Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Jak mikrobi vyrábějí raketové palivo?

O bakteriích slyší většina z nás jen čas od času, například když je lékař identifikuje jako původce infekční nemoci, která nás právě postihla. Bez nadsázky lze však říci, že bez bakterií by naše planeta nebyla tím, čím je.

Proces zvaný anammox, který ovládají jen některé výjimečně „nadané“ bakterie, patří k těm úplně nejklíčovějším pro všechny ostatní živé tvory na Zemi. Je totiž spoluzodpovědný za rozklad dusíkatých sloučenin do podoby molekulárního dusíku.

Po 20 letech po objevu tohoto procesu se jeho molekulární podstatu podařilo nedávno rozplést týmu špičkových holandských odborníků. Výsledky práce jeho týmu by v budoucnu mohly nalézt řadu nečekaných, ale velmi důležitých praktických využití.

Mocná planetární síla         

Úlohy bakterií v globálním ekosystému jsou tak početné a tak významné, že jen jejich vyjmenování by zabralo řadu tiskových stran. K těm nejdůležitějším patří vracení molekulárního dusíku (N2) do oběhu atmosférou a biosférou.

Díky činnosti živých organismů je totiž dusík v biosféře zafixován do různých typů dusíkatých sloučenin. Na konci jejich metabolismu bývá do atmosféry vypuštěn v podobě několika jednoduchých dusíkatých sloučenin (dusičnanů, dusitanů, amoniaku).

Tyto látky však nejsou pro další spotřebu příliš vstřícné a pro hladké fungování současné podoby biosféry je proto třeba jejich převedení do podoby molekulárního dusíku N2.

Dva klíčové procesy

V globálním koloběhu dusíku jsou proto nesmírně důležité procesy, které vracejí dusík zpět do hry. Tím známějším je tzv. denitrifikace, kterou zvládá řada bakteriálních druhů z nejrůznějších bakteriálních kmenů.

Tento proces, jehož jádrem je tvorba vazby mezi atomy dusíku redukcí dusičnanů (NO3), byl objeven před téměř 100 lety a dnes je jeho průběh již velmi dobře zmapován.

Druhým z nich, jehož objev byl pro vědce na počátku 90. let velkým překvapením, je znám pod zkratkovým slovem anammox (Anaerobi Amonium OXidation, tedy doslova přeloženo „anaerobní oxidace amoniaku“.) Probíhá v nejrůznějších prostředích, kvantitativně nejvíce zastoupeny jsou však světové oceány.

Vědci odhadují, že je zodpovědný až za 50 % dusíku v atmosféře.

Řada praktických využití

Tak obrovsky významný podíl na globálním trhu s velevýznamným prvkem je jistě dobrý důvod, proč anammox studovat do co největších detailů.

Motivace pro jeho studium však nepocházejí jen od ekologů, kteří se snaží monitorovat klíčové procesy v živém světě, ale i z mnohem praktičtější stánky. Anammox je totiž dlouhou dobu využíván jako jedna z cest, jak zbavit odpadní vody toxického amoniaku.

Poznání detailů tohoto procesu by mohlo efektivitu čištění vod výrazně vylepšit.

Dalším, a možná neméně významným důvodem, bylo dlouhodobé podezření, že jedním z meziproduktů relativně složitého procesu, je i látka se vzorcem N2H4, známá pod triviálním názvem hydrazin (systematický název je diazan).

Tato látka je sice vysoce toxická, nachází však řadu velmi vítaných průmyslových využití. Nejvýznamnějšího využití dochází jako palivo do raketových motorů. Má však i řadu dalších.

Velmi choulostivé bakterie

I když se o anammoxu často píše tak, jako kdyby šlo o jednoduchý samovolný proces, opak je pravdou. Je k němu zapotřebí velmi specifické prostředí, řada enzymů a prochází přes řadu velmi toxických meziproduktů.

Navíc jej dokážou realizovat jen některé ve vodě žijící bakterie, které mají k tomuto účelu vyvinutou zvláštní strukturu, tzv. anammoxozom.  Jednou z takových bakterií je druh Kuenenia stuttgartensis, který si holandští vědci vybrali za objekt svých výzkumů.

Práce s tímto organismem má však řadu úskalí. „Museli jsme do naší práce zapojit širokou škálu nových experimentálních metod,“ vysvětluje další ze členů týmu, profesor Mike Jetten z Radboudovy univerzity v nizozemském Nijmegenu.

„Tyto bakterie je například velmi těžké kultivovat, neboť se dělí pouze jednou za dva týdny. Nejprve jsme tedy byli nuceni vypracovat proces kultivace, který by byl pro tak pomalý proces růstu vhodný.

I přes 20 let trvající pokusy dokážeme tyto bakterie kultivovat pouze v bioreaktorech a nikoliv v běžných kulturách. Výsledkem však byla více než 95% čistota vzorku,“ popisuje první úskalí jeho kolega profesor Marc Strous

Raketové palivo v roli mezičlánku

Do pátrání po molekulární mašinérii anammoxu by se vědci ani nepouštěli, kdyby neměli v ruce podrobné znalosti genetického kódu své pokusné bakterie.

S pomocí příslušných genových sekvencí byli schopni nalézt nejen příslušné enzymy, které se reakce účastní, ale i počáteční produkty.

„Molekulární dusík, který všichni dýcháme, byl stvořen z dvou jednoduchých sloučenin: raketového paliva hydrazinu a oxidu dusného,“ vysvětluje vedoucí celého projektu Marc Strous.

Hydrazin, který byl dávno v podezření, tedy vědci skutečně nalezli. Mike Jetten však mírní nadšení: „Množství hydrazinu, který touto metabolickou drahou vzniká, není nijak závratně vysoké. Rozhodně ho není tolik, aby dokázal vynést raketu na Měsíc.

Počáteční zájem NASA o naše výzkumy tedy povadl.“ Podaří-li se však vědcům lépe popsat strukturu proteinové „továrny“ uvnitř anammoxozomů, zajímavé aplikace na sebe nemusejí nechat dlouho čekat.

Nejvíce hydrazinu spotřebují raketové motory. (Foto: Raul654, Wikimedia) Hydrazin se podílel i na vynášení amerických raketoplánů do kosmu. (Foto: NASA)
Související články
Novou metodu umožňující spouštět chemické reakce v živých organismech podle lokální hodnoty pH vyvinul tým vědců z ETH Curych vedený Helmou Wennemers a Athanasiosem Markosem, který působí na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. Tento postup otevírá cestu k přesnější diagnostice a cílené léčbě nádorů či zánětlivých onemocnění. Výsledky výzkumu zaměřeného na vývoj nové bioorthogonální […]
Nepoužívané smartphony mohou pomoci snížit množství elektroodpadu i těžbu vzácných kovů…V rámci Mezinárodního dne elektroodpadu na tento aspekt upozorňuje studie Fraunhofer Austria a ukazuje, že jen v českých domácnostech leží 11,3 milionu starých smartphonů plných cenných surovin.   V Evropě se nachází až 642 milionů nevyužívaných smartphonů, z nichž 211 milionů by se po repasování […]
Když vinař vylisuje poslední kapku moštu, zůstane mu hromada zbytků – slupky, semena, stopky. Pro většinu lidí bezcenný odpad, pro vědce z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) ale hotový poklad. Z matoliny, jak se této směsi říká, se totiž může stát surovina, která najde cestu do pekáren, kosmetických salónů i do průmyslových dílen. […]
Zápisy do prvních tříd budou nově už od poloviny ledna, tedy zhruba o tři měsíce dříve než v posledních letech. Odborníci si od změny slibují, že se podaří dříve podchytit případné problémy, které děti mohou mít. Rodiče tak s dětmi budou mít více času případné nedostatky dohnat.   Podle lékařky a autorky vzdělávacích knih Jany […]
reklama
Historie
Havlíček pokládal Brixen za hnízdo hlupáků
Je to nepříjemné probuzení. Havlíček otevře oči, ale u jeho postele nestojí ani manželka Julie, ani bratr František, nýbrž pražský vrchní komisař Franz Dedera, okresní hejtman Ferdinand Voith a četník s ručnicí.   Karel Havlíček Borovský (1821–1856) je rozespalý, dlouho do noci psal, teprve před chvílí si šel lehnout. Přesto vstane, oblékne si župan a se […]
Největší cirkus světa nadchl Čechy
V cirkusovém stanu, dlouhém 180 metrů, člověk neví, kam upřít zrak dřív. Jsou tu tři manéže, dvě jeviště i 400 metrů dlouhá okružní dráha, stěny lemují klece zvěřinců a pod kopulí se lesknou hrazdy artistů.   Na počátku 20. století je to už 20 let, co se ve Spojených státech zrodil největší cirkus světa Barnum & […]
Zbláznil se Josef Václav Sládek po smrti ženy?
Postel je zbrocená krví. „Zavolej lékaře, něco je špatně,“ naléhá mladičká Emílie na manžela Josefa. Ten ji chytne za ruku a utře jí pot z čela. „Neboj se,“ zašeptá. „Maminka taky rodila dlouhé dva dny. A nakonec všechno dobře dopadlo.“   Budoucí literát Josef Václav Sládek (1845–1912) se narodil ve Zbirohu jako nejstarší z pěti dětí do […]
Sikorsky splnil lidem sen o létajícím koberci
I když jeho otec je lékař a psycholog a medicínu absolvuje také jeho matka, od malička je snem kyjevského rodáka Igora Sikorského letectví.   Ve 14 letech k němu doputuje zpráva o tom, jak bratři Wrightové v Americe uskutečnili svůj průkopnický let. „Tohle bude moje budoucnost,“ rozhoduje se definitivně. Po studiích námořní akademie a strojní fakulty […]
Zajímavosti
Mount Mihara: Sopka sebevrahů!
Bez své lásky nedokáže žít a věří, že když skočí, žár ji okamžitě promění a ona bude stoupat k nebi jako dým. Nezůstane v tom sama. Její příběh se totiž zaryje do japonských dějin a vyvolá vlnu následovníků.   Všechno začne v roce 1933, kdy se jednadvacetiletá studentka tokijské Praktické dívčí školy Kijoko Macumoto zamiluje […]
Kde leží Nulový ostrov?
Kde se nachází začátek Země? Ač se zdá otázka nesmyslná, odpověď je logická. Tam, kde je naprostá nula. Tedy v místě, kde se protíná nultý poledník s rovníkem! A co tam leží? Přeci Nulový ostrov!   Najděte si to magické místo na mapě. Nula stupňů zeměpisné šířky, nula stupňů zeměpisné délky. Když ale přesně do […]
Neandertálci: Co přispěje k jejich konci?
V létě roku 1856 objeví dělníci z lomu v jeskyni Kleine Feldhofer Grotte v Německu části lidské kostry i podivně vypadající lebku. Tehdy ještě netuší, že jde o naše blízké příbuzné, kteří vyhynuli před asi 40 000 lety. Teď už o nich víme hodně. Ale jedna otázka zůstává: co stojí za jejich zánikem?   Neandertálci […]
Tamarín: Extravagantní primát s dvojčaty na zádech
Velikostí připomínají veverku, bez ocasu může mít 18 až 30 centimetrů, ze zoologického hlediska ale náleží mezi primáty. Po naší planetě běhají dvě desítky různých druhů tamarínů a nad některými zůstává rozum stát.   Trvalé bydliště? Oblast Střední Ameriky až po její jižní kolegyni. Mrštným živočichům svědčí zejména severozápadní Kolumbie a povodí Amazonky. Tamaríni totiž […]
Záhady a napětí
Případ Mariana Rajchela: Dostával zprávy od démona?
„Ona z toho pekla nevyjde. Je moje. Každý, kdo se za ni bude modlit, zemře.“ Taková slova údajně v roce 2014 obdrží polský kněz Marian Rajchel (?–2021) od jakéhosi démona. Ne ale někde v temné kryptě při seanci nebo ve zlém snu, ale přes mobilní telefon! Přijdou prý skrze dívku, kterou se neúspěšně snaží zbavit posedlosti. Začala s ním […]
Prokletý velmož Půta Švihovský: Proč se jeho duch vracel z hrobu?
Vzdělaný a zcestovalý šlechtic, nejvyšší zemský sudí, ale také krutý a obávaný pán. Údajně neváhal upálit řemeslníky, zazdít nenasytného mnicha a kohokoli vsadit do žaláře. Podle pověstí ho nakonec odnesl čert přímo z ložnice a dodnes jeho duše bloudí po hradních chodbách. Opravdu si takový konec zasloužil?   Půta Švihovský z Rýzmberka (1450–1504) nebyl jen dalším středověkým […]
Dům oběšených panenek: Záhadná expozice, která má šokovat?
Na první pohled klidná zahrada v malé vsi na Vysočině se mění v děsivou galerii. Mezi větvemi stromů se houpou desítky oběšených panenek, některé bez končetin, jiné s rozbitými tvářemi. Není divu, že tohle místo vyvolává otázky: jde o bizarní umělecký záměr, osobní démony majitele, nebo snad temné varování?   Dům, který stojí na okraji […]
Obývá nejděsivější bažiny světa přízrak smrti?
Na jihu Konga se rozprostírá bažinatý labyrint, kam se bojí vstoupit i místní průvodci. Místo obestírá pověst o duších mrtvých, ale také o tvorovi jménem kongamato, jehož jméno se překládá jako přízrak smrti. Co se skrývá v těchto tlejících mokřadech, jen přírodní hrozby, nebo skutečné setkání s nadpřirozenem?   Dusivá vlhkost se snáší na cestovatele, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Mají Francouzi mlsný jazýček?
panidomu.cz
Mají Francouzi mlsný jazýček?
Odpověď je snadná. Ano. Nějak už to mají zakódováno v genech. Typický Francouz si na jídle dává opravdu záležet.   Jídlo je pro něj radost, potěšení, společenská událost. A pozor nejen v restauraci, ale i doma v rodině. Kvalita především Vaření začíná už při nákupu. Sice musíme opustit představu, že se všechno každý den kupuje
Nedám se zastrašit ani náhodou!
skutecnepribehy.cz
Nedám se zastrašit ani náhodou!
Bydlím v domku po rodičích na okraji městečka, kde se všichni známe a kde jsem prožila celý život. Tedy zatím… O ten domek projevil zájem synovec. Miluji svoji zahrádku s růžemi, které sázela ještě máma. Nikdy jsem neměla děti, jen sestru, která zemřela před deseti lety. Zůstal po ní Petr, můj synovec, který vystudoval práva. Dnes žije
Adventní zpívání: Hudba, která rozzáří tmu
epochaplus.cz
Adventní zpívání: Hudba, která rozzáří tmu
„Mami, mně se tam nechce,“ protestuje malý školák a vleče se mrazivou ranní tmou. Raději by ještě spal v teple své postele, a kdyby mu máma neslíbila po skončení zpívání vafle v nedaleké pekárně, jistě by se bránil ještě více. Ale když otevřou dveře do svíčkami ozářeného kostela, úžasem se mu rozšíří oči. Předvánoční čas
Vánoční Pavlova
nejsemsama.cz
Vánoční Pavlova
Příprava oblíbeného dortu primabaleríny Anny Pavlové je jednoduchá, jen během sušení nesmíte otevírat troubu. Potřebujete: ✿ 4 bílky ✿ 220 g cukru moučky ✿ špetku soli ✿ 2 lžíce pudinkového prášku (vanilka) ✿ 2 lžičky citronové šťávy ✿ 100 ml smetany ke šlehání ✿ drobné ovoce ✿ lístky čerstvé máty 1. Vyšlehejte bílky s polovinou cukru a solí do tuhého sněhu. Pak přisypte zbylý
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Pomáhá uspořádání prostoru podle feng-šuej změnit život?
enigmaplus.cz
Pomáhá uspořádání prostoru podle feng-šuej změnit život?
Feng-šuej, dva znaky, vítr a voda, nejsou jenom pouhými symboly. Je to staré čínské učení o tom, jak neviditelná energie (čchi) proudí místnostmi a jak ji můžeme nasměrovat tak, aby se nám doma lépe ž
Vinograf Wine bar & Restaurant ukazuje, proč se těšit na zimu
iluxus.cz
Vinograf Wine bar & Restaurant ukazuje, proč se těšit na zimu
Chladné a temné zimní měsíce nemusí být vůbec nudné, když přijdete do Vinograf Wine Bar & Restaurant. Nové zimní menu voní mořem, lesem a vínem a podává se od poloviny prosince až do konce února.
Vánoce, které vás překvapí
epochanacestach.cz
Vánoce, které vás překvapí
Kde jsou nejlepší Vánoce? Než odpovíte logicky, že doma, zkuste si přečíst, jak to na Ježíška vypadá po světě. Zázrak Vánoc stojí za to zažít kdekoli. Ať se tam zpívá Tichá noc, nebo Narodil se Kristus Pán… Kanada Ještě před Štědrým dnem pořádají Kanaďané pečicí večírky, kdy příchozí pečou vánoční koláčky „cookies“ dle vlastního receptu. Chodí tu Santa
Půda pod ledem: Vědec z Brna odhaluje skrytý vliv vody v tající Antarktidě
21stoleti.cz
Půda pod ledem: Vědec z Brna odhaluje skrytý vliv vody v tající Antarktidě
Filip Hrbáček z Masarykovy univerzity získal prestižní grant ERC-CZ na výzkum, který může změnit naše chápání klimatických změn v polárních oblastech. Jeho projekt SEAL zkoumá, jak půdní vlhkost ovliv
Dala mu Solaříková kopačky kvůli dítěti?
nasehvezdy.cz
Dala mu Solaříková kopačky kvůli dítěti?
Příčina rozchodu hvězdy seriálu Bratři a sestry Patricie Solaříkové (36) a jejího partnera, tvůrce videí Alexe Grigorieva (38), vychází najevo? Už delší dobu se spekuluje, že jejich vztah je minulos
Hrnkový koláč s malinami
tisicereceptu.cz
Hrnkový koláč s malinami
Pochutnejte si na rychlé dobrotě, malinovém koláči s drobenkou na plech. Suroviny na 10 kusů 1 hrnek polohrubé mouky 1 hrnek hrubé mouky 1 hrnek krupicového cukru 1 hrnek mléka ½ hrnku oleje
Vítejte v Lomené pyramidě: Skrývá dosud neobjevené komory?
historyplus.cz
Vítejte v Lomené pyramidě: Skrývá dosud neobjevené komory?
Faraon Snofru přimhouří oči a zahledí se na právě dokončenou hrobku. Na okraji pouště v egyptském Dahšúru se před ním k nebi vypíná Lomená pyramida. Stavba se může pochlubit několika nej. Zaujme už na první pohled. Má její netradiční tvar symbolické důvody, nebo byl vynucen hrozbou pádu pyramidy? A čím vším je ještě unikátní?   V prastarém dekretu
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz