Od poloviny 20. století se zvyšuje počet pacientů trpících zhoubnými onemocněními, a to do té míry, že před nástupem epidemie COVID-19 byly maligní tumory druhou nejčastější příčinou úmrtí. Tento nepříznivý trend se projevuje zejména v rozvinutých zemích s vyspělou a široce dostupnou zdravotní péčí. V České republice se v současnosti se zhoubným onemocněním setká v průběhu svého života každý druhý obyvatel. To ale nutně neznamená, že toto onemocnění bude také příčinou jeho úmrtí. V léčbě nádorů totiž dosáhla medicína díky mezioborovému a mezinárodnímu výzkumu významných pokroků. Mnoho pacientů tak může být zcela vyléčeno nebo jejich onemocnění může být úspěšně kontrolováno.
Není zcela jasné, proč jsou v současnosti nádory tak velmi časté. Podezřívána je řada faktorů: změny životního stylu, zvýšený přísun kalorií v potravě nebo znečištění životního prostředí. Tyto převážně zevní vlivy jsou skutečně z velké části zodpovědné za zvýšený výskyt malignit. Populárně řečeno, rakovina je dnes mnoha lidmi vnímána jako civilizační choroba. Jsou ale tyto vlivy jediným důvodem nárůstu incidence malignit v lidské populaci? Patrně ne.
Významným, ne-li dokonce hlavním viníkem, se totiž zdá být stárnutí obyvatelstva. Z epidemiologických studií vyplývá, že nejčastější je výskyt malignit ve vyšším věku, zejména nad 65 let. Toto dožití je vedle řady jiných faktorů podmíněno primárně úrovní a dostupností kvalitní zdravotnické péče. Nádory se pak zdají být určitou daní za zvýšení průměrného věku dožití. Z kauzálního pohledu se prostředí, ve kterém žijeme, jistě mění. Lidstvo se ale mění také – stárne.
Ze zhoubných onemocnění se stává stále významnější problém, a to nejen zdravotnický, ale i sociální a ekonomický. Léčba a péče o seniorní pacienty musí zohledňovat jejich určitou zranitelnost a křehkost (anglicky frailty). Nelze se proto divit, že vědci na celém světě hledají nové cesty, jak zlepšit prevenci a diagnostiku nádorů a zvýšit efektivitu léčby za podmínek finanční udržitelnosti zdravotnických systémů.
Nádor jako ekosystém
Velmi dlouho byl nádor chápán jako de facto genetické onemocnění klonálně vycházející z nádorové buňky. Nádorový charakter taková buňka získává díky vrozené nebo později získané a neopravené mutaci DNA. Ve skutečnosti ale takových mutací bývá před propuknutím nádorového onemocnění potřeba získat a neopravit mnoho. Kumulaci mutací v genomu cílové buňky mohou usnadnit další faktory jako například virová infekce, která mimo jiné dokáže vyřadit některé z regulačních mechanismů chránících genetickou integritu buňky. Takový úzce fokusovaný pohled do patofyziologie malignit objasnil mnoho buněčných mechanismů, a dokonce umožnil etablovat i některé léčebné postupy terapeuticky zamířené přesně na mutovanou nádorovou populaci. V praxi ale takové „kouzelné kulky“ bývají drahé a – bohužel – často selhávají (poznámka: termín a koncept „zázračné kulky“ v terapii lidských onemocnění pochází od Paula Ehrlicha, 1907).
V pozdějších letech proto pohled na nádor začal být integrativní. Kromě vlastní mutované populace buněk totiž nádor obsahuje i mnoho buněk, které nejsou mutovány, ale významně se při průběhu nádorového onemocnění uplatňují. Pro tyto „ostatní“ složky nádoru se vžilo souhrnné označení stroma. Dnes je tedy nádor chápán spíše jako komplexní orgán nebo ekosystém a pro popis událostí uvnitř nádoru je možné používat terminologii známou z makrosvěta krajinné a populační ekologie. Nádorovou buňku totiž obklopuje v tumoru řada dalších buněčných typů, které s ní mohou interagovat rozličnými způsoby. Jmenovitě jsou to buňky imunitního systému, které ale často místo aby nádorovou buňku likvidovaly, spíše její proliferaci podporují. Dále jsou to nádorově asociované fibroblasty, které se podobají aktivovaným myofibroblastům. Tyto fibroblasty pak místo tvorby fyzické bariéry invazi nádorových buněk nejen umožňují, ale paradoxně ji i vedou. Kolektivně buňky stromatu spolu s vlastní nádorovou populací představují jakési komunikační centrum nádoru. Do popředí pak vystupují spíše než samotné jednotlivé populace jejich vzájemné interakce.
Nádorová buňka v kontextu tumoru ale může být stále chápána jako princeps inter pares, tedy první mezi rovnými. Stroma totiž musí být ke své podpůrné funkci nejprve rekrutováno a vycvičeno. Například nádorově asociované fibroblasty vznikají pod vlivem nádorové buňky nejčastěji přímo z lokálních fibroblastů nacházejících se v její bezprostřední blízkosti. Velmi zajímavá je skutečnost, že z cytologického hlediska se stroma nádoru výrazně podobá granulační tkáni, která je důležitou součástí hojící se rány. Myofibroblasty exprimující hladkosvalový aktin nejen že přispívají ke kontrakci rány, ale svými uvolňovanými aktivními působky stimulují její hojení až po finální reepitelizaci. Podobně nádorově asociované fibroblasty také stimulují migraci a proliferaci nádorových buněk. Extracelulární matrix a přítomné aktivní molekuly tak vytvářejí specifické nádorové mikroprostředí, které nádorové buňce poskytuje optimální podmínky pro její přežití. Bez svého mikroprostředí je pak nádorová buňka snadno zranitelná. Je tedy evidentní, že nádorová buňka v kontextu vzniku nádoru sehrává prim, ale v dalších krocích postupu rozvoje nádorového procesu již stroma není jen druhořadým hráčem a skýtá nezanedbatelný terapeutický potenciál: Kouzelné kulky nemusí mířit pouze na nádorové buňky, mohou cílit i na zkorumpované buňky nádorového mikroprostředí.
Jak spolu buňky nádorového ekosystému komunikují?
Buňky se ve tkáních spolu navzájem dotýkají a mohou se tak ovlivňovat. Mnohem významnější je ale patrně ovlivňování nepřímé, které zprostředkovávají z buněk uvolňované signály představované biologicky aktivní působky, nejčastěji proteinové povahy. Buňky tedy mohou mezi sebou vzájemně komunikovat v nádorovém mikroprostředí i bez přímého kontaktu, parakrinně. Je zajímavé, že řada z takových signálních molekul jsou proteiny podporující zánět, zejména pak interleukiny IL-6 a IL-8. Právě tyto signály jsou v tumoru významně produkovány nádorově asociovanými fibroblasty. Prozánětlivé cytokiny se podílejí na udržování nádorové buňky v aktivním stavu, což umožňuje například udržet si nízký diferenciační stupeň, udržet si schopnost neomezeného dělení anebo posílit tendenci k migraci. Tak vzniká nejnebezpečnější komplikace nádorového onemocnění – metastáza.
Tyto faktory se ale navíc přes cévní kapiláry v nádoru dostávají i do krevního oběhu, který je zanese i do vzdálených částí těla. Tím se ale podstatně mění i styl komunikace a z tumoru uvolňované látky se stávají endokrinními signály. Tyto signály působící i na velké vzdálenosti vytvářejí vhodné podmínky pro následné přijetí migrující nádorové buňky ve vzdáleném orgánu. Opět s poukazem na zavedenou ekologickou terminologii označujeme takové příhodně připravené místo v cílové tkáni jako premetastatickou niku.
Dlouhodobě zvýšená hladina bioaktivních faktorů významně ovlivňuje ale celý organismus pacienta. Nádory je tedy vhodné pro účely smysluplné terapie vnímat jako systémové choroby. Signály uvolňované nádorem působí pak na funkci jaterních buněk, tukovou tkáň či vlákna kosterního svalu. Organismus pod vlivem těchto signálů chátrá a dostavuje se kachexie. Kromě toho tyto bioaktivní působky pronikají i do mozku, kde nádorový signál ovlivňuje chování pacienta, což vede ke klinicky manifestním poruchám nálady, zejména depresivním stavům. V hypothalamu působení cytokinů pak navozuje i poruchy příjmu potravy. Tyto vlivy pak synergicky vedou až k rychlému úmrtí pacienta.
Nádorové exosomy – informace sbalená na cesty
Vedle malých signálních molekul jsou v poslední době v souvislosti s výměnou informací mezi populacemi spoluvytvářejícími nádor studovány jako významný komunikační nástroj takzvané exosomy. Jedná se o velmi malé váčky velikosti nepřesahující pouhých 150 nanometrů (pětina vlnové délky červeného světla). Tyto nanovezikuly jsou tvořené buněčnou membránou obsahující náklad zahrnující kromě řady možných proteinů i informační molekuly, například mikroRNA. Právě tento obsah nukleových kyselin v exosomech činí z těchto mediátorů mezibuněčné komunikace velmi účinný nástroj s obrovským regulačním potenciálem vůči cílové struktuře. Navíc jde o nástroj s potenciálně dlouhodobým působením, než jaké lze očekávat například od proteinů relativně krátkodobě interagujících s buněčnými receptory.
Jakkoli existuje již velká suma poznatků o vlivu exosomů na vlastní nádorové buňky, je známo výrazně méně o jejich vlivu na stroma nádoru. A právě tento aspekt vlivu nádorových exosomů na nádorově asociované fibroblasty byl předmětem výzkumu vedeného prof. Karlem Smetanou Jr. z Anatomického ústavu 1. lékařské fakulty Karlovy univerzity podpořeného grantem GA ČR. Kromě odborníků z 1. lékařské fakulty a Přírodovědecké fakulty UK se na výzkumu podíleli také vědci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR. Vzhledem k vysoké finanční náročnosti, byl tento výzkum významně spolufinancován i z prostředků Centra nádorové ekologie (CNE). Projekt CNE konsorcia vedeného profesorem Smetanou byl vybrán k financování v rámci Operačního programu Výzkum, Vývoj, Vzdělávání hrazeného z prostředků Evropské unie.
Obr. 1) Nádorově asociované fibroblasty (A, B) jsou znázorněné pomocí interakce F-aktinu s phalloidinem značeným rhodaminem (červený signál), jádra jsou znázorněna DAPI. Exosomy produkované nádorovými buňkami značené GFP (zelený signál; A) se vážou na fibroblasty. Měřítko je 100 mm.
V průběhu tohoto projektu se podařilo pro výzkum nejprve vyvinout postup pro reprodukovatelnou izolaci exosomů v dostatečné čistotě a množství. Exosomy byly produkovány za striktně definovaných podmínek kulturami buněk linie maligního kožního melanomu. Metodou komparativní buněčné analýzy byl charakterizován vliv exosomů na normální kožní fibroblasty a nádorově asociované fibroblasty v podmínkách tkáňové kultury (obr. 1). Bylo zjištěno, že exosomy z melanomových buněk významně snižují adhezivitu a rozprostření obou typů fibroblastů. Na druhou stranu se tyto změny logicky odrážejí i ve zvýšení schopnosti fibroblastů migrovat ve 3D kolagenních gelech. Pomocí RNA sekvenace byl sledován vliv produkovaných exosomů na celogenomový transkripční profil obou typů fibroblastů. Poněkud překvapivě nebyl efekt přidaných exosomů zcela bezprostřední; větší rozdíly byly totiž pozorovány až ve střednědobém horizontu několika dnů. To může naznačovat právě dlouhodobější vliv, který exosomy v průběhu nádorového procesu sehrávají.
Obr. 2) Po ovlivnění exosomy z nádorových buněk dochází ke kvalitativně odlišným změnám v genové expresi prozánětlivých interleukinů IL6 (A) a CXCL8/IL8 (B) v normálních kožních fibroblastech a v nádorově asociovaných fibroblastech (CAF). Buňky byly ovlivněny buď exosomy z nádorových buněk (EXO G361), exosomy z hovězího fetálního séra (FBS) nebo nebyly ovlivněny (kontrola).
Na úrovni mRNA byl po ovlivnění exosomy zjištěn nápadný rozdíl v expresi genů odpovědných za zánětlivou odpověď. Za obzvláště významné je možno považovat skutečnost, že aktivita genů kódujících IL-6 a IL8 se po aplikaci exosomů nádorově asociovaným fibroblastům zvýší, a naproti tomu se u normálních fibroblastů sníží (obr. 2). Tato skutečnost byla ověřena i na proteinové úrovni pomocí protilátkových arrayí a kvantifikována pomocí metody ELISA. Naproti tomu ale exosomy ovlivňují v některých rysech chování fibroblastů obecně. Byla nalezena například podobná odpověď obou typů buněk na aplikaci exosomů v oblasti produkce a organizace mezibuněčné hmoty.
Obr. 3) Melanomové buňky migrují ze sfér tvořených buňkami melanomu a nádorově asociovanými fibroblasty v kolagenním gelu obsahujícím exosomy produkované nádorovými melanocyty. Obvod sféry je vyznačen černě a hranice migrace je červená, měřítko je 1 mm.
Dále bylo ověřeno na 3D modelu, že exosomy z nádorových buněk se mohou významně podílet na regulaci chování buněk při invazi do jimi obohacené extracelulární matrix. Přidání exosomů do kolagenního gelu totiž urychluje migraci buněk melanomu ze sféroidních modelů vytvořených z fibroblastů a buněk melanomu (obr. 3). Migrace byla opět výraznější ze sfér, které obsahovaly nádorově asociované fibroblasty než z těch, ve kterých byly použity kontrolní kožní fibroblasty. Tato skutečnost jasně indikuje podíl exosomů a nádorově asociovaných fibroblastů nejen při lokálně invazivním postupu růstu nádoru, ale i při vzniku metastáz. Exosomy tak lze zjednodušeně přirovnat k nosičům souboru instrukcí, pomocí kterých nádorové buňky mohou přizpůsobovat mikroprostředí ke svým potřebám a usnadňovat si tak i cestu okolí i do vzdálených míst organizmu.
Exosomy produkované maligními buňkami melanomu ovlivňují v mnoha aspektech chování dermálních fibroblastů. Exosomy ale v některých aspektech aktivují odlišně nádorově asociované fibroblasty a normální kožní fibroblasty. Tyto rozdíly nejsou pouze kvantitativní, ale i kvalitativní. Provedené experimenty prokázaly jasnou souhru parakrinního působení nádorových buněk a jimi produkovaných exosomů zejména na nádorově asociované fibroblasty. Exosomy aktivované nádorově asociované fibroblasty pak v opačném směru regulace navádějí nádorové buňky při invazi do extracelulární matrix, a zvyšují tak jejich migrační potenciál. To může vést ke klinicky významným projevům, jako je lokální invaze a destrukce, nebo zakládání vzdálených metastáz. Přerušení této maligní komunikace mezi nádorovými a stromálními buňkami může být novou terapeutickou modalitou u rakovinných onemocnění.
Prof. MUDr. Karel Smetana, DrSc., promoval na Fakultě všeobecného lékařství Karlovy Univerzity v roce 1983. V Anatomickém ústavu 1. lékařské fakulty Karlovy Univerzity v Praze a v Biotechnologickém a biomedicínském centru Akademie věd ČR a Univerzity Karlovy (BIOCEV) ve Vestci se věnuje buněčné biologii, v poslední době zejména interakci nádorových a nenádorových buněk ve zhoubných nádorech. Je vědeckým koordinátorem projektu Centrum nádorové ekologie. Publikoval 245 odborných článků, 17 kapitol v odborných monografiích a učebnicích a 11 patentů. Jeho Hirschův index je 34. Působí v redakčních radách řady mezinárodních časopisů. Jeho práce byla odměněna cenou Česká hlava a Cenou ministra školství, mládeže a tělovýchovy České republiky za výzkum. Je voleným členem České lékařské akademie.
Nový druh cizopasníka objevený v plošticích na Turnovsku představuje mimořádný objev. Ukázalo se totiž, že parazit má naprosto nepředvídatelnou a výraznou odchylku od genetického kódu, který je jinak úplně stejný u drtivé většiny organismů včetně člověka. Rozluštění této genetické záhady, o něž se postarali výhradně čeští molekulární biologové především z Mikrobiologického ústavu AV ČR a Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR s podporou Grantové agentury ČR, otiskl prestižní odborný časopis Nature.
Ačkoli nově popsaný parazitický prvok Blastocrithidia nonstop nenapadá přímo člověka, je blízce příbuzný trypanozomám, které způsobují řadu závažných chorob, například spavou nemoc. Díky své genetické „úchylce“ je nový prvok velmi cenný pro další biologický výzkum, protože může vědcům umožnit dosud nepředstavitelné manipulace s genetickým kódem.
Ploštice Eysarcoris aeneus , foto: Miroslav Fiala
Genom je jako kniha plná vět – genů
Genetická informace je uložena v molekulách DNA, jejichž jednotlivé úseky označujeme jako geny a jejich soubor v daném organismu se nazývá genom. Každý gen v sobě obsahuje recept na výrobu jedné bílkoviny, která vzniká různými kombinacemi dvaceti základních aminokyselin procesem zvaným proteosyntéza. Pro jednoduchost si lze gen představit jako jednu větu začínající velkým písmenem a končící tečkou, zatímco genom je kniha vyprávějící celý příběh. Velká písmena a tečky oddělují jednotlivé věty a dávají tak celému příběhu jasnou strukturu a smysl (viz obr.).
Obr.: Leoš Valášek, Mikrobiologický ústav AV ČR
Nedávno se však ukázalo, že existují organismy, do jejichž vět pronikly tečky navíc, a to tak, že nahradily specifická písmena libovolných slov (E a V, které značí konkrétní aminokyseliny).
V důsledku toho jsou čtenáři (v případě genomu se jedná o buněčné luštitele genetického kódu – tzv. ribozomy) zmateni, kde věty skutečně končí, a příběh se stává zcela nesrozumitelným (viz obr.). V přeneseném slova smyslu by se dalo říci, že u nich došlo k biblickému zmatení jazyků jako v pradávné říši Babylonské.
Snad nejzmatenější ze všech je právě nově popsaný druh trypanozomy, parazitující v českých plošticích. Vědci z Parazitologického ústavu Biologického centra a Mikrobiologického ústavu AV ČR objevili molekulární mechanismus, který se u tohoto prvoka vyvinul, aby čtenář (ribozom) mohl procházet jeho genetickými větami tak, jako by v nich žádné tečky navíc nebyly. Věty jsou však natolik specificky zašifrované, že čtenáři (ribozomy) žádných jiných organismů nedokážou příběh (genetickou informaci) správně rozluštit.
„Trik spočívá v povaze a délce molekuly transferové RNA (tRNA), která ribozomu běžně slouží jako luštitelská příručka, a v jedinečné úpravě jedné bílkoviny, která v buňkách za normálních okolností zajišťuje rozpoznávání teček, tedy přesné ukončení proteosyntézy,“ vysvětluje Leoš Valášek z Mikrobiologického ústavu AV ČR. Součinností těchto dvou upravených molekul pozná ribozom tohoto prvoka, kdy má, nehledě na spoustu teček, větu správně ukončit, a kdy má tečky naopak nahradit dvěma původními písmenky (E a V), což příběhu (genetické informaci) vrátí smysl (viz obr.).
Parazitický prvok Blastocrithidia nonstop, foto: Jan Votýpka
„Vypadá to tak trochu jako opravený diktát nepozorného žáka základní školy, ale jak přesvědčivě ukazuje studovaná trypanozoma, dá se s tím dobře žít. Jedná se o naprosto nečekaný a dramatický odklon od standardního genetického kódu, který je podstatou všeho živého,“ dodává další z autorů objevu, Zdeněk Paris z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR.
Tento objev je důležitý nejen pro základní biologický výzkum, ale i pro nejnovější vědecké trendy, jakým je např. syntetická biologie, jejímž cílem je uměle vytvořit a vylepšit produkci a vlastnosti biologických látek pro nejrůznější účely.
„Cílená podpora excelentní vědy a vědeckých projektů umožňuje dosáhnout výsledků, které, jako je to v tomto případě, mění pohled na základní fungování světa. Jsem rád, že naše financování umožňuje českým vědcům dosáhnout těchto fascinujících objevů,“ dodává Petr Baldrian, předseda Grantové agentury ČR, která financuje excelentní základní výzkum.
Dřevo patří mezi nejstarší stavební materiály vůbec. Pro svoji různorodost fyzikálně-chemických vlastností a poměrně dobrou dostupnost je využíváno k mnoha účelům. Protože se ale jedná o biologický materiál, dochází v průběhu času ke změnám jeho vlastností a postupnému poškozování vlivem počasí a působení biologických škůdců. Je proto dobré jej před těmito vlivy chránit.
K ochraně dřevěných staveb a materiálů na bázi dřeva je možné používat nejen umělé, běžně dostupné komerční biocidní přípravky, ale také různé rostlinné výtažky, které jsou přírodního původu a jsou více ekologické.
Jednou takovou skupinou rostlinami produkovaných látek, methylxanthiny, se v rámci svého výzkumu zabývala skupina badatelů, složená z vědců a studentů Fakulty stavební Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT) a Fakulty lesnické a dřevařské České zemědělské univerzity v Praze (ČZU). Jejich výzkum byl finančně podpořen Grantovou agenturou ČR. Vedoucím projektu „Vliv biocidů na bázi metylxantinů na vlastnosti dřeva pro konstrukční účely“ byla RNDr. Klára Kobetičová, Ph.D., z ČVUT a za ČZU byl za odbornou část projektu zodpovědný doc. Ing. Miloš Pánek, Ph.D.
Methylxanthiny
O jaké látky se jedná? Určitě každý z nás se již ve svém životě setkal s kofeinem. Tato látka je syntetizována mnoha rostlinami, člověk ji přijímá převážně pitím kávy a čaje. Pro svoje povzbuzující účinky dnes bývá přidávána nejen do různých potravin a nápojů, ale také do léčiv a kosmetických prostředků. Některé rostliny přitom kofein vytvářejí záměrně, pro svoji vlastní potřebu, na ochranu proti biologickým nepřátelům a patogenům. Kromě kofeinu jsou ale rostliny schopné syntetizovat i další, kofeinu strukturně velmi podobné látky, které se pro změnu vyskytují například v listech a kůře, v kakaových bobech (theobromin), některé bývají pro svoje biologické účinky přidávány do různých léčiv (např. theophylin).
Výzkumné téma
Proč tedy tyto látky nezkusit využít obecně v boji proti škůdcům dřeva – plísním, houbám a hmyzu? Tuto základní hypotézu si kladli řešitelé projektu a vyzkoušeli účinnost vyjmenovaných methylxanthinů na druzích dřeva, které se v našich středoevropských podmínkách nejčastěji používají pro konstrukční účely (smrk, borovice, buk).
V průběhu výzkumu bylo zjištěno, že kofein byl nejefektivnější látkou, teobromin a teofylin tak účinné nebyly. Kofein nemá negativní vliv na změny fyzikálních a mechanických vlastností testovaných dřevin, jeho účinnost proti biologickému napadení byla prokázána převážně u smrku. Největší rozdíly v účinnosti byly zjištěny mezi jednotlivými skupinami škůdců – plísněmi, houbami a termity. Nejúčinnější je kofein proti houbám, které způsobují hnilobu, lze jej ale také použít jako ekologicky přijatelnou krátkodobou ochranu proti dřevo-zbarvujícím houbám ve skladech řeziva.
Snímky bukového dřeva, které bylo ošetřeno roztokem kofeinu. Na snímku vlevo je diagonálně zobrazena céva při 2 500násobném zvětšení a pravý snímek představuje zvětšený výřez s detailním zobrazením povrchu při 50 000násobném zvětšení pod elektronovým mikroskopem.
Závěry
Výsledky projektu byly publikovány v několika mezinárodních impaktovaných časopisech. Využití ochranných prostředků na bázi vodného roztoku kofeinu má veliký potenciál pro praktické využití ochrany dřeva. Kofein je ekologický a jeho nespornou výhodou je preventivní ochrana dřeva proti biologickému napadení, pokud je finální produkt vystaven náhodné vlhkosti nebo kondenzované vodě. Díky výzkumu podpořenému Grantovou agenturou ČR byla nalezena a ověřena nejlepší technologie jeho aplikace.
Klára Kobetičová
RNDr. Klára Kobetičová, Ph.D., absolvovala Fakultu Přírodovědeckou na Masarykově Univerzitě v Brně. Nyní pracuje na ČVUT v Praze, je vedoucí biologické laboratoře na katedře Materiálového inženýrství a chemie. Na této univerzitě také vyučuje předměty Chemie a Ekotoxikologie stavebních materiálů. Zabývá se environmentálním působením chemických látek, které mohou být součástí různých stavebních materiálů a také vývoj přípravků na přírodní bázi pro ochranu stavebních materiálů proti biodegradaci.
Miloš Pánek
Doc. Ing. Miloš Pánek, PhD., vystudoval dřevařské inženýrství na Dřevařské fakultě Technické univerzity ve Zvolenu. Nyní pracuje na Fakultě lesnické a dřevařské České zemědělské univerzity v Praze jako vysokoškolský pedagog. Ve výzkumu a výuce se zaměřuje na ochranu dřeva vůči biotickým a abiotickým poškozením. Hlavním vědeckým tématem je vývoj a testování transparentních nátěrových systému na dřevě v exteriéru, ale také využití a testování látek přírodního původu jako potenciálně účinných biocidů pro ochranu dřeva.
Přemýšlíte při nákupu zeleniny, ovoce, rohlíků nebo třeba vína nad tím, jaké látky byly použity pro jejich vypěstování nebo vyprodukování a jak na vás i životní prostředí působí? Tým doc. RNDr. PhDr. Ing. Jany Jaklové Dytrtové, Ph.D., který propojil výzkumníky z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, University of Helsinki, Univerzity Karlovy a České zemědělské univerzity v Praze, si takové otázky kladl. Podařilo se mu díky tomu získat nové informace o přeměnách a účincích běžně využívaných pesticidů – triazolů při pěstování plodin, jejichž účinek je silně ovlivněn jejich reaktivitou s ostatními složkami životního prostředí, především biologicky aktivních látek (zejména enzymů, antioxidantů a biogenních prvků).
Triazoly jsou chemicky poměrně homogenní skupinou látek, které mají široké uplatnění především v ochraně rostlin před houbovými škůdci, jako antimykotika v medicíně či k léčbě postmenopausální rakoviny prsu. Triazoly reagují i s dalšími biologicky aktivními látkami, čímž mění jak své vlastnosti, tak vlastnosti látek, se kterými interagují a zásadním způsobem ovlivňují biologickou rovnováhu v organismech i životním prostředí.
Triazoly byly speciálně vyvinuty, aby blokovaly enzym 14α-demethylázu, který je klíčový pro biosyntézu ergosterolu u hub a bakterií. Tímto biochemickým způsobem je poměrně efektivně blokován růst houbových patogenů, kterým se nedostává ergosterolu jako funkční součásti jejich membrán. Na druhou stranu tato biochemická inhibice houbových patogenů není příliš selektivní. Je to díky podobnosti enzymu 14α-demethylázy napříč rostlinnou, živočišnou, bakteriální i houbovou říší. Velkým potenciálem triazolů je tedy blokovat 14α-demethylázu i v necílových organismech. Dalším enzymem, který je takto utlumován, je aromatáza. Tento enzym souvisí například s rovnováhou mezi ženskými a mužskými pohlavními hormony. Tímto se triazoly řadí mezi významné endokrinní disruptory a ukazuje se, že je třeba jejich účinky na necílové organismy včetně člověka studovat v kontextu přítomnosti dalších interagujících složek.
V tomto projektu jsme se zaměřili na koktejlové interakce triazolových fungicidů a jejich vliv na vybrané enzymy. Především bylo cílem popsat vliv triazolů (penkonazolu, cyprokonazolu a tebukonazolu) na aktivitu enzymu aromatázy v přítomnosti kationtů stopových prvků (mědi a zinku), popsat, které komplexy vznikají v přítomnosti kationtů stopových prvků, jak ovlivní triazoly v přítomnosti stopových prvků chování významných antioxidantů (resveratrol) a jakým způsobem aplikace triazolů v reálných podmínkách ovlivní produkci fenolických látek v plodech rajčat, obsah chlorofylu v zelených částech rostliny rajčete jedlého a další růstové parametry této rostliny. V neposlední řadě bylo cílem vyvinout vhodné analytické metody pro stanovení triazolů v plodech rajčat.
Bio nebio jedno rajče aneb Vliv aplikace triazolů na růst rajčete jedlého i obsah fenolických látek a triazolů v jeho plodech
Rajčata byla pěstována v nádobách za definovaných podmínek a ošetřována různou kombinací běžně používaných triazolů (penkonazol, cyprokonazol a tebukonazol – aplikovány jednotlivě nebo v kombinaci po dvou či po třech) proti houbovým onemocněním v pravidelném intervalu, každých 14 dní.
Rostliny rajčat ošetřovaných triazoly byly oproti rostlinám neošetřovaným celkově menší, dříve plodily a plody byly větší. Zvláště patrný byl snížený nárůst zelené biomasy, který se projevil zejména u listů a tenkých stonků, tedy ve fotosynteticky nejvíce aktivních pletivech. Tento efekt byl nejsilnější u rostlin ošetřovaných penkonazolem, nebo směsí penkonazol obsahující (nejvíce u směsi penkonazolu a tebukonazolu). Ošetřování triazoly též změnilo obsah flavonoidů, zejména u látek, u kterých se předpokládají antioxidační účinky (například kvercetin nebo hesperidin) došlo ke zvýšení obsahu flavanoidů. Na druhou stranu, z předchozích experimentů (viz dále) víme, že triazoly mají schopnost interagovat zejména s ionty Cu2+, kdy dochází k produkci Cu+, které jsou často iniciačním místem pro produkci volných radikálů (takzvaná Fentonova reakce). Je tedy pravděpodobné, že přítomnost triazolů změnila antioxidační podmínky a rostliny na to reagovaly zvýšenou produkcí některých flavonoidů s antioxidačními účinky. Zvýšenou produkcí plodů rajčat (včetně zvětšení velikosti plodů) rostlina zřejmě v důsledku zhoršených růstových podmínek investovala do zajištění svého potomstva (semen).
Obr. 1 Zelená biomasa rajčete jedlého ošetřovaného triazoly byla menší (až o polovinu) v porovnání s „biorajčaty“. Na druhou stranu plody triazoly ošetřovaných rajčat byly výrazně větší (až o 30%) v porovnání s neošetřenými. Ošetření triazoly též měnilo obsah některých flavonoidů.
Když si namícháte koktejl z triazolů a mědi (zinku)… aneb Vliv koktejlu triazolů a iontů mědi na aktivitu enzymu aromatázy
V zemědělské praxi se ukazuje, že je k ochraně výhodnější aplikovat triazoly ve směsi několika různých triazolů. Nabízí se zde otázka, zda se bude měnit efekt těchto triazolových směsí v porovnání s čistými látkami (při zachování stejné celkové koncentrace triazolů). Navíc, jakmile se triazoly dostanou do reálného prostředí (obsahující různé potenciálně interagující látky), nebude se zde významně měnit jejich reaktivita i vliv na klíčové enzymy – zejména aromatázu (enzym, který katalyzuje přeměnu mužských pohlavních hormonů na ženské)?
Studiem se především ukázalo, že jednotlivé triazoly neinhibují enzym aromatázu stejně – nejvíce ji inhiboval penkonazol (aktivita na 44 %), následovaný cyprokonazolem a tebukonazolem (72 a 77 %). Různé kombinace těchto tří triazolů (při zachování stejné celkové koncentrace triazolů, 10-6 mol/L) nevykazovaly větší ani menší inhibiční efekt na aromatázu oproti teoretickému odhadu. Na druhou stranu, přítomnost Cu2+ výsledný efekt triazolů zásadním způsobem měnila. Nejvíce se inhibiční efekt prohloubil u kombinace penkonazol + Cu2+, či u kombinací penkonazol obsahujících (penkonazol + tebukonazol + Cu2+, penkonazol + cyprokonazol + Cu2+ nebo penkonazol + tebukonazol + cyprokonazol + Cu2+), kdy se inhibiční efekt zvýšil o 40% oproti teoretickému odhadu. Hlavním důvodem tohoto chování jsou především přeměny penkonazolu v přítomnosti Cu2+. V systému penkonazol a Cu2+ totiž dochází k přeměnám penkonazolu (ztráta jednoho Cl, vznik komplexů s ionty mědi, dehydrogenace vedoucí ke vzniku dalšího kruhu ve struktuře a k redukci Cu2+ na Cu+). Zejména vznik Cu+ může být potenciálně nebezpečný, a to nejen pro samotnou aktivitu aromatázy, ale také pro možnost iniciace takzvané Fentonovy reakce vedoucí k produkci volných radikálů, které tak často předcházejí samotnému poškození buněčných struktur.
Obr. 2 Čím je koktejl interagujících látek složitější, tím více produktů reakce může vzniknout. Nicméně výslednou aktivitu enzymu aromatázy je možné určit na základě aktivity NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfát, kofaktor oxidačně-redukčních dějů v buňce) a jednotlivé produkty reakce zase pomocí ESI-MS (hmotnostní spektrometrie s ionizací elektrosprejem).
Je libo sklenku vína? Aneb antioxidanty ve víně v širším kontextu.
Kdo by si rád nezpříjemnil pěkný večer s přáteli sklenkou dobrého vína? Ta se dá dokonce ospravedlnit vědecky podloženými fakty, že trocha alkoholu působí pozitivně na náš kardiovaskulární systém a také tím, že víno obsahuje antioxidanty, které působí proti stárnutí. Tak jako to není jednoduché s pitím alkoholu (ukazuje se, že pozitivně působí jen ve velmi malých množstvích, a to pouze na srdce a cévy), tak to jednoduché není ani s opěvovanými a propagovanými antioxidanty.
Asi nejznámějším antioxidantem přítomným ve víně (zejména červeném) je resveratrol. S resveratrolem je ale potíž; je sice velmi dobře rozpustný v alkoholu, ale téměř nerozpustný ve vodě. Z toho vyplývá, že se ho jen velmi málo dostane krevním řečištěm do buněk. Jako všechny antioxidanty, tak i resveratrol je vysoce reaktivní. Otázkou tedy je, na co se může přeměnit v samotném víně (kde je na rozdíl od krve celkem slušně rozpustný). Možností je celá řada, proto se omezíme především na měďnatý kation (v minulosti se totiž vinice proti plísňovým onemocněním ošetřovaly zejména roztokem modré skalice – síranu měďnatého a viniční půda je tak na mnoha místech mědí v podstatě kontaminována). Výsledek vzájemné interakce měďnatého kationtu a resveratrolu nás opravdu nepotěší. Resveratrol totiž v přítomnosti Cu2+ ztrácí své antioxidační účinky a Cu2+ se redukuje na Cu+, která opět iniciuje Fentonovu reakci (tedy produkci volných radikálů). Resveratrol v kombinaci s měďnatými kationty tedy působí zcela opačně, než bychom očekávali – tedy pro-oxidačně! A jak celou situaci promění přítomnost triazolu? V tomto případě tebukonazolu (fungicidu používaného ve vinici dnes)? Navzdory možným očekáváním, tebukonazol v této směsi nebo koktejlu působí pozitivně. Tvoří totiž s kationty mědi velmi stabilní komplexy, čímž je znepřístupňuje pro reakce s resveratrolem, nebo pro následnou iniciaci Fentonovy reakce.
Obr. 3 Popis působení resveratrolu. Zeleně: antioxidační účinky v podobě zhášení volných radikálů, oranžově: deaktivace resveratrolu působením Cu2+ a Fentonova reakce, modře vlevo: vznik dimerů resveratrolu ze dvou radikálů resveratrolu, modře vpravo: tvorba komplexů iontů mědi s tebukonazolem = snížení dostupnosti iontů mědi
Nic není černobílé
I látka, která na náš organismus, či životní prostředí primárně nepůsobí pozitivně, může sehrát pozitivní roli. Na druhou stranu, bez triazolů a dalších fungicidů (pesticidů) bychom jen těžko vypěstovali dostatek plodin pro nasycení stále narůstající lidské populace. Studovat reakce vícesložkových směsí, to jest koktejlů, není snadné (je k tomu potřeba kombinace několika experimentálních instrumentálních i výpočetních metod), ale výsledky těchto studií nám pomohou se správnou aplikací, či rozhodováním o podmínkách a optimalizaci použití těchto látek.
Autorství: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
Grantová agentura České republiky podpoří od příštího roku 16 nových projektů JUNIOR STAR. Jaké projekty byly podpořeny od letošního roku a badatelé na nich již pracují? To se můžete dozvědět i díky poslednímu dílu webového seriálu.
Granty JUNIOR STAR jsou určené pro začínající vědce, kteří získali doktorát před méně než 8 lety, absolvovali zahraniční stáž a publikovali ve vědeckých časopisech. V rámci těchto pětiletých grantů je možné čerpat finanční podporu ve výši až 25 milionů Kč. Umožnují začínajícím badatelům založení výzkumného týmu a věnování se vlastním badatelským tématům.
Vyhodnocení intenzifikace suchozemského hydrologického cyklu
doc. Ing. Mgr. Ioannis Markonis, Ph.D., Fakulta životního prostředí – Česká zemědělská univerzita v Praze
„Našim cílem je popsat akceleraci hydrologického cyklu v současnosti a blízké budoucnosti a objasnit její vliv na dostupnost vod.“
Projekt Ioannise Markonise ukáže, jak významné jsou změny v koloběhu vody, které pozorujeme v posledním půlstoletí, a zdali jsou součástí pravidelných přírodních cyklů, nebo mohou být skutečně signálem globálního oteplování. Z těchto výsledků projekt dále stanoví budoucí prognózu vývoje a pokusí se odpovědět na otázku, které oblasti světa budou budoucími možnými změnami nejvíce ohroženy.
„Je stále otevřenou otázkou, jak se změní dostupnost vody v důsledku globálního oteplování. Některé regiony mohou čelit sušším podmínkám, jiné mohou být vlhčí. V našem projektu se snažíme zúžit možné důsledky. Například, budou nedávná sucha v České republice a ve zbytku Evropy častější, nebo šlo jen o náhodu?“ konstatuje docent Markonis, vědec původem z Řecka.
Cílem projektu, na kterém se budou podílet nejen hydrologové, ale i klimatologové a biologové, je také vytvoření několika softwarových aplikací, které pomůžou ve zkoumání lokálních změn koloběhu vody.
doc. Ing. Mgr. Ioannis Markonis, Ph.D.
Multipólové antiferomagnety: Nové vzájemně propojené kapitoly v krystalografii, pásové struktuře a elektronice
Dr. Dominik Kriegner, Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
„Hledáme nové materiály s potenciálem využití ve spintronických součástkách, které výrazně zvýší rychlost ukládání a hustotu integrace paměťových elementů. To znamená, že na stejné ploše zařízení by mohlo být uloženo více informací a přístup k nim by byl rychlejší.“
Magnetické materiály s anti paralelním uspořádáním spinů, na rozdíl od v elektronice běžně používaných feromagnetů, nejsou citlivé na rušivé magnetické pole. Projekt Dominika Kriegnera z Fyzikálního ústavu AV ČR se zaměřuje na speciální třídu těchto kompenzovaných magnetů, ve které dochází ke „střídání“ (alternovaní) spinové polarizace v krystalové i pásové struktuře a jsou tedy označovány jako „altermagnety“. V rámci svého projektu připraví tenké vrstvy multipólových altermagnetů a jejich studiem položí základy nových souvislostí v krystalografii, pásové struktuře a elektronice s potenciálem přerůst svým významem vědecké a technologické obory založené na tradičních feromagnetech.
„Zatímco již ve středoškolské fyzice se člověk učí o magnetech, naše znalosti o mikroskopických mechanismech a různých typech magnetického uspořádání a jejich výsledných fyzikálních vlastnostech se stále vyvíjejí. V rámci mého projektu se snažíme prozkoumat zcela novou třídu magneticky uspořádaných materiálů, připravit je a zkoumat ve formě tenkých vrstev. Naším cílem je vypěstovat materiály s určitým typem kompenzovaného magnetického uspořádání a určit jejich strukturní a elektronické vlastnosti,“ říká řešitel projektu doktor Kriegner.
Pro vědce původem z Rakouska, který v době podání žádosti o grant působil na univerzitě v německých Drážďanech, bylo udělení grantu JUNIOR STAR významným impulsem k trvalému přestěhování spolu s rodinou do Prahy.
Dr. Dominik Kriegner
Cell*: webová platforma pro vizualizaci, modelování a dynamiku organelových a buněčných struktur
RNDr. David Sehnal, Ph.D., Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity
„Vyvíjíme softwarové nástroje pro interaktivní vizualizace a analýzy 3D chemických a biologických struktur.“
Cílem podpořeného projektu Davida Sehnala je posunout hranice možností vizualizace 3D sktruktur směrem k zobrazení interaktivních modelů buněk. To umožní vědcům tyto systémy lépe zkoumat, pomůže při chápání jejich funkcí a může vést mimo jiné k vývoji lepších léků.
„Během doktorského studia jsem vyvíjel programy pro výpočty vlastností biomolekul, které bylo třeba vizualizovat ve 3D. Žádné z dostupných řešení nevyhovovalo mým požadavkům, tak jsem vytvořil svoje vlastní. Tento vizualizační projekt se postupně rozrostl do mezinárodní spolupráce a má tisíce uživatelů denně,“ vysvětluje řešitel projektu doktor Sehnal.
Výsledkem projektu bude webová platforma Cell* pro vizualizaci a modelování organelových a buněčných struktur, která bude rovněž zobrazovat experimentální data a biologické a chemické vlastnosti látek. Platforma Cell* bude průlomovým řešením také proto, že bude schopna vizualizovat i dynamiku buněčných struktur a připravovat jejich animace.
RNDr. David Sehnal, Ph.D.
O dalších podpořených projektech se můžete dozvědět z předešlých dvou dílů seriálu:
Mimikry tropických brouků z čeledi dlouhoústcovitých (Coleoptera, Lycidae), kteří využívají výstražné zbarvení jako ochranu před predátory, studoval s podporou Grantové agentury ČR tým zoologů z Českého institutu pokročilých technologií a výzkumu (CATRIN) Univerzity Palackého v Olomouci vedený Ladislavem Bocákem. Díky genetickým analýzám získali vědci informace o evoluci výstražného signálu a o diverzitě této skupiny. Podařilo se identifikovat asi tisíc nepojmenovaných druhů brouků.
Mimikry je jedním z nejvíce studovaných evolučních fenoménů a zahrnuje napodobování výstražných signálů mezi chráněnými a případně nechráněnými organismy. Obvyklým modelem jsou interakce mezi některými druhy motýlů a ptáky v Jižní Americe. Jiný hmyz je v evolučních studiích často opomíjen. olomoučtí vědci si jako model zvolili velice rozmanitou skupinu tropických brouků, aby rozšířili znalosti o evoluci mimikry.
Klasifikace založená na příbuznosti je základem jakéhokoliv evolučního výzkumu.
„Vycházeli jsme z třicetiletých terénních zkušeností a materiálu nasbíraného v celých tropech, zejména v horách, kde na omezeném území interaguje vysoký počet aposematicky, tedy varovně zbarvených druhů. Současné metody sekvenování DNA nám umožnily založit náš výzkum na robustní fylogenezi a molekulární inventarizaci diverzity. Díky takovému přístupu můžeme studovat velké a komplexní biologické systémy a formulovat hypotézy o procesech, které řídí evoluci mimetických vzorů,“ uvedl hlavní řešitel grantu Ladislav Bocák.
Struktury používané k signalizaci obranných mechanismů mohou být odvozeny ze společného základu (žebra, zobrazená vlevo) nebo jsou vytvořeny pouze z chloupků a jedná se jen o iluzi žeber. Jiný základ ovšem neumožňuje dokonalou podobnost (Micronychus pardus, vpravo).
Entomologové z CATRIN použili fylogenomiku a Sangerova data k vytvoření hypotéz o evoluci čeledi dlouhoústcovitých. Definovali hlavní linie a vnitřní vztahy ve studované skupině, která obsahuje 4.200 druhů. Pomocí fylogenetiky zjistili, že předci dnešních druhů jako varovný signál využívali nápadně zbarvený štít a krovky, ovšem obě části těla byly zbarvené stejně, dříve žlutě, později červeně. Nyní dominantní barevné vzory, jako dvoubarevné krovky nebo kontrast mezi odlišně zbarvenými krovkami a štítem, vznikly později a teprve poměrně nedávno se ve skupině vyvinuly složité pruhy, které k barevnému signálu přidaly i rozdíly v uspořádání různě zbarvených částí těla.
Molekulární fylogenetika umožňuje datování vzniku mimetických vzorů a identifikaci místa jejich vzniku.
„Ukázali jsme trend ke zvětšující se barevné vzdálenosti mezi kořistí a pozadím a opožděný vznik vnitřního kontrastu mezi světlými a tmavými částmi těla. Zjistili jsme, že ačkoliv evoluce zvyšuje efektivitu výstražného signálu, tak některé druhy si zachovávají původní signál i v komunitách dominantně tvořených druhy s vysoce kontrastními vzory. Kromě genetických omezení narušuje evoluci sdíleného výstražného zbarvení i migrace nových, jinak zbarvených druhů do společenstev. Přežití migrujících druhů závisí nejen na počtu jedinců, ale také na síle jejich výstražného signálu a schopnosti predátorů reagovat na velký počet signálů v komplexních společenstvech,“ objasnil spoluřešitel projektu Michal Motyka.
Výstražné vzory dlouhoústcovitých vznikají v nepříbuzných skupinách. Fotografie ukazují zástupce dvou podčeledí jednoho druhu čeledi dřevomilovitých (Eucnemicdae).
Vědci dále zkoumali, zda druhy mohou na složitou situaci v interakcích s predátorem reagovat polymorfismem, tedy přizpůsobením se podmínkám na různých místech nebo použitím odlišných signálů samci a samicemi. Příbuznost blízkých druhů a populací studovali metodou next-RAD sekvenování a prokázali častý vznik mimetického polymorfismu, který nebyl u těchto brouků dříve zaznamenán. Navíc dokázali, že rozdíly ve velikosti těla samců a samic mohou být základem evoluce pohlavního dimorfismu ve výstražném zbarvení.
Tým z CATRIN staví výzkumný program na rozsáhlém terénním výzkumu a v posledních letech také na spolupráci s centrem Akademie věd ČR na Papui Nové Guinei. Molekulární data pro sledování diverzity tropických brouků umožnila identifikovat asi tisíc nepojmenovaných druhů. Dokladové exempláře a molekulární data umožňují spolehlivou kvantifikaci tropické biodiverzity, která je nutná pro ochranu přírody i studium možné ztráty biodiverzity v budoucnu.
Spoluřešitelé projektu, M. Motyka (uprostřed) a D. Kusý (vlevo) s místními terénními asistenty a pracovníkem centra Akademie věd ČR J. Kuou (v popředí vpravo).
Výstupy projektu byly zveřejněny ve více než 20 publikacích v zahraničních časopisech.
Na úvodním obrázku: Výstražné vzory jsou sice jednoduché, ale jejich rozmanitost je mimořádná a zahrnuje společný výskyt druhů náležících k různým výstražným vzorům.
Jako vynikající byl Grantovou agenturou České republiky ohodnocen výzkum zabývající se vztahem mezi vnímáním a plně jazykově artikulovaným myšlením. Realizace tříletého projektu, jehož inovativnost spočívala mj. v kombinaci analytických a historických přístupů, se ujal tým z Filozofické fakulty Karlovy Univerzity a Filosofického ústavu Akademie věd České republiky.
Vztah mezi smyslovým vnímáním a propozičně artikulovaným věděním je jedním z ústředních a neustále aktuálních problémů západní filozofické tradice. Oceněný projekt se zaměřil na vztah vnímání a myšlení včetně klíčové otázky, jaký druh vědění o vnějším světě lze získat na základě složité percepční aktivity. V popředí zájmu celého týmu stála dvojí propojená problematika: na jedné straně šlo o kauzální návaznost různých typů myšlení na smyslovou činnost, na druhé straně pak o to, v jakém smyslu a do jaké míry lze chápat vnímání a myšlení jako dvě analogické aktivity. Právě skrze analogičnost vnímání a myšlení přitom vyvstává otázka propoziční a nepropoziční složky lidského poznávání světa: v jakém stadiu celého složitého procesu, jenž začíná vnímáním, lze identifikovat myšlenkové procesy a naše vědomí těchto myšlenek jako něco neredukovatelného na činnost smyslového aparátu?
Středověký diagram ilustrující schopnosti lidské mysli podle aristotelské tradice. Z pojednání Qualiter caput hominis situatur, Cambridge University Library MS Gg.1.1, f. 490v.
Nejrůznější způsoby kladení i zodpovídání těchto otázek najdeme v raných textech filozofické tradice i v nejnovějších akademických výstupech. Novost projektu spočívala právě v kombinaci analytických a historických přístupů. Z řady teoreticko-historických výstupů lze uvést případové studie zaměřené na Aristotela a některé důsledky jeho specifického rozlišení mezi tělesným pohybem a myšlením a také na Galéna z Pergama, jenž nebyl jen nejznámějším lékařem starověku (jeho jméno převzal i Karel Čapek v dramatu Bílá nemoc), ale též (ne-li především) samostatným myslitelem s neobyčejně zajímavým přírodovědeckým pojetím duše a jejích přirozených úkonů – pojetím, jenž v mnohém předjímá ryze současné diskuse o problému emergetismu. Článek dr. Havrdy zkoumající toto téma rovněž umožnil obohatit celý projekt o výklad kritiky Galénova pojetí duše jako živé směsi u pozdějších myslitelů včetně Nemesia, autora vlivného pojednání o lidské přirozenosti. K vrcholům této části projektu patřila též úspěšná a skvěle obsazená mezinárodní konference Experience and Reasoning in Scientific Methodology: Between Antiquity and the Early Modern Period, uspořádaná ve Ville Lanna ve dnech 9. – 11. května 2019.
Stejně jako v antických textech, také v současných koncepcích vztahu mezi vnímáním a myšlením se ukazuje problematičnost jasného oddělení percepčních a kognitivních funkcí. Pro jasnou návaznost na historický rozměr projektu byla z široké problematiky zvolena živě diskutovaná „kauzální teorie vnímání“ a idea „percepčního vědomí“, jež se rodí z pozornosti, kterou mysl věnuje tzv. qualiím (předjímaným v Aristotelově naturalistické psychologii). Vědomí není skrze kauzální teorii vnímání přímo vysvětlitelné a zůstává do jisté míry neanalyzovatelné bez jazykových popisů subjektivních stavů, jakkoli panuje obecná shoda, že všechny vyšší kognitivní funkce závisejí na funkcích fyziologických, aniž by bylo jasné, kde přesně lze na této škále lokalizovat „vznik“ percepčního vědomí.
Anechoidní komora – akusticky izolovaná místnost bez odrazů zvukových vln od stěn.
K současné ilustraci a dalšímu originálnímu průzkumu tohoto problému zvolil projekt téma, které umožnuje reevaluaci kauzální teorie vnímání a jejích mezí: problematiku ticha a spolu s ní širší pole takzvané percepce absencí. Řečeno co nejjednodušeji, tradičním, ale nově diskutovaným problémem je zde otázka, zda je ticho specifickou kvalitou, kterou slyšíme, nebo jen absencí jakéhokoli slyšitelného zvuku. Odpověď na tuto otázku pak určuje i výsledné pojetí kognitivní aktivity a celého propojení vnímání, představivosti a racionálního prvku kognitivní aktivity.
Různě chápaná povaha ticha, čili vnímané absence, má přitom svůj význam i pro výchozí otázku po vztahu mezi propozičním a nepropozičním poznáním. Důležitým výstupem této části projektu, jenž nabízí více fascinujících detailů a podrobnější vhled do celé problematiky včetně jejích kulturních ohlasů, se stala monografie Daniely Šterbákové vydaná nakladatelstvím Karolinum pod názvem Ticho: John Cage, filozofia absencií a skúsenosť ticha (2019, 365 s., ISBN 978-80-246-4139-3).
Konkrétní experimenty s hranicemi vnímání a intelektuálních myšlenkových operací jsou ilustrovány též pokusy v tzv. „anechoidní komoře“ (akusticky izolovaná místnost bez odrazů zvukových vln od stěn): pokusy, jejichž relevanci pro teoretické filosofické zkoumání sama autorka podrobně hodnotí. Také tento výstup, s ambicí oslovit širší akademicky vzdělané publikum, doložil snahu celého projektu o souběžné zkoumání starých i ryze současných odpovědí na otázky, které jsou tradiční doménou filozofie a zároveň ukazují měnící se podoby její interakce s vědou v antickém i moderním slova smyslu.
Prof. Karel Thein, Ph.D., (hlavní řešitel) působí na Ústavu filosofie a religionistiky Filozofické fakulty Univerzity Karlovy, kde se věnuje antické a raně moderní filosofii. Publikoval dlouhou řadu odborných studií a několik autorských monografií, mimo jiné v nakladatelství Classiques Garnier (Paříž) a Routledge (Londýn).
Matyáš Havrda, Ph.D., je členem Oddělení pro studium antického a středověkého myšlení ve Filosofickém ústavu České akademie věd. Působil mimo jiné v Institut für klassische Philologie na Humboldt Universität zu Berlin a obdržel prestižní stipendium J. E. Purkyně (2015-2020). Je mimo jiné autorem monografie The So-Called Eighth Stromateus by Clement of Alexandria: Early Christian Reception of Greek Scientific Methodology, vydané nakladatelstvím Brill v prestižní řadě Philosophia Antiqua (2016).
Doc. Jakub Jirsa, Ph.D., působí Ústavu filosofie a religionistiky Filozofické fakulty Univerzity Karlovy, kde se věnuje antické filosofii, etice a politické filosofii. Je autorem řady českých i zahraničních studií. Nejnověji dokončil monografii věnovanou Aristotelovi.
Daniela Šterbáková, Ph.D., je absolventkou doktorského programu na Ústavu filosofie a religionistiky Filozofické fakulty Univerzity Karlovy a stipendistkou na Oxford University (s podporou Anglo-Czech Educational Fund).Vedle řady studií vydala v rámci projektu svou monografii Ticho: John Cage, filozofia absencií a skúsenosť ticha (Karolinum, 2019).
Arbuskulární mykorrhizní (AM) houby patří k nejvýznamnějším spolupracovníkům většiny druhů cévnatých rostlin. Vědci se domnívají, že AM houby žijí s rostlinami již od doby prvohor, kdy rostliny začínaly pronikat z vodního prostředí na souš, a AM houby jim mohly pomáhat v nových podmínkách obstát. Tyto houby se staly zcela závislými na svých hostitelích a bez tohoto partnerství existovat nemohou. Pochopení podmínek, které preferují symbiotické houby v lučních porostech, může pomoci k udržení tohoto neviditelného světa pomocníků rostlin.
Hlavními otázkami, kterými se badatelský tým v rámci projektu GA ČR „Struktura a funkce společenstva AM hub v obhospodařovaných travinných porostech: role funkčních typů hostitele, jejich diversity a konkurence“ zabýval, bylo, jaké hostitele a půdní podmínky jednotlivé druhy AM hub preferují a jak se mezi sebou liší ve způsobu získávání živin z půdy (pro sebe i pro své rostlinné hostitele). „K tomu jsme provedli vícero experimentů a pozorování. Ty se ve velké části odehrávaly ve volné přírodě, i když nechyběl ani pokus ve skleníku, kde rostliny vytvářely ‚pracovní vztahy‘ s AM houbami v květináčích. AM houby jsme zkoumali pomocí metod molekulární biologie jak přímo v kořenech jejich rostlinných partnerů, tak v půdě, ve které tyto houby mají většinu své biomasy, v podobě rozsáhlé sítě hyf prostupující půdní prostor. V kořenech jsme se na tyto houby dívali (po jejich obarvení a po projasnění okolních rostlinných pletiv) také pod mikroskopem a to nám poskytlo zajímavou informaci o jejich celkové četnosti v kořenech,“ říká Petr Šmilauer z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.
V rámci oboustranně prospěšného vztahu, symbiózy, poskytují houby rostlinám různé služby, zejména snadnější přístup k půdnímu fosforu a dusíku, ale také k vodě, nebo ochranu před nepřátelskými organismy infikujícími kořeny rostlin. Na oplátku rostliny poskytují AM houbám část z cukrů vyrobených při fotosyntéze a umožňují jim obývat jejich kořeny. AM houby jsou časté v mnoha ekosystémech světa, například v tropických pralesech nebo v savanách a stepích. Ve střední Evropě jsou luční porosty jedním z nejlepších míst, kde je možné tyto zajímavé houby studovat. Lze říci, že převážná část rostlinných jedinců v loukách obsahuje ve svých kořenech ne jeden, ale několik desítek různých druhů AM hub, které tak vytvářejí v každém takovém jedinci pestrá společenstva, která se významně liší například mezi trávami na jedné straně a dvouděložnými rostlinami na straně druhé.
Obarvená AM houba v kořenech medyňku vlnatého (Holcus lanatus) – oválné objekty jsou vesikuly, větvené útvary jsou arbuskuly.
„Výsledky našeho projektu ukázaly, že odlišnost společenstev AM hub mezi těmito dvěma skupinami rostlin je o mnoho větší, než mezi jednotlivými druhy rostlin uvnitř těchto skupin. Ukázali jsme ale také to, že jaké druhy AM hub nalezneme v kořenech určitého druhu, závisí zčásti i na tom, jaké další druhy rostlin kolem něj rostou. To nám umožnil zjistit více než 15 let trvající experiment. Na naší výzkumné louce udržujeme plochy, ve kterých převládají jen trávy nebo jen dvouděložné rostliny, nebo v nich byla ponechána přirozená směs druhů z obou skupin. Zjistili jsme, že semenáčky trav mají v kořenech větší množství a také větší různorodost AM hub, pokud jsme je vysadili do ploch, kde v okolí převládaly dvouděložné rostliny. To naznačuje mimo jiné i praktická opatření pro zachování funkcí, které AM houby rostlinám poskytují: neměli bychom totiž v zemědělské praxi usilovat o vytváření porostů, ve kterých výrazně převládají trávy,“ vysvětluje Petr Šmilauer.
AM houby vědci v projektu také nechali předvádět jejich důležitou životní aktivitu, kterou je získávání živin z půdního prostoru. K tomu jim vytvořili v půdě ‚krmítka’: díry ve tvaru válce o hloubce 10 cm vyplnili substrátem, který se podobal půdě, ale AM houby neobsahoval, a umožnili houbám do tohoto válce prorůstat z okolí. Po osmi týdnech obsah každého ze 160 ‚krmítek’ odebrali a zjišťovali za pomoci molekulárních metod, které druhy AM hub jsou zde častější a které méně. Ty druhy, které v relativně krátkém období navýšily v ‚krmítkách’ své zastoupení, lze považovat za ty, které v půdním prostoru najdou zdroj živin nejrychleji. AM houbám jejich práci ještě zkomplikovali tím, že v prostorově blízkých párech ‚krmítek’ byl nastaven rozdílný obsah živin – v jednom odpovídal zhruba okolní půdě, zatímco druhé bylo plné živin. To vědcům umožnilo zjistit, jak jsou jednotlivé druhy hub schopny rozlišit v půdě místa bohatší a chudší na živiny a zaměřit se na ta bohatší.
Obarvená AM houba v kořenech kostřavy červené (Festuca rubra), zde jsou vidět jen arbuskuly a propojující hyfy.
Vztah AM hub k okolní vegetaci a k vlastnostem půdy, ve které rostou, se mění s tím, přes jak velké vzdálenosti je v krajině srovnáváme: jiné faktory jsou významné pro proměnlivost houbového společenstva mezi místy vzdálenými v řádu centimetrů či metrů, jiné na stovkách metrů, a jiné pro rozdíly mezi krajinnými celky vzdálenými desítky kilometrů či více. V projektu podpořeném GA ČR studovali vědci proměnlivost těchto vlivů okolního prostředí za pomoci 12 lokalit, na kterých po dohodě s vlastníky luk založili malá pokusná místa, vždy s pěti čtverci o velikosti jeden metr čtvereční, a v rámci každého čtverce studovali, jak se liší společenstva AM hub. Lokality byly vybrány jednak na okraji CHKO Blanský les, jednak v oblasti tzv. Lišovského prahu, který se nachází mezi Českými Budějovicemi a Třeboní. V této části projektu se vědci zaměřili na rozdílnost AM hub převládajících v kořenech rostlin oproti těm, které převládají v půdě obklopující kořeny. Našli nejen již známé rozdíly mezi těmito dvěma prostory, ale také zjistili, že se bohatost společenstev AM hub mění přes různé prostorové škály odlišně pro vnitro-kořenové a mimo-kořenové prostředí, a také to, že vliv hostitelských druhů rostlin nelze beze zbytku oddělit od vlivu půdních vlastností (hlavně půdní vlhkosti a kyselosti), protože s nimi se mění i složení vegetace.
Jak tomu u podobných projektů bývá, výsledky výzkumu sice přispěly k porozumění vztahu arbuskulárních mykorhizních hub s rostlinnými partnery, ale také vedly k novým otázkám, na které se bude tento tým snažit odpovědět v novém projektu, podporovaném GA ČR od roku 2022.
Řešitelský tým (zleva doprava): Petr Šmilauer, Majka Šmilauerová, Jiří Košnar a Blanka Divišová pracují na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích; Sylvie Pecháčková pracuje v Západočeském muzeu v Plzni. S analýzami v molekulární laboratoři nám dále pomáhal Milan Kotilínek.
Jugoslávie, podobně jako Československo, již tři desítky let neexistuje. Zatímco se Česká republika poměrně bezproblémově rozcházela se Slovenskem a očekávala zářnou budoucnost rychlé ekonomické transformace a nedaleké doby, kdy životní úroveň bude stejná ne-li vyšší než v Rakousku, propadala se Jugoslávie do chaosu etnického konfliktu a války. S výjimkou Slovinska a částečně po čase i Chorvatska se tento prostor znovu stal chudým nestabilním Balkánem. Vnímáme ho jako poněkud exotickou periferii, o které toho vlastně moc nevíme.
Projekt Československo a Jugoslávie v 70. a 80. letech 20. století: Politická sociální a kulturní interakce a vzájemná reflexe v období pozdního socialismu, podpořený GA ČR, se soustředil na dobu, kdy tomu tak nebylo. V období Husákovy normalizace naopak Jugoslávie pro mnoho Čechů i Slováků představovala nedostižný vzor. Vzbuzovala obdiv a závist. Na mezinárodní scéně se na rozdíl od okupovaného Československa těšila značné prestiži vyplývající z její „nezúčastněné“ pozice mezi Východem a Západem. Více než orientální exotikou a panenskou přírodou Jugoslávie lákala svobodnějším systémem, vzbuzovala respekt kvůli rychlé modernizaci infrastruktury, dostatku atraktivního spotřebního zboží nebo esteticky působivé a vůči svému okolí šetrné nové městské zástavbě. Jugoslávská města neobklopovala hradba šedivých sídlišť, ale příjemné moderní čtvrti plné zeleně a nápaditých elegantních obytných staveb. Podle Čechů a Slováků, z nichž během normalizace statisíce měly možnost tuto zemi navštívit, tak socialismus v této zemi byl jiný, liberálnější a mnohem atraktivnější, řeklo by se „skoro západní“. Jugoslávci na rozdíl od Čechoslováků mohli volně cestovat, odcházet za prací do ciziny. Na Západě si vydělávali slušné peníze, za které si v ještě donedávna chudé vlasti stavěli moderně vybavené rodinné domy nebo kupovali automobily západních značek.
Obálka časopisu Socijalistička Čehoslovačka, vydávaného velvyslanectvím ČSSR v Bělehradu
Jugoslávská hranice s Rakouskem a Itálií nebyla ostře střežena, nelemovaly ji ploty z ostnatých drátů nebo nabité elektrickým proudem. Nerozdělovala dva zcela odlišné světy, ale spíše země, které pojí dobré sousedské vztahy a jejichž občané se mohou volně navštěvovat. Tisíce Čechoslováků této situace využilo k tomu, aby z Jugoslávie odcestovaly na Západ, což byl v normalizačním období zřejmě nejčastější způsob emigrace.
Sympatická Jugoslávie nicméně nebyla v sedmdesátých a osmdesátých letech již cílem emigrantů z Československa. Její území jen využívali k cestě do dalších, ještě blahobytnějších zemí. Přesto však pořád stála za to, aby se do ní vystěhovaly stovky českých a slovenských žen, pro které byl sňatek s jugoslávským mužem mimo jiné i vítanou příležitostí, jak opustit normalizační šeď. Příležitosti k navázání známostí Češek a Slovenek s Jugoslávci nedávaly jen turistické zájezdy k moři. Mnohem více sňatků vzniklo díky přítomnosti velkého počtu mužů z Jugoslávie, kteří od druhé poloviny šedesátých let pracovali v Československu na stavbách průmyslových objektů, městských sídlišť, nemocnic a sanatorií nebo hotelů. Místními obyvateli nebyli vnímáni jako politováníhodní gastarbeiteři, ale jako velmi efektivní a zruční pracovníci, kteří dovedou v nezvykle krátké době provést kvalitní práci, na jakou se domácí stavebnictví nezmůže. K vysoké prestiži, které se jugoslávští dělníci těšili, také pomáhal jejich životní standard, posuzovaný místními podle přístupu ke konvertibilním měnám a tím i k západnímu zboží. Ty byly totiž dobře vydělávajícím jugoslávským dělníkům ve srovnání s běžnými Čechy a Slováky mnohem dostupnější.
Všechny tyto styky s Jugoslávci a pohled na Jugoslávii jakoby odvál čas. Překryla je hrůzná série válek, uprchlická vlna, odstrašující destruktivní působení střetu nacionalismů. Vzpomínka na „šťastnou Jugoslávii“ vybledla. Zůstala nicméně přítomna ve vzpomínání na období normalizace a pozdního socialismu, k němuž stále patří vzpomínky na dovolené v Jugoslávii či na různé ikonické, „skoro západní“ v této zemi vyráběné zboží.
Čeští rekreanti v Bečići
Podpořený projekt se však nezabýval tímto nostalgickým, nutně nepřesným vzpomínáním. Vědci se ptali, jak se v období normalizace vztahy mezi Československem a Jugoslávií reálně utvářely, jak se projevovaly ve společenské a kulturní rovině, ale také jak vznikl politický rámec, který umožnil jejich rozmach a který je zároveň i limitoval.
Jugoslávský vůdce Josip Broz Tito se v Československu těšil uznání nejen jako velitel hrdinské partyzánské rezistence v období druhé světové války, ale také jako úspěšný protivník Stalina, který se neváhal v roce 1948 postavit sovětskému tlaku, uhájil nezávislost své země a umožnil ve své zemi vznik specifického, samosprávného socialismu. Když 9. srpna 1968 navštívil Československo, vítaly ho nadšeně tisíce Pražanů. Občané Československa si od Titovy podpory slibovali, že pomůže odvrátit nebezpečí sovětské intervence. Po okupaci 21. srpna 1968 jugoslávské vedení sovětský postup ostře odsoudilo. Na podporu Československa demonstrovaly v Bělehradu a dalších jugoslávských městech statisíce lidí. Českoslovenští turisté, kteří v době okupace trávili v Jugoslávii dovolenou, se od místních občanů dočkali velkorysé pomoci a morální podpory. V československém prostředí se tak zrodil mýtus o „bratrské“ Jugoslávii, která sympatizovala s reformním úsilím pražského jara a v nejtěžší chvíli se zastala Československa proti aktu sovětské velmocenské brutality.
Podobně důležitou úlohu v československém reformním pokusu Jugoslávii přikládali ale i konzervativní a neostalinské proudy uvnitř KSČ a československé společnosti. Ovšem s tím rozdílem, že Titův stát démonizovaly jako agenta imperialismu, zdroj antisovětské politiky a revizionistické, marxismu-leninismu nepřátelské ideologie. Jugoslávie byla v jejich očích jedním z největších viníků „krizového vývoje“. Přáli si omezit vztahy s Jugoslávií na minimum a mimo jiné také zakázat, či alespoň výrazně redukovat oblíbené turistické cesty k Jaderskému moři.
Takový postup ovšem nebyl v zájmu nastupující normalizace. Realistický proud kolem Gustáva Husáka si naopak přál rozvíjet s Jugoslávií korektní vztahy. Jugoslávie totiž byla důležitým ekonomickým partnerem a na spolupráci s ní závisel v mnoha ohledech i plán zvyšovat výkon československé ekonomiky a životní úroveň, na čemž chtěl Husákův režim budovat svoji legitimitu. Kromě toho si Husák a další protagonisté normalizace upřímně přáli zbavit se nálepky pouhých loutek Moskvy a usilovali proto dostat od Tita, jako velké autority u československé i světové veřejnosti, gesto uznání.
Ovšem skutečný postoj jugoslávské politické elity „jugoslávskému mýtu“ příliš neodpovídal. Tito i ostatní jugoslávští funkcionáři bez ohledu na veřejná prohlášení postupovali vůči Československu pragmaticky. Jugoslávci sice trvali na odsouzení okupace, nebránili se však tomu, aby s novými československými vládci našli společnou řeč tam, kde byla spolupráce vzájemně prospěšná. Navenek však dávali vždy jasně najevo, že nezávislá a mezinárodně respektovaná Jugoslávie musí mít ve vzájemných vztazích s Československem, jako pouhým sovětským satelitem, navrch.
Výsledkem byla zvláštní forma v zásadě korektních, nikdy však přespříliš srdečných vztahů, které se podařilo nastavit na podzim roku 1973, kdy G. Husák navštívil Bělehrad. Obě strany sice hovořily o „socialistickém přátelství“, interně se však vyjadřovaly o svém partnerovi kriticky. Zvláštní způsob informování o druhé zemi si osvojila média: s výlučným odkazem na oficiální zdroje druhé země poukazovala pouze na negativní stránky tamní reality. Československý tisk tak pravidelně referoval o ekonomických problémech, vysoké nezaměstnanosti, zvyšujících se rozdílech mezi vyspělými a zaostalými regiony. Čtenář Rudého práva a dalších novin měl nabýt dojmu, že problémy, které musí řešit Jugoslávie, v Československu neexistují nebo byly díky překonání „krizového vývoje“ s úspěchem zažehnány. Negativní obraz Jugoslávie tak měl se zadostiučiněním nastínit, kam by se mohl ubírat vývoj v Československu, pokud by v roce 1968 nepřišla „bratrská pomoc“.
Setkání G. Husáka a J. B. Tita v Bělehradě v roce 1973
„Socialistické přátelství“ nicméně umožnilo navazovat spolupráci obou zemí na úrovni podniků, kulturních institucí nebo vědeckých ústavů. Rozvíjel se turismus. Jugoslávie tak do určité míry mohla pro Československo plnit úlohu „okna na Západ“, skrze něž českoslovenští občané nahlíželi odlesk světa, který jim byl většinou zapovězen.
Vskutku objevným byl výzkum československo-jugoslávských vztahů v období Gorbačovovy Perestrojky, který byl jako většina dalšího výzkumu založen na podrobné analýze příslušných písemností uložených v ústředních archivech českých, srbských a chorvatských. Ze záznamů jednání mezi československými a jugoslávskými partnery totiž vyplynula jedna dosud neznámá skutečnost. Normalizační elita se bránila zavádět do Československa reformy podle sovětského vzoru. Právem se obávala, že budou příliš připomínat pražské jaro, na jehož zásadním odmítnutí stála křehká stabilita jejího režimu. Alternativní inspirací se v tuto chvíli proto stala Jugoslávie, kde dosavadní experimenty trvající již tři desetiletí zjevně nikdy nenarušily mocenský monopol komunistické strany. Jugoslávský případ se tak na rozdíl od sovětského zdál přijatelnější a méně riskantní. Podle jugoslávského vzoru tak byl například v létě roku 1988 zaveden nový zákon o státním podniku, který mimo jiné obsahoval princip socialistické samosprávy. K rozvinutí bližší spolupráce či dokonce spojenectví však oba socialistické režimy již příležitost nedostaly.
První oficiální zahraniční návštěvou, kterou přijali v lednu 1990 v nových funkcích někdejší disidenti prezident Václav Havel a ministr zahraničí Jiří Dienstbier, byl jugoslávský ministr zahraničí Budimir Lončar. Havel s Dienstbierem oceňovali podporu Jugoslávie pražskému jaru z roku 1968. Havel pak vyjádřil přání, aby se Československo při reformě svého systému inspirovalo jugoslávským samosprávným socialismem. Oba politici, stejně jako většina veřejnosti, si totiž tehdy nebyli vědomi hluboké krize, ve které se Jugoslávie právě nacházela. Jugoslávský mýtus ještě přežíval v české a slovenské společnosti více jak rok, než jej náhle překryly či rozvrátily znepokojivé záběry z Vukovaru a dalších míst bojů na území v křečích se hroutící kdysi obdivované „bratrské“ Jugoslávie.
Výsledky grantového projektu byly publikovány v řadě studií vydaných doma i v zahraničí. Hlavních výstupem je kniha V čase odkvétání. Československo a Jugoslávie v období pozdního socialismu vydaná v loňském roce vydavatelstvím Filozofické fakulty UK. Záhřebské nakladatelství Srednja Europa nyní připravuje její chorvatský překlad, který bude jazykově dostupný čtenářům i v ostatních zemích bývalé Jugoslávie.
Hlavním řešitelem a autorem článku je PhDr. Ondřej Vojtěchovský, Ph.D., z Ústavu světových dějin FF UK, spoluřešitelem projektu byl prof. PhDr. Jan Pelikán, CSc., z Katedry jihoslovanských a balkanistických studií FF UK.
Grantová agentura České republiky v druhém ročníku soutěže JUNIOR STAR podpořila 16 vysoce výběrových projektů začínajících vědců. Vybrané z nich představujeme v rámci webového seriálu.
Granty JUNIOR STAR umožnují badatelům a badatelkám se vědecky osamostatnit a věnovat se vlastním výzkumným tématům. Jsou určeny výhradně pro začínající vědce a vědkyně, kteří získali doktorát před méně než 8 lety a již mají zahraniční zkušenost. Na pět let řešení projektu mohou čerpat finanční podporu až 25 milionů Kč.
Vyhlášení výsledků soutěže JUNIOR STAR pro projekty s počátkem řešení od ledna 2023 proběhne již 4. listopadu 2022.
Počítačový návrh templatoveho sestavování, replikace a syntézy na iontových površích
Ing. Prokop Hapala, Ph.D., Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
„Vymýšlíme metodu, jak by se molekuly mohly samy skládat do složitých struktur podobně jako v živých organizmech.“
Nejambicióznějším cílem projektu Prokopa Hapaly je vytvořit univerzální metodu sestavování počítačových obvodů z molekul. Inspirací pro tuto metodu je způsob sestavování molekulárních strojů v živých organismech podle kódu zapsaném v DNA, ale v tomto případě se vše odehrává v bezvodém prostředí na povrchu pevného krystalu, které je vhodnější pro vývoj a výrobu nano-elektroniky, čímž se liší od biologických struktur. Současně s tím je také vyvíjen simulační software, pomocí kterého bude možné efektivně navrhovat a simulovat různé molekuly, způsob, jakým se spolu sestavují a reagují na povrchu iontových krystalů, nebo například jak vypadají jejich obrázky v sondovacích mikroskopech.
„Vždy mě zajímala chemie a počítače. Snil jsem o možnosti s atomy a molekulami manipulovat přímo, moci je vidět a mít nad nimi větší kontrolu. Proto jsem studoval kvantovou chemii a dostal se do laboratoře specializované na sondovací mikroskopii. V kvantových simulacích na počítači stavíte molekuly virtuálně z jednotlivých atomů jako lego. A teď se zase z druhé strany zabývám tím, jak z těch molekul postavit počítače,“ konstatuje řešitel projektu doktor Hapala.
Projekt se pokouší o počítačový návrh molekulární architektury pro samo-skladbu molekulárních obvodů a dalších složitých struktur na povrchu iontového krystalu ve vysokém vakuu (UHV) inspirované biologickými principy. Jako prostředek k tomu je také vyvíjen výkonný simulační software, který by měl výrazně usnadnit a zrychlit hledání molekulárních architektur a reakcí v tomto prostředí.
Ing. Prokop Hapala, Ph.D.
Funkční genomika a symbio-genomika v klíšťatech
Mgr. Jan Perner, Ph.D., Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
„Máme technologické možnosti, které nám umožňují pochopit principy, příčinné souvislosti a důsledky molekulárního fungování klíšťat.“
Projekt Jana Pernera z Biologického centra Akademie věd zkoumá klíšťata z pohledu funkční genomiky, tedy přístupu, který podává funkční vysvětlení pro jednotlivé části klíštěcího genomu neboli genetické podstaty. Klíště má jakožto parazit některé části genomu zredukované. Tuto redukci si klíšťata kompenzují svým „loupežným“ metabolismem. V průběhu evoluce si vyvinuly mechanizmy, které jim umožňují získávat nezbytné látky z krve hostitele a ty pak zakomponovat do svých vlastních metabolických drah. Klíšťata navíc „hostí“ bakterie, které pro ně produkují látky nedostupné v krvi hostitele.
„Umíme pomocí systému 3D tisku a biotisku sát a zkoumat klíšťata bez použití živých zvířat. Sekvenováním a identifikováním makromolekul, které klíště tvoří, odhalujeme jeho molekulární repertoár umožňující několikadenní spojení s hostitelem, ale také kolik a jaké mikroorganizmy klíště v dané životní fázi okupují,“ říká řešitel projektu doktor Perner.
Funkční kontext aliance mezi klíštětem a jejím bakteriálním symbiontem neboli „spojencem“, žijícím uvnitř parazita je do značné míry neprozkoumaný. Projekt si tak klade za cíl odhalit integraci metabolismu symbiontních bakterií do fyziologie klíšťat a poskytne důkladný vhled do strategií evoluční molekulární diplomacie mezi bakteriemi a klíštětem, jakožto hostitelským eukaryotem.
Mgr. Jan Perner, Ph.D.
4D buněčná přepážka
Ing. Roman Pleskot, Ph.D., Ústav experimentální botaniky AV ČR, v.v.i.
„Vytvoříme podrobnou mapu procesu dělení rostlin na úrovni jednotlivých biomolekul.“
Buněčné dělení je základním procesem pro každou živou buňku na Zemi, avšak dělení rostlinných buněk se zásadně liší od dělení buněk živočichů a hub. V průběhu evoluce se u rostlin totiž vyvinul jedinečný membránový útvar, takzvaná buněčná přepážka, která svým růstem ze středu buňky odděluje dvě dceřiná jádra. Vědecký tým Romana Pleskota ve svém projektu usiluje o odhalení dosud neznámých detailů jejího vývoje, které budou sloužit ke studování dynamické souhry mezi proteiny, lipidy a polysacharidy buněčné stěny a k popsání transportních procesů rostlin, které jsou ke tvorbě přepážky klíčové.
„Ačkoliv se rostliny mohou zdát na první pohled nehybné a postrádající aktivní pohyb, jejich buněčné procesy vykazují přesný opak. Rostliny jsou jako modelový systém buněčné biologie často upozaděny, i když to byly právě rostlinné buňky, které daly vznik buněčné biologii jako vědní disciplíně. Rostliny jsou také absolutně nezbytné pro naši společnost, jako zdroje potravy, příbytku nebo léčiv,“ vysvětluje doktor Pleskot.
Podpořený projekt JUNIOR STAR popíše časoprostorovou dynamiku vývoje buněčné přepážky na úrovni jednotlivých proteinů a vytvoří podrobnou 4D mapu, která objasní unikátní dynamiku dělení rostlin a pomůže lépe pochopit její evoluci.
Ing. Roman Pleskot, Ph.D.
Data, algoritmy, moc: Ekonomické teorie informační společnosti
Ole Jann, Ph.D., Národohospodářský ústav AV ČR, v.v.i.
„Projekt si klade za cíl pochopit, jak nové technologie a internet ovlivňují způsob nakládání s informacemi a jaký dopad to má na současnou ekonomiku a společnost.“
Většina z nás je značnou část dne „online“ – kvůli práci, nakupování, zjišťování informací nebo komunikaci na sociálních sítích. To vše generuje obrovské množství dat a zanechává za námi nesmazatelnou digitální stopu, kterou dále využívají soukromé společnosti. Projekt Oleho Janna pomůže pochopit informační změny, k nimž dochází, jak v mnoha ekonomických sektorech, tak i ve společnosti jako takové. Zaměří se také na vztah mezi informacemi a mocí – zodpoví otázky týkající se soukromí, vlastnictví dat, jejich centralizace či decentralizace, algoritmů a výpočetních procesů.
„V obecné rovině chceme lépe pochopit, jak přemýšlet o ekonomice založené na datech, internetu a o tom, jak mění naše životy. Hodně se například diskutuje o tom, co jsou to data, jak fungují trhy s daty a jak by měly být regulovány. Jsou data ‚novou ropou‘, tj. podobnou komoditou, nebo jde o něco jiného, co vyžaduje nové způsoby chápání? Jak firmy využívají získaná data k ovlivňování a možná i kontrole našich životů a jak na to mohou reagovat jednotlivé vlády a spotřebitelé?“ ptá se řešitel projektu doktor Jann.
Vědec původem z Německa, který působí od roku 2019 na CERGE-EI – společném pracovišti Univerzity Karlovy a Národohospodářského ústavu AV ČR, bude na projektu spolupracovat s výzkumníky z Itálie, Velké Británie, Německa a dalších zemí.
Ole Jann, Ph.D.
O dalších podpořených projektech se začátkem řešení v letošním roce se můžete dozvědět v prvním díle tohoto seriálu.
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.
Obr. 1) Nádorově asociované fibroblasty (A, B) jsou znázorněné pomocí interakce F-aktinu s phalloidinem značeným rhodaminem (červený signál), jádra jsou znázorněna DAPI. Exosomy produkované nádorovými buňkami značené GFP (zelený signál; A) se vážou na fibroblasty. Měřítko je 100 mm. 
Snímky bukového dřeva, které bylo ošetřeno roztokem kofeinu. Na snímku vlevo je diagonálně zobrazena céva při 2 500násobném zvětšení a pravý snímek představuje zvětšený výřez s detailním zobrazením povrchu při 50 000násobném zvětšení pod elektronovým mikroskopem.
Obr. 2 Čím je koktejl interagujících látek složitější, tím více produktů reakce může vzniknout. Nicméně výslednou aktivitu enzymu aromatázy je možné určit na základě aktivity NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfát, kofaktor oxidačně-redukčních dějů v buňce) a jednotlivé produkty reakce zase pomocí ESI-MS (hmotnostní spektrometrie s ionizací elektrosprejem).
doc. Ing. Mgr. Ioannis Markonis, Ph.D.
Dr. Dominik Kriegner
RNDr. David Sehnal, Ph.D.
Struktury používané k signalizaci obranných mechanismů mohou být odvozeny ze společného základu (žebra, zobrazená vlevo) nebo jsou vytvořeny pouze z chloupků a jedná se jen o iluzi žeber. Jiný základ ovšem neumožňuje dokonalou podobnost (Micronychus pardus, vpravo).
Molekulární fylogenetika umožňuje datování vzniku mimetických vzorů a identifikaci místa jejich vzniku.
Výstražné vzory dlouhoústcovitých vznikají v nepříbuzných skupinách. Fotografie ukazují zástupce dvou podčeledí jednoho druhu čeledi dřevomilovitých (Eucnemicdae).
Spoluřešitelé projektu, M. Motyka (uprostřed) a D. Kusý (vlevo) s místními terénními asistenty a pracovníkem centra Akademie věd ČR J. Kuou (v popředí vpravo).
Středověký diagram ilustrující schopnosti lidské mysli podle aristotelské tradice. Z pojednání Qualiter caput hominis situatur, Cambridge University Library MS Gg.1.1, f. 490v.
Anechoidní komora – akusticky izolovaná místnost bez odrazů zvukových vln od stěn.
Obarvená AM houba v kořenech medyňku vlnatého (Holcus lanatus) – oválné objekty jsou vesikuly, větvené útvary jsou arbuskuly.
Obarvená AM houba v kořenech kostřavy červené (Festuca rubra), zde jsou vidět jen arbuskuly a propojující hyfy.
Obálka časopisu Socijalistička Čehoslovačka, vydávaného velvyslanectvím ČSSR v Bělehradu
Čeští rekreanti v Bečići
Setkání G. Husáka a J. B. Tita v Bělehradě v roce 1973
Ing. Prokop Hapala, Ph.D.
Mgr. Jan Perner, Ph.D.
Ing. Roman Pleskot, Ph.D.
Ole Jann, Ph.D.