Přepsané učebnice i šance na Nobelovku. Jedenáct letošních objevů českých vědců
Čeští vědci za sebou mají úspěšný rok. Podařilo se jim dosáhnout mnoha objevů světové úrovně. Jedním z nejvýznamnějších (a zdaleka nejen za uplynulý rok) pochází z Fyzikálního ústavu Akademie věd, kde tým Tomáše Jungwirtha a Libora Šmejkala odhalil zcela novou kategorii materiálů, takzvané altermagnety. O tomto úspěchu, na kterém se podílela mezinárodní vědecká skupina, se dokonce mluví jako o možném adeptu na Nobelovu cenu. Podívejte se na výběr z toho nejzajímavějšího ze světa vědy napříč obory.
Jak funguje nový typ magnetismu?
Dostat se se svým objevem do prestižního časopisu Nature je velký úspěch. Pro tým vědců z Fyzikálního ústavu AV ČR, kteří boří tradiční představu o magnetismu a kteří letos světu představili objev nových materiálů, takzvaných altermagnetů, to je ale jen začátek.
Objev altermagnetů je naprosto jedinečný a reagují na něj špičkové vědecké ústavy celého světa. Tým pod vedením Tomáše Jungwirtha a Libora Šmejkala zjistil, že kromě feromagnetů (s jednosměrným magnetickým proudem, který známe třeba jako obrázek na lednici) a antiferomagnetů (běžnější materiály se střídavými směry magnetických polí) existuje i třetí varianta, takzvané altermagnety.
Ty kombinují zdánlivě neslučitelné vlastnosti obou dosud známých magnetů. Právě díky této kombinaci je objev, na kterém se s českými vědci podílel mezinárodní tým odborníků, a nový materiál velice atraktivní například pro nanoelektroniku a IT součástky.
Kdy a kudy lidé přišli do Evropy?
Tenhle český objev, který je dalším letošním zářezem českých vědců v časopisu Nature, přepíše školní učebnice. Mezinárodní tým vědců pod vedením Romana Garby totiž zjistil, že člověk vzpřímený do Evropy přišel z Afriky jinou cestou, než se předpokládalo.
Nejstarší známé stopy, opracované kamenné nástroje, totiž objevili vědci na Zakarpatské Ukrajině. Jejich nález dokládá, že tam člověk vzpřímený žil už před 1,4 miliony let, to je až o tři sta tisíc let dříve, než se dosud předpokládalo o osídlení ve Španělsku a na jihu Francie.
Roman Garba z Ústavu jaderné fyziky a Archeologického ústavu AV ČR tak svým objevem potvrdil hypotézu, že první vlna osídlení Evropy postupovala z východu na západ. Pro prokázání stáří nalezených předmětů vědci použili nejmodernější technologie včetně metod jaderné fyziky, které se dosud v archeologii nevyužívaly.
Odkud dopadají meteority na Zem?
Vědci z Univerzity Karlovy ve spolupráci s kolegy z Francie, USA a organizace ESO odhalili, odkud pocházejí meteority, které v současnosti dopadají na povrch Země. Přelomovou práci opět publikoval prestižní časopis Nature.
Odborníci z Astronomického ústavu Matematicko-fyzikální fakulty UK v mezinárodním týmu řešili, který ze zdrojů meteoritů je nejvydatnější. Zkonstruovali pro to počítačové modely, které se přibližují pozorovanému rozdělení drah a velikostí jednotlivých skupin asteroidů.
Díky tomu zjistili, jaká doba uplynula od jejich srážky i odkud pocházejí. Zjistili například, že jde o stejné typy meteoritů, které pozorovali už předchůdci člověka, a že pocházejí z pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. Vědcům se takto podařilo objasnit původ sedmdesáti procent všech meteoritů.
Jak odhalit extrémní jevy?
Nezáleží, jestli jde o extrémní výkyvy počasí, epileptické záchvaty, dění na finančních trzích, nebo třeba geomagnetické bouře. Popsat, jak fungují mechanismy extrémních událostí, a hlavně přijít s metodami včasného varování je téma pro vědce po celém světě.
Českým odborníkům z Ústavu informatiky Akademie věd ČR se letos podařilo vyvinout novou matematickou a výpočetní metodu, která pomocí pokročilé teorie informace umožňuje odhalovat příčiny extrémních jevů.
Čeští vědci vedení Milanem Palušem ve své metodě propojili studium kauzality a extrémních jevů, a díky tomu se jim podařilo například analyzovat příčiny jarních mrazů, které postihly vinaře ve Francii. Nová metoda, kterou představili v prestižním časopise Science Advances, má široké uplatnění ve všech oblastech od počasí až po finanční trhy.
Jak buňky pomáhají virům při infekcích?
Tenhle objev, za kterým stojí tým vědců a vědkyň z CEITEC Masarykovy univerzity, otevírá nové možnosti pro vývoj léčiv proti infekcím. Tým vedený Pavlem Plevkou zjistil, jak funguje mechanismus, díky kterému pronikají do buněk viry způsobující například běžná nachlazení, ale třeba i encefalitidu a další onemocnění.
Virus se v těle nejprve naváže na povrchové receptory buňky, uzavře se do váčku a buňka jej pohltí. Podobně buňky přijímají i látky. Jenže jak vědci z CEITEC objevili, váček s virem uvnitř buňky praskne a využije buněčné zdroje k vlastnímu šíření.
Jak vypadá chromozom?
Jednoduše, ve skutečnosti vypadá úplně jinak, než se věřilo. Velký úspěch za sebou mají vědci z Ústavu experimentální botaniky a Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR, kterým se jako prvním na světě podařilo zobrazit povrch chromozomu. Tým, který vedli genetik Jaroslav Doležel a odborník přístrojové techniky Vilém Neděla, zjistil, že povrch chromozomu není hladký, jak se vědci dřív domnívali.
Ve skutečnosti je pokrytý malými výběžky a právě tyto výběžky mohou hrát zásadní roli například při vzniku dědičných chorob. Jestli a jaký vliv má obal chromozomů, nyní vědci dál zkoumají, ale předpokládají, že tento objev může sehrát v budoucnu velkou roli nejen v medicíně, ale také například při šlechtění odolných plodin.
Objev je zároveň významný i díky nově vyvinuté zobrazovací metodě A-ESEM, která přináší i dalším vědcům nové možnosti zkoumání živé i neživé hmoty.
Jak zvýšit účinek antibiotik?
Objev, na kterém se podíleli vědci z Olomouce a Ostravy, může pomoci vyřešit problémy s rostoucí odolností bakterií vůči antibiotikům. Vědecký tým, ve kterém byli spolu s odborníky z olomouckého centra CATRIN a ostravské VŠB-TUO Ostravy také vědci z Číny, vyvinul totiž antibiotika nové generace.
Jsou účinná vůči širokému spektru bakterií a také dokážou zamezit rozvoji bakteriální rezistence. Pro nový antibiotický materiál využili mangan, který se v těle podílí na metabolismu, regulaci cukru v krvi či ochraně buněk a který ukotvili ve struktuře upraveného grafenu. Nový materiál působí i proti bakteriím, na které současná antibiotika nestačí. V podobě mastí by se na trh mohl dostat do dvou let.
Jak zlepšit odolnost plodin?
Výživa stále rostoucího lidstva představuje s ohledem na změny klimatu jeden z největších problémů současnosti. Jak zvýšit odolnost plodin a pomoci tak zajistit spolehlivou zemědělskou produkci, je tématem mnoha vědeckých týmů na celém světě.
Skupině Jana Hejátka z brněnského CEITEC Masarykovy univerzity, který zkoumal, jak rostliny reagují na stres způsobený nízkými teplotami a zasolenými půdami, se podařilo zjistit, že některé procesy známé z laboratorního prostředí fungují i u běžných plodin, jako je řepka olejka.
Hlavní část objevu představují speciální geny, které produkují proteiny, s jejichž pomocí se rostliny – a nejen v laboratorním prostředí – dokážou bránit nepříznivým podmínkám. To je základ pro další vývoj odolnějších plodin.
Kdy se stává virus klíčové encefalitidy infekční?
Mezinárodní vědecký tým, který vedl Pavel Plevka z CEITEC Masarykovy univerzity a Sarah Butcher z University of Helsinki, zkoumal molekulární struktury nezralé a neinfekční částice viru klíšťové encefalitidy, který způsobuje vážné neurologické onemocnění s dlouhodobými následky.
Česko-finský tým zjistil, jak na sebe vzájemně působí proteiny, které viry obalují, a jak dochází k vytvoření zralého, infekčního viru. Zjištění může být základem pro vývoj nových léčiv, které dokážou zabránit dozrávání nebezpečného viru.
Kde se bere Alzheimer a jak ho zpomalit?
Alzheimerova choroba je jedním z největších zdravotních hrozeb současnosti. Jak nemoc vzniká, jak ji zpomalit i léčit, je téma pro vědce z celého světa. V Česku k téhle problematice letos významně přispěla neurovědkyně Kateřina Veverová z Neurologické kliniky 2. LF UK a Fakultní nemocnice Motol, jejíž výzkum ukázal, že u onemocnění, jako je právě Alzheimer, je klíčové odstraňování poškozených mitochondrií.
Ty se totiž začínají v mozku ukládat už dlouho před tím, než samotná nemoc propukne. Problém je, když se poškozené mitochondrie z mozku přestanou přirozeně „čistit“. Objev tak ukazuje, že Alzheimer by se měl dát odhalit mnohem dříve, než propukne, a dá se oddálit nebo výrazně zpomalit. Alzheimerova nemoc tak není záležitostí stáří, ale už středního věku. Nyní vědci vyvíjejí diagnostiku pro časná stadia této nemoci.
Mimořádný objev, který také může pomoci v boji s Alzheimerovou chorobou i obezitou, představili vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Tým, který vedla Lenka Maletínská, vyvinul molekuly, které v mozku snižují chuť k jídlu. Zároveň tento neuropeptid CART také chrání mozek před rozvojem proteinu Tau, který je jedním z hlavních příznaků Alzheimerovy nemoci. Látka má za sebou úspěšné testy i na zvířecích modelech a vědci tak mají v rukou lék proti obezitě, který může fungovat i proti Alzheimeru.
Jak s domácí terapií bojovat proti Parkinsonu?
Některé projevy Parkinsonovy choroby lze mírnit léky, pro zhoršující se schopnost řeči to ale neplatí. Neurovědci z CEITEC Masarykovy univerzity už dřív zjistili, že se dá řeč pacientů s tímto neurodegenerativním onemocněním zlepšit pomocí magnetických pulzů.
Jejich využití ale dosud brzdil fakt, že se nedaly provádět doma. V tom viděl výzvu Luboš Brabenec, který přišel s malými přenosnými elektrickými mozkovými stimulátory. Lidé jej používají doma a kombinují s logopedií. Výsledky výzkumu ukazují, že inovativní přístup funguje a řečové problémy lidí s Parkinsonovou nemocí se zmenšují.