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
Vědci z Botanického ústavu AV ČR se podíleli na dvou významných studiích, které byly publikovány v časopisech Science a Science Advances. Tyto studie se zaměřují na vliv atmosférické depozice dusíku na diverzitu bylinného patra lesů v Evropě a Severní Americe. Výsledky výzkumu prokázaly posun rostlinných druhů na západ i pokles diverzity bobovitých rostlin.   Atmosférické […]
Vědci z Botanického ústavu AV ČR, ve spolupráci s dalšími výzkumnými institucemi, odhalili původ mimořádné druhové bohatosti luk v rumunské Transylvánii, které patří mezi nejbohatší na světě. Výzkum, publikovaný v časopise The Holocene, ukázal, že zdrojem této rozmanitosti jsou světlé lesy z doby ledové, ve kterých se mohla vyskytovat řada druhů dnešních luk.   Druhově nejbohatší […]
Největší český výrobce letadel, společnost AERO Vodochody AEROSPACE, pojmenovala svůj nejmodernější cvičný letoun L-39 Skyfox. Název odkazuje na dlouholetou tradici úspěšných československých letounů, jako byly L-29 Delfín nebo L-39 Albatros, a zároveň vystihuje jedinečné vlastnosti nového cvičného stroje.   Aero letoun L-39 Skyfox produkuje v sériové výrobě a letos navíc slaví 105. výročí od založení. Za […]
Diabetes je závažné onemocnění, které neovlivňuje jen hladinu cukru v krvi, ale může způsobit i vážné poškození zraku. Diabetická retinopatie (poškození sítnice oka), jedna z nejčastějších komplikací cukrovky, patří k hlavním příčinám slepoty ve světě.   Avšak moderní technologie přinášejí naději, jak těmto komplikacím předejít. Nový diagnostický nástroj jménem Aireen, založený na umělé inteligenci, umožňuje rychlou […]
reklama
Historie
Nejkrásnější české kašny: Musely se kvůli nim bourat brány?
Dostal zakázku od Českých Budějovic. Hlavní mušli Samsonovy kašny mistr Horn vytesá v kamenolomu u Besednice nedaleko Českého Krumlova. Nádrž má tak velký průměr, že se nevejde ani do jedné z budějovických bran. Radním proto nezbývá než improvizovat…   Kvůli těžbě stříbra má středověká Kutná Hora problém s nedostatkem pitné vody, protože horníci při práci […]
Znali husité jen spěch, hlad a modlení?
Husitský sněm rozhodl o dalším válečném podniku. Každý, kdo s kališníky sympatizuje, se má zapojit. Za ideály husitů tak bojují vznešení páni, nižší šlechticové, měšťané i chudáci. Zatímco dříve byla zemská hotovost svolávána na dobu určitou, se vznikem polních vojsk je tu rázem permanentní armáda.   Šlechta formuje jízdní oddíly těžkooděnců, ale jádrem husitských vojsk […]
Nejzáhadnější rytina všech dob: Lze Melancholii vůbec rozluštit?
Rok 1514 je v životě německého renesančního umělce Albrechta Dürera nesmírně krutý. Umírá mu jeho milovaná matka. „Smutek, který jsem kvůli ní cítil, se nedá ani popsat,“ zaznamenává si tehdy. A pak stvoří Melancholii I, mědiryt zhruba ve formátu A4, který dodnes mate historiky umění.   Podle znalce renesančních umělců Giorgia Vasariho (1511–1574) Dürerova Melancholie […]
Bohuslav Martinů strávil dětství na věži
V těsné blízkosti bytu duní ohlušující věžní zvony. Uloženo v zásuvce prádelníku si tu ale tiše a spokojeně pobrukuje malé dítě, kterému je předurčeno stát se jedním z největších českých hudebních skladatelů v dějinách.   Když 8. prosince 1890, právě ve svátek Panny Marie, vyzvánějí zvony na věži poličského kostela sv. Jakuba, nemohou obyvatelé města o 36 […]
Zajímavosti
Hlasitý spánek nás trápí už tisíce let!
Z ložnice starých Egypťanů se ozývá zvuk motorové pily. Kde ji vzali před 3500 lety? Samozřejmě to není pila, to jen muž hrozivě chrápe! Když ženě dojde trpělivost, vyběhne před dům, utrhne větvičku tymiánu a začne s ní mávat své drahé polovičce kolem nosu. Pomůže to?   Z egyptských lékařských papyrů dobře víme, že noční […]
Chrám, kde vládnou krysy
Indie jako by byla zvířatům zaslíbená. Nesmírné popularity si tu užívají v hinduismus posvátné krávy, kterým lidé nesmí zkřivit ani chlup. Ve státě Rádžastán zase chovají v úctě krysy!   Příběh chrámu, který je pojmenován po hinduistické bohyni Karni Matě, se začíná psát někdy mezi 14. a 16. stoletím. V té době je Karni Mata ještě smrtelnice […]
Hřbitov se zkříženým hnáty: Piráti najdou věčný klid u Madagaskaru!
Ostrov Svaté Marie platí za zapomenutý kout planety. Madagaskarská končina prožívá zlatý věk na přelomu 17. a 18. století, kdy se tamní zátoky stávají výtečným úkrytem pro piráty. Zřídí si tu dokonce i svůj vlastní hřbitov!   O ráji bukanýrů a korzárů se poprvé zmíní anglický pirát Adam Baldridge, který během roku 1691 zvedá kotvy […]
Vzkříšení pratura: Z vyhynulého zvířete se stane poklad
Toto mohutné zvíře s impozantními rohy je zobrazeno na pravěkých jeskynních malbách či petroglyfech a jeho podoba je otisknuta také ve figurkách z doby bronzové…Objevuje se na starověkých egyptských reliéfech a v náboženstvích starověkého Blízkého východu symbolizuje sexuální potenci, sílu i zdatnost.   Jeho rohy se používají jako součást obětních darů, trofeje i nádoby na […]
Záhady a napětí
Talentovaný mrzák Héfaistos
Máme-li si představit pohanského boha, většině z nás nejspíš vytane na mysl urostlá a mocná postava hodna svého božského postavení. Héfaistův případ je však něco úplně jiného. A přesto patří mezi nejoslavovanější bohy antického Řecka.   Na to, že zdaleka ne všechny mytologické příběhy jednotlivých bohů jsou božská rodinná idylka, jsme už poměrně zvyklí. Snad […]
Chavín de Huántar: Hrůzostrašný hukot indiánské věštírny, znamení ze světa bohů?
Chavín, archeologické naleziště v peruánských Andách, dává jméno kultuře, jež se rozvíjí mezi 15. a 5. stoletím př. n. l. Toto místo je významným náboženským a kulturním centrem, které přitahuje lidi z širokého okolí. Chavín je jedním z nejstarších a nejznámějších předkolumbovských nalezišť, proslulé svým uměním a architekturou. Docházelo právě zde k odhalování budoucnosti světa?   […]
Tuhý kořínek vyhynulé šelmy: Mohl v Africe přežít prastarý druh medvěda?
Odskočit si z tuniské pláže do blízkého okolí a natrefit na medvěda? Zní to možná úsměvně, ale medvědi se v této části Afriky hojně vyskytovali, a to ještě relativně nedávno. Medvěd atlaský byl dobře znám například Římanům, kteří tuto šelmu rádi využívali při gladiátorských zápasech. Kam se však tento druh medvěda v proudu času ztratil? Může stále někde […]
Zjevení Panny Marie v Litmanové: Staly se mladé dívky svědky zázraku, nebo obětí klamu?
Že zázraky neexistují? A co když ano? Jeden takový se mohl stát v roce 1990 na sousedním Slovensku. Dvě mladé dívky si tehdy nedaleko obce Litmanové užívaly bezstarostných her, když v tom se jim zjevila samotná Panna Maria Neposkvrněné Čistoty. Od té doby se hora Zvir stala nejmladším poutním místem.   První zjevení se mělo […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Zastřelil se krotitel Dunaje kvůli ženě?
historyplus.cz
Zastřelil se krotitel Dunaje kvůli ženě?
V bratislavských ulicích je už od rána vidět hloučky lidí. Rozčileně gestikulují, vypadají překvapeně. „Opravdu spáchal Lanfranconi sebevraždu? A proč?“ dohadují se o nečekaném osudu úspěšného inženýra, který „zkrotil“ Dunaj. Už dávno nebyl v tehdejším Prešpurku (Bratislavě) cizincem. Enea Grazioso Lanfranconi (1850–1895) se sice narodil do známé majetné rodiny v Lombardii, do Bratislavy se ale přestěhoval s rodiči, když
Podvedl mě v den svatby
skutecnepribehy.cz
Podvedl mě v den svatby
Strávili jsme spolu hezké roky, ale pak se na oslavě mých narozenin opil a přiznal, že mi byl nevěrný už v den naší svatby a potom ještě několikrát! Nemohla jsem uvěřit tomu, co slyším. Můj Josef, a nevěrný? To prostě nebylo možné! Koukala jsem na něho, zda třeba nevyprskne smíchy, jak mě nachytal, ale on ne. Tvářil
Do mise na mapování jižního pólu Měsíce budou zapojení i Češi
21stoleti.cz
Do mise na mapování jižního pólu Měsíce budou zapojení i Češi
Jižní pól Měsíce je centrem zájmu Evropské vesmírné agentury, je totiž plánovaným místem pro přistání další lidské posádky na něm. Povrch jižního měsíčního pólu však ještě nebyl dostatečně detailně pr
Vánoční nákupy u našich sousedů – Střední Evropa
nejsemsama.cz
Vánoční nákupy u našich sousedů – Střední Evropa
Vánoce se blíží a s tím také nákupy dárků. Mnoho Čechů každoročně vyráží do zahraničních měst, která leží jen kousek od hranic. Vybrali jsme pro vás šestici těch nejoblíbenějších. Pasov Velká nákupní centra jsou rovněž v německém Pasově, který leží jen kousek za šumavskými kopci, asi 60 km od našich hranic. Návštěvníci tu nejraději nakupují v obchodních centrech The
Nový design A380 k příležitosti 125. výročí AC Milán
iluxus.cz
Nový design A380 k příležitosti 125. výročí AC Milán
Letecká společnost Emirates a hlavní partner AC Milán, představily odvážnou podobu letounu A380 s výraznými klubovými barvami, které oslavují 125 let existence tohoto ikonického fotbalového klubu.
Teotihuacán: Stojí za zkázou multikulturní válka?
epochanacestach.cz
Teotihuacán: Stojí za zkázou multikulturní válka?
Calzada de los Muertos, Cesta mrtvých, protíná Teotihuacán. Středem města míří 2,5 kilometru dlouhá ulice přímo k posvátné hoře Cerro Gordo. Čtyřicet metrů širokou hlavní třídu lemují významné budovy až k Pyramidě Měsíce, která kopíruje tvar masivu za sebou. Kolem Měsíční pyramidy se nachází dvanáct menších pyramid. Nejspíše sloužily pro praktikování lidských a zvířecích obětí.
Jako táta Hanzlík nepomohl
nasehvezdy.cz
Jako táta Hanzlík nepomohl
S jediným potomkem Jaromír Hanzlík (76) příliš nevycházel. První manželkou Jaromíra Hanzlíka (76) se nestala žádná z jeho krásných kolegyň, ale zdravotní sestřička Jaroslava, kterou si vzal jako d
Cuketové dobroty
panidomu.cz
Cuketové dobroty
Pochází z Itálie a známe ji pod názvem cuketa nebo tykev. Skvěle se z ní připravují polévky, placičky, je výbornou surovinou ke grilování a navíc se hodí do sladkých i slaných koláčů, pomazánek, salátů nebo čalamád. Mladé plody můžete jíst syrové v salátech či s těstovinami. Linguine s cuketovým krémem Budete potřebovat 1 lžíci másla,
Tajemství „vodního tygra“ z Patagonie: Je to fantom z pravěku?
enigmaplus.cz
Tajemství „vodního tygra“ z Patagonie: Je to fantom z pravěku?
Patagonie je rozsáhlým územím na jihu Jižní Ameriky. Je pověstná relativně nedotčenými přírodními krásami. Kryptid, který je však s touto oblastí spojován, není žádné neviňátko škemrající na turistech
Proč americká špionáž angažovala českého radistu Hradeckého?
epochaplus.cz
Proč americká špionáž angažovala českého radistu Hradeckého?
Češi patřili vždy k elitním špionům. Jeden z nich měl dostat šanci zapsat se zajímavým činem do dějin. Na jeho jméno už se ale zapomněla. Pojďme si jeho osud připomenout. Americký diplomat a právník Allen Dulles (1893–1969) se v roce 1942 „stal šéfem americké tajné služby OSS (Office of Strategic Services) v Evropě se sídlem ve švýcarském
Dokonalá rajčatová směs s vejci
tisicereceptu.cz
Dokonalá rajčatová směs s vejci
Tento pokrm je oblíbený hlavně v Izraeli a Tunisku. Lidé si ho dávají ke snídani, ale i k večeři. Ingredience 3 lžíce rajčatového protlaku 1 plechovka loupaných rajčat 1 menší červená cibule
Když si příroda s technikou podají ruce
rezidenceonline.cz
Když si příroda s technikou podají ruce
Složitý svahovitý terén představuje pro architekty pokaždé výzvu. Příkrý sráz komplikuje návrh a vyžaduje důvtipná technická řešení. Výsledkem pak ale může být originální projekt. Jedním z obvyklých řešení je částečné zapuštění budovy do svahu. Čím strmější sráz, tím je tato varianta vhodnější. Mění se potom ale zpravidla tradiční uspořádání vnitřní dispozice domu. Nejinak je tomu
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