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
Vůbec první přímý přenos rozmnožování mořských korálů v umělých podmínkách se podařilo zachytit vědcům z londýnského Mordenu. Cílem projektu laboratoře Coral Spawning Lab a společnosti Canon je porozumět životním cyklům těchto organismů klíčových pro udržení ekosystému na planetě a poskytnout informace a nástroje, které umožní je zachránit.   Laboratoř Coral Spawning Lab se zabývá záchranou […]
Lidští rodiče musí podstoupit nemalé oběti, aby si pořídili dítě. V těhotenství ženám rostoucí plod odčerpává živiny a při porodu je může i ohrozit na životě. Oba rodiče pak do dítěte investují nemalé finanční prostředky, svůj čas a často i nervy. V živočišné říši ovšem existují rodiče, kteří do svých potomků investují ještě více.   […]
Na jednom z 3000 m vysokých vrcholků v chilské poušti Atacama se tyčí 74 metrů vysoká ocelová konstrukce. Do pár let se z ní stane největší optický dalekohled světa s průměrem hlavního zrcadla přes 39 metrů.   Málokdo dostal k Vánocům 2023 sofistikovanější dárek než Extrémně velký dalekohled (ELT). Před koncem roku vyslala Evropská jižní observatoř (ESO) na 10 000 km […]
Existuje skupina onemocnění, v 95 % zatím neléčitelných, jimiž celosvětově trpí více lidí, než je pacientů s rakovinou a AIDS dohromady. Přesto jsou nazývána jako vzácná onemocnění, protože na každé z nich připadá jen několik stovek či desítek pacientů.   Vzácných onemocnění je známo okolo 7000 a v ČR jimi trpí půl milionu osob (a […]
reklama
Historie
Fred Astaire: U filmu mu dali nejdřív košem
Elegán s graciézními pohyby tančí ve světle reflektorů. Miláček národa stále hledá partnerku, která mu bude důstojným protějškem. A pak jednoho dne spatří tu pravou. Světový film v tu chvíli získá legendu – duo Ginger a Fred.   Přistěhovalec z Rakouska Fritz Austerlitz (1868–1923) pracuje v pivovaru v americké Nebrasce a se svým životem je docela spokojený. […]
Palác makedonských králů: Navrhl ho autor jednoho z divů světa?
Kráčí s hlavou hrdě vztyčenou. Konečně se dočkal. Po násilné smrti svého otce Filipa II. je Alexandr Makedonský prohlášen králem. Ke slavnostnímu okamžiku přitom dochází v honosném paláci v Aigai, tehdejší metropoli království.   Velkolepé sídlo nechal vystavět už Alexandrův otec Filip II. (asi 382–336 př. n. l.). K dílu snad přizval věhlasného architekta Pythea […]
Galerie krásek: Na zdi se potkaly princezna s dcerou ševce
Za jeho vlády se z bavorského Mnichova stává centrum kultury a umění. Král Ludvík I. miluje malířství, sochařství i architekturu. Je ale také znalcem ženských půvabů a právě největším krasavicím své doby se rozhodne zasvětit celou obrazovou galerii.   Galerie krásek není v éře Ludvíka I. Bavorského (1786–1868) žádnou novinkou. Pyšnili se jimi vládci z […]
Zlato posledního inku nespasilo?
Na čele velkého inky Huayna Capaca se lesknou krůpěje potu. Špatně se mu dýchá, občas blouzní. Horečka ne a ne klesnout. Umírá náhle, pravděpodobně na neštovice nebo jinou nemoc, zavlečenou do Ameriky z Evropy.   Incká říše se po jeho smrti v roce 1527 rozdělí na dvě části – mezi prince Huáscara (asi 1490–1532) a Atahualpu […]
Zajímavosti
Mapinguari: Je nestvůra s tlamou na břiše jen mýtus?
Fascinující amazonská džungle nemusí skrývat jen dosud neznámé rostliny a „běžná“ zvířata. Možná se v ní potlouká tvor, se kterým byste se rozhodně setkat nechtěli. Podle některých popisů připomíná Bigfoota a i když jde podle všeho o legendu, reálný předobraz toto monstrum zřejmě opravdu má!   Pohybuje se prý pomalu a nenápadně a většinou zůstává […]
Janet Parkerová: Poslední úder pravých neštovic
Je tomu 46 let, kdy v naprosté izolaci zemře poslední oběť pravých neštovic, britská fotografka Janet Parkerová (1938–1978). Stane se tak v době, kdy už mají být minulostí, protože svět po dlouhém boji oslavuje jejich oficiální vymýcení.   Je jí čtyřicet. S manželem Josephem mají dva psy a malý domek na předměstí Birminghamu. Pracuje jako […]
Kuna, kohout, jednorožec: Jak přišly státy ke svým symbolům?
Každá země má svoji vlajku, státní znak, hymnu… a většinou také symbolické zvíře! Jak ale vybrat to pravé?   Ocitli jste se na území dnešního Chorvatska v době středověku a musíte zaplatit daně? Peníze si nechte, platí se tu kunami – stačí je stáhnout z kůže! Kožešina z drobných šelem je natolik výhodným artiklem, že […]
Cesta kostí: Děsivá jízda po nejdelším pohřebišti světa!
Její oficiální označení, tedy R504, nic moc neřekne. Stačí se ovšem zmínit o „Cestě kostí“, jak je kolymská silnice přezdívána, a na povrch se začnou drát hrůzy, které její stavbu provázely. Podepsán pod nimi není nikdo jiný než Josif Vissarionovič Stalin.   Oblasti, kudy vede, se říká ledová poušť. Jde o jedno z nejchladnějších míst […]
Záhady a napětí
Záhada hliněné destičky z Turecka: Jaký rituál ukrývá text psaný neznámým jazykem?
Archeologové během loňských vykopávek v Turecku objevili hliněnou tabulku popsanou dosud neznámým mrtvým jazykem používaným před více než 3000 lety. Z doprovodného textu v chetitštině vyplývá, že tabulka zachycuje nějaký starověký rituál. Podaří se vědcům jazyk rozluštit a dávný rituál přečíst?   „Byl objeven nový indoevropský jazyk.“ Těmito slovy představuje vedoucí archeologických vykopávek Prof. Dr. […]
Mystérium jménem egregory: Jde o naše strážné anděly?
V uplynulých desetiletích se zrodilo mnoho nových esoterických konceptů pracujících s existencí nehmotné energie nebo rovnou bytostí, které žijí mimo dosah našich obyčejných smyslů. Mezi tyto bytosti patří i tajemné egregory. Jde o andělské bytosti, které nad námi bdí, nebo jsou spíš negativní povahy?   Váš život prochází turbulentním obdobím. Právě jste změnili práci a […]
Moře na pobřeží Texasu vyplavuje lahve použité při magických rituálech
Na texaských se plážích se v poslední době začaly objevovat záhadné „čarodějné lahve“, podle všeho jde o relikvie použité při magických rituálech. Velmi často tyto nádoby obsahují lidskou moč, vlasy, odstřižené nehty, rezavé špendlíky a další podivné objekty. Jak se do moře dostaly a k čemu měly sloužit?   Moře občas na pevninu vyplaví lecjaké […]
Tajemný hluk znovu udeřil! Co pronásleduje obyvatele severoirského městečka?
Je to záhada, která trvá už po desetiletí a se kterou si stále nikdo neví rady. Tajemný hluk vycházející z neznámého zdroje a pronásledující lidi z mnoha městeček a měst po celém světě je navíc pořád aktuálním problémem. To dokazuje i dosud nejnovější případ ze severoirského města Omagh. Co přesně trápí tamní obyvatele?   Nad severoirským městečkem, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Císař Napoleon III.: Cestu k moci mu umetla milenka
historyplus.cz
Císař Napoleon III.: Cestu k moci mu umetla milenka
Velkorysé ubytování, dobré jídlo, spousta času ke studiu. Na první pohled si Karel Ludvík Napoleon nemůže na pobyt v severofrancouzské pevnosti Ham stěžovat. Až na to, že zde má jako vězeň strávit celý zbytek života. S tím se však nehodlá smířit. Ve chvíli, kdy v pevnosti probíhají rekonstrukční práce, převleče se za zedníka a uteče! Ve vězení skončí
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Po Královéhradeckém kraji za tradičními gastrospecialitami
epochanacestach.cz
Po Královéhradeckém kraji za tradičními gastrospecialitami
V Královéhradeckém kraji si každý najde to svoje! Pokud nejste milovníky lyžování nebo běžkování, nemusíte se bát, že byste se tady během zimních měsíců nudili. Přinášíme vám tipy na skvělé výlety, během nichž objevíte mnoho utajených koutů kraje. Když využijete veřejnou dopravu, neutratíte za výletování celou výplatu. Za svůj výlet se určitě nezapomeňte odměnit vyhlášenými
Na jaře hrozí záněty močových cest. Naštěstí jim lze předcházet
nejsemsama.cz
Na jaře hrozí záněty močových cest. Naštěstí jim lze předcházet
Záněty močových cest patří k častým onemocněním, která dokážou znepříjemnit život. Trpí jimi především ženy. Zvláště v jarních měsících může obyčejné prochladnutí skončit bolestmi a pálením při močení, zvýšenou teplotou a krví v moči. Jak se proti infekci účinně a jednoduše bránit? Buďte v teple Prostydnutí patří mezi rizikové faktory vzniku zánětu močových cest, proto si dejte pozor na prochladnutí zejména
Becherovka: Likér s chutí tajemství…
epochaplus.cz
Becherovka: Likér s chutí tajemství…
Mnoho světových značek si své výrobní postupy přísně střeží. Nejinak je tomu rovněž i v případě slavné, věhlasné Becherovky Original. Říká se, že její výrobní recepturu prý vždy znají pouze dva zaměstnanci. Ti v přesném poměru míchají směs přibližně dvaceti různých bylin a koření. Celkově se její přímou výrobou údajně zabývá jen dvacet lidí, i
Vzácná fosilie je podvod
21stoleti.cz
Vzácná fosilie je podvod
Sto let vzbuzuje italská zkamenělina plaza úžas, zejména svou výjimečně zachovalou kůží, která se u fosilií starých 280 milionů let takřka nevidí. Psalo se o ni v knihách i článcích, až nyní ji ale vě
Našel si mě v parku snad duch studenta?
skutecnepribehy.cz
Našel si mě v parku snad duch studenta?
Seděla jsem na lavičce a učila se na zkoušku. Najednou mě oslovil mladík a celou látku mi vysvětlil během chvíle. Pak se po něm slehla zem. Jako studentka vysoké školy jsem se ráda učila v parku nedaleko domova. Měla jsem tam svou oblíbenou lavičku, kde byl klid i hezký rozhled po parku. Cítila jsem se tam v bezpečí, i když musím říct,
Petr Martinák: Politiky nedělám, až na dva
panidomu.cz
Petr Martinák: Politiky nedělám, až na dva
„Publikum by mi neodpustilo, kdybych jim nedopřál aspoň dva prezidenty, kteří jsou pro každého imitátora skutečnou lahůdkou – a to jsou samozřejmě Václav Klaus a Miloš Zeman. Ostatní politiky fakt nedělám, protože to je nevděčné. A navíc máme takovou spoustu jiných, krásných hlasů“, prozradil populární bavič a imitátor Petr Martinák, který byl hostem březnového talk-show
Pikantní tuňáková pomazánka
tisicereceptu.cz
Pikantní tuňáková pomazánka
Nevíte, co si počít s konzervovaným tuňákem? Máme pro vás připravený opravdu chutný recept. Suroviny 1 velká tuňáková konzerva 1 větší červená cibule 2 lžíce citronové šťávy 4 lžíce jogurtu n
Létající město v Nigérii doprovázel i hluk: Žijí v něm džinové?
enigmaplus.cz
Létající město v Nigérii doprovázel i hluk: Žijí v něm džinové?
V březnu 2011 se v malé pohraniční vesnici Dulali v nigerijském státě Bauchi odehrává něco neuvěřitelného. Několik stovek tamních obyvatel bezprostředně po ranní modlitbě v místní mešitě na obloze spa
Svádí Tomešovou během natáčení?
nasehvezdy.cz
Svádí Tomešovou během natáčení?
Roztomilá herečka Michaela Tomešová (32) má mnoho tajných ctitelů. A to nejen mezi sledujícími na sociálních sítích, ale nejspíš i v hereckých řadách. Zakoukat se do ní dokonce měl i pohledný herec
Hennessy a iniciativa Sázíme Česko zakládají les budoucnosti
iluxus.cz
Hennessy a iniciativa Sázíme Česko zakládají les budoucnosti
České zastoupení značky Hennessy, ve spolupráci s iniciativou Sázíme Česko, nedávno prokázala, že udržitelnost je pro ně více než jen fráze. Během akcí, které se konaly 12. a 13. dubna, dokončila skup