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
Ještě nedávno byla vnímána jako podpůrná technologie k obnovitelným zdrojům. Dnes se z velkokapacitních bateriových úložišť stává klíčový prvek energetického řízení v průmyslu i obchodu. Pomáhají vyrovnávat odběrové špičky, chrání provozy před výpadky a otevírají cestu k větší energetické soběstačnosti. Baterie v srdci logistiky Distribuční centra a sklady patří k místům s obrovskými energetickými nároky. […]
Už 250 let se v samém srdci Prahy rozprostírá zelená oáza, kde se potkává historie s vědou a tropické palmy s českým jetelem. Botanická zahrada Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy letos slaví 250 let od svého založení – a připravila oslavy, které slibují nejen pohled do minulosti, ale i ochutnávku současného výzkumu a trochu té botanické […]
Polykarbonátový filament vyvinutý společností Prusa Research ve spolupráci s vesmírnou firmou TRL Space míří do prodeje. Nový materiál Prusament PC Space Grade Black je unikátní pro své použití v náročném prostředí satelitních misí, laboratoří částicové fyziky i v pozemních aplikacích, kde je klíčová rozměrová přesnost, odolnost a elektrostatická bezpečnost.   Navíc je levný a snadno […]
Česko vstupuje do elitního klubu zemí vyvíjejících jaderné technologie pro vesmír – a mohlo by se stát světovým lídrem díky mikroreaktoru RAVEN, který právě vzniká v laboratořích ČVUT a firem Stellar Nuclear a UJP Praha.   RAVEN je unikátní tím, že bude sloužit nejen jako zdroj energie pro pohon pro meziplanetární lety, ale po přistání se promění […]
reklama
Historie
Kdo ovládne bitvu o stovku?
Od chvíle, co na silnici vyjede první automobil, se jeho konstruktéři i majitelé předhánějí v tom, kdo pojede rychleji.   Do dějin se nejprve zapíše anglický prodejce vozů Benz Walter Arnold, který je policejním strážníkem 8. ledna 1896 v hrabství Kent přistižen, když se řítí po silnici závratnou rychlostí 13 kilometrů v hodině. Policista ho s vypětím všech […]
Právník uprchl z vězení v bedně na knihy
V nohou má křeč, napětím ani nedýchá. Už několik hodin leží namačkán v jen asi metr dlouhé dřevěné schránce. Jakmile škvírami v bedně pronikne dovnitř závan mořského vzduchu, s úlevou si oddychne: „Konečně svoboda…“   Patří k nejvšestrannějším učencům své doby. Má zkušenosti jako vysoký funkcionář v nizozemských provinciích a následně jako švédský diplomat ve Francii. Kromě toho se […]
Úchvatné římské amfiteátry: Jejich stavitelé mysleli i na osvěžení diváků
Když se řekne Koloseum, většině lidí okamžitě naskočí Řím. Jenže působivých starověkých amfiteátrů lze nalézt po světě mnohem víc. Některé jsou dokonce i starší!   V chorvatské Pule se nachází jediný římský amfiteátr, jehož obvodové stěny z vápence stále stojí jako před 2000 lety. Přesněji od roku 68 n. l. Vzhledem k tomu, že amfiteátr […]
Slavníkovci doplatili na ctnostného biskupa
Zástup mužů, žen i dětí se ubírá ke kostelíku na hradišti Libice. Od násilné smrti knížete Václava právě uplynulo 60 let, chtějí uctít jeho památku. Netuší, že je již brzy čeká podobný osud jako přemyslovského světce a mučedníka…   Rodu Slavníkovců se ve 2. polovině 10. století daří. Ovládá většinu území dnešních východních a severovýchodních […]
Zajímavosti
Mihotavé plamínky: Od kdy si svítíme svíčkami?
Před vynálezem svíček lidé osvětlovali své domovy a cesty ohněm, pochodněmi a lampami. Nejstarší dosud nalezený svícen pochází z etruské hrobky v italském Orvietu, datované do 7. století př. n. l. Tyto první archeologické důkazy však neznamenají, že si naši předkové nevyráběli svíčky ještě mnohem dříve.   Svícny se objevují i na mnoha dalších archeologických […]
Důkaz lásky: První zásnubní prsteny měli už v antice!
Když zásnubní prsten, tak s diamantem! Je to zkrátka klasika. Ale před koncem 19. století jsou diamantové zásnubní prsteny neobvyklé. To tradice nošení zásnubních prstenů je mnohem delší. Sahá dokonce až do antického Říma!   Římská starověká pravidla jsou důvodem, proč zásnubní prsten nosí pouze ženy. Tehdy totiž symbolizuje, které jsou pro potenciální nápadníky už […]
Tajemná stavba v Cornwallu: Zasedali tu rytíři kulatého stolu?
Když místní v 16. století stavbu objeví, jsou ohromeni. Jde o základy obrovské budovy ztracené v bodminských blatech. Lidé mají záhy jasno – protože historie v té době sahá maximálně k bájnému králi Artušovi, je stavba dedikována jemu.   Bodminská blata na západě Anglie jsou ponuré místo plné starodávných tajemných staveb. Tomu všemu vévodí obrovská síň, veliká zhruba […]
Kuskus: Delikatesa z Afriky
Na první pohled nevypadá kuskus nijak výjimečně. Ale nedejte na prvotní dojem. Je typickým jídlem zejména v některých afrických zemích, kde má jeho výroba a konzumace dlouhou tradici.   A co je vlastně kuskus? Je to krupice z tvrdé pšenice, do které se přidává voda a poté prochází fyzickým a tepelným zpracováním, což z něj […]
Záhady a napětí
Hrobka faraona Psusennese: Tajemnější než legendární Tutanchamon?
V Egyptském muzeu v Káhiře, jen pár vitrín od slavného Tutanchamona, spočívá za sklem archeologický nález, který v návštěvnících budí úžas. Nádherný stříbrný sarkofág je snad ještě zajímavější než ve zlatě vyvedená maska Tutanchamona, a přesto jej nikdo nezná. Proč tomu tak je? A kdo byl faraon, jehož tělo v něm kdysi odpočívalo?   Píše se březen roku 1940. […]
Smrtící ostrov Gruinard: Britská vláda ho úmyslně zamořila antraxem!
Malý skotský ostrov Gruinard je za druhé světové války bombardován sporami antraxu, což z něj na dlouhé desítky let učiní jedno z nejnebezpečnějších míst na světě. Vstup na ostrov je od té doby přísně zakázán. Po dekontaminaci je sice prohlášen za bezpečný, pochybnosti ale zůstávají. A ještě zesílí poté, co ostrov v roce 2022 zachvátí […]
Děsivé noční setkání: Objevil se před autem soví muž?
Je hluboká temná noc a na venkovské silnici projíždí osamělý vůz. Manželský pár sedící uvnitř hrůzou zkamení, když se v září světlometů na silnici před nimi objeví záhadný tvor. Má lidské tělo a mohutná křídla, která náhle roztáhne, vznese se do výšky a zmizí ve tmě. Co to mohlo být? Setkali se manželé s nějakým […]
Záhadná světla nad Irskem: Mimozemšťané na průzkumné misi?
Noční oblohou často prolétají různé objekty. Většinou jde o letadla a satelity. Ale tohle je něco jiného. Tahle světla mizí a zase se objevují a pouští se na obloze nad Irskem do tance, který upoutá hned několik svědků. Co to může být? Že by snad další mimozemská návštěva?   V prosinci 2024 je na několika […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
8 krás podzimu v Jižním Tyrolsku
iluxus.cz
8 krás podzimu v Jižním Tyrolsku
Není horších ročních období! Jen se podívejte, jak dokáže být bohatý a co všechno nabízí podzim v Jižním Tyrolsku, nejsevernější italské provincii. 1. Törggelen Oslava úrody, sklizně a nového vína
Plasty v nás: Jak mikročástice přetvářejí tělo i mysl
21stoleti.cz
Plasty v nás: Jak mikročástice přetvářejí tělo i mysl
Mikroplasty se objevují téměř všude: v krvi, placentách, plicích i v lidském mozku. Výzkumy odhalují, že samotné mozkové tkáně mohou obsahovat až pět gramů těchto částic, tedy zhruba jednu čajovou lži
Spánek jako lék? Vojenské triky, salátová terapie i dechová cvičení, které vás dostanou do říše snů
epochaplus.cz
Spánek jako lék? Vojenské triky, salátová terapie i dechová cvičení, které vás dostanou do říše snů
Nespavost je problém, který zažije třetina z nás, a u 15 procent lidí se stává vážným stavem. Zoufalý pohled na budík uprostřed noci, kdy víte, že do rána zbývá jen pár hodin, zná téměř každý. A stejně tak i pocit ranní únavy s kruhy pod očima a přesvědčením, že se snad už nikdy pořádně nevyspíte.
Užijte si kouzelný den v srdci Jeseníků
nejsemsama.cz
Užijte si kouzelný den v srdci Jeseníků
Máte rádi výlety, kde je od každého trochu? Pak určitě zavítejte do Jeseníků. Do místa, kde na vás čeká krásná příroda, lehká turistika i lázeňská pohoda. Přímo ve středu Jeseníků se nachází malebná trasa, která patří mezi ty nejkrásnější v Česku. Řeč je o naučné stezce Bílá Opava. Ta vede podél zurčící horské říčky, přes dřevěné lávky i kolem
Z dlaně vyčetl moji budoucnost
skutecnepribehy.cz
Z dlaně vyčetl moji budoucnost
Potkala jsem ho kdysi dávno v kempu. Byl moc milý a zeptal se mě, zda věřím na věštění z dlaně. Řekla jsem si, proč to nezkusit… Kam až mi paměť sahá, vždycky jsem patřila k vodáckým nadšencům. Už jako malá holka jsem s tátou a dědou jezdila na vodu. To dobrodružství jsem milovala. Dodnes mám
Tajemství květiny života: Starověká geometrie, která skrývá klíč k celému vesmíru?
enigmaplus.cz
Tajemství květiny života: Starověká geometrie, která skrývá klíč k celému vesmíru?
Tajemný symbol, který se objevuje napříč kulturami a staletími, fascinuje badatele, umělce i duchovní hledače. Co se skrývá za symbolem květiny života? Je to jen obyčejná geometrie, nebo skutečně ukrý
Dočká se Leichtová vysněné svatby?
nasehvezdy.cz
Dočká se Leichtová vysněné svatby?
Herečka Kristýna Leichtová (39) ze seriálu Bratři a sestry touží po třetím miminku i po svatbě. Ale její partner, herec Vojtěch Štěpánek (41), se donedávna do ničeho z toho příliš nehrnul. Leichto
Hrad Bouzov – místo, kde se natáčela pohádka O princezně Jasněnce
epochanacestach.cz
Hrad Bouzov – místo, kde se natáčela pohádka O princezně Jasněnce
Máte rádi romantiku, přírodu a historii? Pak můžete vyrazit na hrad Bouzov na Olomoucku, protože tam najdete všechno. Hrad Bouzov leží hned vedle stejnojmenné obce v Zábřežské vrchovině. Tohle nevšední romantické místo vás ohromí svojí kouzelnou atmosférou, která z něj doslova čiší. Dokonce o něm můžeme bez nadsázky říct, že vypadá jako z pohádky. V minulosti totiž posloužil filmařům coby
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
Trestanec v Austrálii přežil tři popravy
historyplus.cz
Trestanec v Austrálii přežil tři popravy
Kárka pod odsouzencovýma nohama poodjede a oprátka uvázaná kolem jeho krku se napne. Zatím není na popravě nic neobvyklého. Náhle se ale lano přetrhne a trestanec dopadne na zem, jenom si zvrtne kotník. „To je divné,“ uvažuje kat a kolem krku mu obtočí novou smyčku. Ani tento pokus nevyjde a pověrčiví přihlížející si začnou šuškat
Pořád mám takový hlad!
panidomu.cz
Pořád mám takový hlad!
Stálý apetit – a teď nemluvíme o „chutích“, ale skutečném hladu – je normální a žádoucí u rostoucích dětí. U dospělých je signálem, že něco v těle není v pořádku. Nejčastěji jde o poruchu hormonální, ale důvodů může být mnohem víc, např. vedlejší účinky léků, následek jiných onemocnění nebo napadení vnitřními parazity. Objevit příčinu proto někdy
Marináda z vína
tisicereceptu.cz
Marináda z vína
Díky marinádě z vína získají grilované pokrmy lahodnou chuť a křehkost. Potřebujete 0,7 l bílého nebo červeného vína 1 sklenka octa 1 sklenka oleje 3 cibule 3 stonky řapíkatého celeru 3 mrk
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