Rašeliniště – nepřekonatelný archiv historického znečištění

Aleš Vaněk a jeho tým v rámci projektu podpořeného Grantovou agenturou České republiky (GA ČR) zkoumali, jak se v minulosti měnilo znečištění atmosféry thalliem, olovem a zinkem, tedy toxickými prvky hojnými v důlních oblastech střední Evropy. Výsledky projektu přinášejí nový pohled na rašeliniště a jejich možné využití při sledování trendů historické depozice thallia a olova.

Rašeliniště, stejně jako jezerní sedimenty, ledovce nebo dřevo s rozlišitelnými letokruhy, slouží jako tzv. geochemické archivy. Jejich různě staré vrstvy nám mohou prozradit, jak se měnilo historické složení atmosféry, jakého charakteru bylo lokální znečištění nebo k jakým klimatickým změnám docházelo v blízké či dávné historii Země. Abychom mohli rašeliniště jako archiv využít, tak musí průběžně přirůstat v čase a prvek, jehož vývoj chceme v profilu rašeliniště sledovat, nesmí být mobilní, aby nedocházelo k jeho mísení mezi různě starými vrstvami.


Souprava pro odebírání rašelinného profilu
Souprava pro odebírání rašelinného profilu

Dnešní rozloha rašelinišť představuje pouze zlomek z jejich původní přirozené plochy, protože zemědělská a průmyslová činnost mají dlouhodobě negativní vliv na rašeliništní ekosystémy a přispívají k jejich ústupu z krajiny. Odvodňování a odlesňování krajiny za účelem obdělávání půdy, úpravy říčních toků, průmyslové emise nebo samotnou těžbu rašeliny lze považovat za hlavní faktory zodpovědné za jejich nenávratnou ztrátu. Globální přirozené nebo nepřirozené klimatické změny pak mohou tyto faktory ještě umocňovat.

Aleš Vaněk a jeho tým z České zemědělské univerzity v Praze a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy se v rámci svého výzkumu zaměřili na to, zda a jak bychom mohli využít tyto ustupující ekosystémy při sledování historického znečištění atmosféry thalliem, olovem a zinkem, tj. toxickými prvky, které se hojně vyskytují v důlních oblastech střední Evropy. Kromě studia koncentrací a forem jednotlivých prvků v rašelině, také poprvé využili kombinaci izotopových poměrů thallia a olova pro přesnou identifikaci a kvantifikaci hlavních zdrojů znečištění.


Koncentrace a izotopové poměry thallia (Tl) a olova (Pb) ve vertikálním profilu rašeliništěm (Wolbrom, Polsko)
Koncentrace a izotopové poměry thallia (Tl) a olova (Pb) ve vertikálním profilu rašeliništěm (Wolbrom, Polsko)

V rámci výzkumu prokázali, že mobilita thallia je v rámci rašelinného profilu minimální a prvek se chová podobně jako olovo. Naopak zinek systematicky vykazoval tendenci migrovat a jeho využití pro sledování přenosu částic a chemických látek ze vzduchu na zem je tak v případě rašelinišť velmi nevhodné.

Porovnání geochemických parametrů a izotopového složení thallia a olova přineslo ještě jeden zajímavý výsledek. Aleš Vaněk a jeho tým zjistili, že historický záznam thallia v rašelině je významně ovlivněn půdní a horninovou erozí a že se thallia v preindustriálním období, tedy v době přibližně před 250 lety, ukládalo pouze minimum, tj. oproti olovu. Tato první stopa thallia v rašelinném profilu tak zjevně souvisí s postupným rozvojem zemědělské činnosti v dobách ranného zemědělství, respektive zvýšenou mobilizací a depozicí „půdního prachu“.

doc. RNDr. Aleš Vaněk, Ph.D. – Česká zemědělská univerzita v Praze
doc. RNDr. Aleš Vaněk, Ph.D. – Česká zemědělská univerzita v Praze

Projekty JUNIOR STAR 2023 – III. díl

V již třetím díle webového seriálu představujeme další čtyři začínající vědkyně a vědce a jejich JUNIOR STAR projekty, které řeší od začátku letošního roku. O dalších letos podpořených projektech a jejich řešitelkách a řešitelích se můžete dozvědět v prvním a druhém díle seriálu.

Vysoce výběrové granty JUNIOR STAR jsou určeny pro vědce a vědkyně na začátku vědecké kariéry, kteří již působili v zahraničí, publikovali v odborných vědeckých časopisech a kteří dokončili doktorské studium před méně než osmi lety. Granty nabízí finanční podporu ve výši až 25 milionů korun v rámci pětileté doby řešení projektu. Hlavním cílem JUNIOR STAR grantů je umožnit začínajícím perspektivním vědcům a vědkyním založit si svou vlastní vědeckou skupinu a věnovat se vlastním výzkumným tématům.

Řízení a vizualizace delokalizace náboje v atomárním měřítku v molekulárních nanomodelech pohlcujících světlo

Bruno de la Torre, Ph.D., Český institut výzkumu a pokročilých technologií, Univerzita Palackého v Olomouci

Pochopením elektronických a strukturálních vlastností nových ‚molekulárních komponentů‘ můžeme vyvinout prototypy molekulárních zařízení.“

Přenos náboje mezi organickými molekulami řídí mnoho přirozeně se vyskytujících jevů, jako je fotosyntéza, buněčné dýchání u živých organismů nebo například poškození a opravy DNA. Projekt JUNIOR STAR doktora de la Torreho zkoumá konkrétní aspekty fotosyntézy, v rámci níž rostliny a bakterie účinně přeměňují světlo na jiné formy energie. Tento proces je možný díky složitému fotosyntetickému aparátu zahrnujícímu řadu molekulárních struktur. Projekt si klade za cíl identifikovat kritické části tohoto procesu, které by v případě úplného pochopení mohly pomoci toto chování replikovat ve větším měřítku. Další z klíčových priorit projektu je pochopení pohybu nábojů v molekulách, který hraje v celém procesu zásadní roli.

Ačkoliv se výzkum zaměřuje především na objevy v atomárním měřítku, je možné, že výsledky projektu podnítí vývoj zařízení pro sběr světla na bázi organických komponent v nanometrickém měřítku. „Jakmile hlouběji porozumíme přenosu náboje a molekulárnímu chování, mohou naše zjištění přispět k návrhu nových technologií pro sběr energie, které budou napodobovat přírodní procesy na atomární úrovni,“ vysvětluje řešitel doktor de la Torre.

Přímé aplikace nemusí být okamžitě zřejmé, i tak by ale náš výzkum mohl položit základy pro budoucí technologický pokrok. Vzhledem k tomu, že společnost stále více hledá čistší a ekologičtější řešení, představujeme si budoucnost, kdy se lidé budou snažit replikovat přírodní procesy pomocí nanotechnologií,“ dodává na závěr doktor de la Torre, který v České republice působí již od roku 2016.


Bruno de la Torre, Ph.D.

Tvarované svazky pro novou éru elektronové mikroskopie a spektroskopie

Ing. Andrea Konečná, Ph.D., Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

„Propojením elektronové mikroskopie s nanofotonikou navrhneme nové způsoby korekce vad elektronových mikroskopů.“

Elektronové mikroskopy nabízí vyšší rozlišovací schopnosti a umožňují docílení mnohem vyššího zvětšení než klasické světelné mikroskopy. Díky tomu je možné pozorovat i jednotlivé atomy. Stále však existuje potenciál tato komplikovaná zařízení vylepšit. „Podobně jako ve světelné optice, kde nejlepší objektivy skládáme z celé řady čoček, aby nedeformovaly výsledný obraz, i optika elektronového mikroskopu potřebuje soustavy čoček pro korekci obrazu a eliminaci vad, což je nákladné a složité z hlediska seřizování. Standardní elektronová optika navíc umožňuje dosáhnout pouze určitých omezených tvarů‘ elektronového svazku,“ vysvětluje řešitelka projektu Andrea Konečná.

V rámci svého JUNIOR STAR projektu se doktorka Konečná zaměřuje na odstranění těchto vad. Bude vyvinuta metoda, která využije interakce elektronů se světlem a která díky upraveným ultrarychlým laserovým pulsům zaměřeným dovnitř elektronového mikroskopu umožní korekci vad jeho zobrazení.

Korekce vad elektronových mikroskopů je extrémně důležitá, chceme-li dosáhnout co nejdetailnějšího zobrazování na úrovni jednotlivých atomů. Pokud by se podařilo ukázat, že díky interakci elektronů se světlem to jde udělat lépe nebo levněji, byla by to skvělá zpráva,“ dodává Andrea Konečná, která se k tématu propojení nanofotoniky s elektronovou mikroskopií a spektroskopií dostala během studií ve španělském San Sebastiánu a postdoktorské stáži v Barceloně.


Ing. Andrea Konečná, Ph.D. (foto: Jan Prokopius)
Ing. Andrea Konečná, Ph.D. (foto: Jan Prokopius)

Proměnlivé adaptační strategie mobilních pastevců v Mongolsku: Dynamika v komunitních historiích a vzorcích stěhování dokumentovaná orálními prameny

Mgr. Ondřej Srba, Ph.D., Filozofická fakulta, Masarykova univerzita

„Vytvoříme digitální databázi sezónních pohybů mobilních pastevců v Mongolsku za posledních sto let.“

Mongolští kočovníci, kteří žijí v souladu s přírodou a stěhují se se svými zvířaty podle ročního období, patří mezi jedny z posledních nomádských kultur na světě. Protože však již několik desetiletí je sezónní stěhování rodin omezeno obvykle na dvě až čtyři lokality ročně, někteří odborníci dávají před tradičními „kočovníky“ přednost označení „mobilní pastevci“. Krajina je v Mongolsku rozdělena mezi jednotlivé pastevecké rodiny, avšak toto dělení se v minulosti, ale i nadále dynamicky mění. Právě tyto změny se ve svém JUNIOR STAR projektu snaží doktor Srba zachytit před tím, než upadnou v zapomnění.

Hlavním zdrojem informací a předmětem zkoumání jsou ústní sdělení mongolských kočovných pastevců ve vybraných částech Mongolska. Sdělení získáváme nejčastěji pomocí rozhovorů, ale snažíme se, aby byly co nejméně řízené a aby způsob sdělení byl co nejspontánnější,“ vysvětluje řešitel projektu Ondřej Srba.

Vědecký tým se snaží zjistit, kde a v jakých ročních obdobích v minulosti pastevci žili, čímž vytvoří databázi využití krajiny v časovém průřezu. Zkoumá také pasteveckou historii, tedy kolik generací svých předků si dotazovaní pamatují a zda ví, kde všude žili. Zaměřují se i na nejrůznější příběhy, vztahy k sousedním rodinám a autoritám nebo na proměňující se přírodní podmínky — vzpomínky na období sucha, zimní kalamity nebo vyhynulé či vymizelé živočišné druhy.

Ústní sdělení ukazují mongolskou venkovskou společnost v její proměnlivosti a úzké vazbě jak na proměny přírody, tak i změny politického a administrativního kontextu. Umožňují posuzovat adaptační strategie, jakými jsou například vytváření nových narativů, změny pastvin či sdružování do kolektivů a které obyvatelé používají, aby se se změnami vyrovnali,“ dodává doktor Srba.

Vytvoření databáze pastevecké mobility v časovém průřezu, systematicky zpracované pro konkrétní regiony, přinese v budoucnu využití pro biology, botaniky a také environmentální odborníky. Dále je v plánu rozšířit již běžící spolupráci se správou místních chráněných krajinných oblastí.


Mgr. Ondřej Srba, Ph.D.
Mgr. Ondřej Srba, Ph.D.

Hybridní biokompatibilní nanokatalyzátory pro extracelulární bioorthogonální aktivaci proléčiv

doc. Mgr. Zbyněk Heger, Ph.D., Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně

Vyvineme chytrý nanozym, který bude schopen aktivace proléčiv přímo na nádorové buňce.“

Zlatým grálem protinádorové terapie je léčba cílená přímo na nádorové buňky. V praxi je však použití těchto „cílených“ léčiv velmi komplikované a často také neefektivní. Cílem projektu JUNIOR STAR docenta Hegera je vyvinout a otestovat nanozymy, tedy nanomateriály schopné napodobovat aktivitu enzymů, které budou schopny syntetizovat léčiva přímo na membráně nádorových buněk. „Pro tyto účely plánujeme vytvořit chytré nanozymy na bázi proteinových klecí, které se budou schopny pohybovat v krevním řečišti s cílem vyhledávat nádorové buňky a vázat se na jejich povrch. Nanozymy budou následně díky své katalytické aktivitě schopny produkovat protinádorová léčiva z jejich netoxických forem, tzv. proléčiv,“ vysvětluje Zbyněk Heger.

Buňky umí přirozeně, prostřednictvím organel, přijímat nanočástice do svého vnitřního prostředí. Avšak právě tyto organely mohou léčiva dopravovaná pomocí nanočástic deaktivovat nebo je transportovat z buňky ven. Docent Heger se svým týmem vytvoří nanozymy, které by mohly dlouhodobě zůstat na povrchu nádorových buněk, aniž by se dostaly do vnitřního prostředí buněk a byly tak degradovány nebo inaktivovány.

Naším hlavním výstupem bude multifunkční nanozym se schopností aktivace léčiv na povrchu buňky, což, doufáme, otevře nový směr nanomedicíny pro další týmy s jinými nápady a přístupy,“ dodává nakonec Zbyněk Heger, který na projektu spolu se svým mezioborovým týmem bude spolupracovat také s výzkumníky z Rakouska, Španělska nebo Číny.


doc. Mgr. Zbyněk Heger, Ph.D.
doc. Mgr. Zbyněk Heger, Ph.D.

 

Aplikace pro vyhledávání konkrétních pasáží videa

Ilustrační foto ze soutěže Video Browser Showdown, na které Jakub Lokoč a jeho tým v roce 2020 zvítězili (Zdroj: https://videobrowsershowdown.org/pics/)

 

Jakub Lokoč z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy se zabývá vylepšováním algoritmů pro vyhledávání ve videu. A daří se mu to, protože se svým týmem a studenty opakovaně zvítězil na mezinárodní soutěži Video Browser Showdown. V letošním roce za svůj projekt získal čestné uznání předsedy Grantové agentury České republiky.

Představte si, že dostanete miliardu hodin videa a zadání: Najdi pasáž, ve které zahradník v modrých kalhotách sází květiny. Podobnými úkoly se v rámci svého výzkumu zabývá informatik Jakub Lokoč. Jeho cílem je naprogramovat vyhledávač, který dokáže najít videa odpovídající libovolnému textovému zadání.

Poměrně dobře dnes umíme rozpoznat osobu na základě jejího pohledu do kamery nebo hledat konkrétního člověka na záběru z pouličních kamer podle fotografie. Není také problém identifikovat vadný kus zboží na páse nebo odhalit auta, která nemají zaplacenou dálniční známku. Algoritmy, které umožnují ve videu vyhledat jeden konkrétní objekt, už mají řadu komerčních aplikací a čím dál tím více pronikají do naší každodenní reality. „Můj výzkum se zabývá obecně zadanými úlohami, ve kterých se musíme přizpůsobit libovolnému zadání,“ popisuje Jakub Lokoč. „Každý má zkušenost s vyhledávačem na YouTube nebo Googlem. Několik prvních výsledků sice bývá relevantních, ale čím dále od předních pozic jsme, tím více se obsah videa odklání od původního zadání. V obrovské kolekci videa, která obsahuje například miliardu hodin záznamu, není s dnešními algoritmy těžké najít několik relevantních sekvencí na základě libovolného textového dotazu. Těžké je najít všechny a v nich pak jednu konkrétní. A to je náš cíl,“ dodává.  

Soutěž jako motivace

Vyhledávacích aplikací vyvinul tým Jakuba Lokoče hned několik. Kvality jedné z nejpokročilejších z nich, nazvané SOM Hunter, si také několikrát ověřili na mezinárodní soutěži vyhledávačů Video Browser Showdown, na které v roce 2020 zvítězili. „Soutěže se pravidelně účastní týmy z celého světa. Rok od roku je jich více a minulý rok ve Vietnamu už soutěžilo 15 týmů. Komunita se postupně rozrůstá,“ popisuje Jakub Lokoč soutěžní prostředí. Týmy mají za úkol řešit pomocí svých vyhledávačů různé úkoly, například na základě vzpomínky najít jednu konkrétní 20vteřinovou sekvenci v záznamu trvajícím 2300 hodin. „Náš vyhledávač je schopen vyřešit 50 % podobných úloh do jedné minuty. Pracuje na základě textových dotazů, které se v první řade snažíme co nejpřesněji formulovat. Pokud se nám nepodaří scénu najít, tak saháme po dalších přístupech,“ vysvětluje.

Zmíněný SOM Hunter například využívá 2 metody, které umožnují rozšířit možnosti hledání: Bayesovský přístup a samoorganizující se mapu. Bayesovský přístup je založen na postupném zpřesňování požadavku na základě zpětné vazby uživatele, díky kterým algoritmus stále zpřesňuje výsledky vyhledávání a maximalizuje využití vstupních informací. V praxi to vypadá tak, že uživatel například označí konkrétní videa, která jsou nebo nejsou podobná tomu, které vyhledává. Jedním z důležitých výstupů projektu je také měření toho, jakým způsobem došlo při použití Bayesovského přístupu ke zkvalitnění výsledků prvotního vyhledávání u několika desítek uživatelů.

Druhý přístup je založený na metodě samoorganizujících se map (SOM, self-organizing map). Pomocí této metody jsou výzkumníci schopni vizualizovat, které scény v kolekci videa jsou si podobné. Díky tomu je možné efektivně zobrazovat a prohledávat větší množiny výsledků najednou.

Nikdy není hotovo

Vyvinutím aplikace ovšem práce pro Jakuba Lokoče a jeho tým nekončí. „Žijeme v době dramatických změn v oblasti strojového učení, takže musíme neustále sledovat nové trendy v oboru, na jejichž základě děláme experimenty a rozhodujeme, které části aplikace ponecháme, vylepšíme nebo nahradíme. I když máme hodně aplikované zadání, tak naší hlavní ambicí je dělat základní výzkum.“

Nabízí se samozřejmě také otázka komerčního využití aplikace. „Vytvořit funkční aplikaci typu SOM Hunter bylo časově velmi náročné. Pokud bychom uvažovali o komerční aplikaci, tak bychom museli získat nemalou počáteční finanční investici, protože vyladit aplikaci tak, aby fungovala pro různé operační systémy nebo prohlížeče by vyžadovalo obrovské množství práce,“ vysvětluje Jakub Lokoč úskalí této vize.

I díky podpoře Grantové agentury České republiky si nyní Jakub Lokoč zakládá vlastní výzkumnou skupinu na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy. „Kromě toho, že kolegové a studenti získali mnoho zkušeností během řešení projektu, tak mi projekt také pomohl zkvalitnit výuku předmětu zaměřeného na vyhledávání ve videu. Na konci semestrálního kurzu si sami studenti vyvinou menší verzi vyhledávače, se kterým pak soutěží se spolužáky. Pozoruji, že studenty to velmi baví a naučí se mnoho nových dovedností. Snažím se výuku pojímat tak, aby studenty bavila a motivovala. Sledovat ‘Aha‘ momenty studentů je úžasné,“ uzavírá vědec, jehož ambicí není dělat jenom špičkový výzkum, ale také předávat nabyté zkušenosti dál.

 

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Nelítostné soupeření rodičovských genomů u kříženců rostlin

Zatímco křížení dvou různých biologických druhů je v říši zvířat vzácným jevem, u rostlin představuje mezidruhová hybridizace jeden ze základních mechanismů, kterým vznikají nové druhy. Projekt Davida Kopeckého Genomová dominance jako nástroj evolučních změn u kříženců podpořený Grantovou agenturou České republiky (GA ČR) se zaměřil na vzájemné soužití dvou rozdílných rodičovských genomů v buněčném jádře kříženců.

Křížení dvou různých biologických druhů je v říši zvířat vzácným jevem. Naopak, u rostlin je mezidruhová hybridizace důležitým evolučním procesem, který rostlinné druhy formuje už několik miliónů let a dal vzniknout běžně známým druhům, jako je například pšenice nebo bavlník.  Stejnou strategii, tedy sloučení genomů dvou druhů rostlin do jednoho organismu v procesu křížení, využívají i šlechtitelé, kteří v nových rostlinách kombinují užitečné vlastnosti obou rodičů. Příkladem úspěšného šlechtění může být Tritikale — velmi hojně využívaný kříženec pšenice a žita s vysokým výnosovým potenciálem, který byl vyšlechtěn před 140 lety, obstojí v horších pěstitelských podmínkách a vyznačuje se dobrou odolností vůči různým chorobám.

Spojení genomů dvou různých rostlinných druhů ovšem není jednoduché.  Rodičovské genomy mají často rozdílné způsoby regulace a jejich součinnost v jediném jádře vyžaduje správnou koordinaci. Tým Davida Kopeckého z Ústavu experimentální botaniky AV ČR se v podpořeném projektu zaměřil na výzkum genomové dominance, tedy častého jevu, kdy se v nově vzniklé rostlině stává jeden z rodičovských genomů dominantním, zatímco druhý genom je potlačován. Tato nerovnováha mezi rodičovskými genomy může v konečném důsledku vést ke ztrátě některých požadovaných vlastností křížence.

Dominance může probíhat na různých úrovních – na úrovni přednostní exprese genů, jejich ztráty nebo částečné či úplné eliminace celého potlačovaného genomu jednoho rodiče1. Davida Kopeckého a jeho tým zajímala genomová dominance na chromozomové úrovni. Potvrdili, že u některých kříženců dochází ke ztrátě chromozomů jednoho rodiče2,3. Tato eliminace ovšem není okamžitá, chromozomy mizí postupně v dalších generacích.


Schéma eliminace kostřavových chromozomů
Schéma eliminace kostřavových chromozomů

Při výzkumu využil křížence trav kostřavy a jílku, tzv. Festulolium. Před meiotickým dělením, v rámci kterého vznikají pohlavní buňky, dochází k reorganizaci DNA v jádře, během které je část genů kostřavy zcela umlčená. To se týká i genů pro kinetochorové proteiny, které jsou důležité pro správný rozchod chromozomů v rámci anafáze prvního meiotického dělení. Jílkové varianty těchto proteinů, které nejsou novým prostředím hybridního jádra nijak ovlivněné, se ovšem nedokáží vždy správně poskládat na chromozomech kostřavy, které se pak nedostanou do nově vzniklých pohlavních buněk. Dochází tak k jejich občasné eliminaci a posunu v genomovém složení ve prospěch jílku2.

Rozdílné sestavení kinetochoru
Rozdílné sestavení kinetochoru na jílkových (obrázky A, B uprostřed) a kostřavových (obrázky C, D uprostřed) chromozomech (převzato z Majka a kol., 2023).

Výzkum potvrdil, že genomová dominance jílku v křížencích Festulolium probíhá také na úrovni exprese genů. Řada genů těchto kříženců totiž vykazuje úroveň exprese podobnou té, která se vyskytuje u jílkového rodiče. Výsledky naznačují, že genom jílku má mnohem univerzálnější regulační elementy než genom kostřavy a může tak snadněji řídit expresi genů jiného organismu, v tomto případě kostřavy 4. V dalším výzkumu by se David Kopecký chtěl zaměřit na možnosti cílené manipulace genomového složení pomocí mutantů kinetochorových genů.

Výsledky výzkumu rostlinných genetiků z Ústavu experimentální botaniky AV ČR poskytují zajímavý evoluční pohled na jeden ze základních mechanismů vzniku nových rostlinných druhů a evoluce rostlin. Přinášejí unikátní pohled na společné fungování dvou různých genomů v jednom jádře. Významný je ale i praktický dopad práce, protože mezidruhové křížení využívají i šlechtitelé. Vědci už nyní spolupracují například se šlechtitelskou stanicí DLF Seeds v Hladkých Životicích. Společně s tamními šlechtiteli testují nové přístupy šlechtění tak, aby ke ztrátě genomu jednoho z rodičovských druhů nedocházelo.

Výzkumný tým Davida Kopeckého
Výzkumný tým Davida Kopeckého (na fotce uprostřed)

 

Výstupem projektu je devět článků zveřejněných v IF časopisech včetně:

¹ Glombik, M., Bačovský, V., Hobza, R., Kopecký, D. (2020). Competition of Parental Genomes in Plant Hybrids. Front. Plant Sci. 11:200.

2 Majka, J., Glombik, M., Doležalová, A., Kneřová, J., Ferreira, M.T.M., Zwierzykowski, Z., Duchoslav, M., Studer, B., Doležel, J., Bartoš, J., Kopecký, D. (2023). Both male and female meiosis contribute to non-Mendelian inheritance of parental chromosomes in interspecific plant hybrids (Lolium × Festuca). New Phytol. 238:624-636

3 Kopecký, D., Scholten, O., Majka, J., Burger-Meijer, K., Duchoslav, M., Bartoš, J. (2022). Genome Dominance in Allium Hybrids (A. cepa × A. roylei). Front. Plant Sci. 13:854127.

4 Glombik, M., Copetti, D., Bartoš, J., Stočes, S., Zwierzykowski, Z., Ruttink, T.,Wendel, J.F., Duchoslav, M., Doležel, J., Studer, B., Kopecký, D. (2021). Reciprocal allopolyploid grasses (Festuca x Lolium) display stable patterns of genome dominance. Plant J. 107: 1166-1182

Ferreira, M.T.M., Glombik, M., Perničková, K., Duchoslav, M., Scholten, O., Karafiátová, K., Techio, V.H., Doležel, J., Lukaszewski, A.J., Kopecký, D. (2021). Direct evidence for crossover and chromatid interference in meiosis of two plant hybrids (Lolium multiflorum × Festuca pratensis and Allium cepa × A. roylei). J. Exp. Bot. 72:254–267.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Projekty JUNIOR STAR 2023 – II. díl

Ve druhém díle seriálu o vysoce výběrových projektech JUNIOR STAR představujeme další čtyři začínající vědkyně a vědce a jejich projekty, které řeší od začátku letošního roku. O dalších podpořených projektech se můžete dozvědět v prvním díle tohoto seriálu.

Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro začínající vědce, kteří dokončili doktorské studium před méně něž osmi lety a zároveň již působili v zahraničí a publikovali v odborných časopisech. Soutěž nabízí nadstandardní financování ve výši až 25 milionů Kč v rámci pětileté doby řešení projektu. Tím řešitelům umožnuje založit si vlastní vědecký tým a věnovat se vlastním výzkumným tématům.

Na míru šité nízko-dimenzionální vrstevnaté materiály za hranicí grafenu a jejich využití v základním výzkumu heterogenních katalyzátorů

Ing. Martin Veselý, Ph.D., Fakulta chemické technologie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze           

Projekt má potenciál významně přispět k produkci chemických látek potřebných k našemu životu bez zbytečné ekologické zátěže.“

Katalyzátory zvyšují rychlost chemické reakce tím, že snižují aktivační energii potřebnou k dosažení reakce. Tímto způsobem umožňují reakcím probíhat rychleji nebo za podmínek, které jsou výhodnější jak z pohledu průmyslové realizace (teplota, tlak), tak z pohledu chemické rovnováhy u vratných reakcí. Cílem projektu JUNIOR STAR doktora Veselého je zjistit, jaký vliv mají úpravy 2D materiálu, který funguje jako katalytický nosič, na katalytickou aktivitu kovových nanočástic nanesených na tento materiál. Projekt se dále zaměřuje na nové přístupy přípravy kovových nanočástic na povrchu 2D nosiče.

Naším cílem je zjistit, co se děje s takto vytvořeným katalyzátorem, když pracuje – tedy jak se mění jeho morfologie, struktura a i samotná katalytická aktivita v čase. Dále budeme zkoušet nové přístupy přípravy kovových nanočástic na povrchu 2D nosiče pomocí litografických metod. Na těchto speciálně připravených materiálech otestujeme sérii modelových heterogenně katalyzovaných reakcí,“ vysvětluje řešitel projektu Martin Veselý.

Kromě klasických metod pro charakterizaci struktury, morfologie nebo složení materiálů bude v rámci projektu využita také super-rezoluční fluorescenční mikroskopie umožňující sledovat prostorově a časově rozlišitelnou katalytickou aktivitu – tedy v čase detekovat jednotlivé reakční obraty na konkrétním místě katalyzátoru.

Vědecký tým plánuje při řešení projektu spolupracovat se svými švýcarskými protějšky z vysoké technické školy ETH Curych.

Projekt by mohl pomoci navrhnout takové heterogenní katalyzátory, které při chemické přeměně maximalizují zisk žádaného produktu a v nejvyšší možné míře naopak omezují vznik nežádoucích produktů, které jsou často odpadem s ekologickou zátěží. Zároveň takové katalyzátory umožní reakci proběhnout i za průmyslově snadno dosažitelných teplot.

 

Ing. Martin Veselý, Ph.D.

Ing. Martin Veselý, Ph.D.

 

Zdánlivá přesnost v meta-analýze společenskovědního výzkumu (METASPUR)

doc. PhDr. Zuzana Iršová Havránková, Ph.D., Fakulta sociálních věd, Univerzita Karlova

Vyvíjíme novou meta-analytickou metodu, která zamezí zkreslení způsobenému použitím nominální přesnosti publikovaných studií.“

Meta-analýza je statistická metoda, která kombinuje výsledky více studií na stejné téma. Tím dochází ke sjednocení a analýze dat z různých zdrojů, čímž se dosahuje vyšší statistické síly a přesnosti. Meta-analýza tedy umožňuje získat celkový pohled na dané téma.

Počet publikovaných vědeckých studií roste exponenciálně. Přesto zdaleka tolik neroste důraz, který je na vědu kladen při rozhodování o důležitých veřejných otázkách, tzv. evidence-based policy. Důvodem je, že řada vědeckých zjištění si navzájem odporuje. Metoda meta-analýzy, které se věnuji, umožňuje z rozlišných výsledků vydestilovat vědecký konsensus, a tedy i napomoci použití vědy v praxi,“ popisuje řešitelka projektu Zuzana Iršová Havránková.

V dnešní době je každoročně publikováno více než 100 tisíc meta-analýz v různých oblastech. Nicméně většina z nich vychází z metod, které byly vyvinuty pro lékařský výzkum, pro jehož účely meta-analýza původně vznikla. Pro jiné vědní obory, zejména společenské vědy, jsou tyto metody často nevhodné. Společenský výzkum vyžaduje specifické metody meta-analýzy, které by byly přizpůsobeny jeho charakteru. Například ve společenských vědách není možné automaticky přiřadit větší váhu výsledkům, které se jeví jako statisticky přesnější, tak jako je to obvyklé v lékařském výzkumu.

Cílem JUNIOR STAR projektu docentky Havránkové, která se mimo výzkumu věnuje i svým čtyřem dětem, je vyvinutí nové metody metaanalýzy, jež bude použitelná nejen ve společenských vědách, ale i v dalších oblastech, které se také zaměřují na jiný než experimentální výzkum.

 

doc. PhDr. Zuzana Iršová Havránková, Ph.D.

doc. PhDr. Zuzana Iršová Havránková, Ph.D.

 

TOPFLIGHT: Plánování trajektorií a misí agilních vzdušných robotů v prostředí s překážkami

Ing. Robert Pěnička, Ph.D., Fakulta elektrotechnická, České vysoké učení technické v Praze

Vyvíjíme vysoce autonomní drony, které by v budoucnu mohly konkurovat těm lidsky ovládaným.“

Drony jsou bezpilotní letadla, která mohou létat pomocí dálkového řízení, předprogramovaných letových plánů nebo díky složitým autonomním systémům. Právě jejich autonomním systémům létání se ve svém JUNIOR STAR projektu věnuje Robert Pěnička. Zaměřuje se především na výzkum algoritmů umožňujících rychlou autonomní navigaci dronů v prostředí s překážkami. Jeho cílem je posunout autonomii dronů na úroveň lidských pilotů tak, aby dokázaly létat i v neznámém prostředí velmi agilně a s vysokou rychlostí.

Snažíme se zdokonalit drony ve třech hlavních bodech. Asi nejzásadnější je co nejrychlejší prohledání zadané oblasti. V případě více dronů je to kooperativní rozdělení prohledávané oblasti, aby došlo k co nejrozsáhlejšímu pokrytí daného území na výdrž jedné baterie. Druhým bodem výzkumu je plánování letu při vyhýbání se překážkám s minimálním prodloužením plánované trajektorie k cíli. A v posledním bodě se věnujeme snaze o co nejpřesnější průlet těchto trajektorií s využití maximálního tahu, který dron nabízí,“ vysvětluje řešitel projektu doktor Pěnička.

Samořiditelné drony mohou v budoucnu pomáhat například při skenování oblastí, monitorování požárem zasažených lesů nebo při vyhledávání osob v nebezpečných či nepřístupných terénech.

Náš projekt propojuje staré dobré kutilství s elektronikou s výzkumem pokročilých algoritmů umělé inteligence. Právě tato kombinace mě na výzkumu nejvíce baví,“ dodává na konec doktor Pěnička.

 

Ing. Robert Pěnička, Ph.D.

Ing. Robert Pěnička, Ph.D.

 

 

Vývoj ab initio modelování pro neuspořádané molekulární polovodiče

doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D., Fakulta chemicko-inženýrská, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Přispějeme k návrhům nových farmaceuticky relevantních látek či molekul s potenciálem pro polovodičové technologie.“

Vzájemné polohy molekul a síly, které mezi nimi působí, určují vlastnosti materiálu, jako jsou těkavost, hustota, pevnost, rozpustnost či elektrická vodivost. Současné superpočítače umožňují mezimolekulární interakce simulovat a na jejich základě zmíněné materiálové vlastnosti predikovat. Ctiradu Červinkovi se již podařilo pomocí kvantové chemie modelovat vlastnosti molekulárních krystalů s pravidelně uspořádanou strukturou, kde se jednotlivé molekuly v krystalické mřížce a jejich interakce opakují.

Ve svém novém JUNIOR STAR projektu si však docent Červinka dal mnohem ambicióznější cíl, a to modelovat molekulární interakce a jejich vliv na materiálové vlastnosti u látek amorfních — tedy látek, které nemají pravidelnou strukturu a u kterých se interakce molekul neopakují. V rámci projektu dojde k propojení výpočtů jednotlivých molekulárních interakcí s tzv. Monte Carlo simulacemi, které využívají generátorů náhodných konfigurací molekul ve hmotě, a umožní tak konzistentně porovnávat vlastnosti krystalických, amorfních i kapalných forem téže látky.

Ve farmaceutické oblasti je velký zájem o schopnost predikovat rozpustnost aktivní léčivé složky nebo teplotní rozmezí, kdy je možno daný léčivý preparát bezpečně skladovat, aniž by podlehl nežádoucím strukturním změnám či dokonce roztál. Zároveň lze vypozorovat určitou preferenci amorfních formulací léčiv v nových preparátech. V oblasti organických polovodičů by pak bylo cenné umět posoudit, která z mnoha krystalických či amorfních modifikací dané látky bude vykazovat nejvyšší vodivost a jak se právě vodivost bude s teplotou a tlakem měnit,“ vysvětluje řešitel projektu docent Červinka. Projekt tak může přispět nejen k průlomu v oblasti úpravy a zefektivnění vlastností léčiv, ale také na poli pro budoucnost stěžejních organických polovodičů.

Výpočetní chemií se docent Červinka zabývá již více než dekádu. Za tu dobu absolvoval úspěšné stáže ve Francii a USA, kde se věnoval například modelování super-kondenzátorů pro skladování elektrické energie či predikcím závislosti stability krystalických forem látek na teplotě a tlaku. Profese ho však ovlivnila i v soukromém životě — seznámil se díky ní se svou manželkou.

doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D.

doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Boží dynamika: Může Bůh zemřít?

Může Bůh zemřít? Teologická tradice odpovídala stovky let jednoznačně „ne“. Tím ovšem nebrala dostatečně v potaz základní křesťanské vyznání, že Ježíš Kristus, který prokazatelně zemřel, byl pravý člověk i pravý Bůh. Jak bychom měli přemýšlet o Bohu, pokud připustíme, že v Kristu zemřel?

Otázkou smrti Boha se ve svém výzkumném projektu zabýval doc. Petr Gallus z Evangelické teologické fakulty Univerzity Karlovy. Předložil inovativní koncept Boží akomodace – dynamické pojetí Boha, jehož božství spočívá ve schopnosti přizpůsobit se druhému, dokonce až k smrti, a přitom pořád zůstat Bohem. Jak se v průběhu staletí měnil pohled na problém smrti Boha a v čem spočívá nový pohled?

Neproměnný Bůh anticko-křesťanské tradice

Antická i pozdější křesťanská tradice shodně tvrdily, že Bůh je neměnný a neschopný trpět. Je stále tentýž, a tak představuje posledního garanta pravdy, protože je pravda sama, a ta je neměnná. Základem Božího bytí je stálost a stabilita, jediný pevný bod v jinak neustále se měnícím vesmíru. V Bohu není možná žádná změna, protože jinak bychom na konci dějin měli co do činění s jiným Bohem, než byl na počátku, takže by už nemohl být spolehlivou zárukou svých předchozích slov a pravdy vůbec.

Křesťanská teologie se tak v návaznosti na platónskou, novoplatónskou a posléze aristotelskou filosofii dopracovala přes Augustina, Pseudo-Dionýsia a Anselma z Canterbury až ke scholastické aristotelsko-tomistické syntéze, podle níž má Bůh své bytí sám ze sebe (aseitas), je absolutně jednoduchý (simplicitas), neproměnný (immutabilitas) a nemůže trpět (impassibilitas). V Bohu samotném není žádný prostor pro změnu či utrpení, ačkoli tradice samozřejmě na druhou stranu dobře ví o Boží lásce ke stvoření.

Christologická komplikace tradičního obrazu Boha

Obraz Boha, který je neproměnný a nemůže trpět, se však zásadně zkomplikuje, pokud do přemýšlení o něm přibereme Ježíše Krista, v němž se podle ústředního biblického tvrzení Boží Slovo stalo tělem (Jan 1,14). Pro teologické přemýšlení o Bohu byla christologie po celou dobu nepříjemnou komplikací, protože zevnitř nabourávala přísný monoteismus. Ne náhodou byly právě christologické otázky zásadním hybatelem pro formulaci trojiční teologie, která od Nicejského koncilu v roce 325 tvoří nejvýraznější specifikum křesťanství i křesťanské teologie.

Celá křesťanská teologie se tak vlastně rozvinula ze základních christologických otázek: Kdo byl Ježíš zvaný Kristus? Jaký je jeho vztah k Bohu? Co znamená jeho vzkříšení? A kdo to tedy na kříži vlastně zemřel? Důležité odpovědi přinesl Chalkedonský koncil konaný v roce 451. Jeho závěry říkají, že Ježíš Kristus byl pravý Bůh i pravý člověk. Měl dvě přirozenosti, které se nesměšují dohromady, ale nejdou od sebe zároveň ani oddělit. Koncil velmi precizně formuloval rámec pro veškeré další teologické myšlení, jehož základem je poznání, že Bůh může s člověkem vytvořit harmonickou jednotu, aniž by se s ním smísil, aniž by to lidství změnilo a aniž by přitom přestal Bůh být Bohem.

I když východní a západní teologie šly od začátku christologicky odlišnými cestami, které Chalkedonský koncil nesjednotil, ale postavil vedle sebe, v otázce pojetí Boha a jeho možného utrpení v Kristu se nakonec shodly a podtrhly Boží neproměnnost: božství trpět nemůže, v Kristu proto trpělo (a zemřelo) jen lidství. A to je doposud platná pozice jak pravoslavné, tak katolické teologie: oba směry božství a lidství raději pečlivě oddělily, než aby se vydaly do nebezpečí nějakého Božího stávání se. Božství bylo nutné uchránit od vší změny a utrpení – což ovšem znamená: od všeho lidského. Bůh a člověk se stali vzájemnými protiklady, které se vylučují. Bůh tak mohl být Bohem pouze na úkor člověka. A protože tradice měla zájem především na Bohu, božství a božském člověku Ježíši Kristu, od kterého si slibovala spásu, muselo lidství ustoupit do pozadí.

Nepřeklenutelný rozdíl mezi Bohem a člověkem se zadními vrátky vrátil zpět. Učení o Bohu bylo traktováno odděleně od učení o Kristu. Výsledkem byl Bůh, který je příliš daleko od člověka. To je ovšem tristní výsledek původní ambice, která chtěla mluvit o Bohu v Kristu podle janovského „Slovo se stalo tělem“. Tak zvaný axiom Boží apatie a neproměnnosti, který křesťanství převzalo už z antiky, tak slavil na dlouhá staletí vítězství. Nic na tom nezměnila ani reformace, byť Martin Luther přišel s novými a provokativními vhledy i v christologii. Tak zvaná poreformační ortodoxie se velmi záhy vrátila zpět do starých kolejí.

„Můžeme tedy uzavřít: Jakákoli změna, jakékoli ‚stávání se‘, se v Kristu týká výhradně jeho lidství; Bůh zůstane zásadně neproměnný“ (C. V. Pospíšil, Ježíš z Nazareta, 181, s odkazem na Tomáše Akvinského).

20. století a potřeba dynamického pojetí Boha

Výraznější odvahu uchopit Boha dynamičtěji našlo až 20. století. Přispěly k tomu také biblické vědy, které ukázaly, že hlavní biblickou metaforou pro Boha je život a láska, tedy dynamické fenomény, jejichž základem je vztah k druhému, a tedy také určitá proměnlivost. Znovu vyvstaly otázky týkající se vztahu Boží neproměnnosti k Božímu životu, Boží identity a stability k jeho dynamice. Hledaly se cesty, jak skloubit obojí zároveň a nepřemýšlet o nich jako o protikladech, které se vylučují. Bůh není buď stabilní, anebo dynamický. Je stabilní i dynamický, je stále týž, ale zároveň schopný živého vztahu se vší jeho proměnlivostí. Někteří katoličtí teologové hledali v návaznosti na Hegela a Rahnera cestu v jakémsi Božím sebeumenšení na člověku, tedy v pojetí Boha, který sice netrpí sám, ale může trpět na druhém.

Americká procesuální teologie zase v návaznosti na Whiteheada a Hartshorna vřadila Boha radikálně do dějin, takže Bůh je ve své aktualitě utvářen spolu s nimi. V rámci dějin nejen trpí a neustále se mění, ale také „vnadí“ celek stvoření ke svým cílům, jež do něj původně vložil.

Obě cesty dokládají snahu o dynamické pojetí Boha, obě však trpí zjevnými nedostatky. Bůh buď nakonec zůstává mimo dějinné zákruty, anebo je v nich naopak zanořen tak, že ho svět úplně promění. Výsledkem je potvrzení, že Boží stabilitu i dynamiku je třeba myslet zároveň. Respektive je třeba Boží dynamiku hledat v rámci jeho stability. Bůh musí být dynamický tak, aby to byl pořád tentýž Bůh. Je to neřešitelná otázka, aporie, rozpor, anebo lze nalézt odpověď?

Boží akomodace – Bůh, který se přizpůsobuje druhému

Docent Petr Gallus z Evangelické teologické fakulty Univerzity Karlovy je přesvědčen, že nalézt odpověď je možné, ale je třeba změnit východisko. Nelze vycházet od obecného pojmu Boha a od striktního monoteismu. Je třeba vyjít od Boha v Kristu – tedy od momentu, jímž začíná křesťanství i křesťanská teologie – a vypracovat pojetí Boha odsud, tedy zásadně trojičně.

V Ježíši Kristu se ukázalo, že Bůh a člověk mohou vytvořit harmonickou jednotu. Nejde o protiklady, ale dvě entity, které k sobě patří, vyhlížejí se a ladí k sobě. Ani jeden z nich se ovšem dle závěrů Chalkedonského koncilu nestává ničím jiným, ani jeden z nich nemusí měnit svoji podstatu: Bůh zůstává Bohem a člověk člověkem. Člověk není zbožštěn, Bůh se netransformuje do člověka, zůstává Bohem – ale zároveň se stává člověkem. Ten vstřícný krok k ustavení jednoty Boha a člověka v Ježíši Kristu tedy nezáleží na člověku a jeho kvalitách, ale vychází od Boha, je to jeho dílo a jeho aktivita. To Bůh se stává člověkem, nikoli člověk božským.

Petr Gallus proto navrhuje zavést do teologického přemýšlení o Bohu pojem „Boží akomodace“, který velmi dobře vystihuje tuto dynamiku a může sloužit jako základní regulativní i rámcový ontologický pojem pro veškeré další mluvení o Bohu. Stejně jako se čočka oka akomoduje bližším či vzdáleným předmětům při zaostřování, akomoduje se i Bůh druhému. Přitom ale neztrácí své božství ani sám sebe, protože je ve své podstatě elastický, pružný a dynamický. Je schopen vyjít vstříc druhému a přizpůsobit se mu, aniž by sám sebe omezoval. Naopak, v přizpůsobení se druhému Bůh své božství tím více naplňuje. Akomodace není Boží sebevyprázdnění a ústupek, ale Boží sebenaplnění a plné uplatnění jeho božství. To je podle Petra Galluse silnější pojetí Boha než tradiční antický a křesťanský koncept, který potřeboval Boha od všeho lidského uchránit.

Boží dynamika dovnitř i navenek

Boží dynamika je zapsána již uvnitř Boha samotného. Trojiční teologie mluví o vzájemném prostupování tří osob Boží Trojice, z nichž se každá přizpůsobuje a vychází vstříc ostatním dvěma. Díky tomu tvoří Trojice dokonalé společenství, aniž by se stírala specifičnost každé z osob. Akomodace je tedy samotnou Boží podstatou jak směrem dovnitř Božího života, tak také směrem ven, jak při stvoření, tak také v Ježíši Kristu.

Díky teorii Boží akomodace je možné překročit tradiční christologické rozpory a říci, že v Kristu Bůh opravdu zemřel. Vzal vážně svůj lidský protějšek, přizpůsobil se mu a akomodoval se až k smrti. Nezemřel ovšem Bůh jako celek, ale pouze Syn, tedy druhá osoba božství. Zemřel přitom cele, nikoli jen naoko, nikoli jen ve svém lidství. Zemřel Bůh Syn nerozlučně a neodděleně od svého lidství. Nejen prošel smrtí, ale skutečně zemřel. Tím se ovšem smrt dostává do Božího života. Stává se tak součástí Božího vnitřního života, který je silnější než smrt, jak se potvrdilo v Ježíšově vzkříšení.

Právě radikálně akomodační dění v Ježíši Kristu, v němž se Bůh ve své druhé osobě nevyhnul ani smrti, může tvořit pevný základ naděje pro překonání smrti a výhled za její hranici ke konečnému společenství. Z akomodačního dění je tak možné vyčíst cíl celého stvoření, celého kosmu: je jím vzájemně plně akomodované harmonické společenství žijící v úctě, lásce a důvěře, v němž si jednotliví členové dokáží vyjít vstříc a přizpůsobit se druhému a jeho potřebám.

Koncept Boží akomodace umožňuje uchopit Boží bytí podstatně plastičtěji a dynamičtěji než tradiční teorie. Má značnou integrativní sílu, díky níž je možné jednoznačněji interpretovat, co znamená Boží láska, milost či svoboda. Všechny tyto pojmy potom dostávají jasnější zacílení a směr. Boží akomodace je teorie, na které lze založit učení o Bohu a lze z ní dále rozvíjet celou christologii, antropologii či eschatologii.

 

Úvodní obrázek: Stvoření Adama, klasické Michelangelovo dílo, ukazuje Boha velmi dynamicky. Adam naopak působí staticky a ochable, jako by neměl sílu k Bohu dosáhnout sám. Bible proto nazývá Ježíše Krista „druhým Adamem“, v němž se Bůh stal člověkem, aby mezeru mezi Bohem a člověkem sám překonal. © Wikimedia Commons

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Stromy odhalí i zdánlivě neexistující sesuvné pohyby

Je známo, že stromy mohou ve svých letokruzích zaznamenávat působení velkého množství přírodních procesů. Mohou však pomoci s odhalením hrozící přírodní katastrofy? Tříletý projekt prof. Karla Šilhána s názvem „Staré sesuvy: skutečně neaktivní?“ podpořený Grantovou agenturou České republiky (GA ČR) se zaměřil na signály, vyvolané sesuvnými pohyby.

 

Mnohé sesuvy se zdají být stabilní a kritická neznalost a podcenění jejich reálné aktivity tak v minulosti opakovaně vedly ke vzniku přírodních katastrof. Bez časově, finančně a technicky náročného monitoringu sesuvných pohybů je ovšem velmi obtížné definovat jejich skutečné chování, které se může projevovat jen velmi malými pohyby v řádu menším než několik milimetrů za rok. I tak malé pohyby se ovšem mohou velmi rychle změnit v masivní, devastující pohyb.

Že letokruhové signály stromů zachycují velké sesuvné pohyby je známo, ovšem jejich schopnost zaznamenat řádově menší pohyby byla neprobádaná. Přitom s ohledem na stanovení sesuvného hazardu je tato problematika jedna z klíčových.

Výzkumem v rámci podpořeného projektu se podařilo kvantifikovat minimální hodnoty sesuvných pohybů, na které stromy ještě reagují s dostatečnou citlivostí. Projekt odhalil i kterými letokruhovými signály (růstové disturbance stromů) stromy nejefektivněji reagují na sesuvné pohyby. Některé jsou totiž spojeny s makroskopicky pozorovatelnými změny v tloušťkách letokruhů, jiné se projeví až na anatomické úrovni. Výzkum navíc popsal, jak se mění schopnost stromů vytvářet tyto signály s jejich rostoucím stářím.

letokruhove_signaly_1

Letokruhové signály ve stromech ovlivněných sesuvnými pohyby. A, B – výskyt reakčního dřeva jako růstové odezvy na naklonění kmene stromu, C – potlačení růstu stromu vlivem poškození kořenového systému sesuvnými pohyby.

Pro efektivní využití dat z letokruhů stromů je jedním z klíčových faktorů výběr vhodných kandidátů k analýze. Růst stromů rostoucích v různých pozicích na heterogenním povrchu sesuvů je ovlivňován pestrou škálou mechanismů, které v sesuvném tělese probíhají. Tento důležitý aspekt byl však dosud prakticky ignorován, a proto se na něj zaměřil i výzkum v rámci projektu. Analýzy mnoha tisíc letokruhových sérií narušených stromů vyústily v definování optimálních pozic v rámci sesuvných území, kde analyzované stromy poskytnou nejlepší data pro stanovení sesuvné aktivity v minulosti.

vekova_zavislostVěková závislost schopnosti stromu reagovat na sesuvný pohyb prostřednictvím dvou základních letokruhových signálů.

Výstupem projektu je více jak 20 impaktovaných studií. Na výsledky tohoto projektu navazuje tým prof. Šilhána v novém výzkumném projektu, také podpořeném GA ČR, ve kterém se věnuje buněčné úrovni poznání vlivu sesuvů na růst stromů.

Vědní disciplína, která řeší využití letokruhových analýz při výzkumu sesuvů se nazývá dendrogeomorfologie. Dlouholetá práce prof. Šilhána a jeho týmu v tomto vědním směru vedla k tomu, že se Česká republika v současnosti může pyšnit světovým prvenstvím v produkci dendrogeomorfologických výsledků (Bovi a kol., 2022 [1]).

 

 

Úvodní obrázek: Deformované kmeny stromů vlivem sesuvných pohybů

[1] Bovi, R. C., Romanelli, J. P., Caneppele, B. F., Cooper, M., 2022. Global trends in dendrogeomorphology: A bibliometric assessment of research outputs. Catena 210, 105921.

 

karel_silhanprof. RNDr. Karel Šilhán, Ph.D.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Vliv emisí ze spalovacích motorů na lidské zdraví

Emise ze spalovacích motorů, ať už benzínových nebo dieselových, mají prokazatelně negativní vliv na lidské zdraví, včetně zvýšeného rizika vzniku nádorových onemocnění. V souvislosti se snahami o zlepšení kvality ovzduší jsou vyvíjeny nové motory generující menší množství toxických látek a jsou též využívána alternativní paliva (např. na bázi směsí benzínu s etanolem). I když z hlediska množství produkovaných škodlivin jsou nové technologie bezesporu krokem vpřed, otázka dopadu emisí z moderních motorů na lidské zdraví není dosud uspokojivě objasněna. Roli hraje například i fakt, že moderní motory s přímým vstřikováním paliva produkují velké množství částic malých velikostí, které mohou potenciálně lidské zdraví poškozovat, experimentální důkazy však nejsou k dispozici. Právě na tuto tematiku se s podporou GA ČR zaměřil projekt vědců z Ústavu experimentální medicíny AV ČR a ČVUT.

Obecně platí, že pro získání přesných informací o působení škodlivých látek na lidský organismus je ideální provádět tzv. epidemiologické studie, tj. studie na lidských populacích, o nichž víme, že jsou dané škodlivině vystaveny. Takové studie mají však řadu omezení, zejména v souvislosti s obtížností získání dostatečně velkých skupin vyšetřovaných osob (tzv. kohort), cenou analýz a dostupností biologického materiálu. Vědci se proto snaží o vývoj tzv. modelových systémů, s nimiž bude experimentální činnost snazší než v případě lidských populací, přitom však získané údaje bude možné převést na lidský organismus. Mezi tyto modelové systémy patří buněčné kultury různého druhu, které jsou pěstovány ve sterilních podmínkách ve vhodném kultivačním médiu (tzv. in vitro metoda). Zde však věda naráží na omezení dvojího druhu.

Za prvé vlastní charakter buněčných kultur neodpovídá situaci v lidském organismu. In vitro kultury jsou většinou tvořeny jedním typem buněk (často nádorového původu) kultivovaných v jedné vrstvě pod hladinou živného média. Tato situace se diametrálně odlišuje od lidských tkání, kde mezi sebou interaguje řada buněčných typů, které rostou v prostorovém (3D) uspořádání.

Za druhé se pak toxické látky (včetně motorových emisí) v ovzduší vyskytují v podobě tzv. komplexních směsí, které jsou tvořeny částicemi různých velikostí, na něž jsou vázané chemické látky, a dále směs plynů lišících se toxicitou a reaktivitou. V in vitro podmínkách je velmi obtížné dosáhnout působení této komplexní směsi na buněčné kultury, proto se používají alternativní přístupy, v nichž jsou ze směsi separovány například jen samotné částice, nebo jsou z částic získávány chemickou extrakcí organické látky, které jsou následně testovány in vitro. Uvedené přístupy jsou sice experimentálně jednodušší, nevyhnutelně však zkreslují informace, které výzkumníci o vlivu emisí na lidský organismus získají.

rossner_1

 

V posledních letech je věnována velká pozornost vývoji systémů, které by umožnily otestovat vliv komplexní směsi škodlivých látek v ovzduší v in vitro modelech, které se co nejrealističtěji podobají podmínkám v lidském organismu. Tomuto záměru se věnoval i projekt „Mechanismy toxicity emisí z benzínových motorů v 3D tkáňových kulturách a v modelové bronchiální epiteliální buněčné linii“ financovaný Grantovou agenturou ČR (GA ČR), na kterém spolupracovali vědci z Ústavu experimentální medicíny AV ČR (ÚEM AV ČR) a Fakulty strojní Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT). Hlavními řešiteli projektu byli RNDr. Pavel Rössner, Ph.D., (ÚEM AV ČR) a prof. Michal Vojtíšek, M.S., Ph.D. (ČVUT).

V rámci tohoto mezioborového projektu se vědci nejprve věnovali vývoji přenosného zařízení, tzv. mobilnímu expozičnímu systému, který je uzpůsobený ke kultivaci buněčných kultur a do něhož jsou zaváděny kompletní motorové emise (tj. komplexní směs škodlivin tak, jak je uvolňována z výfuků automobilů). Emise byly získány v laboratorních podmínkách z motorů spalujících standardní benzín a palivo s příměsí etanolu, následně byly ochlazeny, naředěny a zavedeny do expozičního systému. V něm byly kultivovány tzv. 3D modely lidské plicní tkáně. Jedná se o rekonstituovanou kulturu získanou z plic lidských dobrovolníků, která je tvořena několika buněčnými typy, které rostou ve více vrstvách. Důležitý je též fakt, že kultury jsou vyživovány médiem ze spodní části kultivační nádobky s tím, že v horní části kultury je umožněn přímý kontakt s okolním ovzduším, v tomto případě s naředěnými motorovými emisemi. Tyto kultury, pěstované tzv. na rozhraní vzduch-kapalina (air-liquid interface — ALI), v současnosti představují jeden ze systémů, který nejvíce přibližuje kultivační podmínky in vitro situaci v lidském organismu.

V další fázi projektu prováděli vědci biologické testy, jejichž cílem bylo identifikovat změny v DNA, lipidech a proteinech, indukované vlivem motorových emisí. Jednalo se např. o stanovení zlomů v DNA, peroxidaci lipidů, analýzu exprese vybraných genů a produkci molekul, které mají vztah k prozánětlivé odpovědi. Pro tyto účely byla srovnána odpověď 3D buněčných modelů a standardních buněčných kultur rostoucích v jedné vrstvě. Dále byl porovnán vliv kompletních emisí a separované frakce organických látek vázaných na částice v emisích, tzv. extrahovatelná organická hmota (EOM). Vědci pozorovali zásadní rozdíly ve výsledcích biologických testů, jak při srovnání obou typů buněčných kultur, tak při porovnání vlivu kompletních emisí a EOM. „Výsledky ukázaly, že pro testy motorových emisí jsou 3D buněčné modely jednoznačně vhodnější oproti standardně používaným jednovrstevným kulturám. Zásadní pak pro nás bylo zjištění, že biologický efekt celkových emisí se výrazně liší od vlivu EOM s tím, že motorové emise ze standardního benzínového paliva indukují v 3D buněčných kulturách nejvíce negativních účinků, zvláště takových, které jsou spojeny s peroxidací lipidů a produkcí pro-zánětlivých molekul,“ uvedl hlavní řešitel projektu RNDr. Pavel Rössner, Ph.D.

Projekt tak poukázal na důležitost použití alternativních benzínových paliv při snižování negativních účinků emisí na lidské zdraví a zdůraznil důležitost volby vhodného experimentálního modelu při laboratorních testech škodlivin v ovzduší.

pavel_rossnerRNDr. Pavel Rössner, Ph.D.

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Projekty JUNIOR STAR 2023 – I. díl

V již třetím ročníku grantových projektů JUNIOR STAR Grantová agentura České republiky (GA ČR) podpořila z celkových 228 podaných návrhů 23 projektů excelentních začínajících vědců. Vybrané podpořené projekty, které začaly v letošním roce, vám postupně představíme ve webovém seriálu obdobně jako v předchozích letech.

Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro začínající vědce, kteří dokončili doktorát maximálně před osmi lety, mají za sebou významnou zahraniční zkušenost a již publikovali v prestižních zahraničních časopisech. Díky pětileté době řešení a nadstandardní finanční podpoře až 25 milionů korun umožňují granty vědecké osamostatnění a případně i založení vlastní výzkumné skupiny. Celkem bylo podpořeno již 69 projektů.

 

Objasnění vlivu atmosférických gravitačních vln na klima

RNDr. Petr Šácha, Ph.D., Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova

Zkoumáním vnitřních gravitačních vln prostřednictvím nebývale podrobných simulací klimatických modelů přispějeme k lepšímu pochopení jevů v atmosféře.“

Vnitřní gravitační vlny (VGV), ač jsou pro lidské oko neviditelné, hrají významnou roli ve fungovaní atmosféry. Hlavními cíli projektu JUNIOR STAR Petra Šáchy, na kterém bude spolupracovat i s předními světovými centry zabývajícími se atmosférou a modelováním klimatu, je přezkoumání vlivu VGV na atmosféru a na základě získaných poznatků zformulování nového systému popisu VGV v globálních klimatických modelech.

Projekt by měl během celého svého průběhu přispívat k lepšímu pochopení dynamiky a transportu v atmosféře a bude velikým úspěchem, pokud se nám podaří vytvořit a zdárně implementovat novou parametrizaci vnitřních gravitačních vln pro klimatické modely a přispět tak k zmenšení neurčitosti projekcí budoucích změn klimatu,“ dodává řešitel projektu doktor Šácha.

Současné výpočetní možnosti totiž nedovolují celé spektrum těchto procesů plně rozlišit v klimatických ani globálních předpovědních modelech. Přístupy využívané k parametrizaci VGV jsou tak formulovány na základě mnoha zjednodušení a obsahují libovolně volitelné parametry.

Aby bylo možné přesněji předpovídat dlouhodobé změny cirkulace v atmosféře, je nezbytné lépe porozumět vlivu VGV na atmosférické procesy a klimatické jevy. Tyto hlubší znalosti umožní jevy v klimatických modelech správně simulovat a tím dosáhnout přesnějších projekcí změn v atmosféře. Přesná kvantifikace a začlenění těchto efektů do modelů umožní dlouhodobější předpovědi vývoje počasí a sníží nejistotu předpovědí budoucího vývoje klimatu. Tímto způsobem bude možné dosáhnout pokroku například v otázkách regionálních změn extrémních projevů počasí v důsledku globální změny klimatu.

Projekt je už ze své podstaty předurčen k tomu mít mezinárodní přesah a je třeba na něj pohlížet jako na příspěvek České republiky k celosvětovému výzkumu atmosféry a změny klimatu,“ doplňuje Petr Šácha.

Udělený Projekt JUNIOR STAR sehrál klíčovou roli i při rozhodnutí řešitele se spolu s rodinou vrátit do České republiky a věnovat se zde výzkumu na plný úvazek.

RNDr. Petr Šácha, Ph.D.

Vývoj inhibitorů polymerizace aktinu jako potenciálních migrastatik

Mgr. et Mgr. Pavla Perlíková, Ph.D., Fakulta chemické technologie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Hledáme látky, které by v budoucnu mohly zabránit nádorovým buňkám tvořit metastázy.

I přes rozsáhlé poznatky o pohybu a šíření nádorových buněk v těle dosud neexistují žádné klinicky používané látky, které by tyto procesy účinně zastavily. Právě metastázy neboli druhotná ložiska nádoru v jiných částech těla jsou u onkologicky nemocných pacientů hlavní příčinou úmrtí. I proto se Pavla Perlíková v rámci svého JUNIOR STAR projektu snaží najít látky, které by metastázování zastavily a jejichž klinické použití by v budoucnu mohlo doplnit stávající možnosti léčby rakoviny.

V našem projektu plánujeme připravit látky, které zabrání aktivnímu pohybu nádorových buněk. Nádorové buňky používají několik způsobů pohybu, mezi kterými mohou přepínat podle toho, jakým prostředím putují. Všechny ale mají společný jeden proces — polymerizaci aktinu. Aktin je bílkovina, která tvoří dlouhá vlákna — mikrofilamenta a tvoří oporu buňky, buněčnou kostru. Pokud se buňka pohybuje, musí se vlákna prodlužovat (polymerizovat) ve směru pohybu. Pokud použijeme látku, která polymerizaci zabraňuje, buňka bude stále živá, ale nebude se moct hýbat a šířit se dále v těle,“ vysvětluje řešitelka projektu Pavla Perlíková.

Na projektu se budou podílet teoretičtí a syntetičtí chemici společně s buněčnými biology. „Doufám, že projekt umožní všem členům týmu rozšířit si obzor i v dalších disciplínách mimo původní specializaci,“ dodává doktorka Perlíková.

Výsledkem projektu bude připravení několika potenciálních látek pro další preklinický vývoj a zlepšení porozumění mechanismům, kterými je v nádorových buňkách řízena polymerizace aktinových vláken.

pavla_perlikovaMgr. et Mgr. Pavla Perlíková, Ph.D.
(foto: L’Oréal Pro ženy ve vědě)

Dynamika postojů adolescentů k cizincům

Mgr. Aleš Kudrnáč, Ph.D., Sociologický ústav AV ČR, v.v.i.

Chceme lépe porozumět procesu formování názorů adolescentů na společnost a okolí a zjistit jakou roli v něm hraje školní prostředí a vzdělávání.“

Výzkumy prokázaly, že lidé s vyšším vzděláním mají v průměru liberálnější postoj a jsou tolerantnější vůči jiným skupinám obyvatel. Přesto se však stále příliš neví, proč k tomuto rozdílu dochází. Projekt JUNIOR STAR Aleše Kudrnáče zaměřený na zkoumání vlivu vzdělávání a školního prostředí na postojový vývoj adolescentů se snaží odhalit některé z mechanismů, které za těmito rozdíly mohou stát.

Projekt se zaměřuje na vztah mezi postoji adolescentů a jejich kognitivními schopnostmi, životní spokojeností, pocity jistoty či nejistoty a také na to, jaké informace získávají ve škole a jaký vliv na ně mají jejich spolužáci.

Jádrem projektu bude rozsáhlé dotazníkové šetření na středních školách a odborných učilištích, kdy budou ti samí žáci a žákyně dotazováni každý rok jejich středoškolského studia. Dotazníkové šetření začne letos na podzim a očekává se, že se zapojí přes 4 tisíce žáků a žákyň z více jak 200 škol. Bude tak možné sledovat nejen rozdíly mezi školami, žáky a žákyněmi, ale i to, jak se vyvíjí názory, chování a další ukazatele v čase a v závislosti na změnách na škole a mezi spolužáky a spolužačkami.

Jsem přesvědčený, že výsledky našeho výzkumu mají potenciál sloužit i jako datový podklad pro změny v českém školství. Nakonec i proto spolupracujeme s ministerstvem školství a Českou školní inspekcí. Společným cílem je co nejvíce koordinovat náš sběr dat tak, aby byl úspěšný a využitelný i v kombinaci s dalšími dostupnými daty,“ konstatuje řešitel projektu doktor Kudrnáč.

Projekt JUNIOR STAR byl pro Aleše Kudrnáče impulsem se po čtyřech letech strávených na univerzitě ve Švédsku vrátit zpět do České republiky.

ales_kudrnacMgr. Aleš Kudrnáč, Ph.D.

Vysocepevné a voděodolné MOC kompozity se sekundárními plnivy: příspěvek 2D uhlíkových nanomateriálů a jejich kombinací

prof. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D., Ústav anorganické chemie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Vyvíjíme vysocepevné, voděodolné, CO2 neutrální a zcela recyklovatelné kompozity, které by v budoucnu mohly ve stavebnictví částečně nahradit portlandský cement.“

Portlandský cement je ve stavebnictví nejčastěji používaný typ cementu. Málokdo již však ví, že procesy spojené s jeho produkcí odpovídají za zhruba 7 % celosvětové produkce emisí CO2. Materiály, které se profesor Ondřej Jankovský a jeho tým v rámci JUNIOR STAR projektu snaží vyvinout, mají vlastnosti srovnatelné s portlandským cementem, ale jsou výrazně šetrnější k životnímu prostředí. Ve svém výzkumu se soustředí primárně na kompozity na bázi MOC (magnesium oxychloride cement), které mají CO2 neutrální stopu.

Materiály na bázi MOC prozatím nemají široké využití v praxi. Existují dva hlavní faktory, kvůli kterým tyto materiály nejsou široce využívány. Prvním jsou vyšší náklady na výrobu v porovnání s náklady na výrobu portlandského cementu. Druhým faktorem je zejména špatná odolnost těchto materiálů vůči vodě, což se projevuje v rychlé degradaci mechanických vlastností,“ konstatuje profesor Jankovský.

Jeho JUNIOR STAR projekt je inovativní díky využití kombinace 2D uhlíkových nanomateriálů a vybraných druhotných odpadních plniv v MOC matrici. Tímto přístupem se vytvoří vysocepevné kompozity s vynikající odolností vůči vodě. Jednou z dalších výhod těchto materiálů je jejich zcela recyklovatelná povaha.

Projekt kombinuje inovativní materiálový výzkum s multidisciplinárním přístupem, což otevírá nové perspektivy pro vývoj pokročilých kompozitních materiálů. Profesor Jankovský na projektu spolupracuje nejen s ČVUT v Praze, ale i s německou univerzitou TU Bergakademie Freiberg.

ondrej_jankovskyprof. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. (v popředí) se svým výzkumným týmem

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Horniny Českého masívu svědčí o dávných kolizích kontinentů

Kolize dvou proti sobě se pohybujících kontinentálních desek vede k vrásnění (orogenezi) a vzniku pásemných pohoří, jako jsou například Alpy nebo Himaláje. Orogeneze po miliardy let formovala a stále formuje tvář naší planety. Dynamika těchto procesů se pak odráží ve variabilitě prostředí na Zemi, jež je hnacím motorem evoluce, a tedy i biodiverzity. Naše znalosti hluboké stavby kolizních orogénů (tedy právě vznikajících pásových pohoří) však zůstávají omezené. Naštěstí přímou možnost studia povahy hlubší kůry orogénů poskytují starší, hluboce erodovaná horstva. Nepřímo pak o charakteru a složení svých spodně korových a plášťových zdrojů vypovídají i vyvřelé (magmatické) horniny.

Variská horstva – okna do hlubších korových úrovní kolizního orogénu

Velká část střední a západní Evropy byla zformována během variské orogeneze, v devonu–permu, tedy před 390 až 310 milióny let (obr. 1). Zvláštním a přitom ve variském orogénu běžným typem magmatických hornin jsou tmavé, draslíkem bohaté syenity až žuly (granity), označované řadou lokálních jmen, např. durbachity, vaugnerity, appinity nebo redwitzity. Spojuje je duální charakter – složení kombinující charakteristiky typické pro magmata vzniklá tavením kontinentální kůry (např. vysoké obsahy prvků s korovou afinitou, např. alkalických kovů, Th, U a Pb; izotopické složení Sr, Nd, Pb a Li) a zemského pláště (vysoké obsahy prvků Mg, Cr a Ni, nízké obsahy Si, složení izotopů Mg a Cr).

Obr. 2 Mapa Český masív

Obr. 2 Zjednodušená geologická mapa jižní části Českého masívu ukazující hlavní typy variských vyvřelých a přeměněných hornin zmiňovaných v textu.

Draselné magmatity a vysokotlaké granulity – unikátní horninová asociace ukazující na mechanismus variské kolize

U nás, v Českém masívu, se horniny tzv. durbachitové série vyskytují ve dvou pásech zhruba jihozápadního až severovýchodního směru (obr. 2). Jsou nápadné tmavou základní hmotou uzavírající velké krystaly draselného živce (obr. 3). Díky svému atraktivnímu vzhledu a pevnosti se durbachity staly ceněným stavebním kamenem již od středověku, a lze je tak vidět třeba na sakrálních stavbách v Třebíči, Velkém Meziříčí, Tasově, Písku nebo Milevsku (obr. 4).

Obr. 3 Durbachit VogézyObr. 3 Horniny durbachitové série z Vogéz (Hora et al. 2021, Lithos). a – Celkový pohled na durbachit ze Sainte-Croix-aux-Mines. b –Detailní pohled na perfektně omezenou, zonální vyrostlici draselného živce.

 

Obr. 4 Sv. Prokop TřebíčObr. 4 Bazilika sv. Prokopa v Třebíči postavená koncem 13. století z třebíčského durbachitu (foto F.V. Holub).

V obou pásech se s horninami durbachitové série vyskytují v úzkém prostorovém a časovém sepětí velká tělesa kontinentálních hornin přeměněných za vysokých teplot a tlaků (vysokotlakých granulitů) (obr. 2). Zajímavé je, že granulity v sobě uzavírají přímé důkazy svého hlubokého zanoření – různorodé a často i velmi velké fragmenty hornin zemského pláště, které při svém výstupu vynesly blíže k povrchu.

Problematikou vzniku draslíkem bohatých magmatitů se zabýval ukončený projekt týmu profesora Vojtěcha Janouška a jeho vědeckého týmu z České geologické služby a Ústavu petrologie a strukturní geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, který byl podpořen Grantovou agenturou ČR (GA ČR). Kombinované studium minerálního a chemického složení, včetně izotopických systémů Sr–Nd–Pb–Li–O–Mg–Cr, draselných magmatitů z lokalit České republiky a Francie (Vogéz a Centrálního masívu) (obr. 1) přineslo řadu zajímavých poznatků o plášťových i korových zdrojích mateřských magmat a jejich dalším vývoji. Takové údaje představují klíčový vstup jakéhokoli modelu, jenž si klade za cíl vysvětlit geologický vývoj evropské kůry a mělkého pláště.

Ukazuje se, že draslíkem bohatá magmata vznikla z anomálních plášťových domén, které byly krátce před tím silně kontaminovány vodnými fluidy uvolněnými během hlubokého podsouvání (subdukce) oceánské desky a vzniku magmatického oblouku (obr. 5a). Po uzavření oceánu a následné kolizi obou kontinentálních desek, byla jedna z nich zatažena do plášťových hloubek a nadložní litosférický plášť silně znečištěn jejím materiálem (obr. 5b–c). Konečně tyto anomální, silně kontaminované plášťové domény poskytly draslíkem bohaté taveniny s kuriózní kombinací chemických a izotopových charakteristik odvozených ze zemského pláště a kontinentální kůry (obr. 5d).

Obr. 5 Comix

Obr. 5 Schematický model vzniku draselných magmatických hornin v Českém masívu. a – Subdukce oceánské desky, kontaminace nadložního pláště vodnými fluidy a vznik magmatického oblouku. b – Subdukující oceánská deska zatahuje jednu z kontinentálních desek do plášťových hloubek. c – Odlomení oceánské desky a výstup subdukované kontinentální kůry (přeměněné na vysokotlaké granulity a uzavírající plášťové fragmenty). d – Téměř zároveň vznikají draselná magmata tavením anomálních plášťových domén silně znečištěných granulitovým materiálem.

Hluboká subdukce kontinentální kůry bohaté radioaktivními prvky má dalekosáhlé důsledky pro termální stav a mechanické vlastnosti orogenní litosféry, jakož i procesy plášťového nabohacení korovými komponentami. Ukazuje se, že tradičně používané izotopické poměry prvků s afinitou k zemské kůře (Sr–Nd–Pb–Li) jsou v draselných magmatech dominovány signálem hluboce subdukovaných granulitů a dále přetištěny mísením s taveninami nadložní kontinentální desky horkého kolizního orogénu. V draselných magmatických horninách vzniklých ze silně nabohacených plášťových domén se proto tyto tradiční izotopické systémy jeví nevhodnými pro stopování plášťového příspěvku jednotlivých prvků. Vedou totiž k silnému podcenění role nově z pláště derivovaných magmat, při růstu kontinentální kůry v horkých kolizních orogénech („skrytý krustální růst”). Naproti tomu netradiční izotopické poměry prvků s afinitou k zemskému plášti (Mg–Cr) si převážně zachovávají svou originální plášťovou signaturu a jsou tak pro takový účel mnohem vhodnější.

Výsledky projektu byly publikovány, často ve spolupráci s francouzskými kolegy, v devíti článcích v časopisech s impaktovým faktorem, ve třech kapitolách monografie Londýnské geologické společnosti a byly prezentovány na řadě mezinárodních konferencí. Nově získané poznatky přispívají našemu lepšímu porozumění variability variského orogénu ve střední a západní Evropě. Ale především pochopení vzniku a významu draslíkem bohatých magmatitů s kuriózní smíšenou chemickou signaturou kůry a pláště, jakož i geotektonického vývoje mladých a dosud málo erodovaných horkých kolizních orogénů, např. Himalájí.

 

Úvodní Obr. 1 Schématické zobrazení pozůstatků variského orogénu ve střední a západní Evropě s vyznačenými výskyty draslíkem bohatých magmatických hornin a vysokotlakých granulitů (podle Maierové et al. 2016, Tectonics).

 

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY