Změna klimatu mění rovnováhu vztahů v přírodě a ohrožuje přirozené nepřátele škůdců, čímž zvyšuje pravděpodobnost, že se tito škůdci přemnoží. Výzkum týmu Jana Hrčka z Biologického centra Akademie věd ČR podpořený juniorským grantem GA ČR zároveň ukazuje, jak důležitá je ochrana rozmanitosti pro udržení klíčových vztahů v přírodě.
Zjistit, jak reagují na rostoucí teploty nejen jednotlivé druhy, ale celá společenstva, tj. populace druhů propojená sítí vzájemných vztahů, je v současnosti naléhavou výzvou. Pro její řešení vědci vyvinuli modelový systém společenstva octomilek a jejich parazitoidů.
Parazitické vosičky (parazitoidi) kladou vajíčka do larev hmyzu tak, jak to zachytila na obrázku Chia-Hua Lue, postdoktorandka z řešitelského týmu. Parazitoid se vyvíjí v těle hostitele a tím ho postupně zahubí, podobně jako vetřelec z kultovního filmu. Parazitoidi patří mezi důležité přirozené nepřátele hmyzích škůdců a nejrozmanitější skupiny organismů vůbec.
Parazitická vosička klade vajíčko do larvy hmyzu
V rámci řešení projektu GA ČR s názvem „Vliv teploty na potravní sítě hostitelů a jejich parazitoidů: role imunity a symbiotických bakterií“ vědci zjistili, že vyšší teploty očekávané v rámci probíhajících změn klimatu parazitoidům nesvědčí, protože se při nich nedokáží úspěšně vyvíjet ve svých hostitelích. Platí to ve většině možných složení společenstev, například když má hostitel přímého konkurenta.
Projekt je součástí základního výzkumu a jeho úkolem je tedy pojmenovávat obecné problémy a připravovat metodiku pro další výzkum, který pak může prozkoumat dopady pro konkrétní druhy škůdců. Octomilky jsou v zásadě neškodné a slouží jako vhodný model, se kterým se bezpečně a dobře pracuje. Vyjímkou je octomilka Drosophila suzukii, která škodí po celém světě při produkci drobného ovoce, jako jsou jahody, třešně, borůvky nebo vinná réva. Výsledky výzkumu jsou proto přímo využitelné i pro tento druh.
Stihnou škůdce parazitovat včas?
Stěžejní výsledek projektu byl publikován ve špičkovém časopise Global Change Biology (Pardikes et al. 2022). Týká se načasování událostí v přírodě, které prochází kvůli oteplování velkými změnami. Rostliny kvetou dříve, hmyzí škůdci se též objevují s předstihem a během sezóny vyprodukují více generací. Zvýšená teplota navíc zrychluje vývoj a tím zkracuje dobu, během níž mohou probíhat klíčové vztahy. Například rychlé odkvetení zvyšuje riziko neúspěšného opylení a nedostatku potravy pro opylovače. Stejně tak hrozí, že přirození nepřátelé škůdců hmyzu časově minou zkrácený vývoj svých hostitelů a nedokážou škůdce účinně držet na uzdě. Posledně jmenovaným problémem se vědci zabývali ve zmiňovaném článku.
Na modelovém společenstvu octomilek a jejich parazitoidů badatelé zjišťovali, jaké vztahy ve společenstvu by mohly problém se zkráceným časovým oknem pro parazitaci zmírnit. Zvýšená konkurence sice prodlužuje vývoj hostitele a tím zvětšuje časové okno pro parazitaci, ale zároveň vede k slabším hostitelům, na kterých se parazitoidi nedokáží plně vyvinout. Zato přítomnost alternativního hostitele zvětšuje okno příhodné pro parazitaci a tím zvyšuje schopnost parazitoidů kontrolovat populace svých hostitelů. Těchto výsledků řešitelé dosáhli kombinací laboratorních experimentů s matematickým modelem umožňujícím dlouhodobou předpověď. Ukazuje se tak, že ochrana rozmanitosti je zásadní pro udržení klíčových interakcí v přírodě.
Vždyť ty vosičky vypadají všechny stejně!
Rozlišení druhů parazitoidů je často velmi obtížné i pro zkušené specialisty. Zároveň ale parazitické vosičky napadají různé hostitele s odlišným úspěchem, a přesné určení druhu je tedy zásadní. V takovém případě je ideální pro identifikaci použít místo vnějších rysů krátké sekvence DNA, takzvanou molekulární identifikaci. Je ale napřed potřeba shromáždit sekvence ze spolehlivě určených jedinců a zaručit možnost v budoucnu určení ověřit či přehodnotit s tím, jak se bude taxonomie parazitoidů vyvíjet. V rámci projektu GA ČR řešitelé zorganizovali velkou mezinárodní skupinu vědců a vytvořili databázi vzorků hmyzu a z nich získaných sekvencí DNA pro druhy parazitoidů octomilek (Lue et al. 2021), které jsou specialisty popsané, i těch, které teprve na popis druhu čekají. Databáze již slouží jak pro základní výzkum, tak pro další výzkum přirozených nepřátel výše zmíněného škůdce Drosophila suzukii. Zároveň může databáze do budoucna pomoci i jako vzor pro vyřešení rozpoznávání jiných důležitých skupin hmyzu a dalších organismů.
Potravní vztahy v přírodě se dají vyjádřit sítí vztahů mezi hostiteli (dole) a konzumenty či parazity (nahoře). Řešitelský tým tyto složité sítě potravních vztahů rozplétá: zkoumá jednotlivé vztahy nebo části sítě v laboratoři. Znalosti těchto dílčích vztahů pak umožňují pochopit, jak fungují komplexní systémy v přírodě.
Nový experimentální systém
Jedním z cílů projektu bylo vytvořit samotný experimentální systém, který by umožnil studium reálného, i když menšího společenstva hmyzu jak v laboratorních podmínkách, tak v přírodě, a tím umožnit pochopení vztahů ve společenstvech. Vhodné společenstvo octomilek a jejich parazitoidů v původním stavu bez invazních druhů vědci nalezli v australském pralese. Zkoumají ho ve spolupráci s kolegy z anglické University of Oxford a australské James Cook University a výsledkem této spolupráce bylo několik dalších publikací. Juniorský grant GA ČR, který rozvoj nového systému umožnil, byl hodnocen jako vynikající. Příprava nového systému byla také zásadní pro rozvoj laboratoře a postupně vedla též k vysokému hodnocení v soutěži ERC a nakonec k obržení prestižního grantu ERC-CZ. V současné době badatelé využívají tento systém také k výzkumu rychlých evolučních změn, které v přírodě probíhají.
Mezinárodní výzkumná skupina Jana Hrčka (uprostřed) na Biologickém centrum Akademie věd ČR
Autorství textu: Biologickém centrum Akademie věd ČR
Od 1. října 2022 bude řešen nový společný projekt vědců z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Technické univerzity v Drážďanech s názvem „Onkologická léčba zaměřená na ovlivnění bioenergetiky nádoru“. Na projektu budou spolupracovat 3 roky.
Projekt byl financován díky společné výzvě GA ČR a německé agentury Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) vypsané v rámci iniciativy Weave. Hodnocení projektu probíhalo metodou Lead Agency, kdy pouze jedna agentura projekt hodnotí a druhá výsledky hodnocení přejímá. V tomto případě byla hodnoticí agenturou GA ČR. Každá z agentur financuje tu část projektu, která je řešena vědci z jejího území.
Ač je sexuální život lidí starších 50 let tabuizovaný, hraje u mnoha lidí stále důležitou roli, a to jak při budování nových vztahů, tak při udržování či ukončování nynějších. Za podpory Grantové agentury České republiky řešil výzkumný tým Institutu výzkumu dětí, mládeže a rodiny z Fakulty sociálních studií Masarykovy univerzity projekt Sexualita a internet v druhé půli života. Projekt se skládal ze sedmi dílčích studií a trval od roku 2017 do roku 2019.
Tříletý projekt vedený docentkou Annou Ševčíkovou se zabýval problematikou sexuality lidí nad padesát let, a to v těsné souvislosti s partnerskými vztahy a používáním internetu. Výzkum probíhal prostřednictvím hloubkových rozhovorů, sekundárních analýz dat evropského projektu Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe, obsahových analýz online sexuálně zaměřených poradenských platforem a realizace internetového šetření.
Závazky, obavy a preference partnera
Život po padesátce je plný tělesných, duševních i sociálních změn. S přibývajícím věkem jsou lidé nuceni čelit mnohým výzvám, ať už se jedná o problémy s erekcí či dosažením orgasmu, rozvody či ovdovění a hledání nového partnera. Tyto a další výzvy se více či méně dotýkají i sexuálního života. Starší lidé mohou mít například rozdílné představy o uspořádání domácností nebo obavy z možných či nepředvídatelných závazků vyplývajících (mimo jiné) ze stárnutí anebo z představ o stárnutí. Těmto obavám (v podobě péče o druhého, finančním podílením se na chodu domácnosti atp.) se poté podřizují další aspekty seznamování, jako třeba výběr partnera. U žen i u mužů byla v jedné ze studií výzkumu pozorována tendence oslovovat mladší partnery, která může vycházet právě i z těchto obav. Obě pohlaví se také shodovala, že se starším partnerem nebudou zažívat tak kvalitní sex. U žen převládaly stereotypní obavy o tom, že starším mužům bude chybět vitalita a že na tom po fyzické či mentální stránce nebudou natolik dobře, aby jako pár mohli bok po boku zestárnout. Také měly obavu, že jim přibude další člověk, o kterého budou muset případně pečovat. U mužů převládal důraz na vyšší atraktivitu, kterou spojovali s mladším věkem partnerek.
Vztah s odděleným bydlením jako alternativa tradičního soužití
I přes touhu po intimitě a emoční blízkosti, obě pohlaví toužila po vážném vztahu právě s co nejmenšími závazky a náklady. To se vyznačuje například přáním zachovat si svou nezávislost či neměnit své zaběhnuté způsoby života nebo vedení domácnosti. Vážný vztah s odděleným bydlením může představovat dobrý kompromis mezi potřebou vztahové intimity při zachování stávajících závazků i emočně cenných sociálních kontaktů s dětmi, vnoučaty a blízkými přáteli. I když jsou nesezdaná soužití či nové sňatky častějšími rodinnými formami starších párů, vážný vztah s odděleným bydlením představuje zajímavou alternativu. Lidé, kteří v rámci projektu preferovali vážný vztah s odděleným bydlením, subjektivně hodnotili svůj zdravotní stav jako lepší oproti lidem, kteří zůstali bez partnera. Možným vysvětlením by mohlo být, že setrvání ve vztahu s odděleným bydlením znamená také vzájemné návštěvy, cestování a případné setkávání mimo vlastní domácnost. Tyto aktivity mohou vyžadovat dobré sebehodnocení zdravotního vztahu. Je také možné, že lepší zdravotní stav napomáhá lépe plnit funkci vztahů s odděleným bydlením v pozdějším věku, kterou je mít někoho, s kým mohu sdílet koníčky, trávit volný čas a bavit se. Tato studie však neposkytla jednoznačné vysvětlení, proč někteří starší lidé navazují vážné vztahy s odděleným bydlením, zatímco jiní vstupují do nesezdaného soužití nebo manželství.
Sex jako zdroj bezpečí, potěšení a pocitu mládí
K vážnému vztahu, ať už v rámci společného soužití či nikoliv, patří intimní a často sexuální vztah. Sexuální aktivitu lidé starší 50 let chápali v rámci další studie projektu odlišnými způsoby. Pro některé lidi byl sex důležitý ze vztahového hlediska. Partnerský sex ve starším věku znamená být s někým, kdo se o nás zajímá, kdo o nás chce pečovat. Naopak absence sexu v důsledku ztráty partnera může vyvolávat pocit osamělosti a obavy, že zůstaneme sami. Druhý význam sexuální aktivity vycházel z celoživotního chápání sexu jako zdroje potěšení, které obohacuje život, zatímco jeho ztráta kvůli bolestivému sexu či nedostatečné erekci byla přirovnávána ke strasti. Třetí význam sexu souvisel s vitalitou a mládím, v jehož rámci je sexuální aktivita spojena s mladistvým vnímáním sebe sama a její ukončení znamenalo nástup skutečného stáří. Toto chápání odráželo názory účastníků na stárnutí a jejich obavy z něj.
Internet jako pomocník při obtížích
Vazba mezi sexem a rozkoší se může ve vyšším věku stát křehkou a proměnit se v trápení kvůli obtížím při sexuálních praktikách a přetrvávající sexuální touze. Za těchto okolností může docházet k dramatickým reakcím (např. přání, abychom už vůbec neměli chuť na sex, zpochybňování legitimity sexu ve vyšším věku či naopak trvání na souloži jako jediné možné podobě sexu). Vzhledem k tomu, že může být sex lidí 50+ stále tabuizován, někteří lidé hledají pomoc na internetu a anonymně konzultují potíže se sexualitou – zvláště, je-li obtížné je řešit osobně (nebo veřejně) či předešlé metody, medikace nebo pokusy nezabraly. Dotazovatelé se obraceli na internetové poradny jako na jednu z posledních možností, a to navíc ze zoufalství či obav, že kvůli klesající schopnosti mít sex ztratí nebo nenavážou partnerský vztah. Potíže s erekcí jsou některými staršími muži mimo jiné vnímány jako emočně znepokojivé kvůli jejich neschopnosti naplnit kulturní ideály mužnosti, což umocňuje situace, kdy se manželé sexu vyhýbají, a podněcuje starší ženy k tomu, aby to vnímaly jako své selhání být sexuálně atraktivní a splňovat kulturní ideály ženské krásy. Ze studie je patrné, že rozmanitost obtíží spojených s klesající kvalitou sexuálního života klade významné požadavky i na odborníky a jejich znalosti.
Internet, sex a závislost
Ač se v další studii realizované v rámci projektu opětovně ukázalo, že vyhledávání informací o sexu na internetu je častější u mužů, kteří mají potíže s erekcí, a u žen, které znepokojuje četnost sexuálních styků, nejednalo se o jediný způsob používání internetu. Starší lidé používají internet ke stimulaci a udržování svého sexuálního života a pravděpodobně ke zlepšení partnerského sexu. O tom svědčí skutečnost, že sledování online pornografie a navštěvování webových stránek sexshopů bylo spojeno jen s masturbací, a nikoliv i s poklesem frekvence partnerského sexu či sexuálního zdraví.
Užívání internetu s sebou může přinášet i rizika, například závislost. Jiná studie projektu naznačuje, že vyšší věk nechrání před rozvojem závislosti na sexu online (tj. závislostního užívání internetu pro sexuální účely) a zranitelnost související s věkem může rizika zesilovat. Studie poukázala, že nedostatek zaměstnání z důvodu nezaměstnanosti nebo odchodu do důchodu spolu s nudou a vyhledáváním neplaceného online sexu (tj. sexuální interakce zprostředkované prostřednictvím online chatu nebo webových kamer) zvyšují riziko online sexuální závislosti u dospělých ve věku 50+.
doc. Mgr. Anna Ševčíková, Ph.D.
Autorství textu: Fakulty sociálních studií Masarykovy univerzity
Druhý projekt financovaný GA ČR společně s americkou agenturou National Science Foundation (NSF) začne od října letošního roku – budou se na něm podílet vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR a z Michiganské univerzity. Řešení projektu s názvem „Fyzika plazmatu silných QED polí v laboratořích vybavených lasery s výkonem PW a více“ bude probíhat tři roky.
GA ČR navázala spolupráci s NSF na bázi Lead Agency minulý rok – od té doby mohou američtí a čeští vědci podávat společné projekty, přičemž hodnoticí agenturou je NSF a GA ČR výsledky jejího hodnocení přejímá. Výzva je otevřena jako kontinuální – projekty jsou tak hodnoceny během celého roku. Agentury vždy platí tu část projektu, kterou řeší vědci z jejího území.
Mezinárodní tým výzkumníků pod vedením ekonomů z Masarykovy univerzity vytvořil nové modelovací nástroje, které umožňují přesnější predikce makroekonomických veličin, jako jsou růst HDP, inflace nebo úrokové sazby. Nové ekonomické metody vyvinuté v rámci projektu Dynamické průměrování předpovědí makroekonomických modelů, podpořeného GA ČR, mohou významně přispět k tvorbě hospodářské politiky. Cílem výzkumného týmu bylo zjistit, jak kombinovat prognózy z různých teoretických modelů a získat spolehlivější odhady dopadů vládních výdajů a daňových změn na růst HDP.
Zlepšení stávajících predikčních modelů
Získání spolehlivých předpovědí budoucího vývoje makroekonomických proměnných, jako je HDP, je nesmírně důležité pro tvůrce politik, investory a společnosti. Stávající teoretické metody zaměřené na poskytování prognóz a hospodářskopolitických doporučení se opírají o konkrétní předpoklady o chování ekonomických subjektů a zdůrazňují různé ekonomické transmisní mechanismy. V tomto projektu své síly spojili vědci z Masarykovy univerzity, Vídeňské univerzity ekonomie a obchodu, Univerzity Karlovy a Univerzity v Salcburku se záměrem zlepšit stávající makroekonometrické metody a sloučit informace z teoretických modelů, které zdůrazňují různé ekonomické vazby, do spojených předpovědí.
Teplotní mapy ukazují odchylku apriorního od aposteriorního průměru v rámci dvou různých režimů s použitím změny dluhu k HDP jako prahové proměnné. Světle šedé buňky indikují dobré vyrovnání apriorního nastavení, modré oblasti znamenají pozitivní odchylky aposteriorního od apriorního průměru, zatímco červené oblasti ukazují negativní odchylky koeficientů. Obrázek z článku publikovaného vJournal of Economic Dynamics and Control.
Jedno z výzkumných zaměření projektu se věnovalo tomu, jak fiskální politika (chápána jako změny vládních výdajů či daní) ovlivňuje růst HDP v evropských ekonomikách, tedy jak velký je tzv. fiskální multiplikátor. Vzhledem k hospodářskému významu veřejného sektoru v rozvinutých zemích je zvláště důležité získání přesných odhadů fiskálních multiplikátorů, a to především pro zlepšení předpovědí hospodářské aktivity. Kvalitnější odhady multiplikátorů lze získat posouzením toho, jak použití různých metod ovlivňuje jejich velikost. Taková analýza také umožňuje odborníkům porozumět zkreslení v současných odhadech fiskálních multiplikátorů.
Tmavá hustota odpovídá úplnému souboru odhadů fiskálních multiplikátorů pro Rakousko; světlá hustota se vztahuje k 40 % nejlepších modelů z hlediska schopnosti predikovat. Obrázek z článku publikovaného vOxford Economic Papers.
Souběžně s účinky veřejné politiky byly podrobně studovány i další důležité trhy, jako je devizový trh a trh s kryptoměnami. V rámci této části plnění výzkumného záměru byly vyvinuty nové statistické techniky pro získání realističtějšího obrazu jejich hnacích faktorů a budoucí dynamiky. Bylo zjištěno, že aplikované modelovací nástroje mohou výrazně snížit chybu predikce ve směnném kurzu a výnosech kryptoměn.
Logaritmické prediktivní Bayesovy faktory vzhledem k TVP-VAR v průběhu času: (a) Bitcoin; (b) Litecoin; (c) Ethereum; d) log prediktivní věrohodnost. Obrázek z článku publikovaného vJournal of Forecasting.
Jak kombinovat informace z různých modelů ekonomiky
Jako součást konečného cíle projektu byla zkombinována skupina různých teoretických modelů navržených k vysvětlení makroekonomické dynamiky pomocí nových metod ke zlepšení jejich schopnosti predikovat. Výzkumný tým zejména vytvořil několik typů adaptivních vah, které lze použít pro různé makroekonomické proměnné a různé modely, což vede k lepší schopnosti předpovídat růst HDP, inflaci a úrokové sazby. Metody použité v této fázi projektu je možné využít k vylepšení sady nástrojů, která bude informovat tvůrce politik o budoucím vývoji v makroekonomii, což povede k efektivnějším rozhodnutím veřejné politiky.
Aposteriorní průměr modelových vah pro předpovědi o čtyři kroky vpřed. Obrázek ukazuje tři různá váhová schémata pro tři cílové proměnné: výstup, inflaci a úrokovou míru. Proměnné vstupující do modelů DSGE jsou detrendovány pomocí Hamiltonova filtru.
Pokračování projektu v současné době rozšiřuje portfolio modelů, které lze použít k vytváření kombinovaných predikcí, a povede tak k dalšímu zlepšení prediktivní schopnosti nad rámec tohoto projektu. Do skupiny predikcí budou přidány zejména předpovědi nových ateoretických statistických modelů založených na datech a lze očekávat, že zlepší prediktivní kvalitu výsledných kombinací. Navazující projekt O časově proměnné prediktivní schopnosti teoretických a empirických makroekonomických modelů je také podpořen GA ČR.
Jesús Crespo Cuaresma, hlavní řešitel
Jan Čapek, člen týmu, koordinátor mezinárodního týmu
Díky iniciativě Weave, která propojuje 12 evropských agentur, bude od příštího roku podpořeno 19 nových projektů, na kterých se budou podílet vědci z Polska a České republiky. V rámci této iniciativy je možné podávat i návrhy projektů, na jejichž řešení se budou podílet vědci až ze tří států. Vybrané projekty tak mimo GA ČR a polské agentury Narodowe Centrum Nauki (NCN) podpoří také rakouská agentura Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) a slovinská agentura Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS).
Projekty financované NCN a GA ČR
Reg. č.
Navrhovatel
Instituce
Název projektu
22-04053L
RNDr. Michal Zajaček, PhD.
Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita
Role mraků při využití zpoždění kontinua v aktivních galaxiích k měření rychlosti rozpínání vesmíru
22-04304L
prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně
Vícepásmová predikce šíření milimetrových vln pro dynamické a statické scénáře v členitých časově proměnných prostředích
22-04322L
Ing. Alexander Kromka, Ph.D.
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Heterogenní diamantové nanoarchitektury sloužící ke studiu opto-elektrochemické interakce s komplexy protilátek
22-42944L
Ing. Alexey Bubnov, Ph.D.
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Holografické fotonické krystaly s modrou fází: od mikrolaserů po plně optické přepínání
22-04302L
RNDr. Libor Veis, Ph.D.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
Efektivní výpočetní metody pro velké molekuly založené na renormalizační grupě matice hustoty
22-04221L
prof. Ing. Marián Brestič, CSc.
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů, Česká zemědělská univerzita v Praze
Vliv křemíku na spektrální a fyziologické vlastnosti odrůd pohanky v podmínkách omezené dostupnosti vody
22-04050L
RNDr. Dagmar Šrůtková, Ph.D.
Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i.
Extracelulární vezikuly produkované Bifidobakteriemi jako nový přístup v léčbě alergických onemocnění
22-04100L
MUDr. Martin Rossmeisl, Ph.D.
Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i.
Role zhoršené autofagie a funkce peroxisomů ve vývoji NAFLD a jejich cílená podpora pro zlepšenou účinnost n-3 mastných kyselin
22-04226L
RNDr. Artur Boháč, Ph.D.
Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická, Technická univerzita v Liberci
Vliv poválečných přesunů obyvatelstva na česko-polskou přeshraniční spolupráci
22-04341L
Mgr. Tomáš Vácha
Univerzitní centrum energeticky efektivních budov, České vysoké učení technické v Praze
Projekty jsou dvou a tříleté a byly vybrány metodou Lead Agency, tedy je hodnotila pouze jedna agentura, v tomto případě NCN, a ostatní agentury výsledky jejího hodnocení převzaly. Agentury financují vždy tu část projektu, kterou řeší vědci z jejího území.
Jak vznikly pohlavní chromozomy a po jakém předkovi jsme je my, živorodí savci, zdědili? Co máme ve způsobech určení pohlaví společného s krokodýly a želvami? Díky projektu GA ČR se vědci z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR pokusili zrekonstruovat evoluční historii způsobu určení pohlaví amniotických obratlovců, tj. savců a neptačích i ptačích plazů, a získat vhled do evoluce pohlavních chromozomů.
U nás, savců, rozhodují o pohlaví jedince pohlavní chromozomy: dvě kopie X chromozomu mají samice, zatímco samci mají jeden X spolu se značně specializovaným a degenerovaným Y. Na našem Y chromozomu chybí většina genů, které jsou vázány na X. Pohlavní rozdíly v počtu kopií genů vázaných na pohlavní chromozomy bývají vyrovnány na úrovni genové exprese, což je vyjádření informace obsažené v genu (DNA) do bílkovinné struktury, případně do struktury funkční RNA, tzv. mechanismem kompenzace genové dávky. U živorodých savců je toho dosaženo umlčením exprese většiny genů z jedné kopie chromozomu X u samic.
Zhruba takovéto pohlavní chromozomy jsme zdědili nejméně po posledním společném předkovi živorodých savců. Naše pohlavní chromozomy tedy byly přítomny už před přibližně 165 miliony lety (i když samozřejmě za tu dlouhou dobu třeba v linii vedoucí k lidem se z nich tu a tam něco ubralo či naopak přidalo). Ale jak to bylo před tím? Ubírá se evoluce pohlavních chromozomů pokaždé stejnou cestou od obyčejných chromozomů stejných u samců i samic po značně diferencované pohlavní chromozomy s degenerovaným chromozomem vázaným na jedno pohlaví?
V rámci řešení projektu „Savčí pohlavní chromozomy z ještěrčí perspektivy“ podpořeného Grantovou agenturou České republiky se vědci pokusili zrekonstruovat evoluční historii způsobu určení pohlaví amniotických obratlovců, tj. savců a plazů včetně ptáků, a získat vhled do mechanismů evoluce pohlavních chromozomů. Rozvinuli odvážnou hypotézu, že u předků této skupiny mohlo být pohlaví určeno prostředím během embryogeneze, jak to vidíme u dnešních krokodýlů, většiny želv a některých ještěrů. U tohoto způsobu určení pohlaví neexistují rozdíly v genomech samců a samic, a tedy ani pohlavní chromozomy. Mohlo jít o stejné přepínání mezi vaječníky a varlaty, jaké známe u některých rybích hermafroditů měnících pohlaví během života. Jen u plazů se děje výhradně v rané ontogenezi. V rámci amniotických obratlovců pak vznikaly pohlavní chromozomy mnohokrát, nezávisle na sobě (řešitelé projektu odhadují, že snad více než 40x) a často opakovaně z přesně téhož úseku genomu.
První evidence sdíleného genetického obsahu pohlavních chromozomů ještěrky, člověka a gekona
Vědci zjistili, že například ještěrky a jedna větev madagaskarských gekonů si vyvinuli značně diferencované a také evolučně staré pohlavní chromozomy z téhož chromozomu jako živorodí savci, jen jsou tito ještěři opačně heterogametičtí, tj. mají ZZ/ZW pohlavní chromozomy (W chromozom je výhradně samičí obdoba našeho výhradně samčího Y). Vznikají pohlavní chromozomy jen z určitých částí genomu? Test prokázal, že v rámci amniotických obratloců vznikají pohlavní chromozomy nenáhodně často z některých částí genomu, zatímco jiné části se v pohlavní chromozomy pravděpodobně nikdy nepřeměnily. Nicméně tato nenáhodnost je sice statisticy průkazná, ale nikterak silná. Přesto pro vědce poskytla skvělou příležitost: díky ní přišli na to, že pohlavní chromozomy vzniklé z téže části genomu představují unikátní příležitost k posouzení síly konvergentní evoluce (podobné odpovědi nepříbuzných linií na stejné evoluční procesy) při vzniku a diferenciaci pohlavních chromozomů. Testovali například, zda pohlavní chromozomy vzniklé ze stejných částí genomu mají stejný způsob regulace genové exprese. K jejich překvapení se ukázalo, že naprosto stejné geny se na nezávisle vzniklých diferencovaných XX/XY a ZZ/ZW pohlavních chromozomech mohou chovat úplně jinak: u jedné linie mohou být geny perfektně kompenzovány v expresi mezi pohlavími, u jiné je exprese na úrovni RNA poloviční u jednoho pohlaví.
Žádná silná konvergence v evoluci pohlavních chromozomů vyvinutých ze stejné části genomu se tedy pravděpodobně nekoná. Na to řešitelé poukázali i v přehledu obecné evoluce pohlavních chromozomů: zdokumentovali, že její cesty jsou velmi různorodé a v mnohých směrech není příliš silný konvergentní aspekt. Ukázalo se tak, že jako v mnohých dalších případech jsou učebnicová schémata o jednosměrné evoluci pohlavních chromozomů značně zjednodušená…
Řešitelé projektu: prof. Mgr. Lukáš Kratochvíl, Ph.D. (Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy); Mgr. Marie Altmanová, Ph.D. (Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR)
Rada pro výzkum, vývoj a inovace (RVVI) vypsala vypsala výzvu k podávání návrhů kandidátů/kandidátek do vědecké rady GA ČR. Vědecká rada je koncepčním orgánem, který zejména navrhuje předsednictvu GA ČR ustavení a zaměření oborových komisí, skupiny grantových projektů a jejich zaměření, vyhodnocuje vědeckou úroveň GA ČR a navrhuje potřebná opatření.
Návrhy na členy/členky vědecké rady je možné podávat do 16. září 2022.
Funkční období členů vědecké rady je čtyřleté s možností jmenování nejvýše na dvě po sobě následující období.
Hvězdné objekty, jako jsou pulsary, mohou díky svým extrémním energiím vytvářet hmotu a antihmotu přímo ze světla. Magnetické pole neboli „magnetosféra“ pulsaru je totiž naplněno elektrony a pozitrony, které vznikají při srážkách fotonů.
Reprodukovat stejné jevy v pozemské laboratoři je nesmírně náročné. Vyžaduje to hustý oblak fotonů s energií milionkrát vyšší než viditelné světlo. Tento fotonový oblak však vědci nebyli schopni vytvořit. Teorie však naznačují, že by to mělo být možné za pomoci vysoce výkonných laserů.
Infrastruktura pro extrémní světlo (ELI ERIC) jako první mezinárodní výzkumná infrastruktura zaměřená na použití vysoko výkonových laserů s vysokou intenzitou takové možnosti výzkumu umožní. ELI ERIC je výzkumná infrastruktura s více pracovišti založená na specializovaných a vzájemně se doplňujících zařízeních ELI Beamlines (Česká republika) a ELI ALPS (Maďarsko). Nové kapacity ELI vytvoří nezbytné podmínky pro testování těchto teorií v laboratoři.
Tento projekt kombinuje teoretické znalosti Kalifornské univerzity v San Diegu (USA), experimentální znalosti ELI Beamlines, jakož i výrobu terčů a technické znalosti společnosti General Atomics (USA). Projekt v hodnotě zhruba 23 milionů korun, který společně financují NSF a GA ČR, povede profesor Alexey Arefiev z Kalifornské univerzity v San Diegu. Vývoj terčů pro lasery s vysokou opakovací frekvencí bude probíhat v General Atomics pod vedením Dr. Maria Manuela, zatímco primární experimenty budou prováděny na ELI Beamlines týmem vedeným Dr. Florianem Condaminem a Dr. Stefanem Weberem.
Obrázek 1: Superpočítačová simulace emise energetického záření gama (žluté šipky) hustým plazmatem (zelená), vytvořeným laserovým paprskem o vysoké intenzitě (červená a modrá). Laser se šíří zleva doprava, přičemž emitované fotony letí stejným směrem. Nekontrastní modré a červené oblasti představují silné magnetické pole generované plazmatem, zatímco oblast oscilací odpovídá magnetickému poli laseru.
Koncepci projektu vypracovala Arefievova výzkumná skupina na Kalifornské univerzitě v San Diegu, která se specializuje na superpočítačové simulace intenzivních interakcí světla s hmotou. Tento projekt využívá efektu, který nastává, když jsou elektrony v plazmatu urychleny na rychlost blízkou rychlosti světla vysoce výkonným laserem. Tento efekt se nazývá „relativistická průhlednost“, protože způsobuje, že dříve neprůhledné husté plazma se stává pro laserové světlo průhledným.
V tomto režimu se při šíření laseru plazmatem vytvářejí extrémně silná magnetická pole. Během tohoto procesu relativistické elektrony oscilují v magnetickém poli, což následně způsobuje emisi gama záření, převážně ve směru laseru.
„Je velmi povzbudivé, že jsme schopni generovat taková magnetická pole, která dříve existovala pouze v extrémních astrofyzikálních objektech, jako jsou neutronové hvězdy,“ říká Arefiev. „Schopnost laserů ELI Beamlines dosáhnout velmi vysoké intenzity na terči je klíčem k dosažení tohoto režimu.“
Tyto experimenty poskytnou první statisticky relevantní studii generování gama záření pomocí vysoce výkonných laserů. Vědci doufají, že tato práce otevře cestu k sekundárním vysokoenergetickým zdrojům fotonů, které bude možné využít nejen pro základní fyzikální studie, ale také pro řadu důležitých průmyslových aplikací, jako je materiálová věda, zobrazování jaderného odpadu, analýza jaderného paliva, bezpečnost, hloubková radiografie s vysokým rozlišením atd. Takové „extrémní zobrazování“ vyžaduje robustní, reprodukovatelné a dobře kontrolovatelné zdroje záření gama. Společný projekt NSF a GA ČR je zaměřen právě na vývoj takových bezprecedentních zdrojů.
Experimentům výrazně napomáhá další technologický pokrok. Až donedávna mohla výkonná laserová zařízení provést přibližně jeden výstřel za hodinu, což omezovalo množství dat, která bylo možné shromáždit. Nová zařízení, jako je ELI Beamlines, jsou však schopna provádět několik výstřelů za sekundu. Tyto možnosti umožňují statistické studie interakcí mezi laserem a terčem způsobem, který byl ještě před několika lety nemožný. To znamená, že k plnému využití schopností laserů je nutný posun ve způsobu navrhování a provádění experimentů.
„Infrastruktua P3 na ELI Beamlines představuje jedinečnou a všestrannou experimentální platformu pro sofistikované experimenty s vysokým elektromagnetickým polem a je dokonale přizpůsobena plánovanému programu v rámci tohoto projektu,“ říká Dr. Condamine. Dr. Weber podotýká: „Očekává se, že tato spolupráce mezi San Diegem a ELI Beamlines bude významným krokem vpřed pro sbližování americké vědecké obce a týmu ELI při společných experimentech.“
Důležitou součástí tohoto projektu je školení nové generace vědců na ELI Beamlines, aby mohli vyvinout techniky, které plně využijí repetičních schopností laserů. Studenti a postdoktorandi Kalifornské univerzity v San Diegu se budou rovněž školit v oblasti vývoje terčů pro lasery s vysokou opakovací frekvencí a získávání dat na novém laserovém zařízení GALADRIEL společnosti General Atomics, aby pomohli zvýšit efektivitu experimentů prováděných na ELI Beamlines.
Obrázek 2: Infrastruktura P3 (Plasma Physics Platform) na ELI Beamlines, kde budou probíhat experimenty.
„Jedná se o první projekt financovaný Grantovou agenturou České republiky a americkou National Science Foundation. Věřím, že nová spolupráce mezi agenturami povede k řadě úspěšných projektů a spolupracující vědecké týmy z České republiky a USA z ní budou profitovat,“ říká předseda GA ČR Dr. Petr Baldrian.
„Jsme nadšeni, že můžeme s našimi kolegy v České republice dále rozšiřovat mezinárodní vědeckou spolupráci v oblasti umělé inteligence, nanotechnologií a výzkumu plazmatu. Jsem optimistický, že toto bude první z mnoha projektů spolupráce mezi NSF a GA ČR,“ říká ředitel NSF Dr. Sethuraman Panchanathan.
Od 1. října 2022 bude řešen nový společný projekt vědců z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Erlangensko-norimberské univerzity Friedricha Alexandra s názvem „Kvantově-koherentní manipulace s volnými elektrony pomocí optické ponderomotorické síly“. Na projektu budou vědci spolupracovat 3 roky.
Projekt byl financován díky společné výzvě GA ČR a německé agentury Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) vypsané v rámci iniciativy Weave. Hodnocení projektu probíhalo metodou Lead Agency, kdy pouze jedna agentura projekt hodnotí a druhá výsledky hodnocení přejímá. V tomto případě byla hodnoticí agenturou GA ČR. Každá z agentur financuje tu část projektu, která je řešena vědci z jejího území.
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
Parazitická vosička klade vajíčko do larvy hmyzu
Potravní vztahy v přírodě se dají vyjádřit sítí vztahů mezi hostiteli (dole) a konzumenty či parazity (nahoře). Řešitelský tým tyto složité sítě potravních vztahů rozplétá: zkoumá jednotlivé vztahy nebo části sítě v laboratoři. Znalosti těchto dílčích vztahů pak umožňují pochopit, jak fungují komplexní systémy v přírodě.
Mezinárodní výzkumná skupina Jana Hrčka (uprostřed) na Biologickém centrum Akademie věd ČR
První evidence sdíleného genetického obsahu pohlavních chromozomů ještěrky, člověka a gekona
