Objev: Brouci jedou na nemrznoucí kapalinu

Každý, kdo někdy zapomněl lahev s vodou či jinou kapalinou v mrazicím boxu dobře ví, že spolu s přechodem na pevný stav voda nabývá na objemu. V tkáních živých organismů může takový nenadálý kus ledu nadělat pěknou paseku. Zcela nový typ protimrznoucích molekul byl nedávno objeven u aljašských potemníků.Každý, kdo někdy zapomněl lahev s vodou či jinou kapalinou v mrazicím boxu dobře ví, že spolu s přechodem na pevný stav voda nabývá na objemu. V tkáních živých organismů může takový nenadálý kus ledu nadělat pěknou paseku. Zcela nový typ protimrznoucích molekul byl nedávno objeven u aljašských potemníků.

Jednou z  nepříjemných vlastností vody je to, že za poměrně běžných atmosférických podmínek mění své skupenství. Z kapaliny, která je velmi dobrým rozpouštědlem a transportním prostředím, se zčista jasna stane pevná látka. Tato přeměna však pro organismy znamená smrtelné ohrožení. Skrze led nelze nic transportovat a život buňky se tak prakticky zastaví. Tím, že změní svůj objem, však led potrhá i buněčnou membránu, a návrat do původního funkčního stavu je prakticky nemožný. Aljašští brouci potemníci si však dokážou vytvořit látku, která zabrání vznikání ledu nejen v prostorech mezi buňkami, ale nejspíš i uvnitř buněk samotných.

Jak bojovat se zimou?
 Udržet si stálou teplotu dokážou jen zástupci vývojově velmi pokročilých skupin obratlovců: ptáci a savci. Zástupcům těchto skupin říkáme homoiotermní, postaru teplokrevní. V mrazivých oblastech za polárními kruhy však běžně žije velká řada druhů, kterým byla tato evoluční inovace odepřena. Jakými prostředky tedy mohou zástupci vývojově starších a hůře vybavených skupin bojovat se smrtelnými mrazy? Příroda je pochopitelně na holičkách nenechala. V jejich krvi či jiných tělních tekutinách totiž kolují látky, které dokážou růst ledových krystalů potlačit. Tyto látky, které se vyskytují v tělech bakterií, hub, rostlin i živočichů, včetně některých skupin obratlovců, se souhrnně nazývají  „protimrznoucí proteiny“ (anti-freeze proteins, AFP). Tyto látky jsou narozdíl od nemrznoucí kapaliny na bázi ethylenglykolu, běžně užívané například v ostřikovačích stěračů, účinné i při poměrně nízkých koncentracích. Termální hystereze, jak fyzikové nazývají snížení bodu tuhnutí kapalin, dosahují molekuly AFP tak, že se naváží na vznikající ledové krystalky a zamezí jejich přirozenému růstu.

Na Aljašce to jde i bez proteinů
 Mladý americký biochemik Kent Walters z university v Notre Dame v americké Indianě, se rozhodl prozkoumat těla zvláštních brouků, žijících v chladném prostředí Aljašky, potemníků druhu Upis ceramboides. Tito brouci jsou známí tím, že dokážou přežít i nečekaně nízké teploty. Zamrzat začínají až při teplotě -28 0C, v laboratorních podmínkách však byli schopní přežít i teploty okolo -60 0C. Při svém výzkumu se Walters přirozeně soustředil na pátrání po nějakém typu protimrznoucího proteinu. Ani po dvou letech usilovné snahy však nebylo jeho pátrání úspěšné. To, co nakonec objevil, však překvapilo nejen jeho, ale i všechny vědce, kteří se obranou organismů proti mrazu zabývají. Látka xylomannan, kterou se mu nakonec podařilo izolovat a purifikovat (vyčistit), totiž neobsahuje prakticky žádnou proteinovou (tedy bílkovinnou) součást. Je tvořena jen cukry pyranózami a mastnými kyselinami. „Výhodou těchto molekul je, že obsahují stejné mastné kyseliny, jaké jsou obsažené ve struktuře buněčné membrány a chrání tak buňky před vytvářením ledu v jejich nitru. Protimrznoucím látkám na bázi proteinů by se něco takového nezdařilo,“ odhaduje skutečný význam této látky Brian Barnes z Institutu arktické biologie na univerzitě v aljašském Fairbanksu, který na projektu spolupracoval. Na potvrzení této hypotézy však budou vědci muset ještě nějaký ten pátek pracovat.

Želvušky – světoví rekordmani v extrémech
V pomyslné soutěži o nejodolnější mnohobuněčný organismus bychom nemuseli dlouho pátrat po vítězi. Jsou jimi jednoznačně drobouncí nevzhlední živočichové s poetickým názvem: želvušky (Tardigrada). Z celého tisíce druhů těchto příbuzných členovců nepřesahuje žádný velikost 1,5 mm, ti nejmenší měří sotva desetinu milimetru. O co menší je jejich velikost, o to více vynikají ve schopnostech překonat ty nejfantastičtější extrémy. Želvušky se dokázaly zotavit i z vystavení teplotám sahajícím od -273o C (tedy téměř k absolutní nule) až po +151o C. Vydrží i dávky radiace až 1 000x převyšující dávky smrtelné pro prakticky všechny ostatní organismy. V roce 2007 pobyla díky misi FOTON-M3 vypuštěné z kazachstánského Bajkonuru skupinka želvušek 10 dnů ve vakuu na oběžné dráze. Po návratu na Zemi nejenže většina přežila, ale vesele se i rozmnožovala. Prostě odolnější tvory aby člověk pohledal!

Rubriky:  Objevy
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Archeologové objevili vrak z dob antiky na dně Černého moře

Archeologové objevili vrak z dob...

Mezinárodnímu týmu archeologů se podařilo najít na dně Černého moře...
Objevení dosud neznámého rostlinného druhu

Objevení dosud neznámého...

Českým biologům z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého (UP)...
Meteorit sloužil jako zarážka dveří!

Meteorit sloužil jako zarážka...

Po 80 let se na farmě v Edmore v Michiganu používal desetikilový kámen...
Co se podařilo objevit Čechům pod ledem v Antarktidě?

Co se podařilo objevit Čechům pod...

Na Zemi je potvrzeno přes 170 impaktních kráterů různých velikostí a stáří...
Čeští vědci udávají světu směr v mikroskopickém zkoumání rostlin

Čeští vědci udávají světu směr v...

Vědci z olomouckého Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH)...
Žrout plastového odpadu byl objeven podobně jako penicilin – náhodou

Žrout plastového odpadu byl...

To, že je plastový odpad hanbou naší civilizace, která se spojila...
Zatočí vědci nadobro s klíšťovou encefalitidou?

Zatočí vědci nadobro s klíšťovou...

Česko patří mezi země s největším výskytem klíšťové encefalitidy. Vědci...
Formule E a revoluční technologie se objevily v Praze

Formule E a revoluční...

Od čtvrtka do dnešního dne probíhá již druhý ročník Future Port Prague...
Technologie budou už zítra hýbat Kulaťákem

Technologie budou už zítra hýbat...

Více než 70 vystavovatelů se představí na šestém ročníku Festivalu vědy, který...
Výzkumníci Fyzikálního ústavu vytvořili nejmenší diamanty na světě

Výzkumníci Fyzikálního ústavu...

Synteticky vytvořený krystal nanodiamantu byl vypěstován ze zárodku...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Odhalená tajemství jeskynních maleb: Stal se býk v neolitu symbolem mužství?

Odhalená tajemství jeskynních maleb:...

Profesor antropologie David Lewis Williams z jihoafrického Johannesburgu si myslí, že...
Hledejte fialovou, najdete život! To radí vědci astronomům

Hledejte fialovou, najdete život!...

Přemýšleli jste někdy nad tím, jak by mohl vypadat mimozemský život?...
VIDEO: 5 nejbizarnějších milostných scén

VIDEO: 5 nejbizarnějších...

U mnoho filmů se pozastavíme nad tím, jak mnoho nám scéna...
Zvěrstva války: Nacistická smrtící komanda!

Zvěrstva války: Nacistická...

Druhá světová válka byla nejhorším válečným konfliktem v celých dějinách...
Světem se valí epidemie obezity!

Světem se valí epidemie obezity!

Na jedné straně se ve společnosti šíří důraz na zdravý životní styl, ovšem...
Jak se živočichové přestěhovali na souš?

Jak se živočichové přestěhovali...

V dávných dobách, zhruba před 375 miliony, došlo v evoluci k zásadnímu...
Rodrigo Alves a Justin Jedlica: Umělí muži s tváří Kena!

Rodrigo Alves a Justin Jedlica: Umělí...

Než začnou blbnout, vypadají oba jako mladí sympaťáci. Jenže pak si...
Krimi z Ameriky: Studenta srolují do žíněnek

Krimi z Ameriky: Studenta srolují...

Podobně jako v dalších profesích, ani patologové nejsou rádi, když musejí...
Způsobilo nenávist Čechů vůči Rakousko-Uhersku špatně vybrané datum?

Způsobilo nenávist Čechů vůči...

Prohra v prusko-rakouské válce v roce 1866 císaře přesvědčí, že má smysl...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.