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
První ložiska, tedy součásti, které snižují tření, lidstvo využívalo už v antice. A vývoj stále pokračuje. Na moderních hydrostatických ložiscích pracují odborníci na tribologii z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Přišli na to, jak udělat ložiska energeticky až o pětinu úspornější.   Využití by vylepšená technologie mohla najít ve velkých obráběcích strojích, divadelních točnách […]
Nejnáročnějším obdobím roku pro ptáky nebývá překvapivě zima, ale hnízdění. Během péče o mláďata zhubnou až o pětinu své váhy. A to je pak ještě čeká energeticky podobně náročné přepeřování.   Odborných studií, které by se zabývaly celoročním krmení ptáků, není mnoho. Navíc si často protiřečí nebo již nejsou aktuální. V zásadě ale převažuje doporučení krmit […]
V každém krajském městě sbírali vědci klíšťata v parcích a zjišťovali, nakolik jsou pro člověka nebezpečná. Nyní vyhodnotili výsledky za loňskou sezonu a vyplynulo z nich, že klíšťata v městských parcích jsou infikovaná víc než ta v přírodě.   U každého čtvrtého klíštěte byly nalezeny bakterie způsobující lymeskou borreliózu. V řadě parků pak bylo borrelií infikováno i více než […]
Kouření škodí zdraví, to je fakt. Jenže zbavit se závislosti není snadné. Když se to ale někomu přeci jen podaří, jeho tělo se mu za to odvděčí. Některé zdravotní benefity se projeví téměř okamžitě, jiné až po letech, ale rozhodně stojí za to. „První změnou, ke které může dojít už během několika hodin od vykouření […]
reklama
Historie
Námořní střet u Cušimy: Japonci proti Rusům oprášili Nelsonův manévr
Na palubě ruské vlajkové lodi Suvorov vládne veselí. „Ať žije car!“ připíjejí si důstojníci. Panovníkovy narozeniny se přece musejí oslavit i na moři. Zrovna když je zábava v nejlepším, však přijde obávaná zpráva: Japonské válečné lodě jsou na dohled…   Bylo by to krásné překvapení pro cara – rozdrtit Japonce, s nimiž se už několik měsíců […]
Pohřbili kancléře zaživa?
„To ne! Proboha ne!“ vykřikne kancléř a celý vyděšený se posadí na posteli. Ten příšerný sen se mu zdál už potřetí! Je v něm pohřben do rakve, v níž ovšem po pár dnech obživne!   Svého času je prakticky nejmocnějším mužem v zemi. Je mu něco málo přes 40 let, a už má za sebou funkci diplomata, císařského […]
Musely letušky na svatbu zapomenout?
Chce létat. Pilotní licenci má, ale že by se usadila v kokpitu letadla, o tom si může nechat jen zdát. Americká společnost je ještě příliš konzervativní na to, aby tolerovala ženy-pilotky. Ellen Churchová se tak do letadla musí dostat jinak…   Vystudovala zdravotní školu. Ellen Churchová (1904–1965) nabízí své služby letecké společnosti Boeing Air Transport. […]
Pevnost Stříbrná Hora: Rakušané si na chloubu Fridricha Velikého netroufli
Věčně hladoví vojáci mu za jídlo občas „zaplatí“ knoflíkem z uniformy. Hostinskému ze Stříbrné Hory ve Slezsku to ale nevadí. Ví, že jeho zákazníci svůj dluh hned zítra vyrovnají. Ve zdejší pevnosti totiž vládne tuhá kázeň a vojáky by za neupravenost čekal tvrdý trest!   Pruský král Fridrich Veliký (1712–1786) ve 40. letech 18. století […]
Zajímavosti
Potit se, či nepotit? Po stopách deodorantu
Ráno přijdete do koupelny, vyčistíte zuby a sáhnete na poličku pro svůj deodorant,…ale žádný tam není! Co teď? Pojďte s námi hledat jiný. Ovšem ne do obchodu, ale do historie!   Ocitli jste se v pravěku a během odpočinku v jeskyni si vás vyhlédl nějaký predátor! Teď opravdu na deodorant není čas, připravte se k […]
Smutný vrabčák Édith Piaf: Život plný bolesti
Její matka ji opustí krátce po narození, aby si splnila sen o kariéře slavné zpěvačky. Otec pro změnu v roce 1916 narukuje do francouzské armády, a tak děvčátko skončí u své babičky, která vede nevěstinec v Bernay v Normandii.   Úlohu milující rodiny zastanou prostitutky naprosto vzorně. Hlavně v době, kdy Édith, celým jménem Édith […]
Magické MSG Sphere: Největší kulovitá stavba světa
Nová lasvegaská dominanta se pyšní hned dvěma světovými rekordy. Předně na světě nenajdete větší kulovitou stavbu a zároveň je fasáda MSG Sphere opatřena největší LED obrazovkou! Displej zabírá úctyhodných 54 000 metrů čtverečních, a tak by do kapsy strčil i pražský Václavák!   K začátkům této unikátní stavby se musíme vrátit do února 2018, kdy […]
Osówka: Hitlerovo tajné město
Jen pár kilometrů od česko-polských hranic se poblíž polské obce Hlušice v Sovích horách nacházejí fragmenty tajemného podzemního města Osówka. Pokud by bylo dokončeno, bylo by jedním z největších stavebních projektů nacistického Německa.   Účel projektu nazvaného Reise (Obr) je tak tajný, že o něm neexistují žádné záznamy. Není znám ani zamýšlený rozsah podzemního města, […]
Záhady a napětí
Tajuplný hrad Arundel: Hlídá ho duch bývalého majitele?
Anglický hrad Arundel není dnes známý díky své architektuře nebo slavné minulosti. Mluví se o něm spíše v souvislosti s paranormální aktivitou, která je tu údajně velmi častá. Dokonce vznikl i podrobný seznam, který má místní duchy kategorizovat a vést soupis jejich pozorování. Jaké přízraky tu obchází po chodbách?   Arundel leží nedaleko anglického města Littlehampton jen […]
Evropští šamani současnosti: Kde se s nimi můžete potkat?
Šaman jako prostředník mezi světem nadpřirozena a lidmi nás spojuje s nejstaršími obdobími prehistorie. Z hlediska geografie byl šamanismus původním náboženstvím sibiřských národů. Brzy se však dostává i do našich končin, třeba do Uher, kde se i v pozdním středověku nacházeli šamani-táltosové. Existují a působí na našem kontinentu dodnes?   Muž oslovovaný jako táltos právě odložil malý bubínek, […]
Tajný tunel pod brooklynskou synagogou: Kdo ho vybudoval a proč?
Bizarní skandál na začátku tohoto roku otřásá židovskou komunitou v New Yorku. Pod historickou synagogou je objeven tajný podzemní tunel vedoucí do suterénu prázdného obytného domu. O jeho původu a účelu se hned po odhalení rozhoří divoké spekulace. Sloužil k obchodování s dětmi nebo k jiným nezákonným činnostem, jak tvrdí konspirační teoretikové?   V polovině […]
Albrecht z Valdštejna: Zachránce, nebo zrádce?
Albrecht Václav Eusebius z Valdštejna (1583–1634) patří mezi nejkontroverznější postavy českých dějin. Tento cílevědomý muž celý život dychtí po moci a úspěšně vede války, přestože trpí dnou a pravděpodobně i syfilidou. Skutečně jeho kroky řídila zásadním způsobem astrologie?   Valdštejn pochází sice ze starého, avšak nepříliš majetného rodu. Jeho rodina žije na tvrzi v Heřmanicích, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Družice odhalí největší producenty metanu, kteří přispávají ke globálnímu oteplování planety
21stoleti.cz
Družice odhalí největší producenty metanu, kteří přispávají ke globálnímu oteplování planety
Metan je plyn, který silně absorbuje infračervené zářeni, a proto se řadí mezi významné skleníkové plyny, jež zvyšují teplotu zemské atmosféry. Skupina nadšenců se rozhodla sestrojit družici MethaneSA
Masakr u Lipan: Ukončila husitské války podlá zrada?
historyplus.cz
Masakr u Lipan: Ukončila husitské války podlá zrada?
„Utíkají!“ vykřiknou nadšeně radikální kališníci při pohledu na koaliční vojáky, kteří se ve zmatku snaží ustoupit. Táboritům ani sirotkům nedojde, že by mohlo jít o léčku. Vyrazí z pevné vozové hradby, kterou zbudovali u Lipan, a rozhodnou tak o své porážce! Vinou vleklých husitských válek se České království ocitlo na pokraji zkázy. Země vyčerpaná dlouholetým
Vysočina hravá i tajemná
epochanacestach.cz
Vysočina hravá i tajemná
Chutná po chřestu, šustí papírem a mystika jí také nechybí… Taková je Vysočina, pomyslná křižovatka rozbíhající se k branám Čech nebo Moravy. Má všechno, co by měla správná dovolenková destinace mít. Například ideální podmínky pro turistiku nebo adrenalin. Papírová krása Třebíčsko, to není jen architektura, ale také betlémy, z nichž nejstarší se pojí s polovinou
Marešovi tajně pracují na druhém miminku?
nasehvezdy.cz
Marešovi tajně pracují na druhém miminku?
Zamilované období prožívají v posledních týdnech moderátor Leoš Mareš (48) s manželkou Monikou Marešovou (43). Jedna zamilovaná fotografie střídá druhou a vzájemná romantika je až nakažlivá. Mnoho l
Závitky s ledovým salátem
tisicereceptu.cz
Závitky s ledovým salátem
Tortillové závitky jsou nejlepší, když je naplníte čerstvým a křupavým ledovým salátem. Suroviny 1 kuřecí prsíčko 1 menší hlava ledového salátu 6 cherry rajčátek 3 lžíce zakysané smetany 1 l
Zlá čarodějka mě měla v moci
skutecnepribehy.cz
Zlá čarodějka mě měla v moci
Chodila jsem jako tělo bez duše a nic si nepamatovala. Dodnes jsem přesvědčená, že se do mě vtělila jedna zlá čarodějka, aby se mi pomstila. Moje kamarádka Lucka byla docela normální holka. Vždycky měla slabost pro knihy plné magie, čar a kouzel, což bylo v našem věku docela normální. Lucce to ale vydrželo i v dospělosti. Ráda se obklopovala kouzelnými
Pro a proti paleolitického kanibalismu: Kolik kalorií má člověk?
epochaplus.cz
Pro a proti paleolitického kanibalismu: Kolik kalorií má člověk?
„Jezte jako pračlověk,“ velí jeden z moderních dietologických trendů. Jeskynní muž ovšem nebyl vybíravý strávník. Co bylo jeden den kamarádem, mohlo být příští den večeří. Naši předci kanibalismus praktikovali, na rozdíl od zvířat se ale v lidské společnosti neujal. Důvodem by mohla být nutriční hodnota lidského masa.   V jeskyni Gran Dolina poblíž španělského Burgosu
SHA expanduje na americký kontinent se svou druhou destinací: SHA Mexiko
iluxus.cz
SHA expanduje na americký kontinent se svou druhou destinací: SHA Mexiko
Průkopnická wellness klinika otevřela pobočku v mexickém Karibiku a učinila tak první krok v rámci svého ambiciózního plánu globální expanze SHA na každý kontinent. Tato iniciativa začíná otevřením SH
Kateřina Macháčková: Táta tu se mnou pořád někde je
panidomu.cz
Kateřina Macháčková: Táta tu se mnou pořád někde je
Se svým otcem, známým režisérem a hercem Miroslavem Macháčkem, který rodinu záhy opustil, měla Kateřina Macháčková vztah poměrně komplikovaný, a lze jej označit spíše za přátelský. „Svého tátu jsem vlastně poznávala až z pozůstalosti. Tehdy jsem pochopila jeho rozporuplnou osobnost, i to, že mě měl opravdu rád“, vzpomíná oblíbená herečka, která později zpracovala otcovy záznamy
Plutova brána: Chceš projít do podsvětí? Nejdřív zemři!
enigmaplus.cz
Plutova brána: Chceš projít do podsvětí? Nejdřív zemři!
Mýty nelhaly! Za časů antického Řecka a starověkého Říma lidé věří, že existuje podsvětí, místo, kam po smrti odcházejí hříšníci.   [gallery ids="141116,141115,141117"]   Pánem
HI-TECH kuchyně
rezidenceonline.cz
HI-TECH kuchyně
Také pro jednu z nejdůležitějších součástí obytného prostoru je důležitá harmonie designu a technologií. Jen tak kuchyně získá nejen potřebnou funkčnost a komfort, ale také moderní estetickou přitažlivost. Jedním z nejvýraznějších trendů v kuchyňském designu je použití pastelových barev, jako je pudrově růžová, šeříková, broskvová nebo vanilková. Ostatně tři ze jmenovaných odstínů se staly uznávanými
Po stopách šlechticů – Česká republika
nejsemsama.cz
Po stopách šlechticů – Česká republika
Toužíte se vydat po stopách starých šlechtických rodů, které vás vtáhnou do časů plných elegance a noblesy? Naplánujte si výlet na místa, která vám připomenou ty nejkrásnější historické romány. S Auerspergy na pohádkový zámek Zámek ve Žlebech na Kutnohorsku si oblíbili filmaři. Novogotická architektura s věžičkami naplňuje představu o dokonalé pohádce už na první pohled. Stávající romantickou tvář zámku podle anglických předloh vtiskli v