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
Lesy jsou jedním z nejdůležitějších ekosystémů na Zemi. Ukládají uhlík, chrání půdu i vodní zdroje a poskytují domov milionům druhů. Přesto z planety každoročně mizí rozsáhlé lesní plochy. Co za tím skutečně stojí – a které rozšířené představy jsou spíš mýtem? Co lesy skutečně ohrožuje, kde je situace nejvážnější a jakou roli v tom hraje […]
Povrchová voda v českých nádržích se za posledních 30 let výrazně oteplila – ohřívá se tempem v průměru o více než půl stupně Celsia za dekádu. Nejrychlejší změny jsou přitom patrné v dubnu, kdy se teplota vody každých deset let zvyšuje dokonce o 1 stupeň.   Unikátní studie hydrobiologů z Biologického centra Akademie věd ČR, […]
Volvo Trucks představuje novou generaci elektrických nákladních vozidel, která výrazně rozšiřuje možnosti bezemisní dopravy. Nové modely přinášejí vyšší výkon, větší flexibilitu i delší dojezd – v případě dálkového tahače až 700 kilometrů na jedno nabití. Automobilka tak reaguje na rostoucí poptávku po elektrifikaci i v segmentu těžké dopravy. Volvo Trucks dlouhodobě patří mezi lídry v […]
Mezinárodní tým vědců publikoval v prestižním časopise Nature Communications studii, která ukazuje, že mozek dětí narozených s rozdílem horní končetiny prochází výraznou reorganizací už v raném věku. Na výzkumu se podíleli také vědci z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze (FEL ČVUT), kteří vyvinuli výpočetní model vysvětlující mechanismus těchto změn.   Studie s názvem Global remapping […]
reklama
Historie
Karlsruhe: Město ve tvaru vějíře vyrostlo nejen kvůli tulipánům
Strávil odpoledne ve své oblíbené oboře nedaleko Durlachu. Unavený Karel Vilém si na chvíli zdřímne pod stromem. Zdá se mu sen o paláci zalitém sluncem, od něhož se jako z vějíře rozbíhají městské ulice. Tak zní jedna z pověstí o vzniku Karlsruhe…   Řadu let sloužil v císařské armádě. Zasáhl i do války o španělské […]
Podvodník Harry Jelínek udělal obchod století
Usměvavý gentleman pokyne mladému manželskému páru: „Tudy prosím.“ Pozve ho na prohlídku „svého“ starobylého rodového sídla. Moc rád by jim ho totiž prodal. Co na tom, že se jedná o státní hrad Karlštejn.   Je to jeden výmysl za druhým. Už přezdívka Harry (asi 1905–1986) je falešná, stejně jako titul z medicíny, kterým se ohání. Rodák […]
Nechal stvořitel Pinocchia svého hrdinu zemřít?
Pohrdne povoláním kněze, je zklamán politikou a sám velkovévoda mu zruší noviny. Pak ale najde smysl života a napíše jednu z nejobdivovanějších dětských knížek na světě.   Dlouho nic nenasvědčuje tomu, že by se z Carla Lorenziniho (1826–1890) z Florencie měla stát světová celebrita. Jeho matka Angiolina pracuje jako švadlena, otec Domenico je kuchař a z Carlových deseti sourozenců […]
Čekal Paganini na pohřeb 26 let?
Vysoký, černě oděný muž s uhrančivýma očima na pódiu opět uchvacuje svou houslovou hrou publikum. „Spolčil se s ďáblem!“ šuškají si diváci. Uvěří tomu i církev, která pak bude zesnulému virtuosovi dlouhá léta upírat křesťanský pohřeb.   Od chvíle, kdy devítileté zázračné dítě jménem Niccolò Paganini (1782–1840) nadchne svou virtuózní hrou na housle publikum janovského Velkého divadla, […]
Zajímavosti
Margaret Thatcherová: Železná Lady i nadaná pianistka
Hotelem Grand v jihoanglickém Brightonu otřese 12. října 1984 ve 2:54 ráno mohutná exploze. Přední fasáda domu se odloupne, jako by byla z marcipánu, a sesune se k zemi. Za ní ční ohromná díra. Atentátníci ukryli bombu již před několika týdny do koupelny pokoje 629. Na místě zůstane pět mrtvých. Ta, na kterou cílí, ale přežije…   Schodiště […]
Pámelník bílý: Jedovatá krása, praskající pod botou
Bílé kuličky na podzim lákají k utržení. A ještě víc k tomu, abyste na ně šlápli a těšili se z tichého lupnutí. Tato ozdoba parků i divokých strání je půvabná, ale i trochu záludná. Zatímco zvířata si na ní ráda pochutnají, lidé by měli být obezřetní. Ale indiáni z jejích větví dělají dýmky i šípy! […]
Panamský průplav: Technický zázrak a hrob tisíců lidí
Propojí dva oceány a ušetří lodím 12 000 km dlouhou plavbu kolem Jižní Ameriky. Cesta k úspěchu je ale draze vyplacena. Stane se sice inženýrským triumfem, ale také masovým hrobem tisíců bezejmenných dělníků.   Panamská šíje odděluje Atlantský a Tichý oceán. Ve svém nejužším místě je necelých 50 km široká. Nápad prokopat ji a ušetřit […]
New Yorku: Od bažin po metropoli, která nikdy nespí
Americká metropole východního pobřeží poskytuje útočiště 8,5 milionu obyvatel. Skromná osada se za více než 400 let transformuje v pulzující velkoměsto.   Klid indiánského života nejprve naruší anglický objevitel Henry Hudson (?1565–1611). Na kalendáři se tehdy skví letopočet 1609. Prim však hrají Holanďané, kteří se záhy usadí na dnešním jihu Manhattanu. Mokřady a lesy vnímají jako […]
Záhady a napětí
Pátrání po arše úmluvy v roce 2026: Mohla mít jiný účel?
Záhadami opředená archa úmluvy k sobě stále poutá pozornost. Umístění této truhly obsahující nejcennější židovské náboženské předměty včetně desek s desaterem přikázání, je totiž i v roce 2026 neznámé. Podaří se to změnit díky novým objevům, které před několika měsíci představil egyptolog David A. Falk?   Myslíte si, že o arše úmluvy už v současnosti víme úplně všechno? […]
Zázrak z jihu Francie: Má voda z prastaré rakve léčivou moc?
V malé francouzské osadě Arles-sur-Tech se nachází kamenný sarkofág, který už po staletí mate poutníky i vědce. Každý den se v něm objevuje jeden až dva litry čisté vody, přestože není napojen na žádný pramen. Věřící ji považují za svatou a připisují jí léčivé účinky. Vědci zase hledají přirozené vysvětlení tohoto podivného jevu. Co se […]
Má pramen Klokočka zázračnou moc?
Ukrytý v lesích mezi Mnichovým Hradištěm a Bělou pod Bezdězem vyvěrá pramen, ke kterému si lidé chodí nejen pro vodu, ale také pro uzdravení. Voda z Klokočky má podle tradice léčivé účinky a už prý vykonala několik zázraků. Přesto nemá statut ani lázeňské lokality, ani nijak vyhledávaného místa. Má opravdu nějaké zvláštní účinky, které opomíjíme?   Místní […]
vý poklad amerického mafiána: Je dodnes ukryt někde v horách?
V amerických horách Catskill se podle legendy skrývá jeden z největších pokladů z dob mafie. Zločinec Dutch Schultz měl před svou smrtí ukrýt miliony dolarů v hotovosti a dluhopisech do speciálního trezoru. Přestože se po něm pátrá už téměř sto let, nikdo ho zatím nenašel. Je skutečný, nebo jde jen o příběh z temného světa […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
rezidenceonline.cz
Plevel ovládl váš trávník? Možná děláte tuhle zásadní chybu
Pokud váš trávník po zimě připomíná spíš flekatý koberec než lákavý zelený porost, není to náhoda. Jaro vždy nemilosrdně odhalí místa, kde plevel využil náskok, který získal ještě před začátkem sezóny. Dobrou zprávou je, že právě teď máte šanci změnit pravidla hry. Když půda volá o pomoc Důvod, proč se plevele na jaře chovají životaschopněji
Vyburcoval kolonisty k boji amatérský dentista?
historyplus.cz
Vyburcoval kolonisty k boji amatérský dentista?
Od kopyt koní odlétává bahno. „Britové přicházejí! Chopte se zbraní!“ křičí z plných plic revolucionář Paul Revere. Nepřátelské vojsko je mu v patách… Patří k největším hrdinům americké války za nezávislost a za oceánem je považován za patriota. Voják Paul Revere (1735–1818) si vyslouží respekt během známé bitvy o Lexington a Concord v dubnu 1775, kdy
Jak do toho, když se opravdu nechce?
panidomu.cz
Jak do toho, když se opravdu nechce?
Chronická tendence odkládat plnění většinou náročných nepříjemných povinností a úkolů na později se odborně nazývá prokrastinace. Je to lenost, nebo nerozhodnost? Už se vám to stalo? Máte spoustu práce, ale když se rozhodnete ji zdolat, najednou jste jako paralyzovaní. Jak dochází k tomu, že člověk odsouvá své povinnosti až po nejzazší možnou mez nebo je
Dubaj prodává rezidence, které nemají ve světě konkurenci. Investoři skupují ultra-luxury nemovitosti za miliardy
iluxus.cz
Dubaj prodává rezidence, které nemají ve světě konkurenci. Investoři skupují ultra-luxury nemovitosti za miliardy
Je fascinující sledovat, jak internet pravidelně „ukončuje“ Dubaj. Jednou kvůli covidu, pak kvůli kryptu, následně kvůli realitní bublině a dnes údajně kvůli geopolitice na Blízkém východě. Realita je
Probudili filmaři na Oravském hradě zlo při natáčení hororu?
enigmaplus.cz
Probudili filmaři na Oravském hradě zlo při natáčení hororu?
Vysoko nad slovenskou řekou Oravou se v mlze zvedá temná silueta hradu, který už po staletí budí respekt i neklid. Kamenné zdi Oravského hradu pamatují války, požáry i smrt mocných šlechticů. Jenže pr
Léčí Schneiderové smutek z rozchodu dcera?
nasehvezdy.cz
Léčí Schneiderové smutek z rozchodu dcera?
Našla herečka známá z oblíbeného seriálu Místo zločinu Zlín Jitka Schneiderová (53) lék na své bolavé srdce? Poslední dobou se totiž velmi upnula na svoji dceru Sofii Annu Švehlíkovou (20), kterou m
Překonala jsem svou fobii, už se nebojím létat
skutecnepribehy.cz
Překonala jsem svou fobii, už se nebojím létat
Celý život jsem říkala, že do letadla mě nikdo nedostane. Donutil mě až syn, který měl v zahraničí nehodu a šlo mu o život. Už se létat nebojím. Vždycky jsem trpěla panickou hrůzou z létání. Myslím, že jsme to měli v rodině, protože strachem z výšek trpěl i můj otec. Já jsem tu šílenou fobii podědila po něm. Můj manžel kvůli tomu
Tunisko: Ostrov tisíců palem a nekonečného slunce
nejsemsama.cz
Tunisko: Ostrov tisíců palem a nekonečného slunce
Nádherné pláže, slunce i koupání v průzračném moři. Také vynikající tradiční pochoutky, oslňující bílé domky, pompézní tržiště i třeba projížďky na velbloudovi. To vše a mnohem víc nabízí ostrov u pobřeží Tuniska. Láká vás poklidnější dovolená, na níž si budete užívat plnými doušky především slunění na pláži, nasávat místní kulturu a ochutnávat typické speciality? Pak je Djerba pro vás tím pravým místem. Pohádkové pláže
Nevzdělaní velikáni: Lincoln si půjčuje knihy od sousedů
epochaplus.cz
Nevzdělaní velikáni: Lincoln si půjčuje knihy od sousedů
Je odpovídající vzdělání klíčem k životnímu úspěchu? To je věc názoru. Mnoho příkladů mezi osobnostmi z historie však naznačuje, že roky školní docházky či univerzitní diplomy někdy nejsou nutné! Je možné stát se i bez školy slavným fyzikem, právníkem či odborníkem v paleontologii? Klidně ano! A komu se to podařilo? Pár let stačí WILLIAM SHAKESPEARE
Olivová tapenáda se sardelkami a s tousty z ciabatty
tisicereceptu.cz
Olivová tapenáda se sardelkami a s tousty z ciabatty
Suroviny na 4–6 porcí ½ velké ciabatty 3–4 lžíce olivového oleje + na pokapání 100 g sardel. řezů v oliv. oleji 3 str. česneku 1 šalotka 1 hrst lístků hladk. petržele 125 g vypeck. oliv kalam
Mořský T. rex: Tylosaurus jako tyran z hlubin oceánu
21stoleti.cz
Mořský T. rex: Tylosaurus jako tyran z hlubin oceánu
Jak se jmenoval mohutný prehistorický plaz se silnými čelistmi a ostrými vroubkovanými zuby, král všech predátorů? Pokud byste odpověděli, že Tyrannosaurus rex, měli byste pravdu, ale jen částečnou. T
Můstek: šumavská hora ticha, větru a legendárního stoupání
epochanacestach.cz
Můstek: šumavská hora ticha, větru a legendárního stoupání
Můstek, německy Brückel Berg, je se svou nadmořskou výškou 1235 metrů nejvyšší horou Pancířského hřbetu a jedním z nejcharakterističtějších vrcholů západní Šumavy. Přestože nestojí v centru hlavních turistických proudů jako Velký Javor či Poledník, právě v tom spočívá jeho síla. Můstek si dodnes uchovává syrový horský charakter, klid a zvláštní atmosféru šumavských hřebenů, kde se
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