Oči pavouků skákavek (čeleď Salticidae, angl. jumping spider) inspirovaly nový jednoduchý dálkoměr vhodný např. pro určení správného zaostření fotoaparátů mobilů. Přesné určení vzdálenosti je velmi důležité pro skákavky, které svou kořist loví skokem. Využívají k tomu několika sítnic v oku za sebou. Světlo procházející skrz čočku vytváří na sítnicích odlišně zaostřená či rozostřená zobrazení téhož předmětu. Nepočetné nervové buňky pavouků k určení vzdálenosti z těchto podkladů postačují. Algoritmus určení vzdálenosti, jaký užíváme my, je výpočetně mnohem náročnější. Musíme tudíž nasadit nesrovnatelně více neuronů. Mozek určuje vzdálenost vyhodnocováním vzájemné polohy objektů v prostorovém zobrazení, které na základě signálů z očí vytváří.

„Namísto vrstvené sítnice jako u skákavek ... rozdělí metačočka světlo a vytvoří dva různě rozostřené obrázky vedle sebe na fotodetektoru,“ vysvětluje skákavkami inspirovaný přístup k měření vzdálenosti spoluautor Zhujun Shi z Harvard University. Z různě ostrých zobrazení jednoho předmětu vytvořených jedinou metačočkou jednoduchý algoritmus určí vzdálenost. Na rozdíl od klasických skleněných čoček je metačočka rovinná a k lomu světla dochází díky fotonickým nanostrukturám na povrchu. Pokud zkombinujeme dva typy nanostruktur, získáme metačočku, která se chová jako dvě standardní čočky zároveň. Vytváří dva obrazy jednoho předmětu. Fungování oka skákavky vidíme na obrázku nahoře, schéma dálkoměru dole.

Nejdelší bleskový výboj přesahující 500 km zaznamenala družice GOES-16/17 pomocí speciálního přístroje pro sledování blesků Geostationary Lightning Mapper. Dne 22.října 2017 dosáhl ze severního Texasu přes Oklahomu až do jihovýchodního Kansasu a osvítil plochu 67.845 km². Druhý nejdelší známý blesk dosáhl délky 321 km rovněž nad Oklahomou roku 2007. Délka bleskového výboje přes 100 km není až taková výjimka. Pro tak dlouhé elektrické výboje se v anglické literatuře používá výraz megaflash.

Rostliny ztrácí nejvíce vody otevřenými průduchy na listech. Zavírání průduchu spouští kromě jiného rostlinný hormon kyselina abscisová. Obecně patří k tzv. inhibičním hormonům. Rovněž zpomaluje růst rostlin a připravuje je na období vegetačního klidu. Chemickou strukturu vidíme na obrázku nahoře. Teoreticky bychom mohli ztráty vody v období sucha snížit postřikem rostlinných kultur přímo kyselinou abscisovou. Bohužel nejde o dostatečně stabilní molekulu, takže účinnost takového postřiku je velmi malá. Nově připravená sloučenina opabactin funguje jako kyselina abscisová a je mnohem stabilnější. Postřikem opabactinem můžeme průduchy rostlin zavírat po libosti. Chemickou strukturu najdeme na obrázku dole.

„Zemědělství zanechává velkou environmentální stopu a nové technologie, jako jsou agrochemikálie, které zemědělcům umožní lépe využívat dostupné zdroje, pomohou tuto stopu snížit a produktivitu zvýšit. Sloučeniny jako opabactin umožňují v reálném čase reagovat na měnící se podmínky prostředí, což není možné při zemědělství závislém na dešti, které tvoří 80% veškerého zemědělství,“ soudí šéf výzkumného týmu prof.Sean R.Cutler z University of California v Riverside.

Pěstování geneticky modifikovaných plodin přináší prospěch v nejrůznějších oblastech, zatímco pro negativní důsledky žádné důkazy nemáme. Ekonomické a environmentální přínosy převažují ve vyspělých zemích, jako Spojené státy, Kanada, Austrálie, Argentina a Brazílie. Konkrétně spotřeba chemikálií (např.pesticidů) poklesla v průměru o 37%, výnosy vzrostly o 22% a zisk farmářů narostl o 68%. Čísla se vztahují k době užívání GMO, tedy posledním 25 letům.

Trochu stranou pozornosti zůstaly přínosy pěstování GMO v méně rozvinutých zemích, kde prospívají zejména zdraví drobných farmářů. Významně poklesl počet otrav pesticidy, např. v Jižní Africe z 50 ročně na méně než 10. Postřiky provádějí drobní farmáři pomocí v ruce neseného rozprašovače z nádržky na zádech. Při tak těsné manipulaci je nebezpečí otravy vysoké. Záleží tudíž na tom, zdali ročně provádíte postřik více než 11 na geneticky nemodifikované plodiny nebo méně než 4 x u GMO. Sledování zdravotního stavu 246 čínských farmářů ukázala spojitost s četností poškození jater fungicidy nebo těžkými nervovými poruchami způsobenými insekticidy a pěstováním geneticky nemodifikovaných plodin. Zaznamenám byl rovněž pokles výskytu rakoviny v souvislosti s pěstování GM plodin.

Studie sledovala také ohrožení duševního zdraví farmářů nejistotou výnosů a dluhy, což v některých případech vede až k sebevraždám, zejména v Indii. Pěstování geneticky modifikovaného Bt bavlníku výrazně koreluje s poklesem sebevražd. Po roce 2002, kdy se začal v Indii pěstovat, došlo k zastavení každoročního nárůstu. Stále však můžeme narazit na populární mýtus šířený odpůrci GM plodin, že Bt bavlník spustil v Indii lavinu sebevražd. Vyšší výnosy snížily zadlužení farmářů, což se mohlo pozitivně odrazit i na jejich duševním zdraví.

Majitelé palmových plantáží pokládají makaka vepřího (Macaca nemestrina, angl. pig-tailed macaques) za škodnou, která požírá plody palem a snižuje tak výnos palmového oleje. Podrobný výzkum ukázal, že přítomnost makaků plantáže chrání. S oblibou požírají krysy (rod Rattus), které sežerou mnohem více úrody než makakové. Makakové nepříjemného hlodavce dovedně vyhledávají v dutinách v kmeni palem, kde odpočívají během dne. Tlupa makaků sežere až 3.000 krys za rok, čímž sníží jejich stavy na plantáži o 75%. Biologové doposud předpokládali, že převážnou část potravy makaků tvoří ovoce s občasným přilepšením ptáčkem nebo ještěrkou. Pojídání krys v takovém rozsahu nikdo nečekal.

Dlouhodobé pozorování v Malajsii ukázalo, že makakové pozřou 0,56% plodů palmy olejné. Zároveň sníží ztráty způsobené krysami z 10% na 3%. Kde žijí makakové vepří, netřeba užívat rodenticidů. Šéfka výzkumu Anja Widdig z Universität Leipzig uvádí o dalších možnostech: „Očekáváme, že naše výsledky povzbudí jak soukromé, tak veřejné majitele plantáži, aby zvážili ochranu těchto primátů a jejich přirozeného prostředí v okolí stávajících a nově zřizovaných palmových plantáží. Ve spolupráci s místními pěstiteli palmy olejné a nevládními organizacemi připravíme návrh plantáží, které udrží životaschopnou populaci makaků a vyšší biodiverzitu pomocí koridorů pro divokou zvěř. Zároveň zvýšíme produktivitu a udržitelnost plantáží účinnou a ekologickou ochranou proti škůdcům.“

Na videu pozorujeme rychlý nárůst jednotlivých virových částic, virionů (video R.F.Garmann et al., PNAS, 2019, vol. 116 no. 43). Vznikají spojováním molekul bílkovin kolem jádra z ribonukleové kyseliny. Narůstající nejtmavší skvrny představují jednotlivé viriony. Šířka obrázku je 9,8 mikrometru a video je 33 krát zrychlené. Jde o bakteriofág o průměru 30 nm napadající běžnou střevní bakterii Escherichia coli. Jeho obal (kapsidu) tvoří 180 shodných molekul bílkoviny. Pozorování tak malých objektů umožňuje metoda zvaná interferometrická rozptylová mikroskopie (interferometric scattering microscopy). Rozptyl světla pozorovanými částicemi zvýrazní interference s nerozptýleným referenčním paprskem.

Pozorování popisuje šéf projektu prof.Vinothan N. Manoharan z Harvard University: „Jedna věc, kterou jsme si okamžitě všimli, je, že odlišení bylo zpočátku nízké a poté doslova vystřelilo k hodnotám odpovídajícím celému viru. K nárůstu došlo v různých časech. Některé kapsidy vznikly za minutu, jiné za dvě nebo tři a dalším to trvalo více než pět. Ale jakmile začaly vznikat, nezastavily se. Rostly a rostly dokud nebyly kompletní.“

Plasmová vlna urychlí na dráze 20 cm elektrony na energii 7,8 GeV, k čemuž klasický urychlovač potřebuje přes 90 m. Stávající urychlovače zvyšují rychlost a tím i energii elementárních částic pomocí elektrického pole. Pro získání velmi rychlých částic, z jejichž srážek můžeme vyčíst fundamentální informace o stavbě hmoty, potřebujeme urychlovat po příliš dlouhých, a tudíž nákladných drahách. Největší současný urychlovač, Large Hadron Collider poblíž Ženevy, potřebuje kruhovou dráhu o obvodu 27 km k urychlení částic na energii 6,5 TeV. Urychlovač pracující s plasmovou vlnou, bude-li sestrojen, by to mohl zvládnout na stovkách metrů. Otevřel by tím cestu ještě k výrazně vyšším energiím.

Elektrický výboj nejprve vytvoří v safírové komůrce z plynu plazma. Poté zahřívací laserový puls o délce 8 nanosekund ohřeje a sníží hustotu vnitřku oblaku plazmy, takže vznikne cosi jako speciální plazmový vlnovod. Další extrémně krátký laserový puls o trvání 4 x 10^-14 s oblast nízké hustoty rozvlní, čímž vznikne extrémně silné elektrické pole. Urychlování může začít. První autor publikace Dr. Anthony Gonsalves z Lawrence Berkeley National Laboratory o budoucím směru výzkumu říká: „Další experimenty zaměříme na zpřesnění vstřikování elektronů do plazmatické vlny kvůli dosažení vysoké kvality paprsku a na spojení několika stupňů dohromady, abychom dosáhli ještě vyšších energii.“

Elektronvolt (eV) je jednotka energie mimo soustavu SI běžně užívaná v částicové fyzice, protože při vyjádření v joulech jde o velmi malá čísla. eV odpovídá kinetické energii, kterou získá elektron při urychlení ve vakuu napětím 1 V. Číselně 1 eV = 1,602176634 × 10^-19 J.

Tomáš Vodička 29.10.2019: Zajímalo by mě, jestli by to šlo využít ke konstrukci iontového motoru. Pokud to dobře chápu, dalo by se dosáhnout vysokého Isp při malých rozměrech, nebo ne?

Medii proběhla zprávu o údajně převratném vynálezu bývalého námořního důstojníka Trevora Jacksona, který vynalezl nový, zatím tajný elektrolyt pro článek hliník - vzduch. Nová baterie má umožnit elektromobilu dojezd 2.400 km. Podívejme se na převratný vynález z hlediska fundamentálních přírodních zákonů. Množství hliníku potřebné pro dodání energie na tak dlouho cestu je 336 kg. Jakkoli dobrý elektrolyt na tom nic nezmění. Pochybuji, že tento vynález změní svět.

Pro zvídavé čtenáře uvádím výpočet potřebného množství hliníku podrobněji. Hmotnost látky vyloučené nebo rozpuštěné na elektrodě je dána Faradayovým zákonem:

m = ItM/zF (rovn.1), kde t značí čas, M molární hmotnost, z počet elektronů vyměněných při elektrodovém ději, F je Faradayova konstanta, která číselně odpovídá náboji molu elektronů. Další důležitou rovnicí je vztah pro elektrický výkon P

P = UI (rovn.2), kde U značí napětí a I elektrický proud. Dosazením z rovnice (2) do (1) získáme vztah

m = PtM/UzF

Dosazením příslušných veličin přímo určíme množství hliníku potřebného k ujetí 2.400 km. Pro P jako výkon automobilového motoru dosadíme 50 kW, což je spíše výkon menšího, tedy úspornějšího automobilu. Čas t při předpokládané rychlosti 100 km/hod je 24 hodin, tedy 86.400 sekund. Napětí článku hliník vzduch je 1,2 V, M značí molární hmotnost materiálu použité elektrody, tedy hliníku. Číselně je molární hmotnost hliníku Al 0,027 kg/mol, z = 3, při reakci Al se vyměňují 3 elektrony, F = 96.485 C/mol. Po dosazení získáme, že hmotnost potřebného hliníku m pro dojetí 2.400 km činí 336 kg.

Obdobný článek dokonce jako akumulátor ohlásila již roku 2013 jako zásadní průlom elektromobility izraelská společnost Phinergy. A na konceptu fyzické výměny vybitých článků elektromobilů za nabité zkrachovala kalifornská společnost Better Place podnikající rovněž v Izraeli.

Stanislav Brabec 24.10.2019: Tak auto může mít hliníkovou karoserii, která by byla zároveň baterií. Pravda, přineslo by to jisté problémy.

Robert Suchý 27.10.2019: Uvedený výkon motoru 50kW je snad přeci jen špičkový? Průměrný je přece mnohem nižší. U běžného osobního auta se uvádí že pro rovnoměrný pohyb rychlostí 100km/h je potřeba trvalého výkonu 15kW. Potom by už ta baterie nevážila 336kg, ale jen 100kg, což už začíná být velice zajímavé pro dojezd 2400km.

Tomáš Vodička 28.10.2019: Při vší úctě, uvedená úvaha je podle mě chybná. Automobil rozhodně nepotřebuje k jízdě trvalý příkon 50 kW. Elektromobily mají v běžném provozu spotřebu kolem 20 kWh/100 km, což by při průměrné rychlosti 100 km/h znamenalo příkon 20 kW. Kdyby se jelo plynule konstantní rychlostí 100 km/h, bude to ještě méně, u menšího elektromobilu kolem 10 kW. Takže se dostáváme na hmotnost potřebného hliníku mezi 70 a 140 Kg. Popravdě, ke zmiňované zprávě jsem také skeptický, jen myslím, že tenhle výpočet jako argument zkrátka nestačí.

30.10.2019: Máte pravdu, 50 kW je maximální výkon motoru, 20 kW je jako odhad skutečně potřebného výkonu realitě blíže. Nicméně způsob výpočtu je správný a ani potřebný nižší výkon neposouvá automobil poháněný elektrochemickým článkem hliník - vzduch mezi převratné vynálezy. Při elektrickém výkonu 20 kW spotřebujeme na cestu dlouhou 2.400 km 134 kg Al, zatímco benzinu při spotřebě 7 l na 100 km 126 kg. Kilogram surové ropy stojí asi 11 Kč , cena surového hliníku je zhruba 40 Kč/kg, takže pořád žádný zázrak.

Rozdíl v socioekonomickém postavení obyvatel různých částí města lze odhalit na základě analýzy splaškových vod. Množství kofeinu, alkoholu a markerů vitaminu B jednoznačně rostlo s rostoucím blahobytem uživatelů záchodů. Ve stokách chudších čtvrtí najdeme markery antidresiv, opioidů, léků proti vysokému tlaku (atenolol), bolesti (tramadol) a přípravek proti křečímantikonvulziv^? (pregabalin). Spotřeba citrusů a konzumace vlákniny pozitivně korelovala s rostoucím vzděláním a postavením. Socioekonomický status nemá vliv na užívání umělých sladidel, antibiotik ani na kouření. Rozdíly v užívání ilegálních drog jako metamfetamin (v Česku zvaný pervitin) jsou nevýznamné.

Výzkum proběhl během sedmi následujících dní roku 2016 v různých městech všech šesti australských států. V odebraných vzorcích splaškových vod sledovali analytici 42 různých biomarkerů. Jejich hodnoty porovnali s údaji o věku, indexem IRSAD (index of relative socioeconomic advantage and disadvantage) a 40 dalšími socioekonomickými statistickými ukazateli. Biomarkerem v tomto případě rozumíme sloučeninu, která je typická pro požívání nějaké potraviny nebo přípravku. Buď jde o sloučeninu, která se v nich přímo vyskytuje jako kofein v kávě, nebo o typický metabolický nebo degradační produkt, např. enterodiol vznikající činností střevních bakterií z vlákniny.

První autor publikace Phil M.Choi z The University of Queensland ve Woolloongabba hodnotí výzkum: „Tradiční dotazníkové metody průzkumu by vyžadovaly, aby miliony lidí objektivně a důsledně zaznamenávali stravovací a sociodemografické informace. Analýza odpadních vod poskytuje další datový soubor, který může být průběžně doplňován v téměř reálném čase. ... Údaje by mohly zlepšit cílení a účinnost zdravotních zásahů. Např. bychom je mohly použít k identifikaci oblastí, kde by bylo možné zlepšit stravu, a následně sledovat účinnost cílených programů.“ Bez významu není ani naprostá anonymita získávaných údajů, které se vždy vztahují k populaci jako celku. Navíc mohou být spolehlivější, protože do dotazníků lidé zpravidla uvádějí o něco lepší údaje. Např. množství pivních plechovek v odpadu amerických měst výrazně převyšuje dotazníky získané údaje o spotřebě piva.

Doposud jsme se domnívali, že při hoření nebo přímo explozi sloučenin je důležité složení, nikoliv prostorové uspořádání téže molekuly. Energii uvolňuje vznik nových chemických vazeb při reakci s kyslíkem,na což rozdíly ve struktuře téže molekuly ovlivňují minimálně. Kromě sloučeniny tetrakis-(nitroxymethyl)cyklobutanu. Nahoře na obrázku vidíme na izomery téže sloučeniny, které se výrazně liší výbušnou silou. Explozivnější z nich při výbuchu vytvoří o 25% vyšší tlak než trinitrotoluen (TNT), k němuž se vztahuje síla výbuchu trhavin i jaderných reakcí.

Ve středu a dole na obrázku vidíme prostorové izomery podobné sloučeniny 1,2,3,4-tetrakis-(nitroxymethyl)cyklobutan o stejném elementárním složení jak v předchozím odstavci zmíněná trhavina. Rozdíly mezi nimi jsou překvapivé. Body tání se pohybují v neobyčejně velkém rozmezí - 40 až 146,9 ^oC. Izomer s nejnižší teplotou tání je jediná kapalina mezi nimi a hodí se jako palivo raketových motorů. „Očekával jsem drobné rozdíly ve vlastnostech, ne však tak dramatické, jaké byly pozorovány. Podle mě je nejdůležitější, že nic z toho se nepodařilo předpovědět teoreticky, ani za použití nejmodernějších přístupů, které využívá pro odhad energetického chování materiálů,“ posuzuje výsledky nezávislý expert Adam Matzger z University of Michigan.

Bitva na řece Tollense v německých Předních Pomořanech je největším známým ozbrojeným střetnutím evropského pravěku. Nevíme a sotva se dozvíme, kdo, s kým a proč bojoval. Nicméně délka bojiště táhnoucího se 2,5 km podél břehu řeky a odhadovaná účast 4.000 mužů dokládá, že rozhodně nešlo o střetnutí místního významu. Svědčí o tom i nyní doložená účast bojovníků ze vzdálenosti stovek kilometrů. Bitka proběhla před 3.300 lety a v rámci průzkumu bojiště, který probíhá systematicky od roku 2007, archeologové nalezli na 12 tisíc kosterních úlomků. Zatím se podařilo rozpoznat 140 padlých. Šlo pouze o mladé muže v dobré fyzické kondici se stopami různých zranění a leckdy pevně zaseknutými bronzovými hroty šípů. Četné stopy starších zhojených ran nasvědčují, že mohlo jít o profesionální válečníky.

31 nedávno nalezených pěkně srovnaných bronzových předmětů vzhledem připomíná nálezy z mnohem jižnějších lokalit. Zřejmě šlo o majetek padlého bojovníka, pečlivě srovnaný v nedochovaném pouzdře. Radiokarbonové datování doložilo, že pochází ze stejné doby jako ostatní pozůstatky po bitvě. Nález komentuje šéf vykopávek prof. Thomas Terberger z Georg-August-Universität Göttingen: „První objev osobních věcí na bojišti poskytuje vhled do výstroje válečníka. Úlomky bronzu pravděpodobně sloužily jako forma rané měny. Objev nové sady předmětů nám také poskytuje vodítko k původu mužů, kteří v této bitvě bojovali. Existuje stále více důkazů, že alespoň někteří z bojovníků pocházejí z jižní části střední Evropy.“

Bitva ne řece Tollense proběhla přibližně ve stejné době, jako střetnutí Egyptské Nové a Chetitské říše u Kadeše v dnešní Sýrii, ve kterém bojovaly desítky tisíc vojáků vyzbrojených kromě jiného tisící vozů.

Výzkumné drony natočily keporkaky (Megaptera novaeangliae, angl.humback whale) při lovu pomocí bublinkové sítě (angl. bubble net). Jak vidíme na videu, velryby vytvoří ve vodě oblast oddělenou od okolí vrstvou bublinek, které pomalu vydechují během kroužení a vynořování. Nevelké ryby uvnitř pěnící voda natolik zmate, že nemohou uniknout a stanou se snadnou kořistí keporkaků. Video vzniklo v Tichém oceánu jihovýchodně od Aljašky a natočil ho oceánologický tým University of Hawai‘i at Manoa.

„Sledujeme, jak tato zvířata manipulují svou kořist a chystají lov. Umožňuje nám to získat nové poznatky, čehož jsme dříve neuměli,“ komentuje Lars Bejder, ředitel UH Manoa Marine Mammal Research Program. Zajímavé je, že lov pomocí bublinkové sítě je naučené a nikoliv vrozené chování. Někteří keporkakové ho znají a jiní ne.

Trilobiti jdou pěkně v řadě za sebou. Zkameněliny trilobitů Ampyx priscus z marocké břidlicové formace Fezouata nacházíme srovnané v zástupech za sebou, v počtech od tří do 22 jedinců. Důkladné studium lokality prokázalo, že ke srovnání trilobitů nedošlo až po jejich smrti. Kolektivní chování členovců má zjevně velmi dávný původ. Nalezení trilobiti Ampyx priscus mají tělíčka dlouhá od 16 do 22 mm. Protože byli slepí, kontakt udržovali pomocí dvou dlouhých ostnů nebo chemicky.

O příčinách kolektivního chování trilobitů spekuluje první autor publikace Jean Vannier z Université de Lyon: „Vzdálenosti mezi jedinci jsou relativně krátké a zřídka přesahují dvojnásobek délky těla. Často jsou v přímém kontaktu prostřednictvím svých dlouhých ostnů. Pohyb v řadě snižuje hydrodynamický odpor a šetří tak energii. Navíc řada mohla mást predátory a snížit riziko útoků. Nález ukazuje, jak 480 miliónů let staří členovci použili svou neuronální komplexitu k dočasnému kolektivnímu chování, možná kvůli reprodukci nebo podnětům z okolního prostředí.“

3D tisk složitých nehomogenních funkčních zařízení umožňuje nové strukturované tiskové vlákno. V tiskové hlavě se neroztaví celé, ale jen povrch, který spojí vnitřní části. Standardní 3D tiskárna pracující s termoplastickým vláknem vytváří produkt po vrstvách ukládáním roztaveného polymeru. Nový model slepuje neroztavené jádro vlákna pomocí nataveného polykarbonátového povrchu. Uvnitř vlákna může být leccos, např. aktivní elektronické prvky tvořené kovovými vodiči, polovodiči a izolací. Konkrétně testy proběhly s vláknem svítícím nebo fotocitlivým.

Vnitřek svítícího vlákna tvoří složitá struktura z rovnoběžného wolframového drátku (elektrody) o průměru 50 mikrometrů a měděné elektrody o průměru 0,2 mm pokryté dielektrikem o tloušťce 18 mikrometrů a stejně tlustou luminiscenční vrstvou sulfidu zinečnatého ZnS. V mezeře mezi elektrodami široké 0,05 až 0,1 mm najdeme izolovaná vodivá zrníčka z bismutu a cínu BiSn o průměru 40 mikrometrů. Při vložení napětí přivádí energii na sulfid zinečnatý a vyvolají luminiscenci, takže se vlákno rozsvítí. Struktura fotocitlivého vlákna je mnohem jednodušší. Uvnitř najdeme mezi dvěma proužky vodivého polymeru selenid arseničný As₂Se₅, který funguje jako fotodektor. Dopad světla vyvolá průtok proudu.

První autor publikace Gabriel Loke z MIT uvádí: „Doposud neexistovala tiskárna, která by pracovala najednou s kovy, polovodiči i polymery, protože každý z těchto materiálů vyžaduje jiné zařízení a metody. Ve 3D tisku jedinečný přístup umožňuje vytvářet zařízení libovolného tvaru jinými metodami doposud nedosažitelné.“

Důležitý přínos může představovat i mnohem jednodušší metoda. Při tištění předmětů, u kterých velmi záleží na hladkosti povrchu, může postupné přikládání vrstev při jakékoli metodě 3D tisku představovat problém. Na povrchu vzniká schodová struktura, která může u optických prvků jako např. čoček, představovat zásadní překážku správného fungování. Tiskneme-li pomocí laserového paprsku z monomeru polymerní produkt, dosáhneme opticky dokonalého povrchu pomocí vibrací. Chvění vyhladí schodovitý tvar.

Dutinu ve vápencích o objemu kolem 11 metrů krychlových částečně vyplněnou metrovými krystaly sádrovce CaSO₄.2H₂O najdeme poblíž jihošpanělského městečka Pulpí. Podle něj nese pojmenování Geoda de Pulpí (Pulpi geode). Geodou nazýváme každou dutinu v horninách pokrytou na vnitřním povrchu krystaly směřujícími dovnitř. Pulpíjská geoda není tak velká jak v mexické Naice, ale i tak jsou její rozměry úctyhodné. Určit stáří zajímavého geologické útvaru není úplně snadné. Jak uvádí šéf výzkumného týmu J.M.García-Ruiz z Universidad de Granada, (krystaly) „jistě vyrostly po vyschnutí Středozemního moře, ke kterému došlo před 5,6 miliony let. Velmi pravděpodobně jsou mladší než dva miliony let, ale starší než 60 000 let, což je stáří uhličitanové vrstvy na povrchu jednoho z velkých sádrových krystalů.“

Hlen (mukus) netvoří pouze mechanickou ochranu některých povrchů trávicí, dýchací a rozmnožovací soustavy. Obsahuje i sloučeniny zvané glykany, které regulují fungování přítomných bakterií a zabraňují tak vzniku infekce. Pokusy s bakterií Pseudomonas aeruginosa ukázaly, že snižují aktivitu genů zodpovědných za patogenní chování, např. za biosyntézu toxinů, pro bakterie důležité sloučeniny přenášející železité ionty přes bakteriální membránusideroforů^? nebo vznik bakteriálních filmů.

Chemicky obsahuje hlavně glykoprotein mucin, dále anorganické soli a dále v malém množství imunoglobuliny a antiseptické enzymy. Na mucin navázané glykany mají schopnost bakterie ovlivňovat. Expertka přes hlen profesorka biochemie Katharina Ribbeck z MIT o výsledcích svého týmu říká: „Vidíme, že příroda má schopnost obtížné mikroby krotit, nikoli je zabíjet. To by nejen mohlo omezit selektivní tlak při vzniku rezistence, ale na těchto principech založená léčba by také mohla pomoci vytvořit a udržet zdravé bakteriální společenství. Tato metoda může fungovat v mnoha systémech, kde chceme příznivě ovlivňovat mikrobiální společenství v těle.“

Kroucení vláken různých materiálů díky změnám struktury uvolňuje tepelnou energii, takže se ohřívají. Po uvolnění napětí napřimující se zkroucený předmět teplo pohlcuje, dochází tudíž k ochlazení. Torzní chlazení (torsional refrigeration) pozorujeme u vláken z různých materiálů, např. u přírodního kaučuku, drátu ze slitiny niklu s titanem nebo poylethylenového vlasce. Možná půjde využít ke konstrukci ledniček, klimatizací nebo dalších chladicích zařízení, které by podle odhadů mohly mít o 20% vyšší účinnost než současné aparáty založené na expanzi plynů.

Rozhodně nejde o jev na hranici pozorovatelnosti. Po uvolnění napětí pořádně zkroucených kaučukových proužků klesla teplota povrchu o 16,4 ^oC, u čtyřpramenného nikl-titanového drátu dokonce o 20,8 ^oC. „Abychom dosáhli silného ochlazení gumového pásku, musíme uvolnit obrovské napětí. Na cestě ke komercializaci chlazení kroucením existuje mnoho příležitostí, ale také výzev,“ soudí šéf výzkumu Ray. H.Baughman z University of Texas at Dallas.

Pavel 18.10.2019: Oproti krouceným vláknům má expandující plyn jednu velkou výhodu. Nepodléhá únavě, ani mechanické, ani tepelné. Proto jsem k možnosti chladniček s kroucenými vlákny značně skeptický.

Cenu Švédské královské banky za ekonomické vědy na paměť Alfreda Nobela pro rok 2019 obdrželi společně Abhijit Banerjee (MIT), Esther Duflo (MIT) a Michael Kremer (Harvard University) za experimentální přístup ke zmírnění celosvětové chudoby (for their experimental approach to alleviating global poverty).

Překvapivě je sova pálená (Tyto alba, angl. barn owl) s bílým peřím při lovu za jasných měsíčních nocí úspěšnější než příbuzná s narezlým. Vyplývá to z dlouhodobého sledování rovněž pomocí přesného GPS. Jak vidíme na obrázku, sova pálená se vyskytuje ve dvou variantách. Očekávali bychom, že bílá bude vidět lépe a kořist získá více času uniknout. Nicméně významnou roli hraje strach potenciální kořisti, drobných nočních živočichů, z přílišného světla. Rychle se blížící jasný bílý přízrak tvorečka vyděsí, což se mu stane osudným. Experiment ukazují, že prvotním úlekem způsobený krátký okamžik strnutí je při útoku běloperky o něco delší.

V anglickém textu se pro odlišné varianty zbarvení peří používají výrazy white a red. Nicméně při pohledu na obrázek se mi jeví, že této barvě spíše odpovídá český výraz narezlý nebo nahnědlý.

V prostředí chudém na živiny bakterie zvětšují povrch, jak jen zvládnou. Veškerou potravu získávají jenom povrchem skrze buněčnou membránu. Čím větší povrch mají, tím více živin získají. Kulovitý tvar není příliš příznivý, protože koule je geometrické těleso s nejmenší plochou vzhledem k objemu. Bakterie v oligotrofním (na živinu chudém) prostředí mohou vytvářet trubičky anebo vezikuly čili membránové váčky napojené na buněčnou membránu. Jak vidíme na obrázku, zřetězené vezikuly mohou dosáhnout úctyhodné délky. Bakterie jakoby vypouštějí ve vodném prostředí kořínky. Protože vezikuly připomínají drobounké perličky, oceánologové je tak pojmenovali a proces jejich tvorby zvou perlením (pearling).

„Zkoumali jsme flavobacterium, které je rozšířené v Severním moři. Myslíme si, že enzymy na povrchu perličkových řetězců zachycují, drží a rozloží laminarin a rozkladné produkty poté dopraví do buňky. Zdá se, že se to vyplatí. Hromadný výskyt flavobakterií po prudkém rozmnožení řas jasně dokládá evoluční úspěch,“ upřesňuje šéf výzkumného týmu Jens Harder z Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie v Bremen. Laminarin, jehož chemickou strukturu vidíme na obrázku, je zásobní sacharid chaluh (angl. brown algae).

Těleso s největší plochou vzhledem k objemu má tvar červené krvinky, z obou stran promáčknutý disk. Hovoříme o bikonkávním tvaru (viz obr.). Je zajímavé, že bakterie nepoužijí takový tvar. Možná není příliš příznivý pro fungování buněčného jádra, které červené krvinky nemají, ale bakterie se bez něj neobejdou.

Lepíme-li pomocí sloučenin na bázi kyanoakrylátu, slepené oddělíme jedině za cenu poškození. Zejména v anglické literatuře se setkáme s označením takových přípravků jako superlepidla (superglue), u kterých pevnost spoje přesahuje 1.000 N/cm². Typický zástupce je ethyl-2-kyanoakrylát. Slepení vzniká díky polymeraci (viz obr.). Spoje založené na fyzikálních principech, např. inspirované povrchem tlapek gekonů, můžeme mnohokrát bez problémů spojit a oddělit, ale nejsou zdaleka tak pevné. Obecně se reverzibilní slepení vyznačuje výrazně nižší pevností.

Zajímavé řešení přináší nový hydrogel, který po vyschnutí dosahuje pevnosti slepeného spoje 892 N/cm². Opětovné navlhčení vede k rozdělení spoje bez poškození. Chemicky jde o poly(2-hydroxyethylmethakrylát) propojený ethylenglykoldimethakrylátem. Chemickou strukturu vidíme na horním obrázku dole. Při vysychání dojde k deformaci gelu a ke přilnutí do nejmenších nerovností lepených povrchů. Opětovné navlhčení vede k napnutí a oddělení gelu. Nevýhodou je, že nejde o voděodolné lepidlo. Ale drží dobře. Inspirací pro vznik lepicího gelu byla epifragma (angl. epiphragm) plžů. Jde o dočasnou vyschlou gelovou převážně glykoproteinovou vrstvu, kterou uzavírají ulity. Po zvlhnutí se rozpadá.

Obrovskou přizpůsobivost lidského mozku dokládají pokusy s orientací slepců. Zobrazení pomocí magnetické rezonance ukázalo zásadní změny ve fungování vizuálního kortexu. Jde o zadní část mozkové kůry, která normálně zpracovává signály z oka. Někteří slepci zvládnou orientaci v prostoru pomocí echolokace obdobně jako netopýři. Představu o okolí získávají na základě odrazů zvuku silného mlasknutí. Ke zpracování těchto signálů využívají vizuální kortex, který jinak nemá co dělat. Autoři výzkumu uvádějí, že mozek díky své adaptabilitě dokáže „plnit některé funkce, i když informace pocházejí z jiných senzorických kanálů.“

Nobelovu cenu za chemii pro rok 2019 obdrželi John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham a Akira Yoshino za vývoj lithiových článků (for the development of lithium-ion batteries). Každý obdržel 1/3 ceny. Americký vědec Stanley Whittingham vyvinul první lithiovou baterii, John Goodenough rovněž z USA optimalizoval katodu a Japonec Akira Yoshino nahradil kovovou lithiovou anodu materiálem s lithnými ionty. V dnešní době v civilizovaném světě je prakticky nemožné nesetkat se s jejich vynálezem.

Zatím nejlepší získané snímky tzv. nadoblačného blesku zvaného též rudý skřítek, angl. red sprite. Jde rozsáhlý výboj nad oblaky velmi silných pevninských bouří. Skřítky známe asi 30 let, ale přesný mechanismus jevu neznáme. Trvají velmi krátce, zlomky sekundy, a jsou poměrně chladné, připomínají výboj např. v zářivce.

Nobelovu cenu za fyziku pro rok 2019 obdrželi James Peebles, Michel Mayor a Didier Queloz za přínos k pochopení vývoje vesmíru a postavení Země v něm (contributions to our understanding of the evolution of the universe and Earth’s place in the cosmos). JP za teoretické objevy ve fyzické kosmologii, což je odvětví kosmologie, které studuje největší struktury a dynamiku vesmíru a zabývá se řešením základních otázek jeho původu, struktury a vývoje. MM a DQ společně za objev exoplanety obíhající hvězdu podobnou slunci. Jde o 50 světelných vzdáleného plynného obra 51 Pegasi b v souhvězdí Pegase.

Zatímco u nás narazíme lidi ignorující výdobytky západního lékařství, jako antibiotika a očkování, v Číně aktivisté protestují proti tradiční čínské medicíně a požadují ošetření v západním stylu. Na základě studia internetových fór, sociálních síť a přímého dotazování prof.Maja Horst z Kodaňské univerzity, specialistka na komunikaci, shrnuje: „Aktivisté jsou vzdělanější a lepé situování než průměrná čínská populace. Velká většina z nich drží krok s vědeckým poznáním. Protesty nejsou částí širokého lidového hnutí, ale aktivisté působí svou komunikaci na několika různých úrovních.“

Konkrétně píší dopisy rodině, přátelům a kolegům, léčeným a někdy poškozeným metodami tradiční čínské medicíny. Vyvěšují plakáty v nemocnicích a úřadech, aby upozorňovali na možná rizika. Největší část jejich aktivit probíhá online na sociálních mediích a pomocí blogů. Za zmínku stojí využití pokerových karet s texty o riziku tradiční čínské medicíny na každé kartě. Celkem 37 tisíc sad distribuovali do velmi populárních pokerových klubů zemědělských oblastí Číny.

Západní lékařství je založeno na pokusu a důkazu (angl. evidence based). Každý předpoklad o fungování lidského těla a možných způsobech léčby je třeba experimentálně dokázat. Tradiční čínská medicína je založena na dlouhodobém pozorování a autoritě zakladatelů. Určitě bychom ji neměli zatracovat en bloc. Artemisin, velmi účinný lék proti malárii, vznikl na základě informací z tradiční čínské medicíny. Na druhou stranu bychom ji neměli přeceňovat. Např. léčebné úspěchy akupunktury jsou na úrovni placeba. Ale i placebo může pomoci. Nicméně k zásadnímu prodloužení lidského života a snížení dětské úmrtnosti došlo celosvětově po užití metod západního lékařství, nikoliv tradičních léčebných praktik.

akademon.cz 1.10.2004: Důstojný protivník malárie

akademon.cz 5.10.2015: Nobelova cena za fyziologii a lékařství 2015

Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství pro rok 2019 obdrželi společně William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe a Gregg L. Semenza za objev, jak buňky vnímají a přizpůsobují se dostupnosti kyslíku (how cells sense and adapt to oxygen availability). Význam kyslíku pro život je znám již dlouhou dobu, ale přesný mechanismus, jak ho buňky vnímají, odhalili až ocenění laureáti.

Nedostatek kyslíku v těle zaregistrují receptory v krkavici a spustí rychlejší a hlubší dech. Současně dochází také k uvolňování hormonu erytropoetinu, který spouští tvorbu nových červených krvinek. Letošní laureáti Nobelovy ceny zjistili, jak celý mechanismus funguje na buněčné úrovni. Tvorbu erytropoetinu spouští bílkovinný komplex HIF-α (Hypoxia Inducible Factor Alpha). Pokud je kyslíku v buňce dostatek, k molekule HIF-α se připojují dvě hydroxylové skupin -OH. To umožní připojení bílkoviny zvané VHL, čímž molekulu označí k likvidaci pro specifické degradační enzymy. Trpí-li buňka nedostatkem kyslíku, označení nevznikne a proteinový komplex pronikne do jádra a aktivuje genetickou odpověď na hypoxii.

O schopnostech vran na akademonu již leccos najdeme. Pozadu nezůstávají ani kavky, Příslušníci čeledi krkavcovitých řádů pěvců náleží obecně k inteligentním živočichům, a to včetně sojky práskačky. Experimenty s hnízdícími kavkami (kavka obecná, Corvus monedula, angl. jackdaw) ukazují, že rozeznávají pro ně významné osoby podle rysů tváře. Rušil-li je výzkumník s nasazenou obličejovou maskou při hnízdění, spustili varovné volaní, i když se objevila jiná osoba v téže masce. Další osoby, se kterými neměly špatnou zkušenost, je nechávaly klidné.

„Schopnost rozlišovat mezi nebezpečnými a neškodnými lidmi je výhodná, zejména v městském prostředí. Naše studie ukázala, že kavky se mohou naučit identifikovat nebezpečné lidi, aniž by měly vlastní předchozí špatné zkušenosti,“ shrnuje první autorka publikace Victoria E.Lee z University of Exeter. Zaslechnou-li kavky varovné volání, spojí ho i s člověkem, který přímo je neznepokojoval. Při dalším setkání jsou ostražitější než u jiných lidí.

akademon.cz 28.10.2018: Pták předčí primáta

akademon.cz 3.12.2013: Krkavčí inteligence

Na všechny končetiny ochrnutý (kvadruplegický, angl.tetraplegic) muž zvládá základní pohyby pomocí celotělového exoskeletu. Na video vede link z obrázku. Exoskelet ovládá obdobně jako my tělo pomocí dvou po stranách hlavy voperovaných záznamových zařízení, která nezasahují do mozku. Leží těsně nad tvrdou plenou mozkovou. Oproti předchozím experimentům jde o zásadní změnu, protože zavedení elektrod přímo do mozku je podstatně rizikovější. Aktivitu senzomotorických oblastí sleduje 128 elektrod, po 64 v každém záznamovém zařízení.

„Jde o první navržený semiinvazivní bezdrátový systém mozek-počítač... , který ovládá všechny čtyři končetiny,“ říká jeden z šéfů projektu prof. Alim-Louis Benabid z Université Grenoble Alpes. Zatím jde o experimentální prototyp testovaný po dva roky na 28-letém pacientovi se závažným poškozením míchy mezi třetím a čtvrtým krčním obratlem. Od nasazení do běžné lékařské praxe jsme ještě roky vzdáleni. Zůstává otázkou, zdali se podaří srazit cenu zařízení tak, aby bylo dostupné pro všechny ochrnuté.

Nový optický mikroskop mesoSPIM umožňuje vytvářet rozsáhlé třírozměrné zobrazení tkání s udivující přesností. Na videu si můžeme prohlédnout prostorový mikroskopický obraz vyvíjejícího se mozku sedmidenního kuřecího embrya. Celý preparát je 13 mm vysoký. Vytvoření zobrazení s rozlišením 1,5 x 1,5 x 2 mikrometry trvalo sedm a čtvrt hodiny a na uložení potřebuje 800 GB. Vědecká koordinátorka Dr.Stéphane Pages z Ženevské univerzity shrnuje: „Mikroskopy MesoSPIM řeší dlouhodobý problém, jak dosáhnout výjimečné kvality obrazu ve velkých vzorcích během velmi krátké doby.“

MesoSPIM mikroskop, což je zkratka z mesoscale selective plane-illumination microscopes, je vylepšený light sheet mikroskop. Light sheet mikroskopie je metoda, při které preparát osvětlujeme světelný paprskem roztaženým cylindrickými čočkami do plochy kolmo ke směru pohledu v místě nejostřejšího zobrazení. Preparát můžeme postupně snímat po vrstvách a vytvořit prostorový obraz. Vylepšená optická technologie a zpracování dat v mesoSPIMu umožňuje vytvoření rozsáhlého zobrazení v reálném čase.

Chcete-li zhotovit vlastní mesoSPIM, přesný návod najdete zde. Na světě je zatím sedm kusů, pět ve Švýcarsku a po jednom v Londýně a Berlíně.

Malého pulci podobného biobota (biorobota) hnaného pohybem svalových buněk můžeme shlédnout na 4x zrychleném videu. Vlevo vidíme experiment, vpravo počítačovou simulaci. Milimetr dlouhá hlavička s jedním nebo dvěma bičíky z elastického polydimethylsiloxanu nese na sobě malý sval vypěstovaný v buněčné kultuře ze srdečních buněk společně s geneticky modifikovanými neurony citlivými na světlo, tzv. optogenetickými neurony. Bílkoviny tvořící iontové kanály v jejich buněčných membrána jsou pozměny tak, že reagují na osvícení a vyšlou nervový signál, což způsobí několikeré stažení svalu. Pružné ocásky zakmitají a ženou biobůtka vpřed.

„Použili jsme optogenetickou neuronovou buněčnou kulturu z myších kmenových buněk, přiléhající ke svalové tkáni. Neurony rostly směrem ke svalu a vytvářely nervosvalová spojení, takže hnací jednotka vznikla sama. Schopnost řídit svalovou aktivitu neurony dláždí cestu pro další integraci nervových jednotek v biohybridních systémech,“ říká o práci svého týmu prof. M.Taher A.Saif z University of Illinois at Urbana–Champaign.

Karoly Chyba 5.10.2019: ... dalsi level robotiky?.... neskutocne...

Švýcarská společnost Barry Callebaut, jeden z předních světových výrobců čokolády, uvádí na trh novou čokoládu nejenom ze semen kakaovníku (rod Theobroma), ale z celého plodu. Semena kakaovníku, kakaové boby, jsou uložena v měkké nasládlé dužnině, která se vyhazuje. Archeologové předpokládají, že lidé původně pojídali právě tuto dužninu a kvasili z ní nápoje dříve, než zvládli zpracování tuhých semen. Zdali do čokolády rozemelou i tuhou šlupku plodu, není zatím jasné. Nicméně společnost uvádí, že využije 100% plodu, takže můžeme očekávat novou zajímavou chuť. Při současné výrobě čokolády 70% vyhazujeme.

WholeFruit chocolate (celoplodá čokoláda) přijde na trh ve dvou druzích, jedna jako analogie hořké jen z plodu kakaovníku, druhá mléčná s přídavkem mléka. Barry Callebaut dodává čokoládu známým společnostem jako Nestle, Hershey nebo Unilever. K novému produktu uvádí: „Výsledkem je vysoce kvalitní surovina, kterou lze užívat jako přísadu do džusů, smoothies, mraženého zboží, pečiva nebo cukroví.“

Spektrometr vpravdě miniaturních rozměrů lze připravit z tyčinky proměnlivého složení o délce 50 až 100 mikrometrů. Jeden konec je z čistého sulfidu kademnatého CdS. Síry postupně ubývá a selenu přibývá, až opačný konec tvoří čistý selenid kademnatý CdSe. Absorpce viditelného světla se s rozdílným složením mění, takže v jednom úseku prochází záření jen určité vlnové délky. Dopadající bílé světlo rozloží na spektrum od fialové po červenou. Jako fotodetektory k převodu světelného signálu na elektrický slouží 38 elektrod z india a zlata. Materiál podivuhodných vlastností lze připravit postupným napařováním. Obrovskou výhodou nového zařízení je, že nemá žádnou pohyblivou část.

„Jde o zajímavý přístup, který přináší cenné poznatky o možnostech extrémní miniaturizace měření . Zmenšení je velmi žádoucí, protože otevírá nové možnosti využití pro experty i běžné spotřebitele,“ soudí Andrew Marshall z University of Lancaster, kterého nenajdeme mezi autory publikace, nicméně jde o experta na nové materiály pro fotodetektory a další elektronická zařízení nové generace. Např. zabudování nového spektrometru do smartphonu, což by vzhledem k velikosti neměl být problém, umožní sledovat kvalitu potravin přímo během nákupu.