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
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 […]
Středomoří, které je pro většinu Čechů symbolem léta s vyprahlou krajinou, ve skutečnosti skrývá jedno z největších světových přírodních bohatství. Právě zde se nachází domov desítek tisíc rostlinných i živočišných druhů, z nichž mnohé nežijí nikde jinde na světě.   A přestože se traduje, že původním stavem středomořské krajiny byly husté lesy, nová, mimořádně rozsáhlá […]
Český výzkum opět ukázal, že ve světě potravinářské a zemědělské vědy má co nabídnout. Tým odborníků z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu, v. v. i. (CARC) vyvinul revoluční metodu. Ta dokáže během několika minut přesně zjistit, jaké alkaloidy mák obsahuje – a to z pouhých 5 miligramů rostlinného materiálu.   Na pozoruhodném výsledku se […]
reklama
Historie
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 […]
Ničil fanatický kazatel Savonarola krásu?
V klášteře San Marco ve Florencii se mačká dav věřících. Fascinovaně přitom hledí na pohublého kněze na kazatelně. „Čiňte pokání za své hříchy, za hanebný a příliš světský způsob života,“ hřímá Savonarola.   Stroze zařízenou místností se rozléhají slova modlitby. Dominikánský kněz Girolamo Savonarola (1452–1498) klečí na zemi, ruce má sepnuté a oči obrácené v sloup. […]
Luxusní šperk: Pomander voněl, chránil i koketoval
„Libra růžových květů se na noc nechá namočit ve vodě z jeleního pižma,“ začíná slavný francouzský lékař Nostradamus svůj recept na unikátní vonnou směs…Tou se pak naplní pomander, luxusní šperk, který evropskou šlechtu provází po celá staletí.   Zkušený zlatnický mistr se sklání nad svým dílem. Z kousků zlata a stříbra nejprve tvaruje dvě perforované […]
Zajímavosti
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 […]
Tajemné příběhy z Černobylu: Varoval před tragédií záhadný tvor?
Příběh havárie v černobylské jaderné elektrárně z noci na 26. dubna 1986 je dobře známý. Při pokusu na 4. reaktoru dojde k jeho přehřátí a následnému výbuchu, který zamoří ovzduší velkým množstvím radioaktivních látek. Ale okolo této události se posléze vytvoří řada legend. Mimořádně děsivá je třeba ta o záhadné bytosti, která dostane jméno Černobylský […]
Moderní fobie: Proč nám internet nahání strach?
Rtěnkou zvýrazněná ústa se stáhnou do zlostné grimasy: „Posloucháš mě vůbec?“ Jeho oči se konečně setkají s těmi jejími. Mladík s trochou nervozity položí telefon na stůl. „Co se děje tak důležitého, že nám tím kazíš rande?“ „Nic, já jen tak kouknul, co je novýho…“   Píše se rok 2006, když Američan Aza Raskin (*1984) dává světu […]
Záhady a napětí
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, […]
Tajemná zřícenina Sklabinského hradu: Za legendami na Velkou Fatru
Na skalnatém kopci nad slovenskou obcí Sklabinský Podzámok se tyčí ruiny kdysi mocného hradu. Zřícenina, která byla dějištěm nejednoho dramatického příběhu, je dnes tichá, zarostlá a na první pohled romantická. Jenže mezi pobořenými zdmi se ukrývají legendy o kletbách, ztracených duších a podzemních chodbách, které nikdy nebyly zcela prozkoumány. Proč bývá právě tato pevnost nazývána […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
epochanacestach.cz
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
Český les v zimě patří k málokterým místům, kde se i v hlavní sezoně dá zažít opravdové ticho. Kraj na západě Čech se v prosinci mění v útočiště všech, kdo chtějí na chvíli vyměnit ruch města za zimní krajinu, čistý vzduch a pohyb, který zahřeje. Hlavním lákadlem jsou bezpochyby běžky. Místní síť tras vede hlubokými
Fotografie z Rizalovy střední školy vyvolává otázky. Co zachytil objektiv?
enigmaplus.cz
Fotografie z Rizalovy střední školy vyvolává otázky. Co zachytil objektiv?
V roce 2015 se na Rizalově střední škole v Metro Manile na Filipínách objevil případ, který spojil místní folklór s digitálním věkem. Incident spustila fotografie pořízená na školních toaletách, na kt
Kdo byl praotec Čech? Co říká moderní věda o staré legendě?
epochaplus.cz
Kdo byl praotec Čech? Co říká moderní věda o staré legendě?
Praotec Čech patří k nejznámějším postavám našich pověstí, ale kdo skutečně stál u počátků českého národa? Současná věda se snaží oddělit legendu od reality a přináší mnohem střízlivější obraz, než jaký známe z tradice. Co tedy o praotci Čechovi víme – a co zůstává jen působivým mýtem? Kdo to byl, muž, jehož jméno dodnes nese
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
Lidé zřejmě poprvé rozdělali oheň o 350 000 let dříve, než se myslelo
21stoleti.cz
Lidé zřejmě poprvé rozdělali oheň o 350 000 let dříve, než se myslelo
Je známo, že lidé využívali přírodní oheň, vzniklý například v lese po úderu blesku do stromu, před více než milionem let, ale až dosud nejstarší důkaz úmyslného zakládání ohně lidmi pocházel z doby p
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
iluxus.cz
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
Peugeot potvrzuje svůj vstup do světa francouzské kinematografie. Tímto krokem navazuje na svou tradici a renomé spočívající v inovacích, eleganci a výjimečném dědictví. Francouzská kinematografie
Salát do zásoby
tisicereceptu.cz
Salát do zásoby
Když je sezona, neuškodí připravit zásoby také na zimu. Můžete přidat i jinou zeleninu. Potřebujete 3 kg rajčat 1 kg okurek 3 červené papriky 3 zelené papriky 4 cibule 1 palici česneku hrs
Vztah Batulkové s přítelem je už minulostí?
nasehvezdy.cz
Vztah Batulkové s přítelem je už minulostí?
Herečka z nekonečného seriálu Ulice Dana Batulková (67) nejspíš neprožívá nejšťastnější časy. Proslýchá se totiž, že se jí nedaří ve vztazích, a to jak s dětmi, tak s partnerem. Údajně to má skřípat
Nansenovým pasem nepohrdl ani král
historyplus.cz
Nansenovým pasem nepohrdl ani král
V ledové pustině jsou měsíce jen sami dva. Právě se pustili do opravy kajaku proraženého mrožími kly, když zaslechli štěkot psů a lidské hlasy. Blíží se k nim nějaký muž. „Vy jste Nansen, že?“ oslovil příchozí jednoho z nich. Málem se dostali až k severnímu pólu. Bylo to však nad síly a možnosti norského polárníka Fridtjofa Nansena (1861–1930)
Po letech mne podrazila!
skutecnepribehy.cz
Po letech mne podrazila!
Když jsem byla mladší, nikdy by mě nenapadlo, že jednoho dne ztratím ženu, která se mnou sdílela tolik let života. Jde to. I opora zmizí… Marta byla mou vrbou, prvním člověkem, kterého jsem volala, když se stalo něco dobrého i špatného. Myslela jsem si, že taková vazba vydrží všechno. Jenže stáří někdy ukazuje, že některé vztahy
Nejlepší Vánoce podle hvězd
nejsemsama.cz
Nejlepší Vánoce podle hvězd
Naplánovat Vánoce tak, aby si je užili všichni, není snadné. Každý má totiž trochu odlišné představy. Jak si znamení zvěrokruhu představují svou adventní idylku? A čemu se raději vyhněte, aby byly vaše svátky ty nejkrásnější? Beran (21. 3. – 20. 4.) Nenuťte ho vysedávat s cukrovím u pohádek. Jeho ideální Vánoce zahrnují sporty a dobrodružství, nebo aspoň adrenalinové nákupy na poslední
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
panidomu.cz
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
Opravdu hvězdná společnost se sešla počátkem letošního prosince v Galerii Vinohradská 12 v budově Českého rozhlasu v Praze. Jiří Suchý, Uršula Kluková, Miluška Voborníková, Mirek Paleček a další známé osobnosti přišli pokřtít nejnovější, už čtyřicátou knihu oblíbeného písničkáře, textaře, fotografa a humoristy Josefa Fouska. Ten se proslavil také jako dlouholetý parťák Miloslava Šimka a Jiřího
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