem ještě rok, pak
další… už jsme tu osm let. V průběhu té doby
skoro vždycky někdo chtěl zpátky do Ameri­
ky, syn, dcera, manželka i já, ale ta přání se
nikdy nesešla dohromady. Pravděpodobnost,
že se tam vrátíme, se stále zmenšuje. A s Pra­
hou to teprve musíme vyřešit.
Ö
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
203
molekulární
genetika
Jaroslav
Petr
Děti tří rodičů
Nové techniky zabrání tomu, aby matka přenesla na dítě chorobu
vyvolanou poškozením mitochondriální dědičné informace. Svítá na lepší časy, anebo vstupujeme na šikmou plochu vedoucí k cílenému vylepšování člověka?
Když selžou mitochondrie
Lidská dědičná informace je v buňce ulože­
na na dvou místech. Hlavním genetickým
„depem“ je buněčné jádro. Tam se skrývá
velké množství DNA, kterou nám předali
rovným dílem matka a otec. Tuto dědičnou
informaci tvoří více než tři miliardy písmen
genetického kódu a v těch se nachází zhru­
ba 23 400 genů. Druhým „úložištěm“ lidské
DNA jsou mitochondrie. Těch jsou v každé
1. Záměna mitochondrií ve zralém vajíčku. Z vajíčka ženy nesoucí poškozenou
dědičnou informaci mitochondrií je jaderná dědičná informace přenesena do vajíčka se zdravými mitochondriemi, z něhož byla původní jaderná dědičná informace odstraněna. Spolu s jadernou dědičnou informací může být přeneseno i určité množství poškozených mitochondrií. Jejich podíl v nově vzniklém vajíčku ale
není vyšší než 1 %.
vajíčko dárkyně
se zdravými
mitochondriemi
buňce stovky až tisíce. Každá mitochondrie
může obsahovat hned několik kopií DNA,
skládajících se z pouhých 16 569 písmen ge­
netického kódu. Jedna kopie mitochondri­
ální DNA (mtDNA) v sobě ukrývá 37 genů.
Dědičná informace mitochondrií je tedy ve
srovnání s jadernou dědičnou informací vel­
mi malá, ale co do zastoupení v organismu
velmi početná. A zdaleka není nevýznamná.
Mitochondrie zajišťují produkci energie a ge­
ny v mtDNA – ve spolupráci s mnoha geny
uloženými v jádru buňky – v tom hrají klíčo­
vou roli. Poškození mtDNA tak hrozí vážný­
mi následky.
Současná genetika zná asi 400 podstat­
ných změn postihujících jedno písmeno ge­
netického kódu v mtDNA a bezpočet de­
fektů postihujících její delší úseky. Na vrub
těchto poškození mtDNA je připisováno asi
120 těžkých onemocnění. Odhaduje se, že
nejméně stejný počet chorob vyvolaných po­
škozením mtDNA ještě zbývá odhalit. Cho­
roby vyvolané defekty mtDNA tvoří pestré
spektrum. Postihují kosterní i srdeční svalo­
vinu, trávicí trakt, mozek, ledviny, játra, sli­
nivku, krvetvorbu, zrak, sluch aj. Například
při Leighově syndromu je v důsledku naru­
šení mtDNA poškozen mozkový kmen a já­
dra hypothalamu. Při Pearsonově syndromu
je vážně postižena tvorba krvinek. Odhadu­
je se, že s dědičnou chorobou vyvolanou po­
škozením mtDNA se rodí zhruba jedno z pě­
ti tisíc dětí.1
Zvláštnosti mitochondriální dědičnosti
Nově vytvořené vajíčko
má převahu mitochondrií
dárkyně s nepoškozenou
dědičnou informací
a jadernou dědičnou
informaci od pacientky
s poškozenými
mitochondriemi.
Podíl poškozených
mitochondrií je do 1 %.
vajíčko pacientky
s poškozenými
mitochondriemi
jaderná
dědičná
informace
vajíčka
pólové tělísko
vajíčka s vydělenou
jadernou dědičnou
informací
mitochondrie s nepoškozenou
dědičnou informací
mitochondrie s poškozenou
dědičnou informací
jaderná dědičná informace odstraněná z vajíčka
s malým objemem cytoplazmy, v níž zůstává malé množství
mitochondrií
204
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Mitochondriální DNA dědí dítě výhradně po
matce. Ta předá své mitochondrie potomkovi
ve vajíčku. Otec sice dodá při oplození do
vzniklého zárodku malý počet mitochondrií
skrytých v krčku spermie, ale ty zárodek zá­
hy zlikviduje a ponechá si výhradně mateř­
skou mtDNA. Navzdory této „jednostrannos­
ti“ je dědičnost mtDNA v mnoha ohledech
komplikovaná. Buňka nemusí mít všechny
mitochondrie stejné.2 Některé mohou nést
defekt mtDNA, jiné mají dědičnou informa­
ci zdravou.
Když se v těle matky vytvářejí vajíčka, mno­
ží se v nich jen malý podíl z celkového po­
čtu mitochondrií, jež jsou buňce k dispozici.
Záleží na tom, jak velký podíl poškozených
mitochondrií si tvořící se vajíčko „nabere“.
I když má matka v buňkách těla poměrně
nízký podíl poškozených mitochondrií a sa­
ma žádnými zjevnými zdravotními problémy
netrpí, mohla si některá z jejích vajíček „vylo­
sovat“ vysoký podíl mitochondrií s poškoze­
nou mtDNA. Děti počaté oplozením takové­
ho vajíčka pak trpí závažným onemocněním.
Tato úskalí mitochondriální dědičnosti dále
komplikuje fakt, že některé defekty mtDNA
sice handicapují mitochondrie při výrobě
energie, ale dávají jim výhodu při množení.
Pak může podíl defektních mitochondrií při
dělení buněk v organismu narůstat.
Donedávna byli lékaři proti dědičnosti
chorob vyvolaných defekty mtDNA bezbran­
ní. V posledních letech se ale objevily nové
možnosti prevence přenosu poškozených mi­
tochondrií z matky na dítě. K dispozici je
hned několik technik.
Výměna mitochondrií ve vajíčku
Jako první vyvinul techniku pro „záchra­
nu“ před mitochondriemi s poškozenou
­mtDNA tým vedený Shoukhratem Mitalipo­
vem z Oregon Health and Science University
(obr. 1). Ti vyjmuli z dozrálého vajíčka jeho
jadernou dědičnou informaci a přenesli ji do
jiného vajíčka, z nějž předtím jadernou dě­
dičnou informaci odstranili. Technika dovo­
luje „přesazení“ jádra z vajíčka s poškozený­
mi mitochondriemi do vajíčka se zdravými
mitochondriemi.3
Postup byl odzkoušen na lidských vajíč­
kách a ukázalo se, že jaderná dědičná in­
formace si „bere s sebou“ jen zanedbatelné
množství mitochondrií. Podíl mitochondrií
„zavlečených“ s jadernou dědičnou informa­
cí se v nově vzniklém vajíčku pohybuje ko­
lem 1 %. Pro nástup dědičného onemocnění
je obvykle nutné, aby podíl poškozených
mitochondrií v buňkách přesáhl 60 %. Ně­
kdy „utáhne“ bezproblémový chod buněk
i pouhá desetina nepoškozených mitochon­
drií. Pravděpodobnost, že by nově vzniklé
vajíčko přeneslo poškozenou mtDNA do or­
ganismu dítěte ve větším množství a dítě se
Shoukhrat Mitalipov z Oregon Health & Science University, průkopník techniky přenosu jader mezi vajíčky, která je využitelná pro prevenci dědičných chorob
vzniklých v důsledku poškození mitochondrií. Snímek
© OHSU.
vadně oplozené
jednobuněčné embryo
dárkyně se zdravými
mitochondriemi vzniklé
defektním oplozením
Nově vytvořené embryo
má většinu mitochondrií
od dárkyně
s nepoškozenou dědičnou
informací a jadernou
dědičnou informaci
od pacientky
s poškozenými
mitochondriemi.
Podíl poškozených
mitochondrií je do 10 %.
jednobuněčné embryo
pacientky s poškozenými
mitochondriemi vzniklé
defektním oplozením
Jaderná dědičná informace
jednobuněčného zárodku
mitochondrie s nepoškozenou
dědičnou informací
mitochondrie s poškozenou
dědičnou informací
jaderná dědičná informace odstraněná z vajíčka
s malým objemem cytoplazmy, v níž zůstává malé množství
mitochondrií
2. Záměna mitochondrií v jednobuněčném embryu (zygotě). Ze zygoty vzniklé
oplozením vajíčka ženy nesoucí poškozenou dědičnou informaci mitochondrií je
jaderná dědičná informace přenesena do zygoty se zdravými mitochondriemi.
Jako „příjemce“ je použita zygota z defektního oplození, z níž byla odstraněna
jaderná dědičná informace. Spolu s jadernou dědičnou informací může být přeneseno i určité množství poškozených mitochondrií. Jejich podíl v nově vzniklé
zygotě však není vyšší než 10 %.
narodilo nemocné, je proto při tomto postu­
pu zanedbatelná.
O tom, že samotná technika „záměny mi­
tochondrií“ ve vajíčku nemá na budoucího
jedince negativní dopad, se Mitalipov a spol.
přesvědčili při pokusech na makacích. Za­
měnili jadernou dědičnou informaci vajíček,
ta pak oplodnili spermií a zárodky přenesli
do dělohy náhradních opičích matek. Naro­
dila se zdravá mláďata.
Pokud by tato technika posloužila pro pre­
venci přenosu mitochondriálního onemoc­
nění u člověka, musela by být k dispozici
vajíčka získaná od zdravých dárkyň, jež ne­
nesou významné množství4 defektních mito­
chondrií. Problém může být s náborem dár­
kyň. Procedury spojené s darováním vajíček
1) Více informací o dědičných chorobách vyvolaných poškozením mitochondrií lze nalézt např. v publikaci Schapira A.
H. V.: The Lancet 379, 2012, 1825–1834.
2) Výskyt různých forem mtDNA v organismu se označuje jako heteroplasmie. Naopak situace, kdy mají všechny mitochondrie stejnou mtDNA, se nazývá homoplasmie. Pokud bychom byli důslední, pak bychom museli přiznat, že homoplasmie se může vyskytnout jen teoreticky. V mtDNA dochází poměrně často ke spontánním změnám a mitochondrie
rozhodně nemají v celém těle stejnou mtDNA. Podíl mitochondrií s danou variantou mtDNA ale bývá nízký. Jako heteroplasmii označujeme proto obvykle jen stavy, kdy je mezi mitochondriemi hojně zastoupeno několik různých variant
mtDNA.
3) Tachibana M. et al.: Nature 461, 2009, 367–372.
4) I pro mitochondrie a jejich DNA platí, že nikdo není dokonalý. Každý z nás má v buňkách určité množství mitochondrií
s poškozenou mtDNA. Je jich ale obvykle tak málo, že to nevyvolává problémy.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
205
za vajíčka platit, jejich dárcovství musí být
zcela dobrovolné. Zájem o takové dárcovství
je však malý.
Výměna mitochondrií v zygotě
3. Makaci Mito a Tracker, narození po přenosu jaderné dědičné informace mezi
různými vajíčky technikou vyvinutou týmem Shoukhrata Mitalipova na Oregon
­Health & Science University (OHSU). Jména dostali podle barviva Mitotracker
určeného ke značení mitochondrií v buňce. Snímek © OHSU.
nejsou pro ženu bez zdravotních rizik. Dár­
kyně by proto neměla být motivována k dár­
covství vidinou odměny. V opačném případě
hrozí, že ženy, které se ocitnou ve finanční
tísni, zvolí dárcovství jako východisko bez
ohledu na rizika. V řadě zemí se proto nesmí
4. Přenos jaderné dědičné informace pólového tělíska. Postup byl zatím otestován jen na laboratorních myších. Z vajíčka ženy nesoucí poškozenou dědičnou
informaci mitochondrií by byla jaderná dědičná informace pólového tělíska přenesena do vajíčka se zdravými mitochondriemi, z něhož by byla původní jaderná
dědičná informace odstraněna. Pólové tělísko obsahuje jen zanedbatelné množství mitochondrií. Spolu s jeho jadernou dědičnou informací by tak mohlo být
přeneseno jen minimum poškozených mitochondrií. Jejich podíl v nově vzniklém
vajíčku by nebyl vyšší než 0,1 %.
vajíčko dárkyně
se zdravými
mitochondriemi
nově vytvořené vajíčko
má mitochondrie dárkyně
s nepoškozenou dědičnou
informací a jadernou
dědičnou informaci
od pacientky
s poškozenými
mitochondriemi
vajíčko pacientky
s poškozenými
mitochondriemi
jaderná
dědičná
informace
vajíčka
pólové tělísko
vajíčka s vydělenou
jadernou dědičnou
informací
mitochondrie s nepoškozenou
dědičnou informací
mitochondrie s poškozenou
dědičnou informací
jaderná dědičná informace odstraněná
z vajíčka s malým objemem cytoplazmy,
v níž zůstává malé množství mitochondrií
206
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
jaderná dědičná
informace
pólového tělíska
Jiný způsob „očištění“ od mitochondrií
s poškozenou mtDNA vyvinul tým vedený
Douglasem Turnbullem z Newcastle Univer­
sity.5 Tito vědci provádějí „korekci“ až u jed­
nobuněčného zárodku (tzv. zygoty) vznik­
lého po oplození vajíčka spermií (obr. 2).
Vyberou z něj jeho dědičnou informaci a tu
vsunou do jiné zygoty, z níž její dědičnou in­
formaci odstraní.
Postup má oproti zásahu na zralých va­
jíčkách výhodu v tom, že „náhradní“ zygo­
ty jsou ve srovnání se zralými vajíčky do­
stupnější a jejich získávání neprovází tolik
etických problémů. Při léčbě neplodnosti
oplozením ve zkumavce někdy dojde k de­
fektnímu oplození, kdy do vajíčka pronikne
více než jedna spermie. Takový zárodek ne­
ní životaschopný, ale po odstranění jaderné
dědičné informace poslouží velmi dobře ja­
ko nové prostředí pro vnesenou cizí jadernou
dědičnou informaci.
Na druhé straně je ale s jadernou dědičnou
informací zygoty do nového zárodku přene­
seno více mitochondrií. Mitochondrie zárod­
ku s poškozenou mtDNA mohou tvořit asi
10 % všech mitochondrií přítomných v nové
zygotě. Ale ani v tomto případě nehrozí dí­
těti narozenému z takového zárodku dědič­
ná choroba.
„Očištění“ vajíčka pólovým tělískem
Nejúčinnější techniku pro odstranění mito­
chondrií nesoucích poškozenou mtDNA vyvi­
nuli čínští vědci pod vedením Jianhong Zhu
z šanghajské univerzity Fudan. Zatím ji od­
zkoušeli jen na laboratorních myších.6 Vy­
užívá skutečnosti, že při zrání vajíčka je vy­
loučena polovina jeho dědičné informace do
malého útvaru označovaného jako pólové
tělísko (obr. 4). To obsahuje jen minimum mi­
tochondrií, ale jeho jaderná dědičná informa­
ce je naprosto rovnocenná s jadernou dědič­
nou informací, jež zůstala ve vajíčku. Pokud je
dědičná informace pólového tělíska přenesena
do vajíčka dárkyně zbaveného vlastní jaderné
dědičné informace, tvoří mitochondrie z pó­
lového tělíska asi 0,1 % všech mitochondrií
nově rekonstruovaného vajíčka. „Očista“ od
poškozených mitochondrií je tedy opravdu
důkladná. Další výhodou této techniky je, že
odebrání pólového tělíska je podstatně jedno­
dušší než odebrání jaderné dědičné informace
z vajíčka nebo ze zygoty. Zda se tato technika
prosadí a nahradí dvě starší techniky, se uká­
že až po testech na opicích a po ověřovacích
pokusech na lidských vajíčkách.
Otazníky kolem „třetího rodiče“
Za velké pozornosti světových sdělovacích
prostředků schválil v únoru roku 2015 použi­
tí „očisty od vadných mitochondrií“ britský
parlament. Pozornost veřejnosti se upírala
především ke skutečnosti, že zárodek vznik­
lý při ozdravném procesu není obdařen jen
jadernou dědičnou informací otce a matky,
ale také mitochondriální dědičnou informací
ženy, která darovala mitochondrie pro jeho
ozdravení. I proto se někdy hovoří o „dětech
tří rodičů“. Příspěvek mtDNA „druhé matky“
je sice z hlediska zdraví dítěte zcela zásadní,
ale z hlediska celkového objemu dědičné in­
formace, kterou dítě získá od všech tří „ro­
dičů“, hraje mtDNA dárkyně jen malou roli.
Narozené dítě zdědí drtivou většinu vlast­
ností po otci a „první matce“, kteří mu po­
skytli jadernou dědičnou informaci.
„Menšinová“ dědičná informace „třetího
rodiče“ nebude dětem nijak vadit. Naopak,
ochrání je před dědičnou chorobou. Jen ve
Velké Británii by tak mohlo být každoročně
zachráněno zdraví asi sto padesáti dětem.
I když vědci ověřili bezpečnost celého postu­
pu nejen na lidských vajíčkách a zygotách, ale
také v pokusech na opicích, neprobíhalo jeho
schvalování britskými zákonodárnými sbo­
ry úplně hladce. Kritici nové techniky se na­
příklad ptali, v jakém vztahu budou k dítěti
všichni tři jeho rodiče. Má k němu mít žena,
jež mu poskytla zdravé mitochondrie, stejná
práva a povinnosti jako žena, po které získalo
mnohem rozsáhlejší dědičnou informaci bu­
něčného jádra? Má dítě právo znát všechny
tři „rodiče“ a užívat si jejich péče a podpory?
Podstatně vážnější obavy se upírají k mož­
nosti, že schválením techniky dovolující na­
rození „dětí tří rodičů“ vstoupí lidstvo na
šikmou plochu, po které může sklouznout
až k tvorbě dětí na přání. Pak by už cílem
nebylo narození zdravého člověka, ale poče­
tí dítěte s předem určenými či dokonce vy­
lepšenými vlastnostmi. Rodiče by tak mohli
svému potomkovi zajistit třeba odolnost vů­
či některým chorobám, dokonalejší smysly,
vyšší inteligenci, fyzickou zdatnost či krásu.
Technika by už nesloužila k uzdravení, ale
k získání vlastností, jakými člověk od příro­
dy nebyl obdařen. Odstartoval by věk „ko­
merční eugeniky“, jejíž důsledky pro lidskou
společnost lze jen obtížně odhadovat.
Velká Británie nečelí podobným oba­
vám poprvé. Strach z „dětí na míru“ za­
chvátil zemi už po 25. červenci 1978, když
se v Manchesteru narodila Louise Browno­
vá jako první dítě ze zkumavky. V následují­
cích sedmatřiceti letech se ale žádná z těch­
to obav nenaplnila. Naopak se na světě od té
doby narodilo více než pět milionů dětí rodi­
čům, kteří by jinak zůstali bezdětní.
Teoreticky lze ozdravnou proceduru pro
početí „dětí tří rodičů“ zneužít podobně ja­
ko jakoukoli jinou technologii. V současné
době je ale takové zneužití krajně neprav­
děpodobné už proto, že nikdo neví, co by
měl udělat s lidským vajíčkem nebo zárod­
kem, aby se z něj narodilo krásnější, inte­
ligentnější a fyzicky zdatnější dítě. Na to
současná úroveň lidského poznání nestačí.
Naše vědomosti však dostačují k tomu, aby­
chom s vysokou zárukou bezpečnosti pře­
dešli závažným chorobám vznikajícím v dů­
sledku poškození mtDNA. Máme reálnou
šanci zabránit lidskému utrpení, a proto lze
jen doufat, že se po Velké Británii technika
uplatní i ve zbytku světa.
Ö
5) Craven L. et al.: Nature 465,
82–85, 2010.
6) Wang T. et al.: Cell 157, ­
1591–1604, 2014.
Čtyřicet let sledování Země
inzerce
Mise družic Landsat byla zahájena v roce 1972
a od té doby probíhá nepřetržité snímkování Země. Proto jsou tato data unikátním svědectvím
o proměnách planety za posledních 40 let. Snímky
Landsat jsou k dispozici zdarma, a tak se nabízí využít je k nejrůznějším environmentálním a makrostrukturním analýzám.
Nejnovější družice Landsat 8 snímá Zemi v devíti pásmech ve viditelné a infračervené části spektra a ve dvou termálních pásmech. Se specializovaným softwarem, například ENVI, můžeme tato
pásma skládat do obrazů, které zvýrazňují prvky v klasickém spektru pro lidské oko neviditelné
a umožňují provádět komplexní analýzy.
Vybraná data z celého světa a některé základní
analýzy si můžete sami prohlédnout na interaktivní
webové stránce changematters.esri.com/compare.
Tato kombinace zeleného, modrého a krátkovlnného infračerveného pásma se často využívá v geologických aplikacích pro sledování změn v krajině se
sporou vegetací. (Snímek z oblasti Utahu v USA.)
ARCDATA PRAHA, s. r. o., je firma plně specializovaná na technologie a služby v oblasti geografických informačních systémů. Poskytuje kompletní nabídku softwaru a služeb včetně dat dálkového průzkumu Země. Bližší informace: tel.: 224 190 511,
­e -mail: [email protected] nebo internet: www.arcdata.cz.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
207
imunologie
Novinky 16
z imunologie
Václav Hořejší
1. Příklady typických
oligosacharidových
řetězců povrchových
glykoproteinů. Tzv.
O-glykosidické
jsou navázány na
aminokyseliny serin
nebo threonin,
N-glykosidické na
asparagin. Existuje
velké množství variant,
které se liší detaily
struktury.
Škodí bifteky,
krkovičky a kaviár zdraví?
Mnozí z nás včetně mě zajisté považují za vel­
kou lahůdku pořádný biftek, krkovičku ne­
bo jehněčí kotletky, zvláště pěkně grilované.
Z epidemiologických studií ale soustavně vy­
chází, že požívání tohoto „červeného masa“
(na rozdíl od masa kuřecího či rybího) jasně
koreluje se zvýšenou incidencí závažných cho­
rob, jako je ateroskleróza, některá nádorová
onemocnění, diabetes 2. typu, a s celkovou
mortalitou. Nejvýraznější je korelace mezi
požíváním červeného masa a výskytem kar­
cinomu tlustého střeva, tedy choroby, která
je v české populaci ve srovnání se světem ob­
zvláště častá. Ke vzniku těchto chorob přispí­
vá různou měrou řada příčin, ale na všechny
má výrazně negativní vliv stav chronického
zánětu.
Za možné příčiny těchto neblahých důsled­
ků pojídání hovězího, vepřového či jiného
savčího masa je považován vznik karcinogen­
ních látek při pečení a zvláště grilování masa,
poškozování DNA střevních buněk N‑nitro­
so sloučeninami, přítomnými zejména v uze­
ninách, nebo vznik volných radikálů kataly­
zovaný hemovým železem. Tato vysvětlení
ale nejsou příliš přesvědčivá – proč by potom
stejné následky nemělo i požívání pečeného
a grilovaného masa kuřecího a rybího? Krom
toho dávky mutagenů vznikajících z masa,
které vyvolávají u pokusných zvířat nádory,
galaktóza
mannóza
N-acetylglukosamin
N-acetylgalaktosamin
fukóza
kyselina sialová
O
Ser/Thr
N
Asn
jsou nesrovnatelně vyšší než ty, které se sku­
tečně nacházejí v našich masných pokrmech.
Pozoruhodné je, že u šelem, živících se ma­
sem daleko více než my lidé, žádné karcino­
genní účinky stravy nepozorujeme.
Se zajímavým vysvětlením nyní přišla ame­
rická skupina vedená Ajitem Varki ze San
Diega.1 Tito badatelé se již delší dobu zabý­
vali detaily struktury glykoproteinů na povr­
ších lidských a jiných savčích buněk.
Glykoproteiny jsou proteiny, které jsou che­
micky modifikovány kovalentním připojením
různě velkých sacharidových řetězců (jsou
tedy, jak se někdy říká, „ocukrované“). Tyto
oligosacharidové „přívěsky“ se skládají občas
jen ze dvou, ale častěji z pěti, deseti a nezříd­
ka až několika desítek monosacharidových
jednotek, kterými bývají hlavně mannóza, N­
-acetylglukosamin, galaktóza a fukóza. Oli­
gosacharidové řetězce jsou někdy jednodu­
še lineární, ale častěji různě složitě větvené
(obr. 1). Někdy je sacharidová část glykopro­
teinů dokonce větší než samotná proteino­
vá (polypeptidová) nosná část. Připojování
sacharidových řetězců se v eukaryotických
buňkách děje dosti komplikovaným způso­
bem při biosyntéze velké většiny membráno­
vých a sekretovaných proteinů v endoplazma­
tickém retikulu a Golgiho aparátu. U mnoha
těchto glykoproteinů jsou na koncích větve­
ných sacharidových řetězců molekuly trochu
složitějšího monosacharidu zvaného kyse­
lina sialová alias kyselina N‑acetylneurami­
nová (NeuAc, obr. 2). U velké většiny savců
(včetně lidoopů) je v této terminální pozici
NeuAc ve větší nebo menší míře (10–50 %)
nahrazena velmi podobnou kyselinou N-gly­
kolylneuraminovou (NeuGc, obr. 2). Kali­
fornští badatelé si již před několika lety po­
všimli, že u lidí, na rozdíl od ostatních savců,
chybí kritický enzym nutný pro biosynté­
zu NeuGc. Kupodivu však přesto povrcho­
vé glykoproteiny některých lidských buněk,
zvláště epiteliálních, endoteliálních a nádoro­
vých, molekuly NeuGc obsahují. Ukazuje se,
že tyto molekuly pocházejí z potravy a jsou
enzymaticky „transplantovány“ z potravních
glykoproteinů na buňkami syntetizované lid­
ské glykoproteiny.
Problémem ale je, že v lidském séru jsou
přítomny ve větším či menším množství pro­
tilátky rozeznávající NeuGc. Ty vznikají při­
Prof. RNDr. Václav Hořejší, CSc., viz Vesmír 94, 93, 2015/2.
208
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
rozenou imunizací některými kmeny bakterie
Haemophilus influenzae, které do své buněčné
stěny zabudovávají malá množství NeuGc
pocházející z potravních zdrojů.2 Tyto proti­
látky se tak mohou vázat na povrchové gly­
koproteiny obsahující ony cizorodé moleku­
ly NeuGc a ve spolupráci s makrofágy a tzv.
komplementovými proteiny stimulovat chro­
nické zánětlivé děje velmi podobné těm,
které známe z řady autoimunitních chorob
vyvolávaných autoreaktivními protilátka­
mi. A je známo, že právě prostředí chronic­
kého zánětu podporuje růst nádorových bu­
něk, protože je zdrojem některých cytokinů
(např. interleukin-6, TGF-b), které působí ja­
ko růstové faktory nádorových buněk.
Ve zmiňovaném1 článku prokazuje Varki­
ho laboratoř tuto hypotézu in vivo. Používají
geneticky modifikovaný myší kmen, kterému
podobně jako lidem chybí enzym nezbytný
pro tvorbu NeuGc z NeuAc. U těchto my­
ší dochází podobně jako u lidí k inkorpora­
ci potravní NeuGc do povrchových glyko­
proteinů. Pokud jsou těmto myším současně
injikovány protilátky proti NeuGc, dochází
u nich k chronickému zánětlivému stavu cha­
rakterizovanému zvýšením koncentrace in­
terleukinu-6 a ke zvýšení spontánního vzni­
ku jaterních nádorů (myši mají na rozdíl od
lidí spíše sklon ke spontánnímu vzniku ná­
kyselina
N-acetylneuraminová
CH2OH
H3C
C
CH2OH
HC
OH
HC
OH
O
NH
O
COO–
OH
C
HO
O
HC
OH
HC
OH
O
NH
COO–
OH
OH
dorů jater nežli tlustého střeva). V článku je
uveden také obsah NeuGc v různých potra­
vinách – nejvíce jí obsahuje hovězí, bizoní,
vepřové a jehněčí maso, poměrně hodně je jí
také v sýrech. Rekordních hodnot dosahuje
v kaviáru, zatímco je nedetekovatelná v drů­
bežím mase, vejcích, rybách, krevetách, ovo­
ci a zelenině.
Zdá se tedy, že je opravdu rozumné stát se
vegetariánem nebo alespoň omezit požívání
vepřového, hovězího a vůbec savčího masa.
Je to určitě jednodušší než hledat léky, které
by inhibovaly inkorporaci NeuGc do našich
glykoproteinů nebo zamezovaly vzniku pro­
tilátek proti této látce.
Ö
Jiří Adamovič
Kamenná slunce
Způsob vzniku kamenných sluncí u Hnojnic v Českém středohoří je celkem výstižně popsán na s. 30 textu ke Geologické
a přírodovědné mapě České středohoří od Vladimíra Cajze (ed.), vydal Český
geologický ústav v roce 1996.
„Vznikla... čedičová brekcie. Přehřátá
pára zvyšovala energii exploze. Byly strhávány úlomky okolní horniny a ty z nich,
které nebyly rozdrceny, zůstaly jako xenolity v brekcii. V době chladnutí brekcie
tyto vlhčí xenolity ochlazovaly své okolí,
čedičovou brekcii. Vlivem teplotních rozdílů došlo ke vzniku kontrakčních puklin,
které se paprsčitě rozbíhají od křídových
xenolitů a vytvářejí velmi neobvyklá kamenná slunce.“
Těmi zachycenými úlomky okolních
hornin (xenolity) jsou na Hnojnicích
prachovce z vrstevního sledu křídových
hornin, kterým explozivní brekcie pro-
H2C
OH
Odpověď na každou otázku
V Risanském zálivu v Černé Hoře jsou ve
skaliscích u silnice skvěle vyvinutá kamenná slunce. Daleko větší a početnější než
ta v národní přírodní památce Kamenná
slunce ve Středohoří u Hnojnic, o níž česká
wikipedie tvrdí, že je „unikátem v celosvětovém měřítku“. Jsou ta „naše“ kamenná
slunce skutečně unikátem, který se jinde
nevyskytuje, nebo jde o jev v jiných krajinách běžný, nevzbuzující nějakou všeobecnou pozornost? Leopold Kukačka, Ústí n. L.
kyselina
N-glykolylneuraminová
cházela. K tomu lze dodat, že předložené vysvětlení nemusí být jediné platné (je
otázka, zda decimetrové xenolity mohly
samy vytvořit nezávislá centra chladnutí
celého tělesa brekcie). V přírodě bývá radiální puklinatost hornin spojena s lineárními zdroji tepla, jak můžeme pozorovat
v okolí komínovitých magmatických struktur nebo třeba na stopách po úderu blesku na skalním povrchu – fulguritech. Někdy je však obtížné rozhodnout, zda jsou
tyto pukliny výsledkem opětovného chladnutí zahřáté horniny (kontrakční pukliny),
nebo zda vznikly již při zahřátí v důsledku
2. Vzorce kyseliny
N-acetylneuraminové
(NeuAc)
a N-glykolylneurami­
nové (NeuGc).
Šipka označuje
­hydroxylovou skupinu,
kterou se NeuGc liší
od NeuAc.
1) Samraj et al., Proc. Nat. Acad.
USA 12, 542, 2015.
2) Taylor et al., J. Exp. Med. 207,
1637, 2010.
explozivního uvolnění energie přehřáté
vody a páry.
Podobný jev jako na lokalitě Hnojnice
je méně dokonale vyvinut ještě na jiných
místech v Českém středohoří. Nikde jinde
u nás ani ve světě jsem se s ním ale nesetkal
i přes relativně časté odkrytí vulkanických
brekcií s xenolity na lomových stěnách.
Na fotografiích pana Kukačky z Černé
Hory jde s velkou pravděpodobností o jiný jev – radiální puklinatost, která vznikla
při odstřelech vápencového masivu v souvislosti se stavbou silnice. Třeba by bylo
možné na některých místech ještě najít
zbytky návrtů pro uložení výbušniny. Podobných člověkem vytvořených „sluncí“
je u nás poměrně velký počet v nejrůznějších horninách, například v pískovci pod
rozhlednou na vrcholu Děčínského Sněžníku nebo v různých starších vápencových lomech v okolí Prahy.
Jiří Adamovič, Geologický ústav AV ČR, v. v. i.
Snímek © Leopold Kukačka.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
209
astrofyzika
Frédéric Marin
Vladimír Karas
Superhmotné černé díry,
pulzující srdce galaxií
Hvězda S2 v cetrální části objektu Sagittarius A* pomohla určit
vzdálenost ke středu Mléčné dráhy (25 897 světelných roků) a odhadnout hmotnost superhmotné černé díry v jejím středu.
Hvězdy, které můžeme každou jasnou noc
spatřit neozbrojeným okem na noční oblo­
ze, náležejí do našeho hvězdného ostrova –
galaxie zvané Mléčná dráha. Pohromadě je
udržuje gravitační přitažlivá síla všech ostat­
ních hvězd, jejichž vliv se kombinuje s gra­
vitačním působením temné hmoty. V sa­
motném jádru Galaxie se pak ukrývá velmi
hmotný a neobyčejně kompaktní temný ob­
jekt, superhmotná černá díra.
Tento dnes běžný astronomický pojem za­
vedl a prosadil pro označení gravitačně zko­
labovaného objektu slavný americký fyzik
John Wheeler, když v r. 1967 uvažoval o mož­
nosti, že by ve vesmíru mohly reálně existo­
vat hypotetické koncentrace hmoty-energie
tak nesmírně zahuštěné, že ani světelný pa­
prsek nedokáže uniknout z jejich blízkos­
ti. Základní matematická teorie černých děr
byla ovšem podána německým fyzikem Kar­
lem Schwarzschildem krátce po zformulová­
ní Einsteinovy obecné teorie relativity v roce
1915 a přesně tento termín „black hole“ pou­
žila vědecká redaktorka Anna Hewingová již
ve své reportáži z konference Americké aso­
210
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
ciace pro pokrok ve vědě pro vydání Science
News Letters z ledna 1964.
Dnes se astronomové domnívají, že prak­
ticky každá nebo téměř každá z mnoha mi­
liard galaxií ukrývá ve svém nitru černou
díru. Nezpochybnitelnou jistotu však nemá­
me a snad ani mít nemůžeme. Černé díry ne­
vydávají světlo, elektromagnetické záření,
které téměř výhradně zprostředkuje astro­
nomům informace o okolním vesmíru. Pří­
tomnost černé díry v jádru naší vlastní Mléč­
né dráhy je velmi pravděpodobná díky řadě
přesných měření, prováděných různými na­
vzájem nezávislými metodami.
Jak často jsou vědecké objevy výsledkem
lidské zvědavosti a zvídavosti! V první polo­
vině třicátých let minulého století studoval
Karl Guthe Jansky, americký fyzik považova­
ný za otce radioastronomie, původ rušivých
Dr. Frédéric Marin (*1987) je francouzský astronom a postdoktorální vědecký pracovník v Astronomickém ústavu Akademie
věd ČR, v. v. i. Jeho odborné zájmy se soustřeďují na astrofyziku
černých děr a numerické simulace procesů v jejich kosmickém prostředí. Frédériku Marinovi byla udělena Prémie Jana Friče.
Prof. RNDr. Vladimír Karas, DrSc., (*1960) vystudoval matematickou fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě UK v Praze.
V Astronomickém ústavu AV ČR, v. v. i., se zabývá relativistickou
astrofy­zikou a aktivními galaxiemi.
1 1 1. Protilehlé laloky Fermiho bublin objevil teprve v nedávné době satelit NASA díky zcela novým detektorům vysoce citlivým na energetické záření gama.
Tento útvar připomíná dvojici bublin, které vycházejí z jádra Galaxie a rozprostírají se po obou stranách
galaktické roviny do vzdálenosti 25 000 světelných
roků. Patrně jde o pozůstatek někdejší mohutné aktivity galaktického centra v době před jednou až třemi
miliardami let. Kresba NASA.
Prémie Jana Friče
Prémii Jana Friče uděluje Astronomický ústav
AV ČR svým mladým pracovníkům za mimořádné výsledky, kterými přispívají k prestiži ústavu v mezinárodním srovnání. Laureátem za rok
2014 se stal Dr. Frédéric Marin z Oddělení galaxií a planetárních systémů, který obdržel toto
ocenění za soubor prací Zkoumání aktivních galaktických jader pomocí polarizace záření v infračerveném, optickém, ultrafialovém a rentgenovém oboru. Multispektrální analýza představuje v astrofyzice moderní přístup umožňující
lépe porozumět fyzikálním pochodům probíhajícím ve vesmírných tělesech.
Jan Frič, po němž je Prémie pojmenována, byl
bratrem zakladatele ondřejovské hvězdárny Josefa Friče. Jan zemřel předčasně 21. ledna 1897
a rok poté jeho bratr, tehdy už s převzatým křestním jménem zemřelého bratra, tedy Josef Jan
Frič, vykoupil od obce Ondřejov pozemek pro
stavbu hvězdárny. Bratři Fričové byli synovci Antonína Friče, v pořadí druhého vydavatele časopisu Vesmír.
1995,53
1996,25
1996,43
1997,54
Sagittarius A*
1998,36
0,05"
(2 světelné dny)
S2
zvuků ovlivňujících transatlantické spoje­
ní. Zaznamenal zvláštní šum, jehož zdroj byl
zcela nejasný. Jansky se zprvu domníval, že
by tento rušivý signál mohl pocházet ze Slun­
ce. Avšak podrobným zkoumáním zjistil, že
zdrojem je celý pás Mléčné dráhy, přičemž
maximum se nalézalo v souhvězdí Střelce.
Tím získal první stopu čehosi záhadného,
skrývajícího se v samém nitru Galaxie.
Astronomové Bruce Balick a Robert Brown
prováděli následná radiová měření s cílem
přesně lokalizovat polohu a strukturu tohoto
radiového objektu. Po pečlivé analýze moh­
li konečně v r. 1974 zveřejnit studii nazva­
nou Jasná struktura v centru Galaxie o rozměru
menším než jedna oblouková vteřina. Společně
s pionýrskými pracemi z konce šedesátých
let o záření produkovaném v silných gravi­
tačních polích jde o první skutečnou iden­
tifikaci superhmotné černé díry ve vesmíru.
Pozoruhodný objekt dnes nese označení, kte­
ré mu patrně přiřkl sám Brown v analogii se
způsobem označování excitovaných stavů
v atomové fyzice: Sagittarius A*.
Moderní astronomické teleskopy a zdo­
konalené citlivé antény začaly na přelomu
20. a 21. století konečně poodhalovat tajem­
ství objektu Sagittarius A*. Infračervené ka­
mery dokážou proniknout až do bezprostřed­
ní blízkosti středu Mléčné dráhy, kde objevily
neobvyklou rodinu hvězd obíhajících velkou
rychlostí okolo – zdánlivě ničeho. Krouží ko­
lem prázdného bodu, jehož pozice přesně ko­
inciduje s objektem Sagittarius A*.
Nejvýraznější hvězda v této centrální oblas­
ti nese katalogové označení S2 a její oběžná
1994,32
1992,23
1999,47
2000,47
Sagittarius A*
2002,66
2001,50
2002,58
2002,50
2002,40
2002,33
doba činí pouhých 15,56 roku. Proměřením
trajektorie v prostoru (viz obr. 2) a určením
dráhových parametrů se podařilo zpřesnit
vzdálenost kompaktního zdroje: střed Gala­
xie je od nás 25 897 světelných roků daleko
(světlo zaznamenané dnes v dalekohledu by­
lo vyzářeno před 25 897 lety). Pomocí třetí­
ho Keplerova zákona je pak možné stanovit
hmotnost černé díry, jež činí 3 až 4 miliony
slunečních hmotností.
Další podrobné mapování vnitřních částí
Mléčné dráhy přivedlo astronomy k celé roz­
sáhlé sbírce aktivních oblastí a obrovských
molekulárních oblaků, jejichž tvar a složení
odrážejí bouřlivou historii černé díry a jejího
kosmického prostředí. Řada otazníků však
zůstává nezodpovězena.
Mezi fascinující nevysvětlené taje se řadí
Fermiho bubliny, útvar objevený v r. 2010
s pomocí vysokoenergetického velkoplošné­
ho detektoru (Large Area Telescope) na ame­
rické družici Fermi.1 Tyto gigantické bubliny
(obr. 1) vyzařují paprsky gama, které vychá­
zejí ze dvou zón rozložených symetricky se­
verojižním směrem, jedna nad rovinou Gala­
xie a druhá na spodní straně. Okraje bublin
jsou velice ostré a průměr každé bubliny do­
sahuje 25 000 světelných roků.
V průběhu uplynulých pěti let vykonali
pozorovatelé mnoho měření a teoretici vy­
pracovali řadu hypotéz, avšak původ bub­
lin zůstává obestřen tajemstvím. Možná jde
o pozůstatek dřívější velké aktivity super­
hmotné černé díry. Podobně jako řada ostat­
ních aktivních galaxií mohla i naše Mléčná
dráha kdysi vyvrhovat hmotu v podobě úz­
kých a vysoce soustředěných výtrysků míří­
cích ortogonálně k rovině Galaxie. Pokud se
tato myšlenka ukáže jako pravdivá, bude to
důkaz o velmi bouřlivé minulosti našeho ga­
laktického středu. Znamenalo by to, že Sagit­
tarius A* je ve srovnání se svými mnohem ak­
tivnějšími sourozenci – vzdálenými kvasary
– v klidném období svého vývoje (obr. 3).
Kvasi-stelární objekt – zkráceně kvasar – je
extrémní druh vysoce energetického galak­
tického jádra, který lze nalézt ve velmi vzdá­
2002,25
2. Pohyb hvězdy S2 po
eliptické dráze kolem
superhmotné černé
díry v Mléčné dráze.
Nalevo vidíme snímek
v infračerveném
světle zabírající oblast
46 × 46 světelných
roků, který byl pořízen
v r. 2002. Objekt
Sagittarius A* se
nachází uprostřed
záběru (vyznačeno
křížkem). V pravé části
je znázorněna poloha
hvězdy S2 v různých
epochách a její
výsledná keplerovská
elipsa. Přesným
měřením pohybu
více než stovky hvězd
se podařilo určit
hmotnost centrálního
kompaktního
nezářícího tělesa,
kolem kterého
obíhají: přesahuje
tři miliony Sluncí
(snímek Evropské jižní
observatoře – ESO).
1) Martina Boháčová, Vesmír 91,
336, 2012/6
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
211
3. Ztvárnění kvasaru 3C 279 vychází z představy založené na astronomických
snímcích a spektroskopických měřeních v různých vlnových délkách. Díky akreci horkého plynu je jádro tohoto objektu mnohonásobně jasnější než všechny
hvězdy v okolní galaxii dohromady. Hmotnost centrální černé díry, vzdálené od
nás přes pět miliard světelných roků, činí v tomto případě jednu miliardu Sluncí.
Kresba: ESO/M. Kornmesser.
4. Kombinace několika snímků centrální oblasti galaxie NGC 4151. Barvy odpovídají různým vlnovým délkám, na kterých bylo pozorování vykonáno: rentgenové
paprsky (modrá barva) zobrazují horké akreované plazma v okolí černé díry, viditelné světlo (žlutá) představuje místa aktivní tvorby hvězd, radiové vlny (červená) mapují chladnější oblasti mezihvězdného plynu a prachu (snímek — rentgen
NASA/Wang et al.; viditelné světlo Isaac Newton Group of Telescopes; radiové
vlny NSF/NRAO/VLA).
lených (a tudíž mladých) aktivních galaxiích.
Kvasary objevil Edward Fath již v r. 1909,
avšak jejich přesnou klasifikaci podal až dán­
ský astronom Maarten Schmidt o půl století
později, v r. 1963. Kvasary se vyznačují celou
řadou pozoruhodných vlastností, mezi nimiž
dominuje obrovský zářivý výkon. S pomo­
cí pozemních a satelitních teleskopů astro­
nomové zjistili, že převážná část infračerve­
né, optické, ultrafialové a rentgenové emise
nevzniká ve hvězdách, nýbrž vychází z po­
měrně malé oblasti kolem centra. Vzhledem
k velkému kontrastu v jasnosti jádra ve srov­
nání se zbytkem okolní hostinské galaxie se
kvasary jeví jako bodové (tedy hvězdám po­
dobné) zdroje na obloze.
212
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Jaký je však původ neobyčejně intenzivní­
ho záření (až 10 000krát intenzivnějšího než
vydává běžná galaxie)? Lynden-Bell jako
první vyslovil domněnku, že je to způsobeno
přítomností černé díry v jádře kvasaru, kde
svou silnou gravitační přitažlivostí urych­
luje a zachycuje okolní plyn, který se zahří­
vá a září. V případě naší galaxie je však zá­
soba plynu v okolí černé díry již vyčerpána,
a proto i míra akrece je velmi malá a výsled­
ný energetický výkon je nepatrný v porovná­
ní s kvasary.
Jakmile se množství plynu v okolí černé dí­
ry zvýší, vznikne z akreované hmoty diskovi­
tý útvar – akreční disk. Viskozita plynu způ­
sobuje vnitřní tření. V důsledku toho roste
teplota a záření odnáší energii do okolí. Plyn
pak klesá spirálovitým pohybem blíž k díře,
až nakonec spadne pod horizont a je nená­
vratně pohlcen. Superhmotná černá díra pů­
sobí jako jakási mohutná „kosmická pumpa“,
která nasává plynný materiál ze svého oko­
lí. Vytváří však i zajímavý protitlak. Pokud
množství záření vygenerované v padajícím
plynu přesáhne určitou kritickou hodnotu
(tzv. Eddingtonovu mez), tlak záření půso­
bí proti gravitaci a dokáže odtlačit plyn smě­
rem od černé díry. V konečném důsledku te­
dy její nesmírná přitažlivost vede paradoxně
k vymrštění části hmoty směrem ven do okol­
ního prostoru.
Kromě vlivu záření hraje roli ještě další
efekt, který se projevuje především při for­
mování úzce kolimovaných výtrysků, jež
pozorujeme v 15 až 30 procentech kvasarů
(viz obr. 5). Tyto plynné proudy dosahují
délky desetitisíců, statisíců nebo dokonce až
milionů světelných roků a jejich signál za­
znamenáváme nejčastěji na radiových frek­
vencích. Jinými slovy tyto výtrysky zasahu­
jí daleko za hranici mateřské galaxie až do
intergalaktického prostředí, kde se mnoh­
dy pohybují relativistickou rychlostí, te­
dy rychlostí srovnatelnou s rychlostí světla.
Spektra vydávaná výtrysky ukazují, že zá­
řící hmota je urychlována působením mag­
netických polí, jež se pravděpodobně také
5. Výtrysky vycházející z kvasaru 3C 175 zaznamenané v radiových vlnách s pomocí soustavy Very Large
Array. Elektricky nabité částice září synchrotronním
mechanismem při pohybu v magnetickém poli rychlostí blízkou rychlosti světla. Rozměr radiové struktury činí přes 690 000 světelných roků (snímek NRAO/
AUI, Alan Bridle et al.).
zesilují v akrečním disku prostřednictvím
dynamového jevu.
Přesto ale na úplné objasnění vzniku,
urychlení a kolimace dosud čekáme. Vzhle­
dem k jejich obrovské délce totiž není prav­
děpodobné, že by k vysvětlení stačil jen je­
diný proces. Nicméně nakonec se pohyb
výtrysků mezigalaktickým prostředím přece
jen přibrzdí a původně úzké svazky se vlivem
Kelvinovy-Helmholtzovy nestability postup­
ně rozptýlí do prostoru.
Z výše uvedených argumentů je patrné, že
černé díry hrají důležitou úlohu v životě gala­
xií. Nasávají a současně odfukují okolní plyn
a záření, čímž ovlivňují své galaktické hosti­
tele. To má závažné důsledky pro vývoj gala­
xií a může nám to pomoci pochopit některá
dosud nevysvětlená pozorování. Například
z elementárních představ o vzniku galaxií
vyplývá, že zastoupení jak velmi slabých, tak
i velmi jasných galaxií by mělo být ve vesmí­
ru početnější, než se ve skutečnosti pozoruje.
Dosud neznámý jev zabraňuje nadměrnému
ochlazování baryonové látky v halech těch
nejmenších (ale i těch největších) galaxií,
takže se plyn nezahušťuje dostatečně rychle.
Tím je zpomalena tvorba nových hvězd.
Částečnou odpověď nacházíme s pomocí
pozorování kvasarů, přesněji řečeno horké­
ho plazmatu v jejich výtryscích, které hrají
roli ve vývoji hostitelské galaxie. Svým po­
hybem v hustších plynných obálkách, obklo­
pujících vnitřek kvasarů, indukují výtrysky
turbulenci a značné množství vysoce ener­
getických srážek, jež potlačují proces vzniku
hvězd v jeho nejkritičtější počáteční fázi.
Turbulence v plynných oblacích půso­
bí proti kolapsu, čímž zpomaluje vznik no­
vých hvězd. Tento efekt působí do té doby,
dokud trvá vliv výtrysků. Pak se turbulence
postupně zmírní a formování hvězd se může
obnovit. Samotná tvorba hvězd je ovšem ta­
ké velmi bouřlivý proces, při kterém se tvoří
rychlé proudy hmoty a část stavebního mate­
riálu je odvržena do vesmíru. Pokud k tomu
dojde v blízkosti superhmotné černé díry, ta
může takto rozptýlený materiál přitáhnout
a akreo­vat. Tím dojde k opětovnému nastar­
tování výtrysků, pozastavení tvorby hvězd
a celý cyklus se opakuje (obr. 4).
Předmětem živých diskusí soudobé astro­
fyziky jsou nesčetné detaily; například jakým
přesně způsobem funguje tato kosmologic­
ká zpětná vazba a jak dochází k regulaci ži­
votních pochodů v galaxiích a k obohacová­
ní kosmického prostředí o nové prvky. Chtěli
bychom lépe pochopit především to, jaká byla
historie galaktických jader v průběhu celého
života hostitelské galaxie (obr. 6). Souhra gra­
vitačního zachycování a elektromagnetické­
ho urychlování, kolimace a vyvrhování hmo­
ty hraje významnou roli na nejrozmanitějších
škálách vesmírné hierarchie, od vzniku a růstu
galaxií přes jednotlivé hvězdy až k planetám.
Význam a vliv superhmotných černých děr
se ještě víc zdůrazní, když si uvědomíme je­
jich astronomicky nepatrnou velikost, která je
téměř srovnatelná s tím, co známe z naší po­
zemské zkušenosti. Rozměr takového objektu
6. Počítačová simulace předpokládaného vzhledu těsného okolí horizontu černé
díry, jak by ho měl zobrazit budoucí radiový interferometrický systém vyvíjený
pod označením Event Horizon Telescope. Rozlišovací schopnost interferometrie
s velmi dlouhou základnou (VLBI) dokáže rozeznat strukturu akrečního disku na
škále srovnatelné s rozměrem černé díry, kde je pohyb hmoty strháván její rotací
(snímek University of Waterloo, A. Broderick).
je přibližně stejný jako velikost sluneční sou­
stavy, avšak superhmotná černá díra ovlivňu­
je svým působením celou galaxii. Jako kdyby
jediná lidská bytost dokázala svým dechem
ovlivnit celou zeměkouli. Tento nesmírný vliv
černých děr má původ v jejich ohromném gra­
vitačním potenciálu. Díky němu působí na
okolní záření, plyn, prach a hvězdy a s jejich
pomocí utvářejí své bezprostřední i vzdále­
nější okolí a celou hostitelskou galaxii. Ani
naše Země by patrně nevznikla bez předcho­
zího působení tohoto stále pozoruhodnějšího
kosmického monstra.
Ö
K dalšímu čtení
[1] Goss W. M., Brown R. L., Lo K. Y.: The Discovery of Sgr A*, Astronomische
Nachrichten, Supplementary Issue 1, 497–504, 2003.
[2] Shields G. A.: A Brief History of Active Galactic Nuclei, Publications of the
Astronomical Society of the Pacific 111, 661–678, 1999.
[3] Su M., Slatyer T. R., Finkbeiner D. P.: Giant Gamma-ray Bubbles from Fer­
mi-LAT – Active Galactic Nucleus Activity or Bipolar Galactic Wind?, The As­
trophysical Journal 724, 1044–1082, 2010.
[4] Irion R., Wanjek Ch., Brenneman L., Carlisle C.: Black holes – the Universe’s
spinning hearts of darkness, Sky & Telescope 2012, eBook (free).
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
213
biochemie
metabolické poruchy. Diagnóza musí být
ještě potvrzena stanovením abnormální aktivity enzymu nebo na molekulární úrovni
analýzou DNA.
I přes využití nejmodernější hmotnostní
spektrometrie, celogenomového sekvenování a pečlivého klinického vyšetření se podaří určit diagnózu jen u přibližně tří procent
vyšetřovaných pacientů. Ostatní pravděpodobně nejsou postiženi dědičnou metabolickou poruchou, nelze ale vyloučit, že ­trpí
poruchou dosud nepopsanou, pro kterou
tedy zatím nebyly vypracovány analytické
diagnostické metody. Jednou z oblastí metabolismu, ve které by se mohly dosud nepopsané poruchy vyskytnout, je právě de novo
syntéza purinů.
V současné době jsou známé dvě dědičné metabolické poruchy, které se vyznačují
sníženou aktivitou enzymu – deficit adenylosukcinátlyázy (ADSL) a AICA ribosidurie
způsobená poškozením enzymu ATIC. Abnormálně zvýšené hladiny substrátů poškozených enzymů nazýváme diagnostickým
biomarkerem onemocnění a jejich průkaz
slouží k diagnostice těchto onemocnění na
metabolické úrovni.
Puriny:
Matyáš Krijt
Základ života, ale někdy i smrti
Smrtelná dávka kofeinu, jednoho z purinů, je dvanáct gramů,
což odpovídá asi 90 šálkům kávy. Toho se tedy bát nemusíme.
V těle však může dojít k nebezpečnému předávkování jinými puriny, bez našeho zavinění: když se v jejich metabolismu vyskytne
nějaká chyba.
za vzniku inosinmonofosfátu (obr. 2). Z něho
vznikají dalšími reakcemi ostatní molekuly purinů. Nadbytečné puriny jsou u lidí v několika krocích přeměňovány na koncový produkt
− kyselinu močovou, která je z těla vylučována.
Puriny a jejich metabolity se účastní životBez nadsázky lze konstatovat, že puriny jsou
ně důležitých procesů, při kterých jsou vyzákladními stavebními kameny živých or- užívány pro přenos mezibuněčných signáganismů. A nemyslíme zrovna „životabudič“ lů, jako zásoba energie, dále tvoří součásti
kofein, který mezi puriny sice patří, ale větši- některých enzymů a v neposlední řadě jsou
na z nás by měla být schopna se bez něj obe- základními stavebními kameny nukleových
jít. Ale pozor! Všeho moc škodí. V organis- kyselin, ve kterých je uložena genetická inmu může nastat předávkování úplně jinými
formace organismu. Není divu, že poškození
Mgr. Matyáš Krijt (*1987)
puriny
a bez
našeho
zavinění.
A to
s sebou
purinového metabolismu může vést k závažstuduje postgraduální obor
nese závažné zdravotní komplikace a někdy ným zdravotním komplikacím.
Biochemie a patobiochemie
také smrt. Když se v metabolismu purinů vyna 1. lékařské fakultě
Univerzity Karlovy v Praze.
skytne nějaká chyba, může vést k akumula- Osm set dědičných chorob
Pod vedením školitelky
ci meziproduktů v syntetické dráze základ- V Ústavu dědičných metabolických poruch
Ing. Marie Zikánové, Ph.D.,
1. lékařské fakulty UK a Všeobecné fakultní
ní molekuly purinů inosinmonofosfátu nebo
se v Ústavu dědičných
koncového produktu purinového metabolis- nemocnice v Praze je ročně vyšetřováno kometabolických poruch
lem 3000 dětských pacientů s podezřením,
mu kyseliny močové. Co se děje pak a jaké
1. LF UK věnuje výzkumu
že trpí některou dědičnou metabolickou pojsou naše možnosti chybu opravit?
fyziologie a patologie de
Puriny jsou organické látky, které v organis- ruchou. Do této skupiny patří více než 800
novo syntézy purinů na
molekulární, buněčné
onemocnění, jejichž příčinou jsou chyby
mu vznikají metabolickou dráhou zvanou de
i proteinové úrovni.
novo syntéza purinů. Během ní dochází k tvor- v zápisu genetického kódu v nositelce děProjekt popisovaný
bě nové základní molekuly purinů inosinmo- dičné informace – nukleové kyselině DNA.
v článku autor představil
nofosfátu, jenž je vystavěn v deseti reakcích Následkem těchto chyb se v organismu tvoří
na čtvrtém ročníku
za
přispění šesti enzymů, mnoha dalších látek poškozené proteiny. U proteinů s enzymovědeckopopularizační
a značného množství energie (obr. 1). V rám- vou aktivitou vedou tyto chyby ke změně jesoutěže FameLab pořádané
jich funkce. Ve většině případů mají enzymy
ci úsporného hospodaření jsou puriny také
British Council v ČR, viz
www.famelabcz.com.
sníženou nebo nulovou aktivitu. To způsobí
recyklovány tzv. „záchrannými drahami“ opět
hromadění substrátů poškozeného enzymu
a nedostatek produktů, které měly být vý1. Syntéza purinů de novo: Během této metabolické dráhy dochází k výstavbě
sledkem dané enzymové reakce – tedy mezákladní molekuly purinů – inosinmonofosfátu. Ten je vystavěn v deseti krocích
tabolickou poruchu.
(vyznačených rovnými šipkami) z několika organických i anorganických kyseKlinické projevy většiny metabolických
lin, aminokyselin a fosforibosylpyrofosfátu za přispění šesti enzymů a značného
množství energie.
poruch jsou pro mnoho různých onemocV první reakci je na fosforibosylpyrofosfát přenesena aminová skupina NH2
nění společné. Proto je velmi obtížné staz aminokyseliny glutaminu (oranžová) za vzniku fosforibosylaminu a vedlejších
novit diagnózu jen na základě podrobného
produktů glutamátu a pyrofosfátu (látky vstupující do reakce jsou znázorněny
klinického vyšetření a je třeba využít diana začátku zahnuté šipky, vedlejší produkty na konci zahnuté šipky). Na aminognostické laboratorní metody. Sledují se
vou skupinu fosforibosylaminu je poté navázána aminokyselina glycin (modrá).
odchylky v metabolickém profilu v různých
V dalších krocích je postupným připojováním jednotlivých funkčních skupin netělních tekutinách. Nález významně změbo molekul (barevně označeny) vybudován nejprve imidazolový a poté pyrimidinový kruh, jehož dokončením vzniká inosinmonofosfát.
něných hodnot může být projevem dědičné
O
O–
P
O–
glutamin + H2O
O
O
H
H
H
OH
H
O
O
P
O–
O
O– P
O
O
P
OH
O– glutamát + PPi
O–
NH2
O
glycin + ATP
C
O
H
N10–formyl–THF
H
N
glutamin
H + H2O
+ ATP
H
OH
H ADP + H2O + Pi
O
C
NH
THF
O
O
NH
ribosa–5–P
214
fosforibosylamin
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
H
C
ATP
N
HO
C
ATP + HCO3–
N
aspartát + ATP
C
C
glutamát HN
+ ADP
+ Pi
glycinamidribotid
formylglycinamidribotid
O
NH
ADP + Pi
ribosa–5–P
formylglycinamidinribotid
H2N
N
ADP + Pi
ribosa–5–P
aminoimidazolribotid
H2N
N
CH2
ADP + Pi
H2N
N
karboxyaminoimidazolribotid
O
H
hypoxanthin
xanthin
vých HeLa buněk, jsme připravili v naší laboratoři. Oba buněčné modely jsou k dispozici
v několika liniích odpovídajících poruchám
jednotlivých kroků syntézy purinů. Každá buněčná linie je geneticky upravena, aby
tvořila poškozený enzym pro jeden vybraný
krok syntézy a představovala tak situaci defektu v tomto kroku.
Předpokládáme, že u jednotlivých modelových linií dochází k hromadění substrátu, který nemůže být poškozeným enzymem
zpracován. Naší snahou je vyvinout spolehlivé metody pro stanovení těchto sloučenin.
Nedávno jsme zavedli metodu stanovení
diagnostických markerů pro deficit adenylosukcinátlyázy v suché krevní kapce. Její
odběr i transport je velmi jednoduchý. Odebranou suchou kapku stačí vložit do obálky
a poslat do příslušné laboratoře na vyšetření. V dnešní době bohužel není k dispozici žádná efektivní terapie těchto onemocnění, změnit tento stav je jedním z cílů našeho
studia fyziologie a patologie de novo syntézy purinů. Již nyní na buněčných modelech
testujeme vliv chemoterapeutik a cytostatik.
Věříme, že naše vynaložené úsilí i finanční
prostředky získané z grantů nakonec povedou k cíli, kterým je pomoc trpícím pacientům i jejich rodičům. A i když momentálně nemůžeme nabídnout účinnou léčbu,
úspěšná diagnostika je důležitá pro vyloučení neúčinné léčby, která pacienty zatěžuje,
ale především umožní postiženým rodinám
genetické poradenství v případě plánování
dalšího těhotenství. To bez diagnózy možné
není.
Ö
C
N2
fumarát
ribosa–5–P
sukcinylaminoimidazolkarboxamidribotid
kyselina močová
2. Recyklace purinových bází „záchrannými drahami“ a jejich vyloučení z organismu. Při degradaci purinů je z inosinmonofosfátu, adenosinmonofosfátu a guanosinmonofosfátu nejprve oddělen zbytek kyseliny fosforečné a následně cukerná složka ribosy za vzniku purinových bází guaninu a hypoxanthinu. Tyto báze
mohou být dále přeměněny na kyselinu močovou a vyloučeny z organismu močí
nebo recyklovány zpátky na guanosinmonofosfát a inosinmonofosfát pomocí enzymu hypoxanthinguaninfosforibosyltransferázy.
C
ribosa–5–P
adenosin
inosin
N
N10–formyl–THF
H
H2N
VYSVĚTLIVKY
ADP = adenosindifosfát
ATP = adenosintrifosfát
Pi = (anorganický) fosfát
PPi = (anorganický) pyruvát
THF = tetrahydrofolát
O
O– P O
O–
N
THF
O
C
H
H
OH
H
O
C
N
HN
C
HC
C
N
CH
C
ribosa–5–P
aminoimidazolkarboxamidribotid
H2N
O
H
ribosa–5–P
O
O
N
adenosinmonofosfát
fosforibosylpyrofosfát
O
N
H
CH
hypoxanthinguaninfosforibosyltransferáza
guanin
C
C
H
ribosa–5–P
fosforibosylpyrofosfát = PRPP
H
N
H
inosinmonofosfát
guanosin
Projevy a možnosti léčby
O
sukcinyladenosinmonofosfát
guanosinmonofosfát
Pacienti s poruchami v de novo syntéze purinů
trpí neurologickým postižením různého stupně – prenatální zástava růstu či fatální neonatální poškození mozku, závažné opoždění psychomotorického vývoje, poruchy růstu
a brzké úmrtí, u pacientů trpících střední až
lehkou formou mírné psychomotorické opoždění vývoje, hypotonie a příznaky autismu.
Vzhledem k počtu diagnostikovaných pacientů jsou tato onemocnění považována za
vzácná. V případě AICA ribosidurie byla zatím diagnostikována celosvětově pouze jedna pacientka. Deficit adenylosukcinátlyázy
byl již v literatuře popsán u osmdesáti pacientů v šedesáti sedmi rodinách.
Geneticky podmíněné defekty dalších enzymů syntézy purinů nebyly zatím prokázány. Jejich existence je přitom velmi pravděpodobná a lze u nich očekávat podobný
projev jako u již popsaných onemocnění, tzn.
nespecifické neurologické projevy a zvýšenou koncentraci substrátů poškozeného enzymu v tělních tekutinách.
Pro simulaci poruch využíváme buněčné
modely. Jde o linie ovariálních buněk křečka čínského (CHO buňky), které jsme získali
darem od prof. Davida Pattersona z Eleanor
Roosevelt Institute, University of Denver.
Druhý typ modelu, linie lidských nádoroO
NH2
xanthosinmonofosfát
N
H
N
ribosa–5–P
formylaminoimidazolkarboxamidribotid
H2O
N
N
ribosa–5–P
inosinmonofosfát = IMP
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
215
Voyage of Pixel Detectors: from Particle Physics
through Biomedical Imaging up to Outer Space
Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University in Prague, Horska 3a/22, CZ 12800 Prague 2, Czech Republic, www.utef.cvut.cz
Research carried out in frame of the Medipix2&3 Collaborations.
Medipix
This is the image which demonstrated the potential of hybrid silicon pixel
detectors for tracking applications in High Energy Physics. It shows 153
high energy particle tracks flying through a telescope of half a million pixels
in the WA97 experiment back in 1995. Every red dot in this image signifies a
pixel which has been hit by a track and there are no pixels giving false hits.
Therefore this image - which was taken with a 1 microsecond shutter time is noise free! That was the key parameter which drove almost all of the LHC
experiments to adopt hybrid pixel technology for their vertex detectors. It is
also why this technology is so unique for imaging applications.
With the Medipix family of chips we have striven to disseminate a
technology which was developed because of the needs of the Large Hadron
Collider experiments at CERN to other fields of science.
The activity started in the 90's when a small Collaboration of 4 institutes
produced the Medipix1 or Photon Counting Chip (PCC) demonstrating the potential of the new technology
to provide noise-free single photon counting.
At the end of the 1990's the Medipix2 Collaboration was formed with the aim of taking advantage of the
potential of deep sub-micron CMOS to shrink the pixel size and to increase the number of pixels per chip.
Medipix2, Timepix and Medipix3 chips are the outcome of that effort. IEAP CTU in Prague is actively
contributing to the Medipix Collaboration starting from 1999.
Presented at CERN's 60th anniversary, Prague, Sept. 2014
Timepix detector
Pixel array:
Pixel size:
Publication activities
256 x 256
55 x 55 m2
Each pixel is connected to its respective
preamplifier, discriminator and digital
counter integrated on the readout chip.
Occurrence of keyword
"Medipix” in publications. Size
of each point is proportional to
the number of publications
with the name of the
institution, line width is
proportional to the number of
publications, where it occurs
affiliation between the two
institutions (by Sotirios
Fragkiskos, FP-DI, CERN).
Each Timepix pixel can work in one of three modes:
1. Medipix mode - Counter counts incoming particles.
2. Timepix (Time of Arrival (ToA)) mode - Counter works
as a timer and measures time of the particle detection.
3. Time over threshold (ToT) mode - Counter is used
similarly to Wilkinson type ADC allowing direct energy
measurement in each pixel.
Development
Application
• Instrumentation for position-sensitive and
spectroscopic detectors of ionizing radiation
• signal processing, image reconstruction,
data acquisition & online visualization
High contrast X-ray transmission radiography
15 mm
60 mm
FitPIX
- USB2.0 based data read-out and
DAQ interface
- Singles and stacks
Pixelman software package - can be run
on Microsoft Windows, Linux, Mac OS X
- supports all available Medipix2 based
devices and commonly used readout
interfaces.
MRI SPECT
Insert system
WidePIX 4x5
Photo
USB Lite & MiniPIX
RASPIX
- Miniaturized and low power - universal solution of radiation camera,
solutions of radiation camera - Wi-Fi, 3G or ethernet connectivity,
- Variable number of stacked pixel detectors,
- Stand-alone mode with web based user interface
X-ray radiography of several objects measured by single particle counting radiation imaging detector WIDEPIX 10x10 with resolution of 2560x2560 pixels (6.5 Mpixels).
Phase sensitive imaging
Multipix
- modular system with very fast readout
of 850 frames per second.
- Each module is equipped with
edgeless sensor allowing tiling.
- Modules can be read-out
independently or synchronously.
WidePIX 10x10
The world largest single particle counting
radiation imaging detector WIDEPIX
10x10 with resolution of 2560x2560 pixels
(6.5 Mpixels) and continuously sensitive
area is composed of a matrix of sensitive
detector tiles.
X-ray micro-tomography
Back to particle physics
X-ray radiography of several plant
seeds measured by hybrid
semiconductor detector Timepix
(operated in the counting mode).
Neutron transmission radiography
Moedal
ATLAS-MPX
LHC experiment – MoEDAL (The Monopole and Exotic
Detector at the LHC), which is situated around LHCb
VELO, is designed to detect and measure the magnetic
monopoles and in addition to that other highly ionizing long
lived massive particles produced at the LHC. The detector
uses combination of in-flight detection with Nuclear-Track
Detectors (NTD) and trapping in aluminium absorbers. The
IEAP CTU physics group suggested use of Timepix
detectors for on-line measurement of heavily ionizing
particles leaving the interaction vertex.
15 Medipix devices installed at ATLAS
detector at LHC, CERN, for radiation
monitoring
ATLAS-MPX
1x Medipix 2 chip
300µm Si sensor
Converter layers
LiF+80µm Al foil area
80 and 160µm Al foil area
PE area
PE+80µm Al foil area
Uncovered area
Mouse kidney measured by Medipix2 detector with microfocus tungsten X-ray tube at
40 kV: Single projection (a);enlarged detail with edges enhanced by phase effects (b)
and 3D tomographic reconstruction (c). Reconstruction is performed by 3 iterations in
OSEM method from 72 projections.
The track of a single
high-Z highly energetic
heavy particle with
associated delta electrons.
MoEDAL at the
LHC, CERN
Reconstructed structure of mouse hip joint. X-ray microtomography measured by the Medipix2 device with 300 m
thick silicon sensor and a micro-focus X-ray tube.
Transmission radiography with
heavy charged particles
Blank cartridge: Photograph (a), X-ray radiogram (b) and neutron radiogram (c) revealing the presence of explosive filling.
Radiograms taken by Medipix2 device. d) Neutron tomographic 3D reconstructions of a blank cartridge (from 100 projections).
Explosive filling is clearly visible
X-ray fluorescence imaging
Principle of radiography based on measurement of energy
loss of heavy charged particles penetrating an investigated
object (left). Spider slough radiograph obtained by
measurement of energy losses of 5.5 MeV alpha particles.
The image looks dotted because only 720 000 alpha particles
were used for 1 Megapixel image.
ATLAS-TPX
Double beta (ββ) research
Upgrade of the radiation detection network
The physics group of the
IEAP CTU is involved in
research of double beta
decay (ββ) through
collaborations TGV
(2EC/EC decay of 106Cd)
and COBRA (0ββ decay in
Cadmium Zinc Telluride).
The IEAP group suggested
the use of pixel detectors in
ββ decay exploiting their
per-pixel spectrometry and
capability to provide 2D
signature of particle tracks.
By this way it is possible to
distinguish between signal
and background events,
which is crucial in such rare decay experiments. A
coincidence setup using stacks of Timepix detectors based
on low background boards has been developed (see
Figure) and installed in the underground laboratory LSM
(France). At present, long-term background measurement
is underway and preliminary results show high suppression
of background and advantage of use of pixel detectors in ββ
decay studies.
ATLAS-TPX
2x Timepix chip
300µm Si sensor
500µm Si sensor
Converter layers
LiF+80µm Al foil area
PE area
PE+80µm Al foil area
Uncovered area with 226Ra calibration foil
Standard TPX detector unit
Two layer Timepix telescope
Readout speed 1-5 fps
0.5 mm Al shielding (reducing sensitivity to low
energy electrons and photons)
Energy threshold 5-10 keV
Fast neutron component detection by means of
coincidence
Enhanced directional sensitivity
New readout interface concept
Based on RaspberryPi and FPGA
Ethernet connection to data storage PC
Trigger signal to have a possibility to run whole or
part of the network in coincidence
Space research
Miniaturized TimepixText
Quantum Dosimeters (5x) for the
International Space Station, NASA ISS module
Particle tracking
Direct observation of decay of
radioactive nuclei
Application of event-by-event processing for full-field X-ray
fluorescence (XRF) radiography. The approach enables
visualization of 2-D samples with elemental composition
sensitivity. The pinhole camera setup used in such experiments
is on the left. Photograph (left) and grayscale RGB coded XRF
image (right) of a printed circuit board (PCB). Materials
recognized on the PCB are marked by circles: lead solder (a),
lead and tin solders with ratio 40:60 (b), copper wire (c).
3D dose distribution for Hadron
Therapy
Typical tracks recorded by the Timepix device in the Timeover-Threshold mode for different particle types: X-rays with
energy 60 keV and 26 keV from a 241Am radionuclide source
(a), electrons emitted by 90Sr (b), clusters created by 5.5
MeV alphas from 241Am (c) and traces of 11 MeV protons
entering from the left side to the detector under angle of 85
degrees (d)
A single 8He ion detection and decay sequence recorded by
Timepix: The incoming 8He is recorded by several pixels (orange
blob) at time 0 ms (trigger time). The 8He consequently β decays
by emission of an electron (red track) at time t1. The daughter
nucleus 8Li in turn also β decays by emission of another electron
(green track) at time t2 and essentially immediately splits into
two α particles (green blob).
Conclusions
SATRAM spacecraft payload:
Space Application of Timepix Radiation Monitor Text
Output part
of accelerator
Water tank used
as phantom
Timepix tracker & particle telescope
payload for RISESAT satellite
In order to provide a precise detection of the mixed radiation
field in space with track visualization a compact and
lightweight particle tracker based on the pixel detector
Timepix was constructed.
International Space Station
Earth correlated spatial distribution of REM
dose data rate (uGy/min)
RISESAT: Rapid International Scientific
Experimental Satellite, Tohoku University,
Sendai, Japan. To be launched 2015/2016.
Engineering model of the payload and positioning
in the RISESAT satellite.
Space radiation visualized by Timepix SATRAM payload in open space along
Proba-V orbit at 820 km over the north pole (left) and SAA (right)
Timepix detector in the highly miniaturized LITE architecture (a)
customized for the ISS (b) as deployed with an on-board laptop
via USB port (c) in a NASA Module at the ISS (d). 5x devices
deployed (in orbit since Oct 2012). In cooperation with Houston
University and NASA.
Radiation dose rate
measured on line on ISS.
Response shown is
integrated over all single
particles registered in
exposure time bin 4 s.
-
Earth map spatial distributions measured by Timepix onboard ISS displaying the
flux of all radiation components integrated over the northern hemisphere/North
Atlantic (a) and south hemisphere with the South Atlantic Anomaly SAA (b).
SATRAM payload attached to the ESA Proba-V satellite prior
launch onboard ESA Vega-2 rocket. Launched/in orbit since 7th
May 2013.
Radiation Earth map spatial distributions measured by Timepix onboard Proba-V
satellite displaying all radiation components integrated over 5.5 months over
South America and the South Atlantic Anomaly SAA (a), the Americas (b) and the
northern hemisphere/Europe/North Africa (c). Radiation intensity displayed in
color (log scale).
Illustration of sky mapping of energetic space RISESAT international team with two IEAP CTU
radiation by the Timepix-based radiation micro- Prague scientists at payload satellite integration at
Tohoku University in Japan.
telescope in low Earth orbit.
EVOLUČNÍ
ANTROPOLOGIE
1. Khoisanské skalní malby poblíž města Mossel Bay
v Jihoafrické republice. Podobné skalní umění staré až
40 000 let dokládá někdejší rozšíření lovců a sběračů
příbuzných Khoisanům napříč jižní a východní
Afrikou. Snímek © Wikimedia Commons.
Přepisování evoluční historie
lidského rodu
3. Odhalování dávné i nedávné historie subsaharské Afriky
Pavel Duda
Jan Zrzavý
Historie našeho druhu v Africe je klíčová,
protože Afrika je místem jeho zrodu a hlav­
ním zdrojem jeho genetické diverzity. Po­
zornost evolučních antropologů se dnes za­
měřuje na africká lovecko-sběračská etnika,
jako jsou !Kungové, Hadzapové a Mbutio­
vé, u kterých se způsob života našich před­
ků kombinuje s bazální pozicí ve fylogene­
zi lidstva (Vesmír 91, 622, 2012/11). Afrika
však není jen oknem do naší dávné minulos­
ti. V poměrně nedávné době došlo na afric­
kém kontinentě k řadě významných událostí
zahrnujících kulturní revoluce, velké migra­
ce nebo vznik a zánik státních útvarů. Při
studiu historických událostí v subsaharské
Africe metodami populační genetiky, histo­
rické lingvistiky a archeologie si v plné mí­
ře uvědomujeme, jak zkreslený je náš euro­
centrický pohled na předkoloniální historii.
Zatímco se v Evropě „psaly dějiny“, v jiných
částech světa se taky dělo leccos významné­
ho a poučného.
Struktura afrického obyvatelstva
Mgr. Pavel Duda a prof.
RNDr. Jan Zrzavý, CSc.,
viz Vesmír 94, 164, 2015/3.
218
Jak populačně-genetické analýzy, tak paleo­
antropologické výzkumy potvrzují roli afric­
kého kontinentu coby „kolébky lidstva“. Afri­
ka je místem, kde miliony let evoluce lidské
kmenové linie (Hominini) vyústily zhruba
před 200 000 lety v anatomicky moderního
člověka (Homo sapiens sensu stricto), který se
odtud před méně než 100 000 lety začal šířit
do Eurasie a dál. Náš druh existoval na afric­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
kém kontinentě dlouho předtím, než expan­
doval do zbytku světa. Afrika je v důsledku
hlavním zdrojem globální lidské genetické
diverzity, byť ne zdrojem výlučným – starší
formy lidí opustily Afriku dávno před námi
a v různých místech Eurasie čekaly (se svý­
mi geny), až k nim dorazíme (Vesmír 93, 208,
2014/4). Tato genetická diverzita korespon­
duje se značnou kulturní rozmanitostí. V Af­
rice se mluví víc než 2000 jazyky, což je bez­
mála třetina jejich celkového počtu.
Obyvatelstvo kontinentální Afriky se dělí
do čtyř až pěti jazykových a kulturních sku­
pin, jejichž rozšíření překvapivě korespondu­
je s populačně-genetickou strukturou popu­
lace (obr. 2, 3) [1]. První skupinu představují
lovci a sběrači, kteří mluví khoisanskými ja­
zyky a žijí v jižní a východní Africe. Druhou
skupinu představují etnika hovořící nigero­
-kordofánskými jazyky. Tito zemědělci a pas­
tevci tvoří většinu obyvatel subsaharské
Afriky. Třetí skupinu představují mluvčí ni­
lo-saharských jazyků. Jsou to převážně pas­
tevci z jižní Sahary, Sahelu a východní Afriky
– od Mali a jižní Libye po Etiopii a Tanza­
nii. Do značné míry samostatnou skupinou
jsou Pygmejové, lovci a sběrači trpasličího
vzrůstu z pralesů střední Afriky, kteří mlu­
ví různými, často nepříbuznými jazyky. Po­
slední skupinu tvoří pastevci a zemědělci ho­
vořící afroasijskými jazyky. Obývají severní
Afriku, Africký roh a také Střední východ
a Maltu (semitské jazyky).
Přímí potomci našich nejstarších předků
Mluvčí khoisanských jazyků žijí dnes v jiho­
západní Africe, především v Namibii a v Bots­
waně a také ve východní Africe, v Tanzanii.
V minulosti obývali rovněž značnou část úze­
mí Angoly a Jihoafrické republiky. Celkem
26 khoisanských etnik v jižní Africe se dělí
do tří jazykových větví: severní (kx’a), jižní
(tuu) a centrální (khoe-kwadi). Kulturně se
dělí na lovce a sběrače San a pastevce Khoi­
khoi (evropskými kolonisty hanlivě označo­
vané Křováci a Hotentoti). Ve východní Afri­
ce žijí dvě khoisanská etnika, lovci a sběrači
Hadzapové a pastevci Sandawové.
Khoisanské jazyky se vyznačují přítom­
ností zvláštních souhlásek, takzvaných mlas­
kavek, a mají velmi komplexní gramatiku
a fonemiku.1 Jsou velmi různorodé a jejich
jednota byla proto mnohokrát zpochybně­
na. Khoisanské jazyky jižní a východní Af­
riky a dokonce ani tanzanské jazyky Hadza
a Sandawe si nejsou vzájemně blízce příbuz­
né (spekuluje se však o příbuzenství jazyka
sandawe a jedné z větví khoisanských jazyků
jižní Afriky, khoe-kwadi).
Vedle zvláštních a obtížně klasifikovatel­
ných jazyků charakterizuje Khoisany řada
nápadných fenotypových znaků, které je
odlišují od ostatních Afričanů. Patří k nim
poměrně drobný vzrůst a světlá pleť, „šik­
mé“ oči připomínající východní Asiaty,
kudrnaté vlasy vyrůstající v kulovitých cho­
máčcích, způsob ukládání tuku u žen (stea­
topygie) a morfologie ženských genitálií (sinus pudoris).
Khoisanská etnika patří k populacím s nej­
vyšší genetickou diverzitou. V genomech
Khoisanů dominují bazální mitochondriální
haploskupiny (L0d a L0k) a bazální Y-chro­
mozomové haploskupiny (A a B2b), které
jsou u jiných afrických populací velmi vzác­
né. Naprostá většina studií umisťovala jiho­
africké Khoisany na samu bázi fylogeneze
lidstva, buď osamocené, nebo spolu s několi­
ka dalšími africkými populacemi. Starší prá­
ce však obsahovaly vždy jen jednu či dvě po­
pulace reprezentující khoisanská etnika jako
celek. O vzájemných vztazích jednotlivých
etnik se nevědělo vůbec nic. Teprve v posled­
ních letech byly publikovány studie pracující
s rozsáhlejšími soubory khoisanských popu­
lací z různých částí jejich areálu, které lépe
postihují diverzitu této nanejvýš pozoruhod­
né skupiny lidstva [2,3].
Jihoafričtí Khoisani se z genetického hle­
diska dělí do dvou skupin, které zhruba po­
krývají jihovýchodní a severozápadní části
pouště Kalahari. Severní genetická skupi­
na víceméně odpovídá severní jazykové vět­
vi (kx’a), zatímco jižní genetická skupina je
amalgámem jižní (tuu) a centrální (khoe­
-kwadi) jazykové větve jihoafrických Khoi­
sanů. Jejich oddělení se datuje před více než
30 000 let (obr. 4). Dnešní populačně-gene­
tická struktura jižní Afriky se tedy ustavo­
vala v době, kdy do Evropy teprve přicháze­
li první moderní lidé. Skupina Khoe-Kwadi
patrně představuje mladší migranty, kteří
přišli do jižní Afriky od severovýchodu asi
před 2000 lety a několik set let před přícho­
dem bantuských farmářů přinesli do této
části světa pastevectví.
Stranou všech jihoafrických khoisanských
etnik stojí dvě populace v Namibii: Damaro­
vé a Khweové. Damarové žijí na severozápa­
dě mezi pouštěmi Namib a Kalahari a hovo­
ří jazykem nama (patřícím k centrální větvi
khoe-kwadi), geneticky jsou však příbuzní
bantuským etni­
kům. Jde zřejmě o potom­
ky prvních zemědělců, kteří přišli od seve­
rovýchodu a přijali jazyk khoisanských pas­
tevců. Naproti tomu Khweové, kteří obývají
výběžek Caprivi na severovýchodě, vycháze­
jí jako sesterská skupina všech ostatních ji­
hoafrických Khoisanů. V jejich genomech
A
1) Khoisanské jazyky patří
k jazykům s největším počtem
hlásek na světě. Například
namibijský jazyk ju|’hoan
obsahuje 48 mlaskavek a bezmála
stejné množství ostatních
souhlásek, zvučných a hrdelních
samohlásek a čtyři tóny. Některé
khoisanské jazyky, například !xóõ,
jsou ještě komplexnější.
2. A. Přibližné
rozšíření čtyř
afrických jazykových
rodin (podle jazykové
klasifikace Josepha
H. Greenberga).
B. Distribuce
šesti populačně-genetických
komponent na
africkém kontinentě
na základě analýz
genomických dat
(1327 STR). Zelené
komponenty ve
střední Africe, které
narušují celkovou
shodu mezi jazyky
a geny, odpovídají
západním a východním
Pygmejům, kteří
jsou geneticky
blízcí jihoafrickým
Khoisanům. Žlutá
komponenta na
mapě vpravo
odpovídá tanzánským
Hadzapům. Upraveno
podle Wikimedia
Commons a Tishkoff et
al. (2009).
B
khoisanská
nigero-kordofánská
nigero-kordofánská
(bantuské jazyky)
nilo-saharská
afroasijská
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
219
220
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
A
B
C
D
1 1 3. Představitelé čtyř afrických jazykových rodin,
A. afroasijské (Oromové, Etiopie), B. khoisanské
(Ju|’hoanové, Namibie), C. nilo-saharské (Mursiové,
Etiopie) a D. nigero-kordofánské (Himbové, Namibie).
Snímky © Wikimedia Commons.
> 100 tis. let
jih
oa
fri
čt
íK
ho
isa
~ 40 tis. let
Důsledky bantuské expanze
Lidé hovořící nigero-kordofánskými jazyky
tvoří dnes většinu obyvatelstva subsaharské
Afriky. Nejvýznamnější z pěti či šesti větví té­
to rodiny je nigero-konžská s více než 1500
jazyky. Její mluvčí jsou rozšířeni od Senega­
lu po Jihoafrickou republiku. Přibližně třeti­
nu těchto jazyků představují navzájem blízce
příbuzné jazyky bantuské, které se z oblasti
svého původního výskytu ve středozápadní
stře
> 30 tis. let
doa
frič
ci
n
fá
do
or
výc
hod
k
oer
g
ni
oaf
tí P
ygm
ejov
é
riča
né
A
B
K=2
K=3
K=4
K=5
K=6
K=7
K=8
K=9
Karretjie
‡Khomaniové
Biakové
Mbutiové
|Gwiové a ||Ganaové
!Kungové
Ju|’hoanové
Damarové
Sandawové
Hadzapové
Khweové
Masajové
Hererové
Svazijci
Zuluové
Xhosové
Luhyové
Kikujové
Yorubové
K = 10
Mandinkové
se hojně vyskytují vzácné haploskupiny ja­
ko mitochondriální L0k (na rozdíl od ty­
picky khoisanské L0d) a Y-chromozomová
E-M293. Mají také vysoké zastoupení typic­
ky bantuských haploskupin. Je možné, že jde
o pozůstatek ještě staršího, snad předkhoi­
sanského osídlení.
Jazykový i genetický vztah jihoafrických
a tanzanských Khoisanů je nejasný. Hadza­
pové, kteří se dodnes živí lovem a sběrem,
představují genetický izolát (obr. 2), zatím­
co Sandawové, recentně akulturovaní a pro­
vozující pastevectví, jsou geneticky příbuz­
ní sousedním zemědělským a pasteveckým
etnikům. V pobřežní provincii jihovýchodní
Keni, několik set kilometrů od oblasti obý­
vané Hadzapy, žije asi 400 příslušníků etni­
ka Dahalo, obklopených svahilsky mluvícím
obyvatelstvem. Dahalové hovoří afroasij­
ským (kušitským) jazykem, který ale obsahu­
je mlaskavky. Ty jsou součástí slov základní­
ho slovníku, a je tudíž málo pravděpodobné,
že by to mohly být recentní výpůjčky. Jde
zřejmě o recentně akulturované mluvčí khoi­
sanského jazyka, snad příbuzného jazyku
hadza nebo sandawe.2
Populačně-genetické analýzy, reliktní roz­
šíření khoisanských jazyků a archeologické
doklady khoisanského osídlení v jižní a vý­
chodní Africe (obr. 1) podporují myšlenku,
že Khoisani představují skromný zbytek pů­
vodního lovecko-sběračského osídlení velké
části subsaharské Afriky, které kdysi sahalo
až do dnešního Súdánu a Etiopie.
Naprostá většina z 28 khoisanských jazyků
je dnes ohrožena a značná část z nich je vy­
mřelých nebo na pokraji vymření (výjimku
tvoří jihoafrické jazyky !kung a nama a tan­
zanský jazyk sandawe, z nichž každý má více
než 10 000 mluvčích). Především jazyky jižní
větve jihoafrických Khoisanů (tuu) jsou dnes
z velké části vymřelé a jejich někdejší mluvčí
plně akulturovaní.3 Původně šlo o příbřežní
lovce a sběrače, jejichž styl života se, soudě
podle archeologických nálezů z Jihoafrické
republiky, v mnohém lišil od toho, který cha­
rakterizuje dnešní „modelové“ lovce a sbě­
rače z pouště Kalahari, jako jsou !Kungové.
Musíme být proto obezřetní, když usuzuje­
me na způsob života našich dávných předků
podle dnešních lovců a sběračů žijících tam,
kde nelze úspěšně provozovat zemědělství.
ni
4. A. Fylogeneze Afričanů sestavená na základě analýzy genomických dat (přibližně 270 000 SNP) dvaceti afrických populací. Společný předek dnešních Afričanů je starý více než 100 000 let, vnitřní populační struktura jihoafrických Khoisanů je stará víc než 30 000 let.
B. Graf, vytvořený pomocí programu ADMIXTURE, znázorňuje populačně-genetickou strukturu lidstva a její hierarchické členění na 2–10 populačně-genetických komponent (K) na základě analýzy téhož datasetu. Afričané se primárně
dělí na lovce a sběrače a zbytek (K = 2). Lovci a sběrači se dále dělí na jihoafrické
a východoafrické Khoisany (Hadzapy a Sandawy), přičemž pastevecké populace
východní Afriky (Masajové) jsou geneticky blízké východoafrickým Khoisanům
(K = 3). Další komponenty představují Pygmejové (K = 4), Hadzapové (K = 5), západní Pygmejové (Biakové, K = 6), mluvčí jazyků kx’a severní větve jihoafrických
Khoisanů (!Kungové a Ju|’hoanové, K = 7), populace západní Afriky (Mandinkové a Yorubové, K = 8), Sandawové (K = 9) a khoisanské etnikum Khwe (K = 10).
Významný podíl červené „lovecko-sběračské“ komponenty v genomech jižních
Bantuů (Svazijců, Zuluů a Xhosů) je důsledkem míšení s místními lovci a sběrači.
Afričtí Pygmejové představují z genetického hlediska „směsku“ staré „lovecko-sběračské“ a nové „zemědělské“ genetické komponenty. U západních Pygmejů
(Biaků) je její podíl vyšší než u Pygmejů východních (Mbutiů), kteří byli méně zasaženi bantuskou expanzí. Upraveno podle Schlebusch et al. (2012).
Africe rozšířily daleko na jih. Bantuská ex­
panze byla jednou z největších migračních
událostí v historii lidstva, která doslova pře­
kreslila jazykovou a genetickou mapu subsa­
harské Afriky. Geny spojené s bantuskou ex­
panzí do značné míry překryly stopy starší
populačně-genetické struktury. Pojem „Ban­
tu“ dnes označuje nejen skupinu etnik, ale
i fyzický typ převládající v černé Africe.
Bantuská expanze začala asi před 5000 lety
v povodí řeky Benue na hranicích jižní Nigé­
rie a západního Kamerunu. Odtud se mluvčí
bantuských jazyků šířili subsaharskou Afri­
kou, až dosáhli jihu kontinentu někdy před
1500 lety. Expanze byla podnícena vynále­
zem zemědělství a později podpořena objevy
zpracování železa, chovu dobytka a obdělá­
vání půdy. Zemědělství a s ním spojená pro­
dukce potravin umožňují život v mnohem
vyšší populační hustotě než lov a sběr. Proto
zemědělci rychle získali demografickou pře­
2) Ve stejné oblasti žijí také
etnika Waata a Aweer. Hovoří
kušitskými jazyky bez mlaskavek,
zato se však živí lovem a sběrem.
Spolu s etniky Dahalo, Hadza
a Sandawe představují
pozůstatky kdysi souvislého
lovecko-sběračského osídlení
východní Afriky.
3) Potomci khoisanského etnika
Xam, kdysi obývajícího jižní části
Jihoafrické republiky, dnes mluví
germánskou afrikánštinou a živí
se jako kočovní námezdní dělníci,
vyhledávající sezonní práce
na farmách a ve stavebnictví.
Bantuové je nazývají Karretjie,
což doslova znamená oslí povoz.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
221
5. Dva hlavní scénáře
bantuské expanze.
A. Brzké rozdělení
bantuských jazyků na
západní a východní
větev a následná
migrace dvěma
hlavními trasami.
B. Pozdější rozdělení
bantuských jazyků
po dosažení jižního
okraje konžského
pralesa. Upraveno
podle Filippo et al.
(2012).
4) Rekonstrukce fylogeneze
bantuských jazyků představuje
nemalou výzvu. Při posuzování
fylogeneze indoevropských
jazyků se můžeme v případě
podobných nesrovnalostí
obrátit na historické prameny
a bohatý archeologický záznam,
v případě bantuských jazyků
takový luxus postrádáme. Ze
schopnosti fylogenetických
metod odvodit příbuzenské
vztahy jazyků, jejichž skutečnou
historii do jisté míry známe,
můžeme pouze odhadovat, jak
dobře si tyto metody povedou
v situacích, kdy historický záznam
nemáme k dispozici. Za zmínku
stojí, že první studie, která
odvodila dnes upřednostňovaný
scénář bantuské expanze
z fylogenetické analýzy
lexikálních a gramatických dat,
pochází z Čech. Jejími autory
jsou Kateřina Rexová a Daniel
Frynta z Karlovy univerzity
(Rexova K. et al.: Cladistic
analysis of Bantu languages:
a new tree based on combined
lexical and grammatical data.
Naturwissenschaften 93, 189–194,
2006).
5) Dnešní areály západních
a východních Pygmejů spadají do
míst, kde se v období posledního
glaciálu nacházela pralesní
refugia, byť se o jejich přesné
poloze a rozloze vedou spory. To
by znamenalo, že kontinuita jejich
způsobu života nebyla přerušena
po desítky tisíc let, navzdory
klimatickým změnám.
222
A
0 200 400 km
vahu nad původními lovci a sběrači. Expan­
ze byla spojena také s šířením nových kultur­
ních praktik, např. patrilinearity a polygynie.
Migrační trasa, kterou se bantuská expan­
ze ubírala, donedávna byla (a do jisté míry
stále je) předmětem sporů. První, tradiční
teorie předpokládala rozdělení bantuských
jazyků na západní a východní větev přibližně
před 4000 lety a následnou migraci dvěma
hlavními trasami. První vedla na jih, skrze
pralesy Konžské pánve. Mluvčí západní vět­
ve bantuských jazyků, kteří se touto trasou
vydali, nakonec dospěli až do pouští sever­
ní Namibie. Východní trasa směřovala podél
severního okraje konžského pralesa do okolí
Velkých jezer, odkud mluvčí posléze osídlili
východní a jihovýchodní část afrického kon­
tinentu – od Keni po Jihoafrickou republiku
(obr. 5A). Druhá, alternativní teorie předpo­
kládala mnohem pozdější rozdělení bantus­
kých jazyků někdy před 2000 lety, poté co
Bantuové dosáhli jižního okraje konžského
pralesa (obr. 5B).
Lexikální data umožňují detailní rekon­
strukci fylogeneze bantuských jazyků. Prv­
ní publikované práce se ovšem nedokázaly
shodnout v klíčové otázce existence monofy­
letické linie západních bantuských jazyků.4
Současné studie založené na lingvistických
i genetických datech upřednostňují spíš dru­
hý scénář, tj. pomalý postup pralesem a ná­
slednou radiaci a rychlou expanzi v savanách
[4,5]. Západní Bantuové netvoří monofyletic­
kou skupinu sesterskou východním Bantuům,
nýbrž několik samostatných linií východním
Bantuům různě blízkých. Genetická vzdá­
lenost mezi jednotlivými bantuskými etni­
ky lépe odpovídá vzdálenostem plynoucím
z migrační trasy navržené druhým scénářem,
přestože genetický signál expanze byl do
značné míry překryt pozdějším míšením me­
zi sousedícími bantuskými etniky.
Bantuskou expanzi provázelo míšení s pů­
vodním, lovecko-sběračským obyvatelstvem
a jeho akulturací, takže postupně splynu­
lo s početnější populací nově příchozích ze­
mědělců. Horizontální přenos genů a kultu­
ry však neprobíhal výlučně jednosměrně, jak
ukazuje případ namibijských Damarů. Ban­
tuské jazyky zulština a xhoština, kterými se
mluví na jihovýchodě Jihoafrické republiky,
obsahují mlaskavky (xhoština má alveolární
mlaskavku přímo ve svém názvu – isi!Xhosa).
Genomy Zuluů a Xhosů obsahují vysoký po­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
B
0 200 400 km
díl typicky khoisanských haploskupin (např.
mitochondriální L0d), které značí intenzivní
míšení s lovci a sběrači poté, co jejich před­
kové doputovali do jižní Afriky (obr. 4).
V genomech bantuských etnik v Zambii
(Bembů, Loziů a další) byly před dvěma lety
identifikovány mimořádně staré mitochon­
driální (sub)haploskupiny L0k1b a L0k2, kte­
ré nenacházíme v genomech dnešních Khoi­
sanů. Spadají však pod haploskupinu L0k,
přítomnou v genomech záhadného khoi­
sanského etnika Khwe [6]. Tyto reliktní ha­
ploskupiny jsou zřejmě památkou na dávné
obyvatele těchto oblastí, snad příbuzné jiho­
africkým Khoisanům. Lovci a sběrači z jiho­
východní Afriky zmizeli, ale fragmenty jejich
genetické výbavy a slovní zásoby se docho­
valy v genomech a jazycích nově příchozích
zemědělců.
Populační historie Pygmejů
Názvu Pygmejové se používá jako souhrn­
ného označení pro roztroušené kmeny po­
lokočovných lovců a sběračů drobné posta­
vy (138–155 cm), kteří obývají pralesy střední
Afriky. Dělí se do dvou hlavních skupin: Bia­
kové obývají západní část Konžské pánve
od Kamerunu po západní část Konžské de­
mokratické republiky; Mbutiové žijí v lesích
Ituri na severovýchodě Konžské demokra­
tické republiky. Rozšíření jednotlivých pyg­
mejských etnik v rámci těchto dvou hlavních
skupin je však nápadně ostrůvkovité. Kaž­
dé z nich hovoří odlišným jazykem, patřícím
do jazykové rodiny buď nigero-kordofánské
(bantuské a ubangijské jazyky), nebo nilo­
-saharské (jazyky centrální súdánské větve).
Jejich lovecko-sběračská ekonomika je pro­
vázána s ekonomikou sousedních farmářů
(Pygmejové směňují maso a med za zeměděl­
ské produkty včetně tabáku a alkoholu a za
železné nástroje). Pygmejové odedávna při­
tahovali pozornost biologů, snad proto, že
jsou jednou z mála lidských populací, kterou
lze definovat spíš pomocí fyzických znaků
než na základě sdíleného jazyka či kultury.
Existují tři hlavní teorie vzniku středo­
afrických Pygmejů. První předpokládá, že
jejich zvláštní fenotyp je výsledkem nezá­
vislého přizpůsobení prostředí tropických
pralesů několika nepříbuzných populací lov­
ců a sběračů střední Afriky. Druhá teorie
razí domněnku, že Pygmejové dříve tvořili
v rámci střední Afriky víceméně spojitou po­
nomy obsahují bazální Y-chromozomální ha­
ploskupiny A a B2b, typické pro Khoisany.
Jednotlivé kmeny západních Pygmejů také
vykazují vyšší vzájemnou příbuznost na zá­
kladě Y-chromozomálních genů než na zákla­
dě jaderných genů. Y-chromozomální genomy
západních i východních Pygmejů obsahují vy­
soké frekvence starých haploskupin sdílených
s Khoisany. Přes významný dopad bantuské
expanze tedy dokážeme přinejmenším v ur­
čitých částech genomů Pygmejů nalézt sto­
py dávných příbuzenských vztahů k lovcům
a sběračům z jižní a východní Afriky.
Sdílení starých Y-chromozomálních haplo­
skupin mezi západními a východními Pyg­
meji a Khoisany kontrastuje se sdílením
starých mitochondriálních haploskupin me­
zi západními Pygmeji a bantuskými země­
dělci. Odlišné výsledky plynoucí z analýz
Y‑chromozomálních a mitochondriálních
genů jsou způsobeny demografickými pro­
cesy, které vedou k asymetrickému toku ge­
nů mezi sousedícími bantuskými zemědělci
a západopygmejskými lovci a sběrači. Za­
tímco smíšené sňatky mezi bantuskými muži
a pygmejskými ženami jsou poměrně běžné,
k opačným situacím dochází jen zřídka. Pro­
to se staré, typicky pygmejské mitochondri­
ální haploskupiny vyskytují i v genomech
bantuských zemědělců, zatímco typicky ban­
tuské mitochondriální haploskupiny v geno­
6. Schematické
znázornění
populační historie
středoafrických
Pygmejů a bantuských
zemědělců. Upraveno
podle Verdu et al.
(2009) a Batini et al.
(2011).
minulost
ancestrální populace
střední Afriky
divergence
ancestrální populace
Pygmejů a předků
bantuských zemědělců
~60 000 let
ČAS
poslední
glaciální maximum
26 500–19 000 let
divergence
ancestrální
populace
východních
a západních
Pygmejů
zmenšování
ancestrálních
populací
Pygmejů
bantuská expanze
5000–2000 let
východní
západní
Pygmejové Pygmejové
(Mbutiové) (Biakové)
Mbutiové
fragmentace
a izolace
populací
západních
Pygmejů
~2800 let
Bantuové
Bongové
Bakové
Bantuové
současný stav
pulaci, která se rozdělila na východní a zá­
padní až v důsledku bantuské expanze. Na­
vzájem izolované populace se pak následkem
dlouhodobých styků s nově příchozími etni­
ky rozrůznily jazykově, geneticky i fenotypo­
vě. Třetí teorie klade vznik Pygmejů do ob­
dobí po bantuské expanzi a předpokládá, že
dnešní Pygmejové jsou potomky specializo­
vaných lovecko-sběračských „kast“ nově pří­
chozích zemědělců. V podstatě říká, že ka­
merunští a konžští Pygmejové se vůči sobě
mají asi jako čeští a němečtí myslivci. To však
není příliš pravděpodobné, protože zatímco
populace zemědělců jsou geneticky poměrně
homogenní, Pygmejové mají vysokou gene­
tickou diverzitu. Navíc geneticky nejpříbuz­
nější libovolnému pygmejskému kmeni ne­
jsou téměř nikdy sousední zemědělci.
Dnešní znalosti svědčí pro kombinaci prv­
ního a druhého scénáře (obr. 6) [7, 8]. Po­
pulace předků dnešních Pygmejů a bantus­
kých zemědělců se od sebe oddělily asi před
60 000 lety. Populace předků dnešních Ban­
tuů začala zvolna růst už před vynálezem
zemědělství, zatímco populace předků Pyg­
mejů zůstávala až do doby svého rozdělení
víceméně konstantní. Východní a západní
Pygmejové sdílejí mezi sebou pouze staré ale­
ly, z čehož plyne, že se oddělili zřejmě dávno
před bantuskou expanzí. Archeologické ná­
lezy svědčí o existenci pralesních lovců a sbě­
račů v Ituri před 18 000 lety. Molekulární da­
tování poskytuje ještě starší odhad, zhruba
27 000 let, který se překvapivě shoduje s ná­
stupem vrchol­
né fáze posledního glaciálu
před 26 500 lety [8]. Ta byla spojena s dra­
matickou redukcí rozlohy afrického deštné­
ho pralesa.5
Bantuská expanze vedla před 4000 lety
k dodatečné fragmentaci pygmejských po­
pulací, k jejich jazykové asimilaci a k celko­
vé proměně jejich způsobu života. Míra kul­
turní a genetické asimilace se však v různých
oblastech liší. Východní Mbutiové byli ex­
panzí zasaženi méně než západní Biakové.
V genomických analýzách proto východní
Pygmejové často vycházejí jako skupina ge­
neticky blízká Khoisanům, což je dáno tím,
že u nich nedošlo k významné introgresi ge­
nů nigero-kordofánských a nilo-saharských
etnik. Genomy východopygmejského etnika
Efe obsahují nejnižší podíl bantuských ha­
ploskupin (0,13), naopak nejvyšší podíl mají
genomy západopygmejských Bedzanů (0,54).
Tento fakt odráží i vnější morfologie východ­
ních Pygmejů, která v některých aspektech
(světlejší pleť, užší nos) připomíná Khoisany,
v jiných (mimořádně drobná postava) je zase
specificky pygmejská.
Oblast rozšíření západních Pygmejů souse­
dí s místem vzniku bantuských jazyků a po­
stupovala tudy bantuská expanze. Její dopad
na tamní Pygmeje byl tudíž velmi význam­
ný. Jejich populace je dnes geneticky značně
homogenní. Převažují v ní mladé Y-chromo­
zomální haploskupiny spojené s bantuskou
expanzí (zejména E1b1a a B2a). Přesto mají
západní Pygmejové vyšší genetickou diverzi­
tu než místní bantuské populace a jejich ge­
bariéry izolující
kmeny západních
Pygmejů
Bedzanové
Kolové
Koyové
intenzita toku
genů mezi
populacemi
Pygmejů
a bantuských
zemědělců
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
223
6) Mbuti je souhrnné označení
tří sousedících etnik – Asua,
Efe a Sua, geneticky stěží
odlišitelných a sdílejících řadu
kulturních znaků, nikoli však
jazyk. Zatímco Efeové hovoří lese
– jazykem sousedních farmářů,
který patří do centrální súdánské
větve nilo-saharských jazyků,
Asuové mají vlastní jazyk, který
je jazyku lese příbuzný. Suové
hovoří dialektem bantuského
jazyka lega. Mbutiové tedy hovoří
třemi jazyky patřícími do dvou
jazykových rodin. Je vlastně
s podivem, že si udrželi mnohé ze
své původní kultury i genetickou
příbuznost k jihoafrickým
Khoisanům.
7) Tzv. východní Niloti z jižní Keni
a severní Tanzanie, mezi které
patří mj. Masajové, Samburové
a Turkanové, představují
potomky ještě mladší migrace
z jižního Súdánu asi před ­
500–1500 lety.
224
mech Pygmejů téměř nenacházíme. K intro­
gresím docházelo při nemanželských stycích
bantuských mužů s pygmejskými ženami,
ale i v legitimních smíšených manželstvích
(pygmejské ženy jsou mezi bantuskými muži
žádané pro svou vysokou plodnost a nízkou
cenu za nevěstu). Intenzita sexuálně asyme­
trického toku genů byla zjevně ovlivněna
kulturními zvyklostmi jednotlivých etnik.
Nejnižší podíl typicky bantuských Y-chro­
mozomálních haploskupin mezi západní­
mi Pygmeji mají kamerunští Bakové, známí
svou přísnou endogamií, nejvyšší gabonští
Bongové, jejichž postoj ke smíšeným sňat­
kům je naopak velmi benevolentní (obr. 6).
Svůj původní jazyk (či jazyky) Pygmejové
ztratili v důsledku akulturace. Každé pyg­
mejské etnikum dnes hovoří odlišným jazy­
kem nebo dialektem jazyka příbuzným ně­
kterému jazyku sousedních zemědělských
etnik (i když sousedství není pravidlem).
Sousedící pygmejská etnika hovoří často ne­
příbuznými jazyky.6 Navzdory této situaci
se v některých nigero-konžských jazycích
podařilo identifikovat pozůstatky původní­
ho jazyka Pygmejů. Západopygmejská etni­
ka Biaka a Baka mluví vzájemně nesrozumi­
telnými jazyky. Biakové hovoří bantuskými
jazyky skupiny ngondi-ngiri, Bakové uban­
gijským jazykem ze skupiny gbanzili (kdy­
bychom se snažili o příměr, řekli bychom,
že jsou si příbuzné asi jako čeština a hind­
ština). Navzdory minimální interakci jejich
mluvčích však tyto jazyky sdílejí víc než
20 % svých slovníků [9]. Téměř 90 % sdíle­
ných slov se týká lovecko-sběračských akti­
vit – popisují lesní produkty, flóru a faunu
(slova jako krev či včelí vosk a názvy prales­
ních zvířat, jako jsou křečkomyš, štětkoun či
poto) a dále zvířecí chování a lovecké tech­
niky. Zbylých 10 % slov se vztahuje ke spo­
lečenským aktivitám, hudbě, rituálům a ná­
boženství.
Společný specializovaný slovník je nepo­
chybně pozůstatkem jazyka, kterým před­
kové Biaků a Baků mluvili předtím, než byl
jejich areál rozdělen a každá skupina adopto­
vala odlišný jazyk nově příchozích zeměděl­
ců. Existence pozůstatků společného jazyka
ukazuje na nepřerušenou existenci tradiční­
ho lovecko-sběračského způsobu života opí­
rajícího se o znalost tropického pralesa. Pů­
vodní způsob života společných předků byl
zřejmě v mnohém podobný tomu dnešnímu.
Z reliktního rozšíření a genetické příbuz­
nosti Pygmejů a Khoisanů lze vyvodit, že ty­
to dnes mizející populace tvořily kdysi kon­
tinuum napříč subsaharskou Afrikou. O tom,
jestli byl zaniklý jazyk Pygmejů příbuzný
dnešním khoisanským jazykům, můžeme
jen spekulovat. Jazyky, kterými Pygmejové
mluví, neobsahují mlaskavky. Hudba Pyg­
mejů a Khoisanů však vykazuje určité spo­
lečné znaky, možná svědčící o příbuzenském
vztahu.
Nesnadné hledání kolébky lidstva
Africký roh a především Etiopie zaujíma­
jí z pohledu evoluční antropologie výlučné
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
místo v příběhu lidské evoluce. Z Etiopie po­
cházejí některé z nejvýznamnějších a nejslav­
nějších paleoantropologických nálezů: 4–5
milionů let staré pozůstatky jedněch z nejstar­
ších homininů rodu Ardipithecus, 3–4 miliony
let staré pozůstatky nejstarších australopitéků,
konkrétně druhy Australopithecus anamensis
a Australopithecus afarensis, kam patří i slavná
„Lucy“, a také nejstarší nezpochybnitelné po­
zůstatky anatomicky moderních lidí z lokalit
Omo a Herto staré 150–200 tisíc let.
Populační historie obyvatelstva Afrického
rohu představuje analogii populační histo­
rie afrického lidstva, pouze v menším měřít­
ku. Stopy velmi dávné historie se zde ztrácejí
pod nánosem mladších genetických a kultur­
ních vlivů pocházejících ze severu, zahrnu­
jících v tomto případě vlivy egyptské, arab­
ské a mediteránní. Dnešní populace Etiopie
je etnicky velmi různorodá a hovoří jazyky
spadajícími do dvou jazykových rodin, nilo­
-saharské a afro-asijské.
Mluvčí nilo-saharských jazyků se v uply­
nulých desetitisících let rozšířili v rozsáhlé
části Afriky, zahrnující jižní Saharu, Sahel
a východní Afriku. Niloti představují fenoty­
pově výraznou a kulturně vyhraněnou sku­
pinu Afričanů (mimořádně vysocí, štíhlí li­
dé velmi tmavé pleti, provozující především
pastevectví), do které patří řada známých et­
nik, jako jsou Masajové, Nuerové, Mursio­
vé a další. Vedle klanových společností po­
lokočovných pastevců dobytka zformovala
nilo-saharská etnika hovořící jazyky centrál­
ní súdánské větve také státní útvary velkého
významu (např. království Songhaj v západ­
ním Sahelu a Kanem-Bornu v Nigérii a Ča­
du). Nilo-saharské jazyky vznikly před více
než 10 000 lety v oblasti dnešního východ­
ního Súdánu, odkud se jejich mluvčí začali
později, před asi 7000 lety, šířit na západ, do
okolí Čadského jezera, a před asi 3000 lety
na jihovýchod, do dnešního jižního Súdá­
nu, západní Etiopie, Ugandy, Keni a severní
Tanzanie [1].7
K Velkým jezerům doputovali nilotští pas­
tevci přibližně ve stejné době jako bantuš­
tí zemědělci. Následovalo intenzivní míšení
a kulturní výměna mezi novousedlíky a sta­
rousedlíky, původními khoisanskými a afro­
asijskými (kušitskými) etniky, která sem
přišla před Bantuy a Niloty. Výsledkem in­
terakcí je dnešní komplexní genetická a ja­
zyková struktura východní Afriky a někte­
rá pozoruhodná etnika, jako jsou například
zmínění Dahalové v Keni nebo Mbugové
v Tanzanii, jejichž jazyk má kušitský slovník
a bantuskou gramatiku. Vedle chovu dobyt­
ka a s tím spojeným slovníkem přinesli Nilo­
ti do východní Afriky také geny pro persis­
tenci laktázy, které umožňují trávení mléka
a mléčných produktů v dospělosti.
Afroasijská jazyková rodina zahrnuje omot­
ské, kušitské, čadské a berberské jazyky v se­
verní Africe a jazyky semitské, jejichž rozšíře­
ní zasahuje Střední východ (např. arabštinu)
a Maltu. Do této větve patří i řada historicky
významných jazyků, ať už recentních (např.
hebrejština, aramejština) nebo vymřelých
(např. akkadština, féničtina). Semitské jazy­
ky, původem z Levanty na východním pobře­
ží Středozemního moře, se vícekrát rozšířily
do Afriky, naposled v souvislosti s expanzí
arabštiny. Do Etiopie však semitské jazyky
pronikly mnohem dřív, asi před 3000 lety.
Dnešní etiopská populace se primárně dělí
do dvou populačně-genetických komponent.
První koresponduje s rozšířením původních
omotských a kušitských jazyků, druhá s roz­
šířením nově příchozích etiosemitských jazy­
ků [10]. Expanze blízkovýchodních etnik do
Etiopie zanechala stopy v genomech téměř
všech jejích obyvatel, nejvyšší podíl eurasij­
ské genomické komponenty však nachází­
me v genomech mluvčích semitských jazyků
amharštiny a tigrajštiny. Tyto jazyky obsahují
i slova pro jevy zjevně asijského původu jako
led, dub, kůň a velbloud.
Afrika, ve které nacházíme nejstarší dokla­
dy evoluce archaických i moderních lidí, byla
tedy v posledních tisíciletích dějištěm mnoha
významných demografických událostí, které
překryly stopy dávné historie a přerušily kon­
tinuitu místního osídlení sahajícího k počát­
kům existence našeho druhu. Fylogenetické
analýzy ukazují, že jihoafričtí Khoisani, stře­
doafričtí Pygmejové i původem západoafrič­
tí Bantuové a jim příbuzná etnika předsta­
vují bazálnější linie současného lidstva než
dnešní obyvatelstvo východní Afriky. Zjev­
ný rozpor mezi archeologií a populační ge­
netikou a lingvistikou, které kladou kolébku
lidstva do různých částí Afriky, skýtá důleži­
té ponaučení: Populační historie vyvozovaná
z diverzity dnešních populací nemusí reflek­
tovat dávnou historii. Na druhou stranu čet­
nost paleoantropologických nálezů z výcho­
doafrické Velké příkopové propadliny může
být dána spíše příhodnými podmínkami pro
uchování a nalezení fosilií v oblastech se zvý­
šenou geologickou aktivitou (a kde navíc po
většinu 20. století panovaly relativně přízni­
vé politické podmínky pro dlouhodobý vý­
zkum).
Etiopie a Africký roh představovaly také
most mezi Afrikou a Eurasií. Druhá, úspěš­
ná expanze anatomicky moderního člověka
z Afriky pravděpodobně vedla přes úžinu
Bab al-Mandab na jih Arabského poloostrova
a odtud dále na východ po pobřeží Indické­
ho oceánu spíše než přes Levantu (Vesmír 93,
208, 2014/4). Z tohoto důvodu také etiopské
hlavní město Addis Abeba často slouží jako
referenční bod pro počátek expanze anato­
micky moderního člověka v mnohých popu­
lačně-genetických studiích. Kudy vedly cesty
prvních lovecko-sběračských migrací a ja­
ké stopy po sobě tyto události zanechaly na
kulturní a genetické diverzitě obyvatel jižní
Asie, Indonésie, Austrálie a Oceánie, je před­
mětem intenzivního bádání a vzrušených po­
lemik. Zabývat se jimi budeme v příští části
našeho seriálu.
Ö
K dalšímu čtení
[1] Tishkoff S. A. et al.: The Genetic Structure and History of Africans and Afri­
can Americans. Science 324, 1035–1044, 2009.
[2] Pickrell J. K.: The genetic prehistory of southern Africa. Nature Communi­
cations 3, 2012.
[3] Schlebusch C. M. et al.: Genomic Variation in Seven Khoe-San Groups Re­
veals Adaptation and Complex African History. Science 338, 374–379, 2012.
[4] Currie T. E. et al.: Cultural phylogeography of the Bantu Languages of sub­
-Saharan Africa. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences 280,
1762, 2013.
[5] de Filippo et al.: Bringing together linguistic and genetic evidence to test the
Bantu expansion. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences
279, 3256–3263, 2012.
[6] Barbieri et al.: Ancient Substructure in Early mtDNA Lineages of Southern
Africa, The American Journal of Human Genetics 92, 285–292, 2013.
[7] Verdu P. et al.: Origins and Genetic Diversity of Pygmy Hunter-Gatherers
from Western Central Africa. Current Biology 19, 312–318, 2009.
[8] Batini C. et al.: Insights into the Demographic History of African Pygmies
from Complete Mitochondrial Genomes. Molecular Biology and Evolution
28, 1099–1110, 2011.
[9] Bahuchet S.: Changing Language, Remaining Pygmy. Human Biology 84,
11–43, 2012.
[10] Pagani L. et al.: Ethiopian Genetic Diversity Reveals Linguistic Stratifica­
tion and Complex Influences on the Ethiopian Gene Pool. American Journal
of Human Genetics 91, 83–96, 2012.
inzerce
Létejte s námi do celého světa
letenka ��� � ����
letenka ��� � ����
BASILEJ
DUBAJ
od 1 675 Kč
K letence zajistíme kompletní servis:
od 6 615 Kč
· ubytování · pojištění · víza · pronájem aut · parkování u letiště
· dárek k letence
www.studentagency.cz
Ceny včetně všech poplatků, platná v době tisku.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
225
botanika
mikroskopie
Svízel lesní (Galium
sylvaticum) – merikarpium.
Dvoudílné poltivé plody
svízele se ochotně
rozpadají na jednotlivé
plůdky – merikarpia.
Většina ostatních druhů
svízelů má plůdky pokryté
pravidelnými bradavkami
či osténky. Svízel lesní
dělá čest svému jménu –
jeho volné sivozelené trsy
najdeme téměř výhradně
v listnatých lesích střední
Evropy. Snímek ze
skenovacího elektronového
mikroskopu při zvětšení 50×
byl kolorován v editačním
programu.
Všechny snímky
na ­s. ­226–230
© Viktor Sýkora.
Věra Hroudová
Eva Vítová
Semena,
časové schránky života
Jak se šíří semena a plody
Co jsou semena? Tajemné schránky života uzavřené v neméně bizarním a důvtipném hávu nazývaném plod, důmyslně přizpůsobeném k zajištění co nejsnadnějšího šíření a posléze uchycení na
stanovišti a vyklíčení semene. Přežívající desítky, ba i stovky let
se schopností ožít, pokud se okolní podmínky změní k lepšímu.
Často nenápadná, na první pohled nezajímavá, zhusta dokonce
pohledu skrytá. A přece neuvěřitelně různorodá a fascinující při
pohledu zblízka.
226
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
J
e leden 2006. V poradně pro veřejnost Bo­
tanické zahrady Přírodovědecké fakul­
ty klepe na dveře vysoký muž s bíbrem.
Podává mi fotografii jakéhosi plodu, krás­
ně nasvíceného na dokonale černém pozadí.
Pampeliška? Něco podobného to bude, ale
nažek hvězdnicovitých rostlin je bezpočet…
„Potřeboval bych název…“
„Nějakou část rostliny byste neměl?“
Podává mi 20 cm jakéhosi zcela suchého
a vyběleného stonku bez listů.
Tak jinak: „A kdepak jste to utrhl?“
„Někde u cesty…“
„Že by nějaký mléč nebo locika?“ Ano, lo­
cika vydrží všechno, i v zimě se na ní pár na­
žek s chmýrem najde.
Za nějaký čas je tu zas: „Co jsem to vlast­
ně vyfotil?“
A pak přijde s nápadem: „Uděláme knihu!“
Kniha Tajemství rostlin vyšla v roce 2009.
Živé konzervy
Je až neuvěřitelné, že i ze semene okrotice
bílé (Cephalanthera damasonium), které váží
méně než 0,5 μg, vyroste nová zelená rost­
lina se vším, co k ní patří. Orchideje ma­
jí nejmenší semena na světě, a vytvářejí jich
obrovské množství – z jediného květu ob­
vykle vznikne deset tisíc až dva miliony se­
men. Naproti tomu největší semena světa má
endemická seychelská palma Lodoicea maldivica a pořádně se pronesou – jediné semeno
váží téměř 20 kg. Vešlo by se do něj 40 mi­
liard semen okrotice.
Semena si v sobě nesou zásoby na nepříz­
nivé období – zejména dostatečné množství
tuků, škrobů a cukrů. Tuk semeno konzer­
vuje a slouží jako zásobní látka pro prv­
ní období, které následuje bezprostředně
po vyklíčení, kdy ještě rostlina nemá příliš
„z čeho žít“. Proto také semeno kromě vlast­
ního zárodku obsahuje hlavně výživné ple­
tivo – endosperm – a vše je obaleno různě
strukturovaným osemením. Nejsou-li mo­
mentálně vhodné podmínky k vyklíčení, se­
mena se chovají jako malé (někdy i pořádně
velké!) konzervy a dokážou proležet v půdě
i velmi dlouhé období. Jiná se řídí heslem
„teď nebo nikdy“ – pokud se jim nepodaří
vyklíčit záhy po dosažení stanoviště, rychle
ztrácejí klíčivost. Toho využívá člověk např.
při potlačování růstu plevelů určitým ty­
pem orby ap.
Jestliže semena coby rozmnožovací diaspo­
ry rostlin ukrývají v sobě vše potřebné k pře­
konání nepříznivých období a vyklíčení za
vhodných okolností, plody slouží zejména
k ochraně semen a jejich přenosu na stano­
viště. V jejich „popisu práce“ je i atraktivita
pro živočišné přenašeče, která se projevuje
nápadným tvarem, barvou, vůní, chutným
a výživným oplodím ap.
Jednosemenné plody – nejčastěji nažky ne­
bo obilky – vypadají, jako by samy byly pou­
hými semeny. Zda jde opravdu o plod, vyjde
najevo teprve při bližším zkoumání – samot­
né semeno je ukryto v příliš velkém množství
obalů, někdy navíc opatřených všemožnými,
zhusta i bizarními výrůstky. Tvarosloví sou­
Štírovka měkkoostenná (Scorpiurus muricatus) – detail lusku. Bobovité rostliny
ve Středozemí se vyznačují nekonečnou pestrostí tvarů plodů (většinou lusků).
Štírovka může posloužit jako typický příklad: zprohýbané a zakroucené tenké
lusky skutečně připomínají škorpiónův ocas, při dozrávání navíc prudce pukají
a vystřelují semena do dálky. Snímek ze světelného mikroskopu při zvětšení 10×,
barvy objektu nebyly upravovány.
visející s plody bývá při objevování rostlin­
né říše nejzajímavější: tykadla, nožičky, ocás­
ky… kolik dalších podobností s okolním
světem najde naše obrazotvornost v nejrůz­
nějších přívěscích a výrůstcích na oplodí!
Většina z nich má jediný účel – zajistit nej­
snazší přenos co nejdále, popřípadě ukotvit
plod na stanovišti vhodném pro vyklíčení se­
men. Mechanismy vedoucí k tomuto cíli jsou
vskutku obdivuhodné.
Rostliny nalezly v průběhu svého vývo­
je četné cesty, jak dosáhnout pokračování
svého života v novém jedinci, ale také jak
prodloužit trvání života jedince původní­
ho. V rostlinné říši najdeme desítky způso­
bů vegetativního rozmnožování, při němž
z mateřské rostliny vzniká nové individuum
nepohlavní cestou – oddělením části odden­
ku, šlahouny, zahřížením převislých či po­
léhavých větví či pouhým odlomením části
stonku, která vzápětí zakoření. K nejsloži­
tějším druhům vegetativního rozmnožová­
ní patří nepravá živorodost – na určité čás­
ti rostlinného těla, např. na okrajích listů,
Věra Hroudová (*1968) vystudovala systematickou botaniku, v botanické zahradě Přírodovědecké
fakulty UK v Praze se zabývá zejména karpatskou flórou; provádí školní skupiny a spolupracuje na
přípravě didaktických materiálů botanické zahrady.
Eva Vítová (*1981) vystudovala obor biologie-pedagogika na Pedagogické fakultě UK v Praze, od
roku 2008 pracuje v Botanické zahradě hl. m. Prahy jako metodik pro vzdělávání.
Viktor Sýkora (*1966) vystudoval molekulární biologii a genetiku na Přírodovědecké fakultě UK
v Praze, pracuje na 1. lékařské fakultě UK.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
227
Máčka ladní (Eryngium campestre) – merikarpium (polovina dvounažky), pohled z vnitřní strany. V našich krajích působí kulovitá pichlavá máčka poměrně
exoticky, její příbuzenstvo je výhradně teplomilné. Podobný vzhled má však většina druhů tohoto rodu, které rostou v travinných porostech a brání se tak spasení. Zaschlé plodné rostliny ze Středozemí a černomořských stepí jsou na podzim
hnány větrem – nazývají se „stepní běžci“; u nás je tento způsob šíření vzácný.
Snímek ze skenovacího elektronového mikroskopu při zvětšení 50× byl kolorován v editačním programu.
vznikají kompletní noví jedinci, kteří ihned
po odpadnutí od mateřské rostliny zakoře­
ňují a rostou. Příkladem mohou být známé,
v bytech často pěstované madagaskarské na­
dutě (Bryophyllum daigremontianum a B. tu­
biflorum). Většina rostlin však dává před­
nost geneticky výhodnějšímu pohlavnímu
rozmnožování a vegetativního využívá buď
současně, nebo oba způsoby střídá. Ke slo­
vu pak přicházejí rozmanité formy rozšiřo­
vání jak semen, tak i celých plodů.
Šíření vlastní silou
Při autochorii se diaspory (semena či plody)
vzdalují od mateřské rostliny vlastními pohy­
by rostliny. Touto cestou se mohou dostat od
mateřské rostliny pouze na kratší vzdálenost
několika centimetrů až metrů. Toto šíření je
významné hlavně z hlediska strategie určité­
ho druhu při obsazování nových zón na da­
ném stanovišti – při zvětšování konkrétní
populace. Rostliny k tomu využívají nejrůz­
nější mechanismy:
l Ukladači ohýbají své lodyhy během růstu
směrem k zemi a tobolky se semeny se tak
snadno zakutálí do skalních štěrbin. Jde
o typické obyvatele skal, sutí a zídek.
l Vrhači – svá semena vrhají i na vzdálenost
několika metrů. Tomu napomáhá rozdílné
napětí nestejně vysychajících vrstev buněk
ve stěnách plodů. Naším nejznámějším zá­
stupcem je netýkavka malokvětá (Impatiens
parviflora), která svá semena vystřeluje po
pouhém doteku. Mnohem větším rekordma­
nem je tykvice stříkavá (Ecballium elaterium)
– po odpadnutí zralé bobule vystřeluje svá se­
mena tlakem nahromaděného plynu do ně­
kolikametrové vzdálenosti. Vystřelováním
semen z vysychajících plodů se šíří semena
mnohých bobovitých (Fabaceae), pryšcovi­
tých (Euphorbiaceae) a violkovitých (Viola­
ceae) rostlin.
l Zavrtávači a lezci mají semena zašpičatě­
lá, což pomáhá k snadnějšímu pronikání do
půdy. Lezci jsou zpravidla vybaveni osinami,
které jsou hygroskopické. Střídavé zvlhčová­
ní a vysychání jim umožňuje pomalé posou­
vání po povrchu. Šíří se tak některé druhy
trav, zejména kavyly (Stipa).
l Geokarpické rostliny nejlépe představí
podzemnice olejná (Arachis hypogaea). Po
oplození jí začíná intenzivně růst stopka,
nesoucí na konci semeník. Ten se zavrtává
3–6 cm hluboko do půdy, kde se pak vyvi­
ne lusk.
Pokud je pro autochorní rostliny výhodné
obsadit vzdálenější stanoviště, musí pro pře­
nos diaspor využívat také jiné způsoby ší­
ření. Příkladem mohou být některé violky,
které vystřelují semena ze svých plodů, ale
kromě toho vytvářejí na semenech olej­
naté přívěsky, tzv. masíčka, o něž se za­
jímají mravenci, kteří tato semena pře­
nášejí do svých vzdálených skladišť.
… a s cizí pomocí
Autochorií se mnohá semena
dostanou úctyhodně daleko
od mateřské rostliny, přesto
228
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
jsou to úseky zanedbatelné oproti těm, jež
nabízí vítr, voda a živočichové.
Anemochorie diaspor zahrnuje rozsáhlou
skupinu rostlin, které jako transportní pro­
středek využívají vítr. Již výtrusné rostliny
(především kapradiny) se šířily pomocí vět­
ru. Výtrusy jsou však značně menší než seme­
na, a proto se u rostlin vyvinuly nejrůznější
cestovatelské strategie.
O prachových semenech vstavačovitých
rostlin, která snadno rozfouká vítr, již byla
řeč. Větší semena či plody to tak jednodu­
ché nemají, a proto jsou vybavena chmýrem,
blankami nebo chloupky, které usnadňují je­
jich let. Čím větší chmýr semeno či plod má,
tím větší plochu poskytuje větru k unáše­
ní. Mohou tak urazit metrové až kilometro­
vé vzdálenosti. Rostlinám, které se šíří tímto
způsobem, se říká letci. Dobře známé jsou
nažky pampelišek či tobolky topolů, které
v době zralosti mohou vytvářet dojem, jako
by napadl čerstvý sníh. Jednosemenné plody
některých stromů (nažky javorů, jasanu, jil­
mu) jsou příliš těžké na to, aby se vznášely
ve větru. Snazší plachtění jim umožňují bla­
nité lemy.
Rostliny, jejichž semena mají zpravidla ku­
lovitý tvar a nenesou útvary vhodné k unáše­
ní, našly jiné řešení. Často se u nich setkává­
me s vysokou lodyhou vyčnívající nad okolní
vegetaci. V době zralosti vítr lodyhu rozkýve
a semena jsou vyklepávána z tobolek do oko­
lí mateřské rostliny. Pro tento typ rostlin se
vžilo označení balisté. Šíří se tak například
mák setý (Papaver somniferum) a divizna vel­
kokvětá (Verbascum densiflorum).
Poslední skupinou rostlin, která se šíří vě­
trem, jsou stepní běžci. Známe je z americ­
kých westernů – po vyprahlé zemi vítr že­
ne chuchvalce křoví. Suchá rostlina se totiž
v době zralosti semen celá odlomí a vítr ji vá­
lí po kraji. Semena jsou při tom vytřásána do
půdy a rostlina se tak dokáže šířit i poměrně
daleko. Z naší přírody známe katrán tatarský
Tolice nejmenší (Medicago minima)
– lusky. Z desítek středozemských
tolic patří vyobrazený druh
k taxonům s nejmenšími lusky.
Variabilita plodů je u rodu tolice
až neuvěřitelná – najdeme zde
stočené či zakroucené lusky
všech tvarů, od kulovitých
ostnitých „míčků“ až
po „tahací harmoniky“
u tolice okrouhloplodé
(M. orbicularis).
Snímek ze světelného
mikroskopu při
zvětšení 20×, barvy
objektu nebyly
upravovány.
(Crambe tataria), jehož
severní hranice výskytu
je na jižní Moravě, a běž­
nější stepní rostlinu máč­
ku ladní (Eryngium campestre).
Zoochorním rostlinám slouží
k šíření diaspor rozličnými způsoby
živočichové. Rozlišujeme:
n Endozoochorní rostliny mají jedlé, pře­
vážně dužnaté plody a jejich semena rozná­
šejí zejména ptáci. Některá semena s tvrdým
osemením však potřebují, aby tvrdý obal na­
rušily trávicí enzymy a tak ulehčily klíčení.
Pokud k tomu nedojde, klíčku se nepodaří
vyrůst a zaschne. Dobrým příkladem z naší
přírody je třešeň ptačí (Prunus avium) nebo
jmelí bílé (Viscum album).
n Epizoochorní rostliny využívají k šíření
semen a plodů povrch těl živočichů. Semena
pomocí háčků ulpívají na jejich srsti či peří.
Do této skupiny patří i našemu oděvu dobře
známý řepík lékařský (Agrimonia eupatoria),
svízel přítula (Galium aparine) nebo kuklík
městský (Geum urbanum). Další možností je
Dryádka osmiplátečná (Dryas
octopetala) – nažka. „Opeřené“
nažky horské dryádky, která
je v Alpách i Karpatech
vzpomínkou na doby ledové
(jde o glaciální relikt) – při
ústupu evropských ledovců
se chladnomilné rostliny
udržely do dnešní doby
jen na místech, která
díky nadmořské
výšce klimaticky
odpovídají
původnímu
rozšíření.
Snímek ze
světelného
mikroskopu
při zvětšení
15×, barvy
objektu nebyly
upravovány.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
229
šíření semen s blátem, které se lepí na kopyta
dobytka, boty člověka a nohy ptáků.
n Synzoochorní rostliny na svých semenech
zpravidla vytvářejí struktury k lákání živoči­
chů. Jde především o dužnatý přívěsek elaio­
zom (česky „masíčko“), což je velmi chutný
a dobrý zdroj proteinů a olejnatých látek.
Hlavními roznašeči těchto semen jsou mra­
venci. Z našich rostlin masíčko nalezneme
například u vlaštovičníku většího (Chelido­
nium majus) a již zmiňované violky vonné
(Vio­la odorata).
Hydrochorií se pomocí vodních proudů ší­
ří převážně vodní rostliny, a to až do mno­
hasetkilometrových vzdáleností. Mluvíme
o plavcích (nautochorech). Jejich semena
jsou většinou vybavena nejrůznějšími oba­
ly, které je chrání před vlhkostí, popřípadě
je nadnášejí. Mívají například nejrůznější vý­
růstky, voskový povrch a korkovitě zesílené
stěny.
Vodou jako dopravním prostředkem nepo­
hrdnou ani rostliny, které rostou v blízkosti
tekoucích vod. Putují tak například nažky ja­
vorů (Acer), olše lepkavé (Alnus glutinosa) či
rozpuku jízlivého (Cicuta virosa).
Jiným způsobem využití vody je ombrochorie, kdy rostlina k šíření semen využívá
dešťových kapek. Plody se za vlhkého počasí
rozevírají a nárazy dešťových kapek vymrš­
ťují semena do okolí. Takto se šíří například
penízek rolní (Thlaspi arvense), šalvěj lékař­
ská (Salvia officinalis) a černohlávek obecný
(Prunella vulgaris).
Při popisu strategií rostlinného šíření ne­
můžeme opomenout jednoho z největších
roznašečů semen a plodů, jímž je bezespo­
ru člověk. Antropochorie – šíření semen
a plodů za přispění člověka – má prvořa­
dý význam u rostlin neúmyslně zavlečených
a následně zdomácnělých. Spadá sem epizoo­
chorní a endozoochorní šíření semen a plodů
na obuvi, šatech a v zažívacím traktu člověka.
To však zdaleka neovlivňuje životní prostře­
dí v takové míře jako transport diaspor do­
pravními prostředky (agestochorií) nebo na
zemědělském nářadí (ergasiochorií). Centry
expanze jsou přístavy, překladiště či nádraží,
kam jsou nové druhy zavlékány při přepravě
osob a zboží.
Ö
Hlaváč fialový (Scabiosa
columbaria) – nažka.
Kromě kalicha má hlaváč
i kalíšek, srostlý z listenců
obepínajících za květu spodní
semeník; v plodu srůstá
kalíšek s plodem – nažkou
a na jejím vrcholu vzniká
volný „límeček“. Neobvyklý
kalich vyrůstá v něm a je
tvořen nitkovitými štětinami.
Snímek ze skenovacího
elektronového mikroskopu
při zvětšení 50× byl
kolorován pomocí editačního
programu.
230
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
NOVINKA: CryoCube®
Hlubokomrazící boxy
Mrazivý komfort
Spolehlivé řešení pro ukládání vzorků
Eppendorf přichází s novými hlubokomrazícími boxy CryoCube® zajišťujícími maximální
ochranu vzorků spolu s dosud nevídaným úsporným provozem.
> Hlavní předností je extrémně nízká
spotřeba elektrické energie
> Tradiční kvalita zpracování znamená
roky bezporuchového provozu a
spolehlivou logistickou podporu
> Nižší spotřeba o 25 % přináší pro Vás
úsporu peněz a lepší životní prostředí
pro všechny
A navíc:
> Automatický ventilační port
na vyrovnávání vakua přemístěn
na čelo hlavních dveří
> Nová ergonomie madla umožní snížení sil
potřebných na otevření a zavření dveří
> Vnitřní izolované dveře jsou zajištěny
magnetickými bezpečnostními uzávěry
www.eppendorf.cz
Bližší informace Vám rádi sdělíme na vyžádání.
Eppendorf Czech & Slovakia s.r.o., Voděradská 2552/16, 251 01 Říčany u Prahy, E-mail: [email protected], Tel.: +420 323 605 454
Eppendorf®, the Eppendorf logo, and CryoCube® are registered trademarks of Eppendorf AG, Germany. All rights reserved, including graphics and photos. Copyright © 2014 by Eppendorf.
chemie
1. Molekulární struktura
­anti‑B18H22 (zelené kuličky = atomy
boru, bílé kuličky = atomy vodíku).
Zdroj: Michael Londesborough.
Boranové žížaly
lezou do světa
aneb Příběh boranů a modrého světla
Eva
Bobůrková
232
Od vynálezu laseru uplynulo 55 let. A vědci
stále pátrají po účinném, stabilním a levném
laserovém světle. Malých krůčků je mnoho,
zásadních objevů málo. Tým českých a špa­
nělských vědců teď vytvořil první laser na
světě na bázi boranu.
Historie boranů – sloučenin boru a vodíku
– je stará víc než sto let. Borany se nevysky­
tují v přírodě, musíme je syntetizovat v labo­
ratoři. První borany v roce 1912 připravil ně­
mecký chemik Alfred Stock.
Brzy poté se zjistilo, že nová skupina slou­
čenin boru s vodíkem je „nabitá“ obrovským
množstvím energie. Objevily se i snahy vyu­
žít tyto látky jako raketové palivo umožňují­
cí dlouhý let. Během válečných let a studené
války na obou stranách běželo několik tajných
projektů. Vývojem boranového raketového
paliva se zabývala ostatně i Laboratoř, později
Ústav anorganických syntéz v Řeži (založený
roku 1961). Tam dnes sídlí i domovský Ústav
anorganické chemie AV ČR Michaela Londes­
borougha, jemuž se nedávno podařilo přivést
na svět nový laser právě na bázi boranu.
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Raketové palivo?
Odborníci z Řeže tehdy hráli významnou ro­
li i ve světovém měřítku, nicméně myšlenka
využít hydridy bóru (i jiných lehkých prvků)
nebyla úspěšná. „Při jejich spalování místo
oxidu uhličitého (který se uvolňuje při spa­
lování uhlovodíků) vzniká oxid boritý s kon­
zistencí tekutého skla. Pro motory byl tudíž
nepoužitelný,“ vysvětluje Michael Londesbo­
rough dávnou historii. Výzkum na tomto poli
se zastavil, ale vedl k rozvoji nového odvětví
– chemie boranů.
Během sedmdesátých, osmdesátých let už
bylo jasné, že bor vytváří po uhlíku druhý
největší počet sloučenin s vodíkem. Zásad­
ní význam uhlovodíků pro náš svět známe
již dlouho, ale tehdy se otevřel svět boranů
– a v objevování vlastností a možného užití
sloučenin vodíku a boru se stále pokračuje.
Michael Londensborough na syntéze no­
vých boranových molekul začal pracovat ješ­
tě při doktorandském studiu na University of
Leeds. Na univerzitě působila silná skupina
chemiků, věnujících se boranové chemii. Je­
jí vedoucí, profesor John Kennedy již léta in­
tenzivně spolupracoval s Řeží, s českými ko­
legy založili i Anglo-Czech Polyhedral Club
(polyedr – mnohostěn symbolizuje struktu­
ru boranových sloučenin). Jednou tváří vzá­
jemných vazeb bylo i doktorské studium
v partnerské laboratoři.
Michael přijel do Prahy poprvé v roce
2001 na dvanáct týdnů, a jak vzpomíná, jako
„mladý kluk, s otevřenýma očima i hlavou.
Učil jsem se od významných vědců borano­
vou chemii, ale také zcela jinému pohledu na
chemii.“
Po návratu do Anglie dostal Michael nabíd­
ku od americké start-up firmy, aby připravo­
val nové sloučeniny boru pro dopování kře­
míku při výrobě nových typů polovodičů.
„Už tam byla jedním z mých horkých kan­
didátů molekula obsahující 18 atomů boru
a 22 atomů vodíku. Vytváří nádhernou troj­
rozměrnou klecovou strukturu, připomína­
jící rozseknutý kopací míč, přičemž obě po­
loviny jsou spojeny molekulárními orbitaly,“
popisuje se zápalem svého boranového oblí­
bence Michael. Tehdy ještě netušil, co všech­
no z téhle molekuly vzejde.
Od polovodičů a z Ameriky se rozhodl vrá­
tit – zpět do Prahy, do Ústavu anorganické
chemie. Ale molekule B18H22 se věnoval dál.
„V projektu polovodičů jsem řešil využití
směsi dvou izomerů B18H22 (jeden má před­
ponu „anti-“ a druhý „syn-“) pro vnesení do
křemíku pomocí chromatografie. „Jednou
jsem opakoval postup separace náhodou
u okna. Byl krásný slunečný den. A já si na­
jednou všiml, že sloupec vyzařuje modrou
barvu. Představte si, bezbarvý, čirý roztok,
ale proti slunci nádherně modře září… byl
jsem z toho celý pryč.“
Tehdy už Michael pracoval znovu v Če­
chách a namísto dopování křemíku bora­
nem B18H22 se začal zabývat vyzařováním té­
to molekuly neobyčejných vlastností. Z nichž
některé dlouho skrývala.
Šli prostě dál
„Je vždy zvláštní, když se něčím zabýváte, ale
přitom si všimnete něčeho neobvyklého. Ja­
ko kdybyste měli velmi dobrou kamarádku
a najednou v ní objevíte úplně novou stránku
osobnosti. Mohl jsem si říct, mám jiné staros­
ti než řešit tu modrou záři, ale mně to nedalo.“
Michael se podíval do literatury na původ­
ní články o syntéze molekuly, kterou jako
první připravil významný americký chemik
Frederick Hawthorne. „První článek o che­
mii B18H22 vyšel v roce 1968 a autor v něm
popisoval vlastnosti molekuly, bylo toho tam
spousta. A úplně na závěr dvacetistránkové
práce bylo půl věty, že pozorovali modrou
emisi z anti-B18H22 izomeru. Dál nic. Všech­
no možné jsem pročetl, ale tímhle jevem se
už nikdo dál nezabýval. Byl jsem zklamaný,
že jsem nebyl první, kdo modrou emisi pozo­
roval, ale zároveň mne vzrušovalo, že tuhle
vlastnost dosud nikdo neprozkoumal.“
Michael začal měřit absorpční a emis­
ní spektra dvou existujících izomerů anti-
-B18H22 a syn-B18H22, tedy jaké světlo jakých
vlnových délek pohlcují, přesný popis vyza­
řované vlnové délky, zkoumal molekulu v zá­
kladním stavu i po ozáření UV světlem a při
návratu z excitovaného do původního ener­
getického stavu, kdy vyzařuje modré světlo.
Londesborough s kolegy vypočítali, že
izomer anti-B18H22 vyzáří svou energii s prav­
děpodobností 97 procent. Což je pro bora­
ny zcela mimořádné. A kvantový výtěžek,
tedy poměr počtu světelných kvant emito­
vaných a absorbovaných, jim vyšel téměř sto
procent. „To byl velmi zásadní výsledek, kte­
rý mě poháněl dál, abych zjistil, proč jeden
izomer tak účinně fluoreskuje, ale ten druhý
vůbec.“ Do řešení problému již bylo nutné
zapojit odborníky na kvantové výpočty, kte­
ří vypočítali děje v molekule během absorp­
ce, excitace i fluorescence.
Tyto lidi našel Michael ve španělském Ústa­
vu fyzikální chemie „Rocasolano“ v Mad­
ridu.
V roce 2012 společně publikovali článek
v časopise Anorganic Chemistry, který vydá­
vá Americká chemická společnost. Zde auto­
ři popsali veškeré základní a excitované stavy
této molekuly a vysvětlili, proč jeden z izo­
merů fluoreskuje „jak o život“ a druhý vůbec.
Odpověď zní jednoduše. Když molekula po­
hltí UV záření, elektrony přecházejí do vyšší­
2. Dr. Michael
G. S. Londesborough
ve své kanceláři
v Ústavu anorganické
chemie AV ČR.
Zdroj: Michael
Londesborough.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
233
3. Tenké fólie polymeru
polystyrenu se
stopovým množstvím
anti-B18H22. Z těchto
materiálů vyzařuje
pod UV lampou
jasné modré světlo.
Zdroj: Michael
Londesborough.
ho energetického stavu. V tuto chvíli se však
každý izomer zachová jinak. „Syn-B18H22 je
zpět dole během pikosekundy, anti-B18H22
zůstává excitovaný neskutečně dlouho. Cho­
vá se při snaze překonávat energetickou pře­
kážku jako míček, který padá dolů, ale cosi
jej odráží zpět. A takto zůstává nahoře, na­
držený na pád, 12,3 nanosekundy. To je u ta­
4. Roztok anti‑B18H22 při
laserovém experimentu.
Zdroj: Michael Londesborough.
234
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
kovýchto procesů věčnost. Představuji si to,
jako by byl unavený snahou dostat se dolů,
až to v jednu chvíli vzdá a vyzáří energii jako
modré světlo.“
A co laser?
O výsledcích bádání Michael Londesbo­
rough za čas přednášel v Madridu. Přišel
tam za ním mladý fyzik Luis Cerdán z již
zmiňovaného Ústavu fyzikální chemie, kte­
rý se specializuje na lasery. Byl fascinován
množstvím vyzářeného světla, protože právě
vysoký kvantový výtěžek fluorescence je je­
den z důležitých a nutných předpokladů pro
laserový materiál. Domluvili se na další spo­
lupráci.
Zde je důležité dodat, že ne každá fluo­
reskující molekula může fungovat jako la­
ser. K tomu je potřeba, aby umožnily dosa­
žení inverzní populace energetických hladin
aktivního prostředí. V drtivé většině přípa­
dů to fluoreskující látky neumějí, neboť v da­
nou chvíli je více molekul v základním stavu
než v excitovaném a pak žádoucí efekt nena­
stane. V případě anti-B18H22 se ukázalo, že 12
„nadržených“ nanosekund je klíčových, v je­
den moment se vyskytuje „nahoře“ dostateč­
né množství molekul.
Pro laserový materiál je rovněž důležitá sta­
bilita molekul, musí vydržet vysoký nápor
energie. „Je spousta překážek, které brání mo­
lekulám fungovat jako laser. K našemu pře­
kvapení a pak nadšení jsme opakovaně potvr­
dili, že anti-B18H22 nejenže vyzařuje krásnou
laserovou emisi, ale je také vysoce fotostabilní.
Zažíváme tedy dvojnásobné štěstí – intelek­
tuálně zajímavý problém a skvělé výsledky!“
Česko-španělský tým je publikoval 12. ledna
2015 v časopise Nature Communications.
Modře svítící polystyrén
Následovaly sofistikovanější experimenty
na důkladnějším zařízení. Vědci zkouma­
li základní podmínky pro fungování ma­
teriálu jako laser a určovali dvě zásadní
veličiny: účinnost a stabilitu. Porovnává­
ní anti-B18H22 s používanými komerčně do­
stupnými modrými lasery dopadlo výbor­
ně. „Naše účinnost je slušná, ale zdaleka
není nejlepší na trhu. Ale stabilitou je mezi
nejlepšími. Molekula je mimořádně odolná
proti degradaci, což znamená nižší nákla­
dy, menší rizika pro zdraví a životní pro­
středí.“ Když je stabilita laserového média
nízká, musí se médium často měnit. To sto­
jí peníze. A vzhledem k tomu, že jde o roz­
tok v organických rozpouštědlech, tedy kar­
cinogenní a hořlavý, méně odpadu znamená
rovněž velké plus.
A třetí zásadní bod: laser anti-B18H22 je
prvním molekulárním anorganickým lase­
rem bez jediného atomu uhlíku, nepodobný
žádnému z dosud existujících skupin lasero­
vých materiálů. „Nová rodina laserů se nero­
dí často,“ pochvaluje si Michael a potvrzuje,
že experimenty s vyzařováním různých vlno­
vých délek (a barev) a s různými deriváty bo­
ranů napovídají, že rodina se bude utěšeně
rozrůstat. Nyní doufá, že dojde i ke komerč­
nímu využití.
Už nyní se ukazuje, že spektrum využití
anti-B18H22 může být široké: ve spektrosko­
pii i při zpracování materiálů, další možné
aplikace se pak nabízejí v dermatologii (od­
straňování tetování, jizev a akné, léčba cév­
ních poranění ap.). Výborná rozpustnost
­anti-B18H22 v organických rozpouštědlech
na­
víc umožňuje začlenění molekul bora­
nu do polystyrenových polymerových mat­
ric, a to bez ztráty fluorescenčních vlastnos­
tí. Nové nanokompozitní materiály na bázi
anti-B18H22 slibují rovněž zajímavé možnos­
ti využití jako pro optoelektroniku, spektro­
skopii, v detekčních zařízeních.
„V angličtině máme příměr – to open a can
of worms,“ připomíná Londesborough a do­
dává: „My jsme tu plechovku se žížalami již
otevřeli, žížaly teď lezou ven a já jsem zvěda­
vý, kam se dostanou a co s nimi bude.“ Ö
K dalšímu čtení
Luis Cerdán,
Jakub Braborec,
Inmaculada García-Moreno, Angel
Costela, Michael G.
S. Londesborough:
A borane
laser. Nature
Communications.
DOI: 10.1038/
ncomms6958.
Hledáme kosmonauty
K Zemi se blíží asteroid o průměru 4 km.
Vědci s pomocí teleskopů zjistili nebezpečí
srážky v roce 2045. Za 20 let. Hledá se posádka, která k asteroidu poletí, prozkoumá
jej a na základě horninového složení se pokusí jej z kolizní dráhy se Zemí odklonit.
Tak nějak jednou může vypadat reálná vý­
zva. Prozatím bude příběh reálný jen pro ty,
kdo se přihlásí do třetího ročníku vědecko­
-populární soutěže Expedice Vesmír, která
letos o prázdninách vyvrcholí simulovaným
letem k asteroidu a záchranou naší civiliza­
ce s pomocí nejvýkonnějšího laseru na světě.
Vzhledem k tomu, že soutěž pořádá časopis
Vesmír spolu s Fyzikálním ústavem Akademie
věd a projekty ELI Beamlines a HiLASE, pů­
jde o spojení špičkových vědců s nejmoder­
nější technikou na světě. Laser bude skuteč­
ný a bude fungovat v laserovém centru ELI
v Dolních Břežanech u Prahy, které bude ote­
vřeno na podzim. Bude to zařízení 10× výkon­
nější než největší lasery současnosti. Kosmo­
nauti Expedice vesmír budou mít k dispozici
poznatky z jeho konstrukce. Budou schop­
ni laser použít pro cíl mise, dotknout se jej.
Krom toho dostanou do ruky skutečný vzo­
rek měsíční horniny, meteority starší než Ze­
mě a nakonec ve speciálním letadle zažijí stav
beztíže stejně jako účastníci loňské Expedice
vesmír i jako reální kosmonauti, pro které je
cesta do vesmíru služební cestou.
Jednou se na ni budou moci vydat i čeští
kosmonauté, až Evropská kosmická agentura
zahájí další konkurz na kosmonauty. Chcete­
-li mít to štěstí a uspět, musíte se začít připra­
vovat léta předtím. Pokud je vám 10 až 15 let,
vaše příprava může právě začít. Podrobnosti
na stránce expedice.vesmir.cz.
Marek Janáč
Stav beztíže je denním chlebem pro italskou kosmonautku Samanthu Cristoforettiovou, která vloni – den před cestou k ISS – vzkázala finalistům Expedice
vesmír 2014: „Vytrvalá práce spolu s vášní z vás jednou může kosmonauta udělat.“ Snímek NASA.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
235
životní prostředí
Radim J. Šrám, Blanka Binková
Demonstrace za čistý vzduch
a Program Teplice
Pánevní oblasti severních Čech byly (právem) koncem osmdesátých let považovány za jednu z nejznečištěnějších oblastí Evropy.
Zdravotní potíže dospělých i dětí se staly zdrojem politické nespokojenosti obyvatel a růstu jeho ekologického uvědomění. Ve dnech
10.–12. listopadu 1989 se v Teplicích konaly první demonstrace
proti totalitnímu režimu. Brzy na to odstartoval také Program
Teplice.
Nárůst výskytu vrozených vývojových vad,
spojovaný s výstavbou tepelných elektráren
a zvyšujícím se znečištěním ovzduší, jsme
pozorovali od roku 1972 v okrese Ústí n. L.,
později i v Děčíně.
V zahraničí již tehdy byly publikovány ex­
perimentální práce, prokazující vliv mutage­
MUDr. Radim Šrám,
Dr.Sc., (1939) vystudoval
nů na vývoj plodu i možnost přenosu změn
Lékařskou fakultu UK
indukovaných v pohlavních buňkách na po­
v Praze. Dlouhodobě se
tomstvo.
zabývá studiem chemické
Původně jsme v okresech Teplice, Ústí n. L.
mutageneze, v Ústavu
a Jablonci n. N. začali v letech ­1982–1986 stu­
experimentální medicíny
dovat, jak jsou novorozenci ovlivněni léky
AV ČR molekulární
podávanými v průběhu těhotenství. Pozoro­
epidemiologií a vlivem
znečištěného ovzduší na
vali jsme zhruba dvojnásobný výskyt vroze­
genetický materiál.
ných vývojových vad v Teplicích a Ústí n. L.
(zejména anomálie kardiovaskulárního, mo­
RNDr. Blanka Binková,
čového a pohlavního systému). A také počet
CSc., (1943) vystudovala
dětí s porodní váhou pod 2500 gramů byl še­
Přírodovědeckou fakultu
desát procent nad celostátním průměrem.
UK v Praze. V Ústavu
Díky tomu, že byly tyto studie vyhodnoce­
experimentální medicíny
ny zrovna koncem listopadu 1989, už směly
AV ČR se zabývala studiem
peroxidace lipidů a stárnutí,
být zveřejněny.
vlivem PAU v ovzduší na
tvorbu DNA aduktů.
Nemoci dýchacích cest, alergie
Rozložení hlavních
zdrojů emisí
v Československu.
Rozbor nemocnosti dětí v pánevních okre­
sech ukázal oproti ostatnímu Československu
šestkrát vyšší výskyt onemocnění dýchacích
cest u předškolních dětí, významně vyšší vý­
skyt alergií a kožních onemocnění. Průměr­
ná délka přežití u mužů v okrese Teplice byla
v roce 1988 o tři roky kratší, u žen o dva roky,
zejména kvůli zvýšené úmrtnosti na nádoro­
vá a kardiovaskulární onemocnění.
498 000 obyvatel
Ústí n. L.
Chomutov
Most
Praha
směr
převládajících
větrů
Brno
Bratislava
236
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Teplice
Na základě těchto alarmujících výsledků
jsme spolu s MUDr. Františkem Kotěšovcem
a prof. Richardem Jelínkem iniciovali na Mi­
nisterstvu životního prostředí ČR přípravu
projektu, který měl analyzovat situaci a od­
halit jmenovité příčiny tohoto stavu.
Jako modelovou oblast jsme vybrali okres
Teplice a jako srovnávací oblast okres Pra­
chatice. Na základě usnesení české vlády
z roku 1990 o řešení problémů pánevních ob­
lastí severních Čech vznikl program Důsled­
ky znečištění životního prostředí na zdravot­
ní stav populace (Program Teplice).
Výsledky monitorování ovzduší
Kontinuálně byly monitorovány SO2, NO,
NO2, NOX, CO, O3, PM2,5, PM10 a PAU
(polycyklické aromatické uhlovodíky – před­
stavitelem je prokázaný lidský karcinogen
benzo[a]pyren – B[a]P). Teplice a Prachati­
ce byla patrně první dvě místa, kde byla od
roku 1993 v Evropě denně stanovována kon­
centrace PM2,5 a PAU.
Během inverze v lednu až únoru 1993 dosa­
hovaly koncentrace SO2 až 700 mg/m3, PM10
1100 µg/m3. Dr Robert Stevens z US EPA
přirovnal situaci k meteorologickým pod­
mínkám v Londýně v prosinci 1952, které vý­
znamně zvýšily úmrtnost.
Pracovníci US EPA analyzovali zdroje zne­
čištění. Nebyla-li inverze, nejvýznamnější po­díl
na frakci PM10 v Teplicích měla ze sedm­desáti
procent lokální topeniště (včetně spalování
odpadků), tepelné elektrárny pouze 15 pro­
cent. Na základě těchto poznatků vláda ČR
uvolnila v roce 1994 šest miliard korun na ply­
nofikaci pánevních okresů.
Srovnání úmrtnosti za období 1982–1994
proti 1995–2004 ukázalo, že díky této inves­
tici zemřelo v druhém období o 1950 mužů
a 920 žen méně, než kdyby se plynofikace ne­
uskutečnila.
Po odsíření a odprašnění elektráren i sys­
tematické likvidaci lokálních topenišť po­
klesla od roku 1995 koncentrace oxidu siřiči­
tého a polétavého prachu ve frakcích PM2,5
a PM10 i polycyklických aromatických uhlo­
vodíků (PAU).
Sledovali jsme i koncentrace ve vnitřním
a vnějším prostředí. Zjistili jsme, že v našich
klimatických podmínkách tráví obyvatelé
převažující část života (90–95 %) ve vnitřním
prostředí, kde je znečištění výrazně ovlivněno
životním stylem členů domácnosti, zejména
kouřením. Kupříkladu, jak vyplývá z hodno­
Genotoxicita ovzduší, reprodukce
Analýza vzorků extraktů z prachových čás­
tic z Teplic a Prachatic ukázala zvýšenou mu­
tagenní aktivitu PM10 v ovzduší. Binková et
al. (1999) prokázali, že biologicky nejaktiv­
nější skupinou látek vázanou v ovzduší na
prachové částice jsou karcinogenní PAU.
V období 1992–1994 jsme studovali vztah
mezi koncentrací PAU a biomarkery expozi­
ce. Při sledování třiceti žen pracujících ven­
ku (pošťačky a zahradnice) v Teplicích ve
50
SO2
Poměr celkových emisí
v České republice r. 1988.
40
%
NOX
30
20
10
Středočeský
Západočeský
Severomoravský
Východočeský
Jihomoravský
kraj
Jihočeský
Praha
Severočeský
0
srovnání s Prachaticemi jsme zjistili vysokou
korelaci mezi expozicí respirabilním pracho­
vým částicím (PM2,5) a karcinogenním PAU.
Expozice karcinogenním PAU korelovala
s metabolity PAU v moči, mutagenitou moči
a stanovením DNA aduktů.
Výsledky těhotenství
Sledovali jsme také vliv znečištěného ovzdu­
ší na výsledky těhotenství. Získali jsme ori­
ginální výsledky, které prokazují nepříznivý
vliv respirabilních prachových částic a kar­
cinogenních PAU, projevující se nízkou po­
rodní hmotností a nitroděložní růstovou re­
tardací. Pro vznik takového poškození je
rozhodující období prvního měsíce těhoten­
ství, pravděpodobně zejména období kolem
početí. Jeho výskyt se zvyšuje, když koncen­
trace PM10 během prvního měsíce těhoten­
ství překročí 40 µg/m3 a v případě karcino­
genních PAU překročí koncentrací 15 ng/m3
(B[a]P 2,8 ng/m3). Takové průměrné měsíč­
ní koncentrace PM10 a PAU nejsou výjimkou
v průmyslových oblastech a ve většině měst
ČR v zimním období.
Těhotné ženy a děti již od počátku početí
představují velmi citlivou populaci. Důsled­
ky znečištění ovzduší se mohou projevovat
při vývoji plodu v průběhu těhotenství, zvý­
šenou nemocností v dětském věku, ale i zvý­
šením výskytu hypertenze, kardiovasku­
lárních onemocnění a diabetu ve středním
věku. Význam vlivu znečištěného ovzduší na
vývoj plodu v prvním měsíci těhotenství byl
náš zcela nový poznatek (Dejmek et al. 1999,
Pomoc světa
Základním cílem Programu Teplice bylo ověřit, zda alarmující údaje jsou
skutečně věrohodné a tak závažné, zhodnotit zdravotní stav populace na základě přísně objektivních a kvantitativních dat, získaných mezinárodně přijatelným způsobem.
Od počátku přípravy programu bylo jasné, že vlastní síly nám nestačí. I díky stanovisku expertů MMF z června 1990, že znečištění životního prostředí
a z toho plynoucí poškození zdravotního stavu populace může být limitujícím faktorem restrukturalizace průmyslu v pánevních oblastech, byl proto
program koncipován jako mezinárodní.
Představitelé DG XII CEC (Direktorátu XII pro vědu, výzkum a vývoj Komise Evropských společenství) doporučili, aby měl charakter longitudinální
studie, protože pouze tak bude možné zhodnotit účinnost přijímaných opatření. Od počátku jsme úzce spolupracovali s US Environmental Protection
Agency (US EPA).
Vláda ČSFR zařadila Program Teplice mezi projekty PHARE II, podpora CEC umožnila zakoupit potřebné přístroje pro zúčastněná pracoviště.
K jeho plnění se v České republice spojilo 20 pracovišť, zejména okresních
a krajských hygienických stanic ze severních, středních a jižních Čech, výzkumných ústavů a univerzit. V Ústavu experimentální medicíny AV ČR v roce 1991 vznikla laboratoř genetické ekotoxikologie.
V ČR jsme tak vůbec poprvé zahájili intenzivní monitorování znečištěného ovzduší, byly připraveny studie zdravotního stavu, projekty zaměřené
na studium výsledků těhotenství, kvality lidských spermií, poruch dýchacích
a neuropsychických funkcí u dětí a biomarkery expozice karcinogenům.
Spolupráce s americkou stranou přinesla nejen nové technologie, ale
i možnost neustálého ověřování kvality práce jednotlivých pracovišť a pracovníků.
Program byl rozdělen na dvě části: Program Teplice I (období 1991–1996)
a Program Teplice II (1997–1999). Spolupráce s US EPA byla intenzivní zejména v období 1991–1996. Cílem Programu Teplice II pak bylo určit, které chemicky definované složky vzdušných kontaminantů jsou odpovědné za
prokázaný genotoxický a embryotoxický účinek, zhodnotit účinek znečištění ovzduší na výsledky těhotenství v modelových okresech a určit, jak se
celkové zlepšení místní situace i společenského klimatu projevuje v indikátorech zdravotního stavu populace (úmrtnost).
2000). Nová byla i zjištění ohledně závislos­
ti početí v prvním nechráněném menstruač­
ním cyklu na koncentraci SO2 i koncentraci
PM10 v období 60–31 dnů před početím.
S využitím biomarkerů jsme prokázali
i souvislost znečištěného ovzduší s tvorbou
DNA aduktů v placentě a s buněčnou imu­
nitou. V Teplicích jako znečištěné oblasti
byla zvýšená tvorba DNA aduktů v placen­
tě závislá na genotypu matky, odpovědném
za schopnost nebo neschopnost detoxikace
metabolitů PAU. Nedostatky genetické vý­
bavy se projevily pouze při zvýšené zátěži
z prostředí, kdy se z nositelů nevýhodných
genotypů rekrutují citlivé subpopulace. Vů­
bec poprvé jsme prokázali vliv znečištěného
ovzduší a vnitřního prostředí na nitrodělož­
ní růstovou retardaci i schopnost k oplození.
Rovněž jsme zkoumali vliv expozice vyso­
ké koncentrace kontaminantů v ovzduší na
80
70
koncentrace [µg/m3]
cení expozice PM10, zátěž v nekuřáckém by­
tě představuje cca 60 procent koncentrací ve
vnějším ovzduší, zatímco v kuřáckém bytě to
mohou být i násobky těchto koncentrací.
60
Teplice PM10
Teplice PM2,5
Prachatice PM10
Prachatice PM2,5
50
40
30
20
10
0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Částice PM2,5
a PM10 (respirabilní
prachové částice <2,5
a <10 μm) v Teplicích
a Prachaticích v letech
1993–2000.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
237
Poděkování:
Program Teplice
I a II byl financován
z prostředků
MŽP ČR (VaV
340/1/1997) a CEC
(PHARE II, EC/HEA/18/CZ).
Spolupráce s US
EPA umožnila
zavést v ČR moderní
monitorování
znečištěného ovzduší,
metody molekulární
epidemiologie
a metody
reprodukční
epidemiologie.
Při závěrečném
vyhodnocení
výsledků studie
představitelé US
EPA opakovaně
zdůrazňovali, že
Program Teplice
představoval jejich
nejúspěšnější
spolupráci se
zahraničními
partnery. Byl to
pravděpodobně
vůbec nejrozsáhlejší
výzkum tohoto typu
v Evropě.
238
2000
1999
1998
1997
1996
1995
0
1994
10
muže, proces spermiogeneze a kvalitu sper­
mií. Rubeš et al. (2000) vyšetřili 325 osm­
náctiletých mužů žijících v okrese Teplice
a Prachatice. V období vysokého znečištění
ovzduší v zimě 1993 a 1994 vykazovaly vzor­
ky z Teplic významné zvýšení abnormální
morfologie spermií, tvaru hlaviček spermií,
spermií s abnormální strukturou chromati­
nu a snížení pohyblivosti spermií.
Výrazné alterace pohyblivosti a morfolo­
gie spermií bývají spojovány s neplodnos­
tí. Srovnání zimních odběrů z let 1993, 1994
a 1998 však vede k potěšitelnému závěru, že
parametry kvality semene, jako je zvýšení
koncentrace spermií a procenta pohyblivých
spermií, se zlepšily.
Dětské nemoci
Na podzim 1992 a zimě 1993 jsme vyšetřovali
děti z 2., 5. a 8. tříd. Vitální kapacita plic by­
la u teplických dětí významně snížena. Při
analýze výskytu symptomů chorob dýchací­
ho traktu (kašel, zahlenění, dušnost, sípání)
jsme zjistili vyšší prevalenci všech příznaků
u dětí ze znečištěné oblasti, dále u dětí z ku­
řáckých rodin a u dětí, jejichž matka kouřila
před těhotenstvím. U teplických dětí byl zjiš­
ťován i vyšší výskyt alergických onemocnění
a chronických bronchitid.
Předpokládali jsme také, že expozice in
utero znečišťujícím látkám v ovzduší induku­
je funkční změny nervového systému, které
se projevují jako poruchy vývoje CNS nebo
poruchy chování a učení. Srovnání přibližně
2300 dětí z různých okresů dle intenzity zne­
čištění ovzduší (Teplice, Prachatice, Znojmo)
ukázalo horší reaktivitu a častější poruchy
učení u dětí z Teplic.
Úmrtnost
I standardizovaná úmrtnost mužů sledovaná
v období 1982 až 1998 v okrese Teplice, pá­
nevních okresech severních Čech (Chomu­
tov, Most, Teplice, Ústí n. L. a Děčín), okre­
sech jižní Moravy s nízkou úrovní znečištění
ovzduší (Třebíč, Vyškov, Zlín, Brno-venkov
a Blansko), Praze a celé ČR prokázala nej­
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
Závěr
Znečištění ovzduší způsobilo především spa­
lování hnědého uhlí, na němž se výrazně po­
dílely lokální zdroje. Ty byly také hlavním
producentem polycyklických aromatických
uhlovodíků s prokázanou mutagenní a em­
bryotoxickou aktivitou. V průběhu Progra­
mu Teplice významně poklesly koncentrace
obligátních kontaminantů ovzduší jako SO2,
polétavý prach a PAU. Získané poznatky
ukazují na nové faktory, se kterými by se mě­
lo při hodnocení zdravotního rizika pro člo­
věka a při tvorbě nových standardů pro zne­
čištěné ovzduší do budoucna počítat.
Ö
80
70
výskyt vrozených
vývojových vad
‰
60
50
40
30
20
Ústí nad Labem
Děčín
Praha
10
0
1978
20
1977
30
1976
40
1975
Teplice
Prachatice
1974
koncentrace SO2 [µg/m3]
50
vyšší úmrtnost u obou pohlaví v okrese Tep­
lice a pánevních okresech. Celková úmrtnost
a úmrtnost na kardiovaskulární onemocnění
(60 %) u obou pohlaví ve sledovaném obdo­
bí ve všech oblastech klesala. Průměrný věk
osob zemřelých na tato onemocnění v pá­
nevních okresech je o tři až čtyři roky nižší
u obou pohlaví. Nádory je podmíněno 22–
25 procent všech úmrtí. Úmrtnost na nádory
dýchacího ústrojí u mužů se významně sni­
žovala, naopak úmrtnost na nádory u žen se
zvyšovala a toto zvýšení se významněji pro­
jevuje v pánevních okresech.
Ve srovnání s ČR také do současnosti přetr­
vává o dva roky kratší předpokládaná délka
života při narození u obou pohlaví v okrese
Teplice a pánevních okresech.
Vyšší úmrtnost v pánevních okresech je
ovlivňována více faktory než jen znečiště­
ným ovzduším, také socioekonomickým po­
stavením, nízkou úrovní vzdělání populace,
relativně velkou romskou menšinou, nezdra­
vým životním stylem, vysokým výskytem
kouření a nedostatky ve výživě.
Pokud hodnotíme zdravotní rizika konta­
minantů ovzduší PM10, SO2, NOX, kovů, tě­
kavých organických látek a polycyklických
aromatických uhlovodíků v Teplicích, pak je
jisté, že k nepříznivému ovlivnění zdravotní­
ho stavu obyvatelstva minimálně do konce
roku 1994 přispěly zvýšené koncentrace SO2
a PM10. PAU představují hlavní riziko pro
zdraví populace v pánevních okresech.
1973
Roční průměrná koncentrace SO2.
1972
60
7
partnerů projektu:
Akademie věd ČR – Ústav
molekulární genetiky (příjemce dotace),
Biotechnologický ústav, Fyziologický
ústav, Mikrobiologický ústav, Ústav
experimentální medicíny, Ústav
makromolekulární chemie, Univerzita
Karlova v Praze – Přírodovědecká fakulta
a 1. lékařská fakulta
5
výzkumných programů: Funkční genomika,
Buněčná biologie a virologie, Strukturní
biologie a proteinové inženýrství,
Biomateriály a tkáňové inženýrství, Vývoj
léčebných a diagnostických postupů
FÓRUM VĚDY
V SRDCI EVROPY
6
špičkových výzkumných
infrastruktur (Core Facility):
České centrum pro fenogenomiku,
Centrum molekulární struktury,
Centrum zobrazovacích metod,
Laboratoř OMICS, Kryotechnologie,
5,5 ha
je rozloha pozemku pro výstavbu
centra BIOCEV
Nádorová onemocnění, kardiovaskulární
choroby, viry, infekce – to vše patří
k aktuálním problémům lidské populace.
V minulosti bylo v našich silách tyto
problémy pouze popsat, nikoliv najít jejich
příčinu. Dnes umíme porozumět původu
onemocnění až na molekulární úrovni.
Díky tomu lze navrhnout řešení, které
v konečné fázi může vést až k výrobě
potřebného léku nebo stanovení léčebné
metody, a tím i k záchraně mnoha životů.
Kvantitativní a digitální PCR
Naším cílem je vybudovat
evropské vědecké centrum
excelence v oblasti biotechnologií
a biomedicíny, jehož výstupy
povedou ke zlepšování kvality
života, rozvoji a růstu
znalostní ekonomiky
i konkurenceschopnosti České
republiky. Za jeho realizací stojí
šest ústavů Akademie věd ČR
a dvě fakulty Univerzity Karlovy
v Praze. Unikátnost projektu
spočívá ve vyvážené kombinaci
výzkumu, vzdělávání a intenzivní
spolupráce s komerčním
sektorem. Výzkumné týmy
BIOCEV, vedené renomovanými
odborníky, mají k dispozici
nejmodernější technologie a jsou
aktivní součástí významných
evropských uskupení.
400
56
vědeckých pracovníků
a technického personálu
(r. 2019)
výzkumných týmů
250
studentů magisterského
a doktorandského studia
(r. 2019)
25 500 m²
nových laboratoří
Špičková věda ve prospěch moderní společnosti
Výzkumný program BIOCEV je založen na pěti programech,
které je možné popsat jako jeden příběh. Na jeho počátku je
čtení a rozpoznání funkce genů. Díky tomu lze odhalit příčiny
chorob, jako jsou poškození funkce jater, dědičná ztráta sluchu
či kardiovaskulární poruchy. Životní pochody se však odehrávají
v buňkách. Proto je nutné výsledky získané na molekulární úrovni
posunout na úroveň buněčnou. A posléze i na celé organismy.
V dalším výzkumném programu BIOCEV zkoumají přední čeští
i zahraniční vědci funkčnost molekul, především proteinů. Tyto látky
cíleně mění a kontrolují jejich aktivitu. Nové poznatky pak využívají
pro vývoj biomateriálů a také v oblasti tkáňového inženýrství,
například umělých tkáňových náhrad. Poslední výzkumný program
je zaměřen na zpracování komplexních výsledků do podoby nových
léků a účinnější léčby u poruch reprodukce, diabetu či nádorových
onemocnění.
BIOCEV je platformou, kde se setkávají vědci, studenti i zástupci
firem. Interakce mezi těmito skupinami je podmínkou úspěšných
objevů.
Prof. MUDr. Pavel Martásek, Dr.Sc.
ředitel projektu BIOCEV
2,85 mld. Kč
je celkový rozpočet
projektu
www.biocev.eu
nad knihou
Rodina Seemanových:
Některé hranice se nepřekračují
Ukázka z knihy Věda
nepadá daleko od
stromu o 14 českých
vědeckých rodech.
Kniha vychází
u příležitosti
125. výročí založení
České akademie
císaře Františka
Josefa pro
vědy, slovesnost
a umění (ČAVU),
předchůdkyně
dnešní AV ČR.
Text připravila
Eva Bobůrková.
Prvním vědeckým úkolem Evy Seemanové
hned po studiu medicíny byl výzkum skryté
genetické zátěže populace. Unikátní a dosud
nepřekonaný soubor incestů dala dohroma­
dy na podkladě vyšetřování dětí pocházejí­
cích z blízkých příbuzenských vztahů. Může
být hrdá i na své pozdější práce, „syndrom
malé hlavičky“ získal pojmenování Seema­
nová II Syndrom.
Dnes už se ale může profesorka Eva See­
manová radovat i z úspěchů svých dvou sy­
nů Pavla a Tomáše. Stejně jako ona působí
v motolské nemocnici a na 2. lékařské fakultě
Univerzity Karlovy v Praze, první jako dět­
ský neurolog a neurogenetik a druhý jako
dětský nefrolog.
Historii? To ne!
Malá Eva Petříková vyrůstala v Lounech. Její
otec zde původně pracoval jako geometr, než
ho vyhodili ze zaměstnání a musel shánět vše­
lijakou práci, dokonce až na Slovensku. „Otec
měl vždy sociální cítění. V poválečném nadše­
ní se stal asi na čtyři měsíce kandidátem KSČ.
Ještě v roce 1946 se kandidatury vzdal, sou­
druzi mu to ovšem nikdy nezapomněli.“
Evina matka byla zubní laborantkou, ale
bohužel brzy zemřela. „Bylo mi třináct, když
odešla do nemocnice a už se nevrátila.“
Když se výborná žačka hlásila na gymná­
zium, nastal problém. Evin tatínek se však roz­
hodl bojovat. Došel na stranický výbor a tam
dorážel: „Jak to tomu dítěti mám vysvětlit,
černou kůži nemá, neárijskou prababičku ne­
má, dědičný hřích taky nespáchala, tak proč
nemůže studovat?“ Kupodivu to zafungovalo.
Možná jen díky tomu, že tehdy nastala doba
odhalování kultu osobnosti a komunisté na­
Eva Seemanová,
snímek © Jan Rasch.
240
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
čas „zkrotli“. Byla dokonce přijata na medi­
cínu. „Chtěla jsem studovat historii, moc mě
bavila, ale můj otec mi to vymlouval: ‚V dneš­
ní době? Koukej studovat něco, co ti dá šan­
ci svobodně pracovat! Doktorů bude vždyc­
ky potřeba a nebudou lámat jejich charakter!‘“
Za incesty na Slovensko
V roce 1962 promovala a přihlásila se na kon­
kurz na aspiranturu v Ústavu experimentál­
ní biologie a genetiky na ČSAV (dnes Ústav
molekulární genetiky AV ČR). Získala místo
aspiranta pro lidskou genetiku. A hned do­
stala také první úkol, studovat latentní gene­
tickou zátěž u dětí z příbuzenských sňatků
mezi sestřenicemi a bratranci či vztahů otce
a dcery nebo bratra a sestry při terénních po­
pulačních výzkumech. Tehdejší ředitel ústa­
vu profesor Milan Hašek získal grant od
Světové zdravotnické organizace. Po letech
povinného lysenkismu byla konečně povole­
na mendelovská genetika.
Mladá vědkyně měla odjet vyšetřovat ty­
to případy na Slovensko. Avšak čekala prv­
ní dítě. Oznámila to své školitelce, ale ta by­
la s odpovědí rychle hotová: „Zařiď si to, jak
chceš, ale grant musí běžet.“
„Říkala jsem si, no nazdar, než nasbírám
potřebných tisíc příbuzenských sňatků, bu­
du jezdit po světě roky.“ Pak ale před ní je­
den farář poznamenal: „Ještě tady máme je­
den incest.“ „Pomalu jsem nevěděla, že to
existuje, v Lounech jsem o nich nikdy nesly­
šela. Ale rychle jsem si uvědomila: incest je
geneticky čtyřikrát bližší vztah než u sestře­
nic a bratranců. Vzorků dětí narozených z in­
cestu by mi stačilo jen dvě stě. Byla bych
rychleji zpátky doma. Takto nevědomky po­
máhali moji malí synové vědě. Abych práci
co nejvíc urychlila, začala jsem skutečně pát­
rat po incestech. A můj soubor je dodnes nej­
větší na světě. Pochopitelně, umožnila mi to
situace, v Československu neexistovala žád­
ná ochrana osobních dat. Jedině díky tomu
se mi mohlo podařit je shromáždit.“
Eva Seemanová „nafasovala“ od WHO
obytný mikrobus a vyrazila s rodinou na Slo­
vensko. Příbuzenské sňatky zaznamenáva­
ly matriky a přehled o dispenzech, v tomto
případě na odstranění překážky manželství,
vedla biskupství. Biskup ve Spišském Pod­
hradí jí doporučil Košice, že tam mají vzor­
ně uložené dokumenty o všech dispenzech.
Manžel Evy, MUDr. Jiří Seeman, povoláním
mikrobiolog, byl naštěstí nadšený cestovatel
a závodní automobilový jezdec. „Tak se pro
genetiku velmi rád obětoval.“
Rodina cestovala po slovenských vesnicích,
doktorka Seemanová navštěvovala matriky,
rodiny, sbírala vzorky.
vu výzkumu vývoje dítěte v Dětské fakultní
nemocnici. Ten také mladší kolegyni vyzval,
aby společně založili první ambulanci klinic­
ké genetiky.
Studium dědičných syndromů, na něž se
postupně stala přední expertkou v Českoslo­
Když ne peníze, tak špionáž
vensku i ve světě, vzniklo vlastně kvůli dal­
Unikátní práce měla jednu nepříjemnou do­ ším mateřským povinnostem.
hru. V roce 1971 vyšla v zahraničním časopi­
„Časem už mi běhání kolem miminka a ro­
se Human Heredity a vyvolala velkou pozor­ diny bylo málo, tak jsem si doma začala stu­
nost. O jejím souboru incestů referoval deník
dovat syndromy. Kolega z ciziny mě zásobo­
Frankfurter Allgemeine Zeitung, pak i americký val knihami. V té době bylo známo jen málo
časopis Newsweek.
o příčině syndromů, byly popsány jen kom­
Potom přišli estébáci. Začali se o mě zajímat, binace příznaků a projevů, kolegové tomu
vyhrožovat. Na jedné ze zahraničních služeb­ posměšně říkali dojmologie. Ale za necelých
ních cest řešila velké dilema. „Nikdo nemohl
deset let přišla na scénu molekulární gene­
doufat, že tady vláda komunistů někdy skončí. tika a já byla připravena. Najednou jsem se
Říkala jsem si, co dětem jednou řeknu? Uvědo­ stala žádanou, protože jsem znala bezpočet
movala jsem si tvrdě, že mám syny. Když hol­ syndromů a uměla je dobře diagnostikovat.
ka nestuduje, realizuje se v rodině, její priority Molekulární genetici věděli, že se mnou je
jsou jasné – aby děti včas mluvily a chodily – to jistota. Že když jim pošlu pacienta, tak tu
ale když nestuduje mužský, přestože by chtěl
mutaci, kterou hledají, zkrátka také najdou.“
a měl by na to, rodí se z toho velké mindráky
Mezi všemi syndromy, které doktorka See­
a frustrace…“ Kvůli rodičům se ale vrátila.
manová poznávala, hraje zvláštní roli jeden:
Do střetu s režimem se dostala znovu v ro­ „Říkáme mu něžně syndrom malých hlavi­
ce 1979. Měla odcestovat služebně do Heidel­ ček.“ Oficiálně syndrom těžké kongenitální
bergu. „Zkoušeli, zda bych výměnou nespo­ mikrocefalie popsali zároveň jak Holanďané
lupracovala s StB. Vysmála jsem se jim. Pro
jako Nijmegen breakage syndrom (NBS, po­
mne byly hranice jasné, i to, že se nepřekra­ dle místa, kde vědci pacienty našli a zkouma­
čují. Když jsem si myslela, že moje věc je
li), tak doktorka Seemanová, podle níž nesl
správná, nikdy jsem pokorně neustoupila. jméno Seemanová II syndrom.
Tak jsem vychovala i děti.
K tomuto životnímu objevu doktorku See­
manovou dovedly případy sourozenců posti­
Z akademie do ambulance
žených mikrocefalem, kteří v nízkém věku
Po mateřské dostala nabídku od profeso­ umírali na leukémii. „Vyšetřovací možnosti
ra Josefa Houšťka, aby nastoupila do Ústa­ byly tehdy mizerné. Trvalo mi čtyři roky, než
Pavel a Tomáš
Seemanovi, snímek
© Jan Rasch.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
241
Pavel a Tomáš
Seemanovi, snímek
© Jan Rasch.
jsem pozorování v pěti rodinách publikovala,
nechtělo se mi věřit, že by si dosud nikdo tak
nápadného fenotypu nevšiml. Profesor Vic­
tor McKusick pojmenoval nově popsaný syn­
drom Seemanová II.
Po objevu genu, identifikovaného pro NBS
i Seemanové II syndrom, se potvrdilo, že se
jedná o tentýž syndrom. Začal se užívat jed­
notný název NBS. Gen objevili němečtí ko­
legové – na souboru českých pacientů. Poz­
ději se zjistilo, že mutace se vyskytuje pouze
u slovanské populace. „Asi proto objev čekal
na mě,“ usmívá se profesorka Seemanová.
„Mutace je velmi stará, vznikla kdysi na plá­
ních Ruska, než se rozdělili Slované na západ­
ní a jižní větev. A je velmi běžná, vyskytuje se
u jednoho člověka ze sta. Emigrantských vln
bylo hodně a Češi i další Slované jsou prak­
ticky po celém světě, v nizozemském Nijmege­
nu jsou to zřejmě potomci Komenského.“
Synové: Medicína, jasná volba
Když se přiblížili dospělosti synové Pavel
a Tomáš, studium medicíny jim vyšlo jako lo­
gická volba. „Ekonomika a práva tehdy by­
ly zpolitizované, na matematiku a techniku
jsme nebyli,“ shodují se.
Když se rozhodovali, mohli vzhlížet nejen
ke svým rodičům, ale také k dědečkovi, pro­
fesoru Miloslavu Seemanovi, zakladateli čes­
ké foniatrické školy.
Nebo se také mohli chtít co nejvíce vy­
hnout matčině dohledu, automatickým ná­
rokům na Seemany, vystoupit z rodinného
stínu. „Děda mi ale říkal: ,Doktora budou
242
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
potřebovat za jakéhokoli režimu‘. A on jich
poznal dost, dvě války, komunismus, ještě
zažil i čtyři roky po revoluci. Tak jsem si ne­
chal poradit,“ vzpomíná Pavel.
Jediná dcera Jana se vymkla, vystudovala
andragogiku. Oba bratři shodně nastoupi­
li na Pediatrickou, dnes 2. lékařskou fakul­
tu. Možná dali na doporučení matky, která je
nabádala: „Když je dítě počurané, pokakané,
usmrkané, pořád je roztomilé,“ ale spíš proto,
co říká Tomáš: „Dětští pacienti jsou spontán­
ní, upřímní, je na nich rychle vidět zlepšení,
a když se je podaří vyléčit, mají před sebou
třeba až osmdesát let života. Uzdravené dí­
tě je velkou odměnou pro každého pediatra.“
Ani Tomáš, ani Pavel však rozhodně nepo­
mýšleli na matčin obor – genetiku. Tomáš se
začal zabývat dětskou hypertenzí a nemoce­
mi ledvin. Pavel se orientoval na neurologii
a vzácné neurogenetické poruchy.
Ale medicína se vyvíjela směrem, kte­
rý znamenal jediné: Jak Tomášova dětská
nefrologie, tak Pavlova neurologie je dnes
neodmyslitelně spojena – právě s genetikou.
Pavel dokonce začal pracovat i na „maminči­
ně syndromu“.
„V roce 1990 jsem si všimla, že v postiže­
ných rodinách s NBS se vždy na jedné stra­
ně – matčině či otcově – objevují nádory.
Tak vzniklo mé podezření, že nádory posti­
hují nejen nemocné, ale i přenašeče mutace,
heterozygoty,“ vypráví profesorka Seemano­
vá o pokračování výzkumu syndromu „ma­
lých hlaviček“ (NBS). Začala opět neúnavně
objíždět rodiny se syndromem NBS po ce­
lém světě a sestavovat detailní rodokme­
ny nemocných. Na vyšetřování příbuzných
na úrovni DNA se již podílel i Pavel. Pro­
fesorka Seemanová jej přesvědčila. „Říkala
jsem mu, že bych byla ráda, kdyby tenhle vý­
zkum zůstal v rodině…“
A pátrání Seemanových potvrdilo, že i he­
terozygoti jsou vystaveni výrazně vyššímu ri­
ziku nádorů a že jsou vysoce radiosenzitivní.
Další výzkum ukázal, že vyšetření a stano­
vení diagnózy je snadné, neboť nemoc způ­
sobuje jen jediný gen a jediná mutace. „To
je naprostá vzácnost. A zjištění o radiosenzi­
tivitě je klíčové. Dnes víme, že nosič nesmí
na sluníčko, nesmí chodit na rentgen, jinak
se rychle zkracuje jeho čas a roste riziko vy­
puknutí nádoru. A také víme, že když se zá­
ření vyhýbá, nádor se nikdy nemusí objevit.
Je to jeden z mála případů, kdy nám informa­
ce o špatném genu umožňuje proti rakovině
účinně bojovat.“
Když profesorka Seemanová porovnává
podmínky pro svou práci kdysi a nyní, vi­
dí současnou dobu paradoxně jako těžkou:
„Vychovala jsem tři děti, všechny studovaly.
A musím říct, že to bylo možné díky socia­
lismu. Dnes by to nešlo. Musela bych volit,
děti, nebo kariéra. Jak by to bývalo dopadlo?
No, děti by byly, ale publikace nejspíš ne.
Musela bych dát přednost rodině. Protože
to, jestli dítě včas běhá, včas mluví a je z ně­
ho slušný člověk, pro mě bylo vždycky mno­
hem důležitější než přednáška na konferenci
a profesní postup.“
Ö
Anna Mac Gillavry Danylevska
Martin Anger
CEITEC
Výzkumný ústav
veterinárního lékařství, v. v. i.
Pohled na dělení
chromozomů v živém vajíčku
Hudcova 70, 621 00 Brno
aneb Zápas proti Downovu syndromu
Laboratoř reprodukce savců Výzkumného
ústavu veterinárního lékařství, v. v. i., v Brně je
unikátním pracovištěm svého druhu. Výzkum­
ným cílem skupiny je odhalení příčin vzniku
aneuploidie v savčích oocytech a raných em­
bryích. Především tedy role kontrolních mecha­
nismů buněčného cyklu v těchto procesech.
Výzkum výše zmíněných jevů v buňce by
nebyl možný bez špičkového vybavení, jehož
pořízení bylo převážně umožněno z prostřed­
ků projektu OP VaVpI – Středoevropský tech­
nologický institut (CEITEC) (registrační číslo
CZ.1.05/1.1.00/02.0068), jehož součástí je
Laboratoř reprodukce savců. Dále je skupina
podpořena z projektu OPVK – Strategický roz­
a
b
a) Dělicí vřeténko oocytu se správně seřazenými
chromosomy těsně před rozdělením. b) Dělicí vřeténko oocytu s chromosomy mimo ekvatoriální rovinu.
Takovéto uspořádání chromosomů těsně před rozdělením vede ke vzniku aneuploidie. Chromosomy
(modré), kinetochory (červené) a tubulin (žlutý).
voj laboratoře buněčného dělení (CeDiLa) (re­
gistrační číslo CZ.1.07/2.3.00/20.0213) a řady
dalších národních i mezinárodních grantů.
Mezi technickým zařízením, zahrnujícím ně­
kolik mikromanipulačních stanic a mikrosko­
pů pro časosběrnou mikroskopii na živých buň­
kách, si zvláštní pozornost zaslouží Leica SP5
konfokální mikroskop, který je vybavený ob­
jektivy pro pozorování buněk ve vodním mé­
diu a kultivačním boxem vyvinutým v Evropské
molekulárně-biologické laboratoři v Heidelber­
gu (EMBL). Minimalizace poškození živých bu­
něk světlem je zajištěna použitím resonanč­
ního skeneru, který umožňuje pořízení až 30
snímků za vteřinu v běžném rozlišení, a vysoce
citlivých hybridních detektorů snižujících po­
žadavek na intenzitu světla dvojnásobně ve
srovnání s běžnými detektory. Tato jedinečná
kombinace prvků umožňuje kultivaci embryí
a zaznamenávání jejich vývoje přímo na stolku
mikroskopu nepřetržitě po dobu 4–5 dní.
Pro zajištění optimálního využití veškerých in­
formací získaných z mikroskopů používáme jak
volně dostupné softwary na bázi ImageJ, tak i so­
fistikovaný komerční software od firmy Bitplane.
Komplexní experimenty jsou v neposlední řa­
dě výsledkem výjimečné kvalifikace pracovní­
ků skupiny, kteří rutinně zvládají nejen techni­
ky mikroinjekce a mikromanipulace, ale taktéž
ICSI nebo přenos jader a fúzi buněk. Kombina­
ce mimořádných lidských dovedností a exklu­
zivního vybavení Laboratoře reprodukce savců
dává vzniknout výsledkům přínosným pro řadu
biologických a medicínských oborů.
Leica SP5 konfokální
mikroskop, vybavený
EMBL boxem určeným
pro dlouhodobé
kultivace oocytů
a embryí během
snímání v 4D.
Dělicí vřeténko
a chromozomy
v myším oocytu
v průběhu
meiotického dělení.
Chromozomy
(červené) a tubulin
(zelený).
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
243
nad knihou
Objevování
Tutanchamona
Břetislav
Vachala
Prof. PhDr. Břetislav
Vachala, CSc., (*1952)
vystudoval egyptologii
a arabštinu na Filozofické
fakultě UK v Praze. Působí
jako profesor egyptologie
v Českém egyptologickém
ústavu FF UK. Zabývá
se egyptskou filologií,
paleografií, literaturou,
dějinami a archeologií,
které též přednáší na FF
UK v Praze. Účastní se
archeologických expedic
do Abúsíru. Je autorem
řady publikací, studií,
článků a recenzí, například
Staroegyptská Kniha
mrtvých, Praha 2009,
a 1. díl The Medicine of
the Ancient Egyptians,
Cairo – New York 2014
(společně s E. Strouhalem
a H. Vymazalovou).
244
Jeden z nejdůležitějších a nejznámějších
archeologických objevů všech dob, který
představuje nález skalní hrobky egyptského
panovníka Tutanchamona v proslulém Údo­
lí králů (KV 62) naproti dnešnímu Luxoru,
ke kterému došlo v roce 1922, dodnes vy­
volává nejen řadu opodstatněných otázek
egyptologů, archeologů a historiků, ale
i neutuchající zájem široké laické veřejnos­
ti. Shodou okolností ve zmiňovaném roce
uplynulo právě celé jedno století od Cham­
pollionova rozluštění hieroglyfického písma
a tím pochopení dosud „mrtvého“ egyptské­
ho jazyka. Jeho znalost nám následně doslo­
va otevřela dveře k poznání jedné z nejstar­
ších civilizací, z jejíhož bohatého kulturního
odkazu v mnohém čerpáme dodnes. Na jed­
né straně je s tímto objevem spojen neuvě­
řitelný pokrok seriózního egyptologického
bádání, provázený neskutečným mravenčím
úsilím celých generací egyptologů archeo­
logického, filologického a muzeologického
zaměření, na druhé straně ale také opakují­
cí se vlny vděčné „tutmánie“ a „tuthysterie“,
které zahrnují například i domnělou farao­
novu kletbu…
Není tedy divu, že o Tutanchamonovi by­
ly od roku 1922 napsány stovky, ba tisíce od­
borných i populárních knih, studií a člán­
ků. Jejich autory byli nejen egyptologové,
uměnovědci, přírodovědci a lékaři, ale také
mnozí vyznavači tajemství a „záhadologové“.
O to více jsme s napětím očekávali oddalo­
vané vydání knihy Zahiho Hawasse, jenž ja­
ko tehdejší hlava Nejvyššího výboru staro­
žitností měl jako jediný neomezený přístup
ke všem staroegyptským památkám v zemi
na Nilu – dochované královské mumie nevy­
jímaje. Jeho zásluhou se také v letech 2005
a 2008–2009 uskutečnil rozsáhlý a ojedinělý
The King Tutankhamun Family Project. Jeho cí­
lem byl souborný anatomický, radiologický,
paleopatologický a DNA výzkum šestnácti
královských mumií 18. dynastie (cca 1569–
1315 př. n. l.), zahrnující dochované tělesné
ostatky slovutných mužů a žen, kteří v pra­
vém slova smyslu tehdy (spolu)vytvářeli ději­
ny starověkého světa.
Se závěry tohoto projektu, které byly
r. 2010 prezentovány odborné veřejnosti
prostřednictvím kolektivní studie v reno­
movaném lékařském periodiku Journal of
the American Medical Association, jsme ná­
sledně seznámili také naše čtenáře (Vesmír
89, 712, 2010/11). Ve výpravné recenzované
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
publikaci nyní Zahi Hawass předložil vý­
sledky zmíněného projektu, jež jsou mnoh­
dy překvapivé a neočekávané, i široké čte­
nářské veřejnosti.
Podle nich se na jedné straně prokazuje
rodová linie 18. dynastie, kdy vysoký státní
úředník z provinčního Achmímu Juja (a snad
i mitannského původu; jeho mumie z KV 46)
a jeho manželka Cuja (mumie z téže hrob­
ky v Údolí králů KV 46) byli rodiče královny
Teje (mumie KV 35 EL, „Starší dáma“), která
byla nesmírně schopnou a prozíravou život­
ní oporou svému manželovi Amenhotepovi
(III.) Nebmaatreovi (mumie z KV 35), „Osl­
nivému slunci Egypta“. Jejich druhorozený
syn byl neméně slavný náboženský reformá­
tor Amenhotep (IV.) Nefercheprure – Achna­
ton (mumie z tajemné hrobky KV 55!!). Na
druhé straně tu potom máme zjištěný man­
želský svazek Achnatona a jeho pokrevní
sestry (mumie z KV 35 YL, „Mladší dáma“),
kterou by ovšem tedy měla být slavná králov­
na Nefertiti (nebo snad záhadná Kija? – zde
se však již pohybujeme na půdě spekulací).
Nicméně jejich potomkem byl právě Tutan­
chamon (mumie z KV 62).
Ostatky Tutanchamonovy manželky, kte­
rou známe pod jménem Anchesenamon
(a z písemných a ikonografických prame­
nů víme, že rovněž byla dcerou Achnatona),
autoři projektu identifikují s bezejmennou
ženou, jejíž mumie je označena jako KV 21
A. A pak jsou tu ještě dva bezejmenné pěti
a sedmiměsíční zárodky ženského pohlaví,
objevené v Tutanchamonově hrobce (mumie
317 A a 317 B z KV 62), jejichž předpokláda­
ným otcem byl právě tento faraon, matkou
pak ona neidentifikovaná žena z KV 21 A.
Kdo jiný by přicházel v úvahu? U dvora
nás v této souvislosti nemohou překvapit teh­
dejší pokrevní rodinné svazky přímých sou­
rozenců, neboť byly chápány nejen jako zá­
ruka zachování a čistoty královského rodu,
ale především jako obraz nedotknutelné bo­
ží rodiny. Ta s panujícím králem v čele ga­
rantovala na tomto světě setrvání odvěkého
řádu pravdy a spravedlnosti, jež pod totož­
ným jménem zosobňovala dcera slunečního
boha Rea Maat.
Nyní se už ale soustřeďme na ústřední po­
stavu mladého egyptského panovníka Tu­
tanchamona, který vládl starověké velmoci
přibližně v letech 1355–1346 př. n. l. a dnes
představuje téměř „ikonu“ dávného Egypta.
Byl drobnější postavy a středního vzrůstu ko­
lem 170 cm, kvalitně živený, měl dobrý chrup
a dožil se věku 19 let. Jeho dochované a iden­
tifikované „pohřební menu na věčnost“ za­
hrnovalo mimo jiné hovězí a skopové maso,
drůbež, chléb, 26 džbánů prvotřídního vína
(pečlivě označených ročníkem produkce, vi­
nicí a jménem sklepmistra), jeden džbán kva­
litní ovocné šťávy, dvě nádoby s medem, vin­
né hrozny, fíky, mandle, luštěniny, česnek,
semena vodního melounu a různá koření.
Počítačová tomografie (CT) Tutanchamono­
vy mumie vyvrátila skoliózu či jakékoli naru­
šení páteře, potvrdila však protáhlou lebku,
což odpovídá ikonografickému zpodobňo­
vání všech příslušníků amarnské rodiny. Vý­
zkumy Tutanchamonovy mumie dále ukáza­
ly, že za svého života neutrpěl žádná závažná
zranění na hlavě či hrudi. Patrné „újmy“ na
jeho mumii v těchto oblastech musely být te­
dy způsobeny post mortem, buď starověký­
mi balzamovači, nebo Carterovým objevitel­
ským týmem.
Máme tu však jiné indicie. Jde o prokáza­
nou zlomeninu královy levé stehenní kosti,
ke které došlo podle tvrzení radiologů krátce
před jeho smrtí. Samotná zlomenina by pro
něho nemusela být tragická, kdyby nebyla
postižena snětí, která zasáhla jeho organis­
mus zatížený malárií. Ke zlomenině mohlo
dojít při úrazu kdykoli a kdekoli, takže usu­
zovat o možnosti, že král spadl z vozu zrov­
na při lovu divokých zvířat v poušti u Men­
neferu, mi připadá jako krajně hypotetické.
Nicméně komplexní výzkum faraonovy mu­
mie také prokázal, že Tutanchamon musel
mít značné problémy s chůzí, když levé cho­
didlo měl ploché a pravou nohu deformova­
la takzvaná koňská noha. Tomu by potom
také logicky odpovídal neobvyklý nález 130
používaných dřevěných holí v jeho hrobce
a vládcovo nezvyklé znázornění, jak se opí­
rá o hůl nebo jak dokonce při střelbě lukem
během lovu ptáků v nilských močálech sedí
v křesle.
Hawassova přínosná kniha věrně přibli­
žuje historii nálezu Tutanchamonovy hrob­
ky v dobových souvislostech a navíc je do­
provázena krásnými fotografiemi vybraných
nálezů. Zajímavé jsou také zasvěcené kapito­
ly shrnující výsledky mezinárodních archeo­
logických výzkumů v Údolí králů a vůbec
v oblasti na západním nilském břehu naproti
Luxoru, o Tutanchamonově „kletbě“ a „tut­
mánii“. Hodnotné faktografické údaje tvo­
ří dodatky knihy s přehledným seznamem
nálezů z Tutanchamonovy hrobky a výčtem
světových výstav, kde byly prezentovány vy­
brané památky tohoto vládce.
Velmi delikátní je závěrečný pátý doda­
tek knihy, který obsahuje text Hawassova
úředního dopisu s žádostí o navrácení slav­
né Nefertitiny vápencové bysty z Berlína do
Egypta a autorův komentář. Nechci v tom­
to případě polemizovat, ale je zde třeba ta­
ké posoudit tvrzení ze dvou následujících
publikací z poslední doby: Friederike Seyf­
ried (editorka): Im Licht von Amarna. 100 Jahre Fund der Nofretete, Michael Imhof Verlag,
Berlin 2012, a Sam Bardaouil, Till Fellrath:
Nofretete – tête-à-tête. Wie Kunst gemacht wird
– Künstler, Museum und Publikum / Tea with
Nefertiti. The Making of the Artwork by the Artist, the Museum and the Public, Skira Editore,
Milano 2014.
Zajisté zde máme působivé výsledky ojedi­
nělého multidisciplinárního výzkumu, kte­
ré samozřejmě nemusejí být konečné. Vždyť
egyptologické a přírodovědné bádání ne­
ustále přináší další poznatky a zjištění. Ale
to je ostatně úděl všech vědních oborů. Pod­
statné je v této chvíli odpovědné restauro­
vání 4500 jedinečných předmětů, které byly
součástí Tutanchamonovy pohřební výbavy,
a jejich dosud stále chybějící vědecké zpraco­
vání a publikování. A akutní je také zajištění
efektivní ochrany celého Údolí králů, které je
od roku 1979 jako součást starověkých Théb
(s velkolepými chrámy v Karnaku a Luxoru
a pohřebišti na protějším západním břehu
Nilu) zahrnuto do seznamu Světového kul­
turního a přírodního dědictví lidstva, vyhlá­
šeného organizací UNESCO.
Ö
Zahi Hawass:
Discovering
Tutankhamun.
From Howard
Carter to DNA.
The American
University in Cairo
Press, Cairo – New
York 2013, 264 stran,
ISBN 978-977-416-637-2
První dosud
známé vyobrazení
Tutanchamona se
nachází v Achnatonově
skalní hrobce (č. 26
ve Vádí Abú Hasá
el-Bahrí). Zde ho
vpravo dole drží
jako novorozence či
kojence (doba kojení
byla ve starém Egyptě
přibližně 3 roky)
v náručí jeho kojná.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
245
architektura
Jakub Potůček
Hotel Černigov
nebourejte!
Stavebnictví stagnuje či roste jen
velmi pomalu, slýcháme dnes a den­
ně, a přitom se nestačíme divit, kolik
nových staveb se kolem nás rodí. Jis­
tě, stavebníci stavět musí.
Rozhodně však ne za každou ce­
nu, a už vůbec ne za cenu architek­
tonických a urbanistických zvěrstev,
která dnes shodně charakterizuje řa­
da rysů. Je to především absence ar­
chitektonických kvalit, jež nahradi­
la banalita a průměrnost, nezájem či
přímo ignorování jakýchkoliv vzta­
hů s okolím, a bohužel také neúcta
k historickým objektům, které ký­
ženému růstu čím dál častěji padají
za oběť. Přitom většinu z nich stačí
jen transformovat, konvertovat, me­
tamorfovat nebo prostě rekonstruo­
246
vat. Svému původnímu nebo nové­
mu účelu pak budou sloužit stejně
dobře, aniž by v organismech měst,
srdcích jejich obyvatel nebo ději­
nách naší stavební kultury musely
být zanechány těžko zhojitelné šrá­
my.
Právě takový se nyní pokouší nejen
městu Hradci Králové, ale i české
moderní architektuře zasadit vlast­
ník hotelu Černigov, který jej hodlá
strhnout jen proto, aby jej nahradil
hotelem novým. Jak nesmyslné je to
počínání a jak zbytečné je to mrhá­
ní prostředky a energií, za něž zapla­
tíme ztrátou pozdně modernistické
architektury, si uvědomíme ve chvíli,
kdy zjistíme, že budovu lze bez vět­
ších problémů rekonstruovat. A to
Vesmír 94, duben 2015 | http://www.vesmir.cz
tak, aby na jedné straně splnila nej­
přísnější požadavky a na straně dru­
hé neztratila nic ze svých charakte­
ristických rysů. Pokud však vlastník
tvrdí, že je to vyloučené, pak mlží,
nebo si najal špatného architekta,
který není s to najít optimální řeše­
ní. Nutno dodat, že v tomto směru
se profese architekta podobá, přes­
něji řečeno má podobat, práci lé­
kaře, který musí v případě kompli­
kovaného případu indikovat léčbu
každému pacientovi zvlášť a přímo
na míru. Kdo z nás by se vydal do
rukou šarlatána, který nasazuje me­
dikamenty bez ohledu na náš sku­
tečný zdravotní stav? Domnívám se,
že další důvod k likvidaci králové­
hradeckého „mrakodrapu“ můžeme
spatřovat v jeho architektonickém
pojetí a také době vzniku, nechval­
ně proslulé normalizaci. Hotel Čer­
nigov, který se původně měl jmeno­
vat Regina, byl skutečně postaven
v éře vlády Gustáva Husáka. Jeho
projekt ale vznikal ve zcela jiné do­
bě, v letech 1966–1968. S normaliza­
cí jej proto pojí jen pomalá stavební
mašinérie, která při vší mechanizaci
potřebovala k jeho provedení pod­
statně delší dobu než prvorepubliko­
vé stavební firmy. Ale abych staveb­
níkům hotelu Černigov nekřivdil, je
nutné uvést, že k jeho stavbě neby­
lo použito prefabrikovaných techno­
logií (objekt tudíž není panelákem,
jak se často a zřejmě účelově uvádí),
nýbrž náročnější technologie lité­
ho železobetonového skeletu, jehož
výpočtů se ujal skvělý statik a kon­
struktér, inženýr František Čížek.
Jeho řešení umožnilo architektu Ja­
nu Zídkovi propůjčit budově velmi
vzdušné a zároveň elegantní vzezře­
ní, v němž se autor očividně přihlá­
sil k odkazu české funkcionalistické
architektury. Dokládají to jak páso­
vá okna, tak i plášť smetanové barvy
provedený z ušlechtilého materiálu,
vápence, jenž se dodnes těží. Stejné
péče se dostalo i řešení interiérů ho­
telu, na jejichž výzdobě se podílelo
několik vynikajících výtvarníků. Za
všechny uveďme alespoň malíře Ja­
roslava Vožniaka nebo sochaře Hu­
ga Demartiniho.
Objekt byl dokončen v roce 1975
u příležitosti 750. výročí založení
města Hradce Králové králem Pře­
myslem Otakarem I. (proto se uva­
žovalo o názvu Regina), disponoval
231 pokoji s celkovou kapacitou 352
lůžek. S přistýlkami pak bylo mož­
né celkový počet navýšit až na 583
hostů, kteří se mohli ubytovat v 110
jednolůžkových a identickém počtu
dvoulůžkových pokojů a v 11 apart­
má. Součástí hotelu byla vedle jí­
delny se snídárnou a kavárnou pro
hosty i samostatná restaurace, vi­
nárna a snack-bar se třemi salon­
ky, přístupný z malé boční piazzet­
ty s bazénkem, mírně zapuštěné pod
úrovní terénu. A konečně vyhlídko­
vá taneční kavárna s klubovnou, na­
cházející se v posledním, čtrnáctém
patře hotelu.
Estetika královéhradeckého ho­
telu Černigov samozřejmě nemusí
konvenovat každému. To ale v žád­
ném případě není důvod k jeho de­
molici, kterou město nic nezíská,
nýbrž přesně naopak, ztratí. A celá
česká moderní architektura přijde
o další stavbu, která má tu smůlu, že
nese stigma Husákovy éry. Je oprav­
du nutné tyto stavební památky sys­
tematicky vymazávat z povrchu naší
země jen proto, aby je nahradila „ar­
chitektura“ současného globálního
mainstreamu, která již stačila zapla­
vit celý svět?
Ö
Snímky © Lenka Zídková
a archiv Lenky Zídkové.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 94, duben 2015
247