Využití magnetické rezonance je nejviditelnější ve zdravotnictví. Tato metoda je ale neocenitelná rovněž při určování složení nových materiálů anebo třeba proteinů v živých organismech. Zdeněk Tošner z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze vytváří postupy, které vědcům v Česku i ve světě pomáhají měření vylepšit. Za svůj výzkum byl v minulosti nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR.
Díky filmům a seriálům z lékařského prostředí zná téměř každý vyšetření magnetickou rezonancí. Pacient je vsunutý do tunelu, kterým je vlastně velký magnet. S jeho pomocí je možné určit, jak jsou v těle rozmístěna vodíková jádra, čili voda, která tvoří většinu těla. Podle toho pak přístroj zobrazí vnitřní orgány a další struktury.
Toto technicky složité lékařské využití je však ještě relativně jednoduché ve srovnání s magnetickou rezonancí nasazenou na analýzu dalších materiálů.
Nejenom na složení, ale i na struktuře záleží
„V tomto případě nesledujeme jenom vodík, ale také množství různých jiných atomů. Mezi nejběžnější patří uhlík, fosfor, fluor, dusík, který je významný pro proteiny, křemík a hliník v materiálových vědách,“ vysvětluje Zdeněk Tošner.
Magnetická rezonance je založena na spinu, což je kvantová vlastnost částic, kterou klasická fyzika nezná. Jde o vnitřní moment hybnosti, jehož hodnota je pro každou částici přesně daná. Spin mají kromě elementárních částic, jako jsou protony či elektrony, také jádra atomů. A díky tomu se dají nukleární magnetickou rezonancí identifikovat.
„Zkoumaný vzorek vložíme do přístroje se silným magnetickým polem. Spiny částic ve vzorku se částečně zorientují podle magnetického pole, ale hlavně se začnou chovat jako dětská káča, jejíž osa se otáčí kolem svislé polohy. V magnetické rezonanci pak měříme frekvenci takového otáčení. Různá atomová jádra se nacházejí v různě pozměněném lokálním magnetickém poli a otáčejí se různou rychlostí. Podle toho je můžeme odlišit,“ popisuje doktor Tošner. „Není to tak, že okamžitě poznáme, jaké částice nebo atomy uvnitř jsou. Musíme vědět, co hledáme, a tomu přizpůsobíme použitou metodu.“
Ještě podstatnější je, že z výsledků získaných tímto „jaderným kompasem“ se dá vysledovat, jak jsou atomy vzájemně spojeny chemickými vazbami, a také vypočítat jejich pozici v molekule, a to podle toho, jak se atomy v magnetickém poli vzájemně ovlivňují. Tato pozice je významná proto, že určuje strukturu materiálu, z níž vyplývají vlastnosti materiálu.
Výrazně je to vidět například u proteinů. Stává se, že dvě bílkoviny v lidském těle mají úplně stejné chemické složení, ale jedna je užitečná nebo neškodná, kdežto druhá vyvolává onemocnění. Stojí za tím fakt, že má jinou prostorovou strukturu a jinak se váže na lidské tkáně. Díky znalosti této struktury pak vědci mimo jiné vyvíjejí léky, které by se měly „nalepit“ přesně na tvar nechtěného proteinu, a zabránit tak jeho zachycení v tkáních.
Zdeněk Tošner mění měřicí sondu v supravodivém magnetu. (Foto: PřF UK)
Sada postupů pro vědce z celého světa
Některé zkoumané vzorky je možné rozpustit ve vhodném rozpouštědle. V něm se může molekula volně otáčet, díky čemuž se dá lépe změřit. Oproti tomu průmyslové materiály zůstávají v pevném skupenství a také bílkoviny bývají pevně zakotveny v buněčné membráně. Jejich molekuly tedy nemohou volně rotovat. Otáčet se v přístroji musí celý vzorek. Postup měření je proto podstatně složitější. A právě tím se zabývá Zdeněk Tošner, a to i v projektu, na němž spolupracoval s kolegy z Technické univerzity v Mnichově a za který byl nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR.
Využili při tom takzvanou teorii optimálních procesů, což je matematický postup výhodného řízení složitých činností ovlivňovaných mnoha proměnnými. V tomto případě jde o ozařování vzorků radiofrekvenčními pulzy tak, aby se podařilo získat výsledek co nejdříve a s co největší citlivostí.
„Vypracovali jsme vlastně speciální sadu postupů, které se dají úspěšně využít při charakterizaci nerozpustných proteinů magnetickou rezonancí,“ shrnuje Zdeněk Tošner. Výsledky vědci publikovali v uznávaných odborných časopisech Science Advances, Journal of the American Chemical Society či Angewandte Chemie.
„Kolegové se na nás obracejí s prosbou o radu, který náš postup by měli nejlépe využít ve svých měřeních,“ popisuje využití metody doktor Tošner. „A často se o tom, že náš postup použil někdo v zahraničí, dozvím až z odborné databáze, která zachytí citaci některého našeho článku. Jeho autoři poctivě zaznamenali, že při svém výzkumu použili naše postupy měření. A to potěší.“
RNDr. Zdeněk Tošner. Ph.D.
Narodil se v roce 1976. Vystudoval biofyziku na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze, doktorát z fyzikální chemie získal ve společném programu na Stockholmské univerzitě a Univerzitě Karlově.
Nyní působí na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy. Jeho hlavním vědeckým zájmem jsou metody měření nukleární magnetickou rezonancí.
Projekt nominovaný na Cenu předsedy Grantové agentury ČR: Vývoj experimentů nukleární magnetické rezonance pevné fáze pro studium proteinů pomocí teorie optimálních procesů
Úvodní ilustrace: Umělecké ztvárnění experimentu nukleární magnetické rezonance pro Journal of the American Chemical Society. Práškový vzorek v rotorku se otáčí uvnitř cívky orientované pod úhlem 54,7° vzhledem ke směru vnějšího magnetického pole. Pomocí cívky se vytvářejí sofistikované radiofrekvenční pulzy symbolizované čísly.
Smlouvy o kontrole zbrojení představují zásadní nástroj pro zajišťování bezpečnosti států a lidí. Výzkum Jana Karlase z Fakulty sociálních věd Univerzity Karlovy podpořený GA ČR odhaluje příčiny, proč státy tyto smlouvy uzavírají, i to, co jim v jejich uzavření brání.
Od počátku své existence státy zbrojí – aby zajistily vlastní bezpečnost, případně získaly schopnost ozbrojenou cestou prosazovat své zájmy. Neomezené zbrojení jim ale více bezpečnosti nepřináší – naopak je v reakci na ostatní státy nutí zbrojit ještě více. V 60. letech minulého století si většina zemí začala více uvědomovat ničivou sílu obrovských zbraňových arzenálů. Postupně proto došlo k vytvoření dvou kategorií mezinárodních smluv, které kontrolují zbrojení nebo přímo zakazují některé konkrétní druhy zbraní. Tyto smlouvy mají všeobecnou povahu, tedy cílí na členství všech existujících států.
Do první kategorie patří smlouvy, které se vztahují na zbraně hromadného ničení. Tyto smlouvy omezují vlastnictví nebo testování jaderných zbraní, zakazují chemické a biologické zbraně a zakazují rozmisťování zbraní hromadného ničení v Antarktidě, ve vesmíru a na mořském dně. Těchto smluv v současnosti existuje 10. Nejznámější z nich je Smlouva o nešíření jaderných zbraní z roku 1968. Druhou kategorii tvoří smlouvy, které regulují nehumánní konvenční zbraně. První z nich byla Úmluva o zákazu nebo omezení použití některých konvenčních zbraní uzavřená v roce 1980. Později ji doplnily další dvě úmluvy, které zakazují protipěchotní miny a kazetovou munici.
Rozdílné přístupy k členství
Aby byly smlouvy o kontrole zbrojení a odzbrojení skutečně účinné a měly potřebnou legitimitu, musí sdružovat všechny státy, anebo alespoň velkou většinu z nich. Tohoto cíle se však dosud zdaleka nepodařilo dosáhnout. Typicky dochází k tomu, že určitý počet zemí novou smlouvu po jejím podepsaní rychle ratifikuje. Další státy k ní ale přistupují s velkým zpožděním a některé se dokonce jejími stranami nikdy nestanou. Například Úmluvu o zákazu biologických zbraní ratifikovalo více než 75 % států až po 31 letech od jejího přijetí. Ačkoli Úmluva o zákazu nebo omezení použití některých konvenčních zbraní byla podepsána před více než 40 lety, do současnosti ji ratifikovalo pouze 127 států. Tato situace vede k důležité otázce: proč se některé státy připojují ke smlouvám o kontrole zbrojení, a jiné nikoli, anebo tak činí s výrazným zpožděním?
Přínosy a náklady ratifikace
Důležitým východiskem pro výzkum Jana Karlase byla skutečnost, že vysvětlení účasti ve smlouvách o kontrole zbrojení, která nabízí již existující literatura, nejsou v souladu s některými důležitými skutečnostmi. Předchozí studie uvádějí, že země ratifikují smlouvy týkající se zbraní hromadného ničení tehdy, pokud nečelí silným bezpečnostním hrozbám nebo nemají potřebné schopnosti k vývoji těchto zbraní. Nicméně mnoho zemí, které tyto charakteristiky vykazují, dané smlouvy ratifikovalo s velkým zpožděním anebo tak dosud vůbec neučinilo. Existující literatura také tvrdí, že jednání států týkající se nehumánních konvenčních zbraní ovlivňují posilující se normy, které tyto zbraně považují za nevhodné. Skutečnost, že velký počet států dosud neratifikoval některou ze smluv regulujících tyto zbraně, je však v rozporu s domnělou vahou uvedených norem.
Ve snaze vytvořit vysvětlení, která by lépe odpovídala skutečnému chování států, vyšel Jan Karlas z předpokladu, že přístupy k ratifikaci smluv o kontrole zbrojení ovlivňují především přínosy a náklady, které z této ratifikace plynou. Na základě tohoto východiska zformuloval hypotézy vysvětlující členství pro různé typy smluv. Tyto hypotézy následně otestoval pomocí statistických metod.
Nové poznatky o ratifikaci smluv o zbraních hromadného ničení
Výzkum Jana Karlase koriguje dosavadní představu, že státy, které čelí bezpečnostní hrozbám, odkládají ratifikaci smluv o zbraních hromadného ničení. Podle provedeného výzkumu tak činí spíše země, které již danou zbraň vlastní nebo o ni usilují, a to pouze v případě smluv, které danou zbraň zcela zakazují nebo zakazují její testování. Bezpečnostní hrozby představují méně výraznou překážku pro připojení se ke smlouvám o zbraních hromadného ničení, než bývá uváděno.
To však neznamená, že je rozšiřování uvedených smluv rychlé. Provedený výzkum totiž ukazuje, že zda a jak rychle státy k těmto smlouvám přistoupí souvisí s tím, zda pro ně členství má politický nebo ekonomický přínos. Ke smlouvám o jaderných zbraních přistupovaly v minulosti rychleji státy, které podporovaly liberální hegemonický řád vybudovaný USA. U jiných smluv platí, že pravděpodobnost členství roste s ekonomickými přínosy pro daný stát. Jedná se o smlouvy regulující biologické a chemické zbraně a stanovující základní pravidla pro ekonomickou, vědeckou a jinou činnost probíhající v Antarktidě a ve vesmíru. Pravděpodobnost, že stát ratifikuje smlouvu regulující zbraně hromadného ničení, se také zvyšuje, jestliže se k příslušné smlouvě předtím připojil větší počet států ze stejného světového regionu. Důvodem je opět politická výhodnost ratifikace, v tomto případě konkrétně výhody z posílení dobré reputace země v daném regionu.
Proč se státy (ne)účastní smluv o nehumánních konvenčních zbraních?
Výzkum Jana Karlase ukazuje, že i v případě nehumánních konvenčních zbraní ovlivňují členství politické výhody. Politicky výhodné je v tomto případě přistoupení ke smlouvě pro vládní představitele v demokratických státech. Naplňují tímto způsobem přesvědčení domácích aktérů o tom, že je nutné chránit lidskou bezpečnost, které je typické právě pro demokratické společnosti. Stejně jako v případě smluv o zbraních hromadného ničení funguje i v případě smluv o nehumánních konvenčních zbraních jako motiv pro ratifikaci další politická výhoda – reputační přínos. Ten motivuje i v tomto případě k ratifikaci země, které se nacházejí ve světovém regionu, kde již určitý počet zemí danou smlouvu ratifikoval. Zvyšování počtu členů smluv o nehumánních konvenčních zbraních naopak zabraňuje jeden podstatný bezpečnostní náklad členství – omezení autonomie národní bezpečnostní politiky. Tento náklad brání členství v případě zemí sousedících se státy, jež se často účastní militarizovaných mezinárodních sporů.
Tým vědců z Vysokého učení technického v Brně pod vedením prof. Karla Maci dosáhl významného pokroku ve výzkumu transparentních keramických materiálů. Jejich projekt, podpořený Grantovou agenturou ČR (GA ČR), se zaměřil na zlepšení mikrostruktury a funkčních vlastností keramických materiálů pomocí precizní distribuce dopantů. Tento inovativní přístup přináší nové možnosti pro optické a optoelektronické aplikace.
Cihly, soška Věstonické venuše nebo nádobí. Výroba keramických předmětů je známa již od pravěku a provází lidstvo celým vývojem civilizace. Minulé století bylo ve znamení přechodu od přírodních keramických surovin k vysoce čistým syntetickým keramickým materiálům s výjimečnými vlastnostmi. Před padesáti lety jsme se tak mohli dočíst například o japonském keramickém automobilovém motoru, který snášel velmi vysoké pracovní teploty a přitom nepotřeboval chlazení.
Moderní vývoj a aplikace keramiky
Devadesátá léta 20. století byla obdobím intenzivního výzkumu konstrukčních a pevných keramik, které bylo možné využít při vysokých teplotách či ve velmi korozivním prostředí. Počátek 21. století je obdobím neméně intenzivního výzkumu přípravy a unikátních vlastností keramik v oblasti optických aplikací.
Keramické materiály se vyrábí metodami práškové metalurgie tak, že se jemné keramické prášky nejdříve za studena zhutní na hodnotu kolem 60 % teoretické hustoty a pak se za vysoké teploty spékají, přičemž vzniká kompaktní materiál. Tvar předmětu zůstává přibližně stejný, úměrně se ale zmenší jeho rozměry. Konečné vlastnosti keramiky lze ovlivnit nejen výběrem keramického materiálu a vhodnými parametry zpracování, ale také použitím stopových příměsí – dopantů. Dopanty lze výrazně měnit i elektrické nebo optické funkční vlastnosti.
Hlavním cílem projektu financovaného GA ČR bylo připravit a charakterizovat transparentní oxid hlinitý a dopovat ho prvky vzácných zemin a přechodových kovů tak, aby došlo k vyvolání fotoluminiscenčních efektů. Transparentní keramika pro optické a optoelektronické aplikace dnes představuje velmi dynamicky se rozvíjející trh. Víme, že průhlednost keramiky je podmíněna plnou hustotou (je tedy zcela eliminovaná porozita), vysokou homogenitou a ultrajemnozrnnou mikrostrukturou (velikost zrn nesmí přesáhnout vlnovou délku světla). Cílené dopování se využívá nejen pro zjemnění mikrostruktury transparentního oxidu hlinitého, ale i k vyvolání luminiscenčních vlastností. K tomu je nezbytné, aby byl dopant v keramice rozptýlen co nejhomogenněji.
Homogenní rozptýlení dopantu ale není zdaleka triviální problém, neboť oxidy vzácných zemin se do systému vnášejí ve formě nanooxidů homogenně přimíchaných do vstupního prášku oxidu hlinitého. Ionty dopantů se naštěstí v matrici oxidu hlinitého špatně rozpouštějí a segregují na hranicích zrn slinované keramiky, což vede k poměrně rychlému rozptýlení způsobenému vysokou difuzivitou podél hranic zrn. Pokud je ale optimální koncentrace dopantu překročena nebo není homogenizace dostatečná, dopant zčásti zůstane ve formě původních oxidů a požadované optické vlastnosti se výrazně zhorší.
„Hlavním přínosem naší práce na projektu bylo zvládnutí náročné technologie přípravy transparentní dopované či dokonce kodopované Al2O3 keramiky s luminiscenčními vlastnostmi. Připravit takový materiál je složité nejen kvůli optické dvojlomosti Al2O3 keramiky, ale také kvůli extrémně nízké rozpustnosti dopantů v matrici. Naopak výhodami tohoto materiálu jsou vysoká tvrdost a pevnost v tlaku, excelentní chemická stabilita a v neposlední řadě vysoká tepelná vodivost důležitá pro stabilitu vysokovýkonových součástí, jako jsou například pevnofázové lasery. Mezi další aplikační oblasti patří dozimetry, scintilátory, LED svítidla s vysokým jasem, optická vlákna atd.,“ říká prof. Karel Maca. „Kromě Al2O3 keramiky jsme připravili také transparentní luminiscenční MgAl2O4 a c-ZrO2 dopovanou keramiku. Dalším důležitým přínosem naší práce pak bylo vytvoření teoretických modelů pro rozpouštění dopantů v matrici a následná experimentální verifikace těchto modelů,“ uzavírá řešitel projektu.
Řešitelský tým (zleva dr. Katarína Drdlíková, dr. Daniel Drdlík, prof. Karel Maca, dr. Jiří Svoboda)
Zárodečný chromozom pěvců je genetickou záhadou – chová se jinak, než by měl. Jaký je původ a význam tohoto prazvláštního chromozomu, se snaží poodhalit tým vědců z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy vedený doktorkou Radkou Reifovou, která za svůj výzkum v loňském roce získala čestné uznání předsedy GA ČR a byla nominována na cenu předsedy GA ČR.
Zárodečný chromozom pěvců byl poprvé pozorován před zhruba 25 lety u zebřičky pestré (Taeniopygia guttata) a poměrně dlouhou dobu byl považován za genetickou kuriozitu několika málo ptačích druhů. Teprve nedávno se zjistilo, že se vyskytuje u všech pěvců, což je největší a nejrozmanitější linie ptáků, která vznikla přibližně před 50 miliony lety a zahrnuje více než polovinu všech ptačích druhů.
Zárodečný chromozom je v mnoha ohledech velice podivný. Na jednu stranu se jeví jako důležitý, protože jej během evoluce pěvců neztratil žádný z druhů. Na druhou stranu vykazuje poměrně neobvyklou a nestabilní dědičnost a velmi turbulentní evoluci.
Zárodečný chromozom je během časné embryogeneze eliminován ze všech somatických buněk, které tvoří smrtelné tělo jedince, a je zachován pouze v zárodečných buňkách, z nichž v dospělosti vznikají pohlavní buňky přenášející genetickou informaci do dalších generací. Kromě toho obvykle dochází k jeho ztrátě při vzniku samčích pohlavních buněk, takže se většinou dědí jen přes maternální linii. Ačkoli je zpravidla přítomen v jedné kopii u samců a ve dvou kopiích u samic, někdy může v rámci jedince dojít k jeho zmnožení, takže může být pozorován v proměnlivém počtu kopií v samčích i samičích zárodečných buňkách. Na rozdíl od ostatních ptačích chromozomů, které jsou co do počtu a velikosti velmi konzervativní, zárodečný chromozom velmi často svou velikost mění – v horizontu několika málo milionů let se dokáže změnit z jednoho z největších chromozomů v buňce v maličký mikrochromozom a naopak (Obrázek 1).
Obrázek 1. Variabilita ve velikosti zárodečného chromozomu u astrildovitých pěvců rodu Lonchura a zebřičky pestré (Taeniopygia guttata). Zárodečný chromozom je zobrazen ve formě mikrojádra (růžově) vyloučeného z jádra samčích pohlavních buněk (modře). Velikost mikrojádra odráží velikost zárodečného chromozomu, která se může pohybovat od maličkého mikrochromozomu až po jeden z největších chromozomů v buňce (převzato a upraveno ze Sotelo-Munoz et al., 2022).
Svou neobvyklou nemendelovskou dědičností, variabilitou v počtu kopií na buňku i schopností eliminace z některých tkání zárodečný chromozom připomíná tzv. parazitické B chromozomy – nadbytečné a pro organismy postradatelné chromozomy šířící se v populaci různými sobeckými mechanismy. B chromozomy byly pozorovány u mnoha rostlinných i živočišných druhů, ale obvykle mají z evolučního hlediska krátkodobou existenci. Stejně jako B chromozomy se i zárodečný chromozom skládá ze sekvencí zkopírovaných z normálních chromozomů. Na rozdíl od nich se však zdá být alespoň pro pěvce nepostradatelný a existuje už nejméně 50 milionů let.
Genetický hřbitov s jedním důležitým genem
Týmu vědců z Přírodovědecké fakulty UK ve spolupráci s kolegy z Ústavu molekulární genetiky AV ČR (dr. Jan Pačes) a Ústavu biologie obratlovců AV ČR (prof. Tomáš Albrecht) se podařilo jako jedněm z prvních osekvenovat velkou část zárodečného chromozomu, a to hned u dvou druhů pěvců – u slavíka obecného (Luscinia megarhynchos) a blízce příbuzného slavíka tmavého (L. luscinia). Výsledky byly překvapivé. Přestože měl zárodečný chromozom u obou druhů podobnou velikost, vykazoval mezi druhy obrovské rozdíly v genetickém složení (Obrázek 2).
To je zarážející vzhledem k tomu, že ostatní ptačí chromozomy mají normálně velmi podobný genetický obsah, a to i napříč mnohem vzdálenějšími druhy. Kromě toho většina genů na zárodečném chromozomu představovala různě zkrácené a evidentně nefunkční pseudogeny. Zárodečný chromozom se tak vyjevil jako jakýsi genetický hřbitov, na který se relativně často kopírují geny z normálních chromozomů, ale osudem většiny z nich je postupná degenerace a ztráta funkce. To do značné míry vysvětluje, proč tak snadno mění svoji velikost.
Obrázek 2. Dva druhy slavíků (slavík obecný nahoře a slavík tmavý dole) (A) a jejich zárodečný chromozom zobrazený v pachytenních spermatocytech (B). Jednotlivé spárované homologní chromozomy jsou obarveny protilátkou proti synaptonemálnímu komplexu (červeně). Zeleně jsou pomocí CREST protilátky označeny centromery a celý zárodečný chromozom, který je dále zobrazen ve větším zvětšení v rámečku v pravém horním rohu. Původ sekvencí na zárodečném chromozomu se mezi oběma druhy slavíků velmi liší (C). Sdílené sekvence mezi oběma druhy jsou na vnějším okraji kruhových grafů znázorněny černě, zatímco potenciálně sdílené sekvence jsou znázorněny šedě a druhově specifické sekvence bíle (převzato a upraveno ze Schlebusch et al. 2023).
Mezi hromadou nefunkčních a z velké části druhově specifických sekvencí se však vědcům podařilo najít jeden evidentně důležitý gen, který byl přítomen u obou druhů slavíků a zároveň obsahoval kompletní kódující oblast u všech zkoumaných jedinců. Jedná se o kopii genu Cpeb1, což je důležitý gen, jehož proteinový produkt reguluje genovou expresi na úrovni translace. Klíčovou roli hraje zejména během zrání oocytů a raného embryonálního vývoje, neboť v těchto fázích je obecně utlumena transkripce v jádře a syntéza proteinů do značné míry závisí na translaci předem nasyntetizovaných a dlouhodobě uložených transkriptů v cytoplazmě, kterou diriguje právě proteinový produkt Cpeb1 genu.
Český vědecký tým (Obrázek 3) spočítal, že Cpeb1 gen se na zárodečný chromozom zkopíroval na samém počátku evoluce pěvců, což z něj činí jeden z nejstarších genů identifikovaných na zárodečném chromozomu. Od originální sekvence na normálním chromozomu se za tu dobu značně odlišil, a ačkoli funkci nové pěvčí kopie Cpeb1 genu zatím neznáme, dá se předpokládat, že by mohla regulovat expresi nového souboru proteinů, a stát tak za nějakou důležitou buněčnou diferenciací, jako je například samotné rozlišení smrtelné somatické linie od nesmrtelné zárodečné linie, k níž dochází stejně jako k eliminaci zárodečného chromozomu ve velmi časné embryogenezi.
Obrázek 3. Skupina dr. Radky Reifové z Přírodovědecké fakulty UK během procházky vylidněnou Prahou v roce 2020, kdy probíhaly pilotní experimenty na projektu zárodečného chromozomu.
Od genetického vetřelce k nepostradatelné součásti
Výzkum dr. Radky Reifové a jejího týmu podpořený GA ČR přinesl zcela nový pohled na vznik a evoluci pěvčího zárodečného chromozomu. Zdá se, že zárodečný chromozom původně mohl být postradatelným parazitickým B chromozomem, který si podobně jako některé jiné B chromozomy vyvinul eliminaci ze somatických buněk tak, aby si zachoval svoji dědičnost, ale pokud možno zároveň co nejméně škodil svému hostiteli. Jeho omezení na zárodečnou linii však postupem času mohlo vést k tomu, že se na něm vyvinuly geny, jejichž exprese je důležitá pro vývoj zárodečné linie a vznik pohlavních buněk, ale zároveň škodí v somatických buňkách.
Z původně parazitického chromozomu se tak stal pro pěvce nepostradatelný chromozom, jehož programovaná eliminace může hrát klíčovou roli v jednom z nejdůležitějších vývojových procesů živočichů, jakým je rozlišení somatické a zárodečné linie buněk. Výsledky tak poukazují na důležitost obecně přehlížené, avšak v živočišné i rostlinné říší stále častěji pozorované programované DNA eliminace jakožto mechanismu regulace genové exprese během ontogeneze.
I desetiminutová změna v každodenním pohybovém chování může vést ke zmírnění rizika obezity – to je jedním z hlavních zjištění studie, jejímž hlavním autorem je Aleš Gába z katedry přírodních věd v kinantropologii Fakulty tělesné kultury UP a na níž se podíleli i odborníci z Přírodovědecké fakulty UP. Vědci za podpory GA ČR analyzovali data téměř deseti tisíc respondentů od 5 do 90 let ze sedmi zemí, výsledky vyšly ve Sports Medicine, předním odborném periodiku v oblasti sportovních věd.
Odborníci rozlišují tři druhy pohybového chování během 24 hodin dne: pohybovou aktivitu, sedavé chování a spánek. Řešitelé tzv. realokační analýzy se zaměřili na to, jaký vliv na BMI a obvod pasu mohou mít vzájemné přesuny času (realokace) mezi zmíněnými druhy pohybového chování. Tedy například, jak se projeví, pokud zkrátíme dobu sezení o 10, 30 nebo 60 minut a o tuto dobu se budeme déle hýbat.
„Využili jsme potenciálu toho, že jsem byl osloven ke spolupráci na velké mezinárodní metaanalýze, kterou zastřešuje Australian Catholic University a v níž se pracuje s daty z jedenácti studií. Mohli jsme tak na robustní dataset aplikovat naše know-how, které jsme s týmem Karla Hrona z katedry matematické analýzy a aplikací matematiky PřF UP získali během spolupráce na dřívějším projektu,“ uvedl Aleš Gába, který se využitím času z pohledu pohybového chování začal před zhruba osmi lety zabývat jako jeden z prvních v České republice.
Podotkl zároveň, že se ve studii zabývají teoretickými realokacemi mezi druhy pohybového chování. „Naše analýza tak může být podkladem pro experimentální studii, v rámci níž by se prováděním cílených změn v pohybovém chování ověřily naše teoretické výsledky,“ dodal vědec z FTK UP.
Řešitel projektu Aleš Gába
Zjištění studie jednoznačně potvrzují příznivý vliv středně zatěžující pohybové aktivity (anglická zkratka MVPA, moderate-to-vigorous physical activity) a jejího navýšení, a to napříč sledovanými věkovými skupinami respondentů. „Pouze u adolescentů jsme získali poněkud nekonzistentní výsledky, které diskutujeme, ale obecně můžeme říci, že MVPA je faktor, který funguje. Naše výsledky tak plně podporují doporučení Světové zdravotnické organizace, která motivuje jedince k navýšení MVPA. Důležitá se zdá i lehká pohybová aktivita (LPA, light physical activity), kterou můžeme chápat jako něco mezi sedem a chůzí a lze k ní počítat například i domácí práce nebo péči o sebe. LPA a její navyšování na úkor sezení může vhodně připravit jedince na intenzivnější změnu, přičemž má smysl jistá postupnost, jít krok za krokem. Nemůžeme například obézního jedince ze sedu tlačit do běhu, tam hrozí rizika zdravotní, také demotivace. Co se pak mimo jiné týče spánku, je lepší si o půlhodinu déle pospat, než tu samou půlhodinu prosedět u mobilu nebo televize a odkládat tím nástup spánku na pozdní noční hodiny,“ přiblížil některá zjištění Aleš Gába.
Podle výsledků analýzy pro klinicky významný efekt stačí již 10minutové realokace. „Redukce sezení má význam vždy. Nemusí přitom jít o intenzivní aktivitu po dlouhou dobu, ale i o lehkou aktivitu po dobu relativně krátkou, což se dá poměrně snadno zavést do běžného denního režimu,“ dodal hlavní řešitel studie s doporučením pro případné intervenční strategie, které by nejprve měly udělat maximum pro to, aby se daný jedinec z pohledu pohybového chování nezhoršoval, a teprve poté jej postupně přes lehké aktivity dostávat k těm náročnějším.
K vývoji nových léčiv zaměřených na metabolická onemocnění, jako je například cukrovka, by mohl vést objev vědců z Fyziologického ústavu Akademie věd ČR, jejichž výzkum byl podpořen Grantovou agenturou ČR (GA ČR). Odhalili detaily mechanismu, jakým buňky slinivky břišní reagují na změny v hladině cukru v krvi. Zaměřili se na tzv. beta buňky, které produkují hormon inzulin a pomáhají udržovat metabolickou rovnováhu.
Beta buňky slinivky břišní hrají zásadní roli v regulaci hladiny cukru v krvi. Pokud jeho hladina stoupne, začnou uvolňovat hormon inzulin. Aby mohly správně fungovat, musí se neustále přizpůsobovat nutričnímu stavu organismu a přijímané stravě. Uvolnění inzulinu ovlivňuje celá řada faktorů, jako jsou buněčná energie, hladina vápníku nebo reaktivní formy kyslíku (ROS) – dříve považované pouze za škodlivé vedlejší produkty metabolismu. Jak ale vědci dokázali, reaktivní formy kyslíku fungují jako významné signální molekuly.
Experti pomocí specifických metod zkoumali, jak ROS ovlivňují proteiny, které řídí fyziologické pochody v beta buňkách.
„Naše výsledky ukazují, že při vyšší hladině cukru v krvi dochází ke zvýšení ROS, což vede k cíleným změnám ve struktuře řady proteinů odpovědných za produkci energie, sekreci inzulinu a zachování dalších metabolických drah důležitých pro zdraví beta buněk. Nově jsme tak odhalili na molekulární úrovni složitý systém signálů, které beta buňky potřebují, aby zůstaly zdravé a efektivně mohly regulovat hladinu cukru v krvi v těle,“ popisuje vedoucí výzkumu Blanka Holendová.
Získané poznatky mohou významně přispět k vývoji léčiv zaměřených na poruchy funkce slinivky břišní včetně pacientů s cukrovkou.
Při metabolické přeměně glukózy v beta buňkách slinivky břišní vznikají reaktivní formy kyslíku (ROS), které reagují s buněčnými bílkovinami a regulují tak jejich funkce. Zjistili jsme, že tyto interakce jsou nezbytné pro zachování schopnosti beta buněk přizpůsobovat se neustále se měnícím podmínkám v organismu a pro plnění jejich hlavní funkce v sekreci hormonu inzulinu.
Reference: Beyond glucose: Holendová B. et al.: The crucial role of redox signaling in β-cell metabolic adaptation. Metabolism 161:156027 (2024). doi: 10.1016/j.metabol.2024.156027
Matematika je často vnímána jako neosobní a odtažitá věda plná vzorců a čísel. Samuel Braunfeld z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, řešitel projektu JUNIOR STAR, vnímá matematiku jinak. Vidí v ní fascinující svět, kde se jazyk a logika protínají, aby rozkryly komplexní struktury, které ovlivňují náš každodenní život. Jeho výzkum propojuje abstraktní teorii modelů s praktickým studiem složitých sítí, jako jsou počítačové systémy, sociální sítě nebo biologické struktury. Výsledky jeho práce mohou přinést nejen nové teoretické poznatky, ale i praktická řešení pro správu dat a zpracování informací.
Cesta Samuela Braunfelda ke studiu matematiky byla spletitá. Jednu dobu dokonce zvažoval studium literatury. Nakonec ho však matematika, představující podle něj nekončící intelektuální výzvu, okouzlila. Jeho zvědavost vzbudila zejména teorie modelů. „Teorie modelů je podmanivá, protože se soustředí na jazyk a interpretaci,“ říká řešitel projektu. „Je to jako být součástí vtipu, kdy jazyk neustále interpretujete jinak, než jste zamýšleli, a na konci se dostanete k důkazu, který vás překvapí.“ Právě tato kombinace jasné logické struktury a kreativního přemýšlení tvoří páteř jeho současného výzkumu.
Teorie modelů jako klíč k dekódování sítí
V rámci svého projektu JUNIOR STAR zkoumá, jak by se teorie modelů dala aplikovat na různé typy sítí. Ty se vyskytují všude kolem nás – od sítě mezilidských vztahů přes složité počítačové systémy až po biologické procesy v našem těle.
Ačkoliv se na první pohled mohou zdát tyto sítě velmi odlišné, jeho hypotéza je jednoduchá: každou síť lze zařadit do jedné ze dvou kategorií. Buď je natolik strukturovaná, že ji lze rozdělit na jednodušší části, které spolu snadno komunikují, nebo je tak složitá, že se žádná zjednodušující analýza nehodí. „Není žádná střední cesta – buď se síť rozpadá na přehledné komponenty, nebo je tak složitá, že s ní musíme zacházet jako s celkem,“ říká Braunfeld.
Efektivní reprezentace sítí
Pokud se hypotéza potvrdí, výzkum by mohl výrazně přispět k pochopení, jak a kdy lze se sítěmi efektivně pracovat a ukládat je s minimálními nároky na kapacitu i čas. Výsledky projektu nejenže prohloubí porozumění vztahu mezi zdánlivě vzdálenými obory – modelovou teorií a kombinatorikou – ale mohou také ovlivnit další oblasti.
Klíčovým cílem projektu je zjistit, kdy jsou sítě dostatečně jednoduché pro další zpracování. „Výzkum poskytne zásadní poznatky o tom, v jakých prostředích mohou konkrétní programovací techniky efektivně fungovat,“ vysvětluje doktor Braunfeld. Tyto poznatky jsou důležité pro rozvoj informatiky i správu velkých datových systémů.
Nový tým spolupracuje s odborníky z Evropy i USA
Jeho výzkum má také mezinárodní přesah. Doktor Braunfeld pracuje s odborníky z Evropy i z USA. Zkušenosti z různých výzkumných prostředí mu pomáhají nejen při vědecké práci na projektu, ale i při vedení vlastního týmu, který díky podpoře GA ČR sestavil. „Vedení týmu je pro mě nová výzva, ale zároveň příležitost podpořit mladé výzkumníky a pomoci jim rozvíjet jejich vlastní nápady,“ dodává s nadšením.
Samuel Walker Braunfeld, Ph.D.
JUNIOR STAR
Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce, kteří získali titul Ph.D. před méně než 8 lety a kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému financování s možností čerpat až 25 milionů Kč umožňují granty JUNIOR STAR vědecké osamostatnění a případné založení vlastní výzkumné skupiny. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů. Od roku 2024 bylo podpořeno 17 z celkových 175 návrhů projektů.
Chemik Jan Storch z Ústavu chemických procesů Akademie věd České republiky se zaměřuje na hybridní organicko-anorganické materiály. Jeho výzkum usnadňuje detekci chirálních molekul, které jsou klíčové v mnoha biologických a chemických procesech, kde různé zrcadlové formy mohou mít odlišné vlastnosti a účinky. Výsledky také přispívají k rozvoji pokročilých technologií v optice a elektronice. Jeho výzkum podpořila Grantová agentura České republiky (GA ČR).
Důležitým směrem výzkumu v oblasti chemie a materiálových věd je využití nanostruktur a kovových povrchů, které dokáží vytvářet plazmony. Plazmony si můžeme představit jako vlny na hladině vody, které vznikají, když do ní hodíte kámen. Voda se při tvorbě vln pohybuje jako celek, jednotlivé molekuly neputují s vlnou, ale předávají si energii. A stejně tak oscilují i elektrony v kovu a společně vytvářejí plazmony.
Plazmony mohou být vybuzeny fotony (světlem), a naopak mohou fotony samy generovat. Podobně mohou být vlny na vodě vybuzeny větrem nebo vhozením kamene, a naopak mohou interagovat s dalším prostředím na hladině. Hlavní rozdíl mezi těmito jevy je, že plazmony jsou kvazičástice v pevné látce, zatímco vlny na vodě představují mechanické vlnění na povrchu kapaliny. Přesto mají oba jevy společné rysy v kolektivním chování a interakci s okolím.
Obr. 1 – Ilustrativní znázornění helicenu a jeho zrcadlových forem
Jedním z hlavních cílů projektu bylo navrhnout a připravit hybridní plazmonické nanostruktury (tj. složené z organických i anorganických materiálů) s výraznými chirálními vlastnostmi. Chiralita molekuly, jak je znázorněno na obrázku 1, znamená absenci roviny, osy nebo středu symetrie. Chirální molekuly si můžeme představit jako dvě ruce, které nejde vzájemně překrýt. Tyto struktury jsou důležité, protože umožňují zesílit interakci mezi světlem a chirálními molekulami, což zlepšuje citlivost detekčních metod a může být využito při vývoji nových technologií v optice, elektronice a senzorice.
V rámci projektu se výzkumníci zaměřili na studium interakce mezi chirálními organickými molekulami, konkrétně heliceny, a plazmony v kovových a 2D-anorganických nanostrukturách. Tyto interakce vedly k unikátním optickým efektům, které umožňují detekci velmi nízkých koncentrací chirálních molekul. Tento výzkum může mít zásadní význam pro různé aplikace, například v chemii při vývoji citlivých senzorů pro identifikaci chirálních látek či v biologii a medicíně při diagnostice onemocnění, kde přítomnost chirálních biomolekul může naznačovat specifické zdravotní stavy.
Vědeckým týmům se podařilo syntetizovat nové deriváty helicenů, které sloužily jako chirální modifikátory plazmonických nanostruktur. Heliceny, díky svým unikátním optoelektronickým vlastnostem a výrazné optické aktivitě, představují ideální komponenty pro kombinaci s plazmonickými materiály. U takto vytvořených hybridních struktur byla testována schopnost interagovat s chirálními molekulami pomocí povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS). Výsledky ukázaly, že tyto struktury jsou schopny detekovat chirální molekuly s vysokou citlivostí a specificitou.
Plazmonicky aktivní 2D materiály: Potenciál pro nové aplikace
Další klíčovou oblastí výzkumu byla příprava plazmonicky aktivních 2D materiálů, konkrétně MXenů. Tyto materiály, které jsou tvořeny tenkými vrstvami karbidů a jejichž tloušťka se tak pohybuje na atomárním měřítku, vykazují výjimečné mechanické a optické vlastnosti. Výzkumníci na tyto tenké vrstvy připojili modifikátory v podobě helicenových derivátů a připravili tak MXenové vločky (Ti3C2Tx), aby mohli studovat jejich chirální optickou odezvu.
Nová třída materiálů byla testována na schopnost polarizačně citlivé přeměny světla na teplo, což znamená, že teplo lze generovat cíleně pomocí kruhově polarizovaného světla (pravotočivého nebo levotočivého). Tento jev může být využit například v řízených chemických reakcích nebo v zařízeních, která přeměňují světlo na energii. Vědci rovněž prokázali jejich potenciál v polarizačně citlivé fotokatalýze za asistence plazmonů. Tyto výsledky představují první demonstraci tohoto typu plazmonicky aktivního 2D materiálu s chirální odezvou, což otevírá nové možnosti v oblastech senzoriky, optoelektroniky a nanofotoniky.
Spolupráce a budoucí směřování
Projekt přinesl odezvu ve špičkových vědeckých časopisech. Publikace posouvají hranice lidského poznání v oblasti chirálních plazmonických nanostruktur, ale také demonstrují vysokou úroveň mezinárodní spolupráce a vědecké excelence. Spolupráce mezi Ústavem chemických procesů AV ČR a Ústavem inženýrství pevných látek (Fakulta chemické technologie VŠCHT Praha) bude nadále pokračovat s cílem rozvíjet získané poznatky a transformovat je do prakticky využitelných technologií.
Michal Zajaček z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity se v rámci projektu JUNIOR STAR zabývá výzkumem supermasivních černých děr v galaktických jádrech. Jeho tým zkoumá vzájemné působení mezi hvězdami a černými dírami – jak hvězdy ovlivňují aktivitu černých děr a jak černé díry působí na své okolní hvězdy. Jeho výzkum by mohl mít klíčový význam pro pochopení fungování a vývoje galaxií.
Dalekohled jako odrazový můstek
Zájem o vesmír a neznámo, které se s ním pojí, vzbudily v doktoru Zajačekovi poprvé snímky planet a měsíců Sluneční soustavy, které jako dítě objevil v encyklopedii. „Zlom nastal, když jsem dostal svůj první malý dalekohled. Ten mi otevřel nový svět a umožnil zkoumat noční oblohu podrobněji,“ vzpomíná řešitel projektu JUNIOR STAR. Tento zájem ho přivedl ke studiu astrofyziky, v rámci něhož se nejprve zaměřil na pozdní velké bombardování Sluneční soustavy a později na střed Mléčné dráhy. Během doktorského studia na univerzitě v Kolíně nad Rýnem se pak ponořil do studia černých děr. Dnes působí na Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, kde se zaměřuje právě na výzkum těchto záhadných objektů.
Černé díry v srdcích galaxií
V rámci projektu JUNIOR STAR se vědecký tým doktora Zajačeka zaměřuje na interakci hvězd s okolím supermasivních černých děr v galaktických jádrech. Tyto černé díry, které mají hmotnost od milionů až po miliardy Sluncí, nejsou osamocené. Obklopuje je oblast plná hvězd, tzv. nukleární hvězdokupa. Stejný fenomén pozorujeme i v centru naší Mléčné dráhy, kde mezi miliony hvězd můžeme příležitostně zaznamenat aktivitu černé díry, která se projevuje erupcemi energie. „Cílem našeho výzkumu je pochopit, jakým způsobem hvězdy ovlivňují aktivitu černých děr a jak černé díry naopak působí na hvězdy ve svém okolí. Tento proces je zásadní pro pochopení vývoje galaxií, neboť černé díry a hvězdy spolu tvoří vzájemně propojený systém, který může ovlivnit i vznik nových hvězd,“ vysvětluje doktor Zajaček.
Lepší pochopení vesmíru
Projekt může přinést zásadní vhled do procesů, které probíhají v galaktických jádrech – tedy v nejhlubších částech galaxií. Některé galaxie vykazují vysokou aktivitu – jejich černé díry pohlcují velké množství hmoty a intenzivně září, zatímco jiné, jako naše Mléčná dráha, mají klidnější jádra. Rozdíly v aktivitě těchto černých děr a jejich vliv na růst a vývoj galaxií jsou jednou z hlavních záhad, které vědci zkoumají. „Z minulých studií víme, že zvýšená aktivita supermasivních černých děr může utlumit tvorbu hvězd v dané galaxii, což významně ovlivňuje její celkový vývoj,“ říká Zajaček. Výzkumný tým se nyní zaměřuje na teorii, že hvězdy mohou nejen zpomalit aktivitu černých děr, především v důsledku výbuchů supernov, ale také ji znovu nastartovat. „Zjistili jsme, že hvězdy, které obíhají velmi blízko černé díry, mohou část své hmoty přenášet do okolí černé díry, a tím zásadně ovlivňovat její aktivitu,“ dodává Michal Zajaček, který za svou práci v letošním roce obdržel cenu MUNI Scientist Grantové agentury Masarykovy univerzity.
Spolupráce napříč kontinenty a vývoj nového dalekohledu
Výzkum supermasivních černých děr vyžaduje sledování těchto často extrémně vzdálených objektů pomocí různých druhů pokročilých teleskopů, které operují na rozdílných vlnových délkách. Spolu s kolegy z Masarykovy univerzity a Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu pracuje doktor Zajaček na vývoji prvního českého vesmírného dalekohledu QUVIK, který bude vesmír zkoumat v ultrafialových vlnových délkách. V případě úspěchu by se jednalo o průlomovou technologii českého kosmického výzkumu.
Na řešení projektu JUNIOR STAR se kromě českých a slovenských výzkumníků podílejí také přední světoví odborníci. Mezi nejvýznamnějšími partnery jsou experti z Německa, USA, Velké Británie nebo Číny. Společným úsilím odhalují záhady vesmíru, který se stále ukazuje jako fascinující a plný neprobádaných tajemství.
RNDr. Michal Zajaček, Ph.D., (třetí zleva) se svým týmem
JUNIOR STAR
Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce, kteří získali titul Ph.D. před méně než 8 lety a kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému financování s možností čerpat až 25 milionů Kč umožňují granty JUNIOR STAR vědecké osamostatnění a případné založení vlastní výzkumné skupiny. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů. Pro rok 2024 bylo podpořeno pouze 17 z celkových 175 návrhů projektů.
Vědci z Botanického ústavu AV ČR, ve spolupráci s dalšími výzkumnými institucemi, odhalili původ mimořádné druhové bohatosti luk v rumunské Transylvánii, které patří mezi nejbohatší na světě. Výzkum, který byl publikovaný v časopise The Holocene a podpořený Grantovou agenturou ČR (GA ČR), ukázal, že zdrojem této rozmanitosti jsou světlé lesy z doby ledové, ve kterých se mohla vyskytovat řada druhů dnešních luk.
Druhově nejbohatší louky na světě jsou známy ze tří oblastí, které jsou ve více ohledech podobné: z našich Bílých Karpat, z podhůří Východních Karpat na západní Ukrajině a z rumunské Transylvánie. Transylvánie je lesostepní pánev obklopená ze všech stran karpatskými pohořími. Dosavadní výzkumy naznačovaly, že jedním z důvodů, proč jsou zdejší stepní louky tak druhově pestré, je jejich velké stáří – díky působení ohně, člověka a dalších zdrojů narušení, totiž nikdy nezarostly lesem.
Nejnovější výzkum vědců z Botanického ústavu AV ČR nejen podpořil tuto představu, ale ukázal i možný zdroj tohoto mimořádného druhového bohatství: světlé lesy konce doby ledové, ve kterých se mohla vyskytovat řada druhů dnešních luk.
„Příčinami mimořádné druhové bohatosti stepních luk v karpatské oblasti se zabýváme dlouhodobě. Dosavadní výsledky naznačují, že významným faktorem ovlivňujícím jejich druhové bohatství je dostupnost dostatečného množství druhů v okolní krajině. Druhově chudší jsou proto louky v nedávno odlesněných oblastech a bohatší jsou louky v územích, kde mají odlesněná stanoviště dlouhou kontinuitu nebo tam byly světlé lesy. Ty byly tvořeny druhy jako borovice nebo bříza, které propouštěly korunami dostatek světla pro světlomilný podrost,“ říká Jan Roleček z Botanického ústavu AV ČR.
Vědci se namísto klasického paleoekologického výzkumu, který se často spoléhá na zkoumání rašeliny a dalších sedimentů, zaměřili na tzv. půdní paměť. Analýzou půdních vzorků odhalili důležité informace o historii prostředí. Klíčovou roli sehrály půdní uhlíky, tedy zbytky spáleného dřeva, které poskytly důkazy o přítomnosti světlomilných dřevin a bezlesí.
Výsledky ukázaly zásadní rozdíly mezi loukami v centrální lesostepní části Transylvánie a druhově chudšími loukami na jejích periferiích. „Zatímco v centrální části převažují šedozemě s malým množstvím uhlíků a převahou světlomilných druhů, jako je jalovec, periferní louky vykazují větší zastoupení stínomilných listnatých dřevin a jsou tedy mladšího původu, vznikly po odlesnění,“ dodává Jan Roleček.
Radiouhlíkové datování uhlíků z hlubších vrstev půdy, pocházejících především z jehličnatých dřevin, dokládá, že půdy vznikly nejpozději na konci doby ledové. Dnešní stepní louky tak mohou být dědictvím světlých lesů, které kdysi pokrývaly střední Evropu.
Tento výzkum přináší cenné poznatky pro ochranu přírody. Zjištění o významu ohně při formování druhově bohatých luk naznačují, že moderní ochranářské postupy by měly zahrnovat i řízené vypalování, které může napomoci k udržení biodiverzity těchto unikátních ekosystémů.
Na výzkumu se podíleli vědci z Botanického ústavu AV ČR, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a Výzkumného ústavu pro krajinu a okrasné zahradnictví.
Obr.: Změny složení půdních uhlíků na zkoumaných loukách v Transylvánii od konce doby ledové. Původní světlé lesy se v lesnatých oblastech měnily v moderní stinné lesy s hajními dřevinami, zatímco v lesostepních oblastech se působením ohně, člověka a dalších zdrojů narušení měnily v moderní druhově bohaté stepní louky.
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.
Zdeněk Tošner mění měřicí sondu v supravodivém magnetu. (Foto: PřF UK)
doc. PhDr. Jan Karlas, M.A., Ph.D.
Řešitelský tým (zleva dr. Katarína Drdlíková, dr. Daniel Drdlík, prof. Karel Maca, dr. Jiří Svoboda)
Samuel Walker Braunfeld, Ph.D.
