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

Výzkumníci Fyzikálního ústavu vytvořili nejmenší diamanty na světě

Výzkumníci Fyzikálního ústavu...

Synteticky vytvořený krystal nanodiamantu byl vypěstován ze zárodku...
Prodlužuje řasa chlorella život včelám?

Prodlužuje řasa chlorella život...

Biologické centrum Akademie věd ČR v Českých Budějovicích v současnosti podrobně...
Unikátní filmový záznam s filozofem a mluvčím Charty 77 Janem Patočkou darovala Francie českému archivu

Unikátní filmový záznam s filozofem a...

Před více než 5 lety objevili mladí spolupracovníci Archivu Jana Patočky...
Ohebný a tenčí než vlas

Ohebný a tenčí než vlas

Jak přesně funguje paměť, když zpracovává prožitky? A co se děje v lidském mozku při vzniku...
Čeští vědci zdokonalili napájení smart textilií

Čeští vědci zdokonalili napájení...

Doba, kdy se nebudeme muset vláčet s mobilními telefony, tablety ani jinými...
Číňané vyrobili revoluční biokompatibilní obvod

Číňané vyrobili revoluční...

Obvod, kterým lze ohýbat nebo jej natahovat? Takový vynález představili čínští...
Indickým vědcům se podařilo najít novou planetu

Indickým vědcům se podařilo...

Velmi zajímavého objevu dosáhli indičtí odborníci. Těm se totiž...
Závod o póly

Závod o póly

Dnes si připomínáme 90. výročí umrtí norského polárníka a badatele Roalda...
Novinka v boji proti škůdcům: Postřik z tabáku

Novinka v boji proti škůdcům:...

Otázkou, jak co nejlépe ale zároveň nejšetrněji ochránit plodiny proti...
Astronomové objevili na Plutu duny z krystalů zmrzlého metanu

Astronomové objevili na Plutu duny...

Během zkoumání snímků planety Pluto odborníci objevili duny, které se...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Co dělá s naším mozkem milování?

Co dělá s naším mozkem milování?

Uklidňuje, působí proti depresi, proti bolestem a nemocem. Příznivě...
Unikátní nahrávka zachycuje motýly pijící želví slzy!

Unikátní nahrávka zachycuje motýly...

Znáte přísloví plakat jako želva? Nezmiňujeme ho proto, že bychom se...
Malíř Antonín Slavíček učil i slavného archeologa!

Malíř Antonín Slavíček učil i...

Prezident Československé republiky T. G. Masaryk opatrně odkládá pero. 25....
VIDEO: Když chybí parťák na fotbálek

VIDEO: Když chybí parťák na...

Stolní fotbal nebo též foosball je velmi oblíbenou hrou....
Bible s nahými lazebnicemi: Kdo ji vytvořil?

Bible s nahými lazebnicemi: Kdo...

Český a římský král Václav IV. nepatří mezi nejúspěšnější panovníky dějin. Říše,...
Jak poznat psychopata?

Jak poznat psychopata?

Máme se jich bát, a kteří nám mohou být opravdu nebezpeční? Mnozí psychopati...
Kdo byli největší géniové v historii?

Kdo byli největší géniové...

Nejvyšší IQ ze všech velikánů kupodivu neměl proslulý fyzik Albert...
VIDEO: Růst podmořských korálů ve zrychlených záběrech

VIDEO: Růst podmořských korálů ve...

Podmořské korály patří mezi živočichy, o kterých mnoho lidí téměř nic neví....
Zimní spánek: Kdo všechno si ho užívá?

Zimní spánek: Kdo všechno si ho...

To, co by si přál leckterý člověk, příroda zná již statisíce let. Vždyť dlouhý...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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