Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol časopis za posledný mesiac.
Decembrové vydanie časopisu Quark. Zdroj: Karol Jesenák
Karol Jesenák: Modré odhalenie (Téma)
Je paradoxom, že modrá ako farba oblohy a sekundárne aj farba oceánov na našej planéte jednoznačne dominuje, no surovín, z ktorých by dokázali ľudia vyrobiť modré farby, bolo v minulosti málo. Prvú skupinu tvorili minerály, druhú rastliny a tretiu zastupoval jeden druh mäkkýšov. Výrazná nevýhoda rastlín a živočíchov spočívala vo veľkej svetelnej nestabilite ich farbív.
Niet sa čo čudovať, organické látky vo všeobecnosti v tomto smere nemôžu anorganickým konkurovať. Taktiež ich tepelná stabilita je väčšinou neporovnateľne menšia. Preto museli byť obrazy, nástenné maľby, iluminované knihy a písomnosti chránené pred denným svetlom a v súčasnosti aj v múzeách pred umelým svetlom. Väčšinou to však pomohlo iba čiastočne. Riziko ich vyblednutia bolo dokonca také veľké, že samotné nádobky s týmito farbami sa museli uchovávať v tme.
Modrých minerálov nie je veľa. V bežných encyklopédiách ich nenájdete viac ako tridsať. Sú zväčša veľmi vzácne a temer ani jeden sa na výrobu modrých pigmentov nehodí. Je to preto, že ich farba nie je dostatočne intenzívna.
Takmer všetky modré kamene totiž po zomletí poskytujú iba nevýrazný modrosivý prášok. Jediné dve výnimky tvoria azurit a hlinitokremičitan lazurit. Názvy oboch minerálov sú odvodené z perzského slova lazhward – modrý. Oba majú zväčša intenzívne modrú farbu.
Pozrite si
Získavanie modrého pigmentu sa v minulosti zakladalo predovšetkým na separácii oboch minerálov z ich zdrojových hornín. V prípade lazuritu bol postup oveľa náročnejší. Oba pigmenty sa výrazne líšili cenou. Lazuritová farba bola drahšia aj preto, lebo jej zdrojová hornina sa ťažila iba na území terajšieho Afganistanu.
S pôvodom lazuritu súvisí aj jeho ďalší názov ultramarín (ultra – ďalej, tam). Bol to teda kameň spoza mora. Azurit bol v Európe dostupnejší. Vyskytoval sa v takmer každej bani na meď a striebro vrátane tých našich. Jeho produkcia sa výrazne zvýšila až s rozšírením hlbinnej ťažby v 13. storočí. V Európe mal azurit niekoľko pomenovaní. Jedným z nich bol citramarín ako opak k vzdialenému ultramarínu (citra – pred, respektíve z tejto strany).
Rastlín, ktoré poskytujú farbivá s modrou zložkou, je síce dosť, svojím počtom však nemôžu konkurovať iným farebným rastlinám. (O dôvodoch, prečo príroda nerada syntetizuje modré farbivá, sa písalo v Quarku 9/2019.) Farebné roztoky sa extrahovali napríklad z čučoriedok, fialiek, bazy čiernej, moruše čiernej, nevädze poľnej a mnohých iných. Zväčša sa používali na farebné ilustrácie kníh. Z hľadiska intenzity farby, jej stálosti a možnosti výroby veľkých množstiev postačujúcich na farbenie textilu bola situácia veľmi podobná ako pri mineráloch.
Bezkonkurenčné boli iba dve vzájomne podobné rastliny indigovník pravý (Indigofera tinctoria) a farbovník obyčajný (Isatis tinctoria). Indigovník pochádza zo západnej Afriky, no pestoval sa najmä v Indii. Farbovník je pôvodne zo Strednej Ázie a z južnej Európy, pestoval sa však predovšetkým v Európe. Od ostatných sa tieto rastliny odlišujú tým, že ani jedna ich časť nie je modrá. Obe obsahujú látku (glykozid izatan), enzymaticky sa štiepiacu na glukózu a indoxyl, ktorý prítomnosťou vzdušného kyslíka oxiduje na indigo.
Minerál lazurit, víťazný minerál v súťaži o najlepší anorganický pigment prírodného pôvodu. Zdroj: L. Kralovičová
Fágová terapia zo Slovenska (Rozhovor)
Bakteriálny kmeň streptokokov, označovaný GBS, dokáže spôsobiť závažné ochorenia u detí, seniorov, ľudí s oslabenou imunitou a tehotných žien. S nárastom výskytu baktérií odolných proti antibiotikám sa hľadajú nové druhy liečby. S jedným z nich prichádza tím vedcov zo SAV a Univerzity Komenského.
Mnohé streptokoky sa u človeka vyskytujú bežne, iné spôsobujú chorobu len za určitých okolností. Najčastejšie sa však vyskytujú také, ktoré spôsobujú závažné ochorenia. Jedným z nich je aj Streptococcus agalactiae, ktorý spôsobuje infekcie u žien a veľmi vážne infekcie u novorodencov. Tento streptokok zo skupiny B (Group B Streptococcus – GBS) je v súčasnosti hlavnou príčinou novorodeneckej chorobnosti a úmrtnosti, pričom infekcia sa prenáša najčastejšie z matky na plod.
Zriedkavo môže dôjsť k infekcii plodových obalov, predčasnému pôrodu, sepse matky aj dieťaťa, ale ochorenie sa môže prejaviť aj ako zápal alebo poškodenie pľúc, poškodenie mozgu či meningitída, ktorá spôsobí poruchu sluchu.
Streptococcus agalactiae je najčastejšou príčinou vážnych bakteriálnych infekcií u novorodencov. Napríklad za rok 2015 bol počet prípadov celosvetovo stanovený na 0,49 na tisíc novorodencov. Najvyšší bol v južnej Afrike (0,74 až 3,26 na tisíc novorodencov) a najnižší v severnej Ázii (0,09 až 0,32 na tisíc novorodencov). Počet invazívnych infekcií u dojčiat sa za tento rok odhaduje na 320-tisíc prípadov, ktoré už viedli celosvetovo k približne 90-tisíc úmrtiam.
Pozrite si
Novorodenecké infekcie spôsobené týmto patogénom mávajú dve formy, a to infekcie so skorým nástupom do týždňa od narodenia a s neskorým nástupom do troch mesiacov. Novorodenci s infekciou so skorým nástupom boli infikovaní počas pôrodu od matky cez pôrodné cesty a infikovanú plodovú vodu.
Inhalácia plodovej vody kontaminovanej baktériou GBS vedie ku kolonizácii dýchacích ciest plodu a k vzniku pneumónie. Z pľúc sa baktérie dostávajú do krvného obehu, odkiaľ sú schopné šíriť sa do viacerých orgánov. Prienik baktérií do krvného obehu takisto vedie k vzniku sepsy (otravy krvi). Menej častými sú infekcie kĺbov, kostí a mäkkých tkanív.
Rovnako je menej častá meningitída (zápal mozgových blán), ale baktérie GBS sú schopné prekonať hematoencefalitickú membránu a vyvolať aj toto život ohrozujúce ochorenie. Symptómy ochorenia so skorým nástupom prichádzajú už 24 hodín po pôrode, ochorenia s neskorším nástupom sú zriedkavejšie.
Klasická liečba spočíva v podávaní antibiotík, pričom pri liečbe tehotných žien sa dôraz kladie na prevenciu. Tehotným ženám sa robí skríning v 35. až 37. týždni tehotenstva a ženy pozitívne na prítomnosť GBS sa liečia podávaním antibiotík ešte pred pôrodom, prípadne aj počas pôrodu. Najčastejšie sa aplikuje penicilín, v prípade prítomnosti GBS rezistentných na penicilín alebo pri alergii sa pacientom podávajú ďalšie z radov antibiotík: cefazolín, klindamycín, erytromycín alebo vankomycín.
Odhadovaný výskyt alergických reakcií pri liečbe penicilínom je 0,7 až štyri percentá zo všetkých liečených prípadov, pričom riziko anafylaxie je odhadom u štyroch zo stotisíc až štyroch u desaťtisíc recipientov. Navyše nedávne klinické štúdie ukázali, že podávanie antibiotík tehotným ženám môže byť spojené aj s negatívnymi účinkami na novorodenca, ako je napríklad vznik nekrotizujúceho zápalu čreva. Práve pre nevýhody liečby antibiotikami a rekurencie (opakovaný výskyt infekcie) sa hľadajú nové možnosti terapie.
Matka s dieťaťom. Zdroj: Pixabay
RNDr. Gabriela Bukovská, CSc., je vedúcou pracovnej skupiny genomiky v rámci oddelenia genomiky a biotechnológií v Ústave molekulárnej biológie SAV v Bratislave. V rokoch 1991 až 1993 absolvovala stáž v laboratóriu prof. J. P. Krausa na University of Colorado Health Sciences Centrum v americkom Denveri, kde sa podieľala na analýze génu ľudskej cystationínovej betasyntázy (CBS). Po návrate v roku 1994 sa začala venovať štúdiu bakteriofágov priemyselne významných mikroorganizmov a charakterizácii ich replikačných a lytických proteínov. V súčasnosti sa jej skupina venuje replikácii fágovej DNA, izolácii a charakterizácii lytických enzýmov a bioinformatickej analýze fágových genómov.
Mária Bizubová: Tiesňavy verzus kaňony (Príroda)
Tiesňava je hlboká, pomerne úzka dolina so strmými stenami, často bralného charakteru. V priečnom profile má tvar písmena V, niekedy až zovretého. Úzke ploché dno nemá nivu, je užšie ako v kaňonoch, no širšie než v roklinách. Väčšinou je v celej šírke vyplnené korytom, ktoré je priame, s nevyrovnaným spádom, častými perejami a kaskádami (najmä v územiach, ktoré sa tektonicky dvíhajú). Širšia niva sa formuje iba v miestach, kde sa nachádzajú menej odolné horniny.
Tiesňavy sú výsledkom prevládajúcej hĺbkovej erózie. Vytvárajú sa v druhohorných vápencoch a dolomitoch, prípadne v paleogénnych vápnitých zlepencoch a brekciách. Z hľadiska geomorfologickej hodnoty patria medzi odolné horniny aj napriek tomu, že sú rozpustné v zrážkovej vode s obsahom oxidu uhličitého a vďaka tektonickému porušeniu aj priepustné. Vysoká rozpustnosť a priepustnosť umožňujú rýchlu infiltráciu zrážkových a povrchových vôd do podzemia.
Opadávaním skalných stien a skalným rútením vznikajú na svahoch tiesňav usypiskové (usypové, sutinové) kužele a blokoviská. V rôznych výškach nad dnom doliny bývajú krútňavové – obrie hrnce, jaskynné otvory, skalné okná, ponory, vyvieračky a vodopády, ktoré poukazujú na postupné zarezávanie vodného toku. Miestami sa niektoré z nich nachádzajú aj priamo v koryte.
K najznámejším tiesňavám na Slovensku nesporne patria Manínska tiesňava a Kostolecká tiesňava v Súľovských vrchoch, Prosiecka dolina v Chočských vrchoch, Juráňová dolina v Západných Tatrách, Jánošíkove diery v Malej Fatre, Zádielska dolina v Slovenskom krase či Králická tiesňava v Kremnických vrchoch. Nemenej zaujímavé sú Súľovská tiesňava potoka Hradnianka či tiesňava Lietavského potoka v Súľovských vrchoch.
Kaňon je hlboká a dlhá riečna dolina, ktorá je na rozdiel od tiesňavy širšia, má ploché dno s dobre vyvinutou riečnou nivou a tvar písmena U. Riečne terasy tu absentujú. Na strmých svahoch vytvorených na zlomových líniách ohraničujúcich vápencové krasové planiny sa zo svahových procesov prejavujú iba opadávanie a skalné rútenie. Úpätia krasových planín lemujú vence usypiskových kužeľov.
Pomerne slabá modelácia svahov súvisí so skutočnosťou, že vápence sa správajú v krajine ako špongia a všetka zrážková voda sa infiltruje cez priepustné horninové komplexy do podzemia. Kaňony vznikajú v krasových územiach alochtónnym vodným tokom, teda takým, ktorý priteká do krasu z nekrasového, najčastejšie z vyššie ležiaceho územia.
Na Slovensku sú len dva typické kaňony – kaňon Slanej a kaňon Štítnika v Slovenskom krase. Kaňon Slanej sa tiahne od Brzotína pri Rožňave k Plešivcu, kde sa stretáva s kaňonom Štítnika. Jeho dĺžka dosahuje približne jedenásť kilometrov, šírka je asi jeden kilometer a hĺbka až 400 metrov.
V mladších treťohorách sa na vápencoch Slovenského krasu vytvoril pomerne súvislý plochý zarovnaný povrch. Zo severne situovaných Volovských vrchov tiekli alochtónne vodné toky na juh a postupným zahlbovaním rozrušovali krasovú plošinu. Keď v neogéne došlo k poklesu južných častí Slovenska, sklon koryta Slanej sa zmiernil, čo ovplyvnilo aj transportačnú a eróznu silu rieky. Eróziu vystriedala akumulácia a tvorba riečnej nivy. Kaňon Slanej v súčasnosti oddeľuje Silickú planinu od Plešiveckej a kaňon Štítnika zasa Koniarsku planinu od Plešiveckej.
Manínska tiesňava. Zdroj: M. Bizubová
Ďalšie články z prírody: Strážca lesa, V krajine jaskýň, Slovenské expedície za dinosaurami.
Juraj Tekel: Častice nečastice (Vedátor)
Svet sa skladá z elementárnych častíc – kvarkov a leptónov. Tie sa spájajú do väčších častíc, ako sú protóny, neutróny alebo atómy. Existujú však aj ďalšie objekty, ktoré sa svojím správaním časticiam podobajú, aj keď nemajú časticový základ alebo štatút elementárnej častice.
Najjednoduchším príkladom sú elektrónové diery v polovodičoch a iných látkach. Medzi elektrónmi v mriežke jeden chýba a jeho miesto je voľné. Keď v takej konfigurácii všetky záporne nabité elektróny spravia krok tým istým smerom, na celú situáciu sa dá pozerať ako na pohyb kladne nabitej častice v opačnom smere. Podobným situáciám sa bežne hovorí kvázičastica – čosi, čo sa správa ako častica, ale z materiálneho pohľadu individuálnou časticou nie je. Poďme sa však pozrieť na ešte komplikovanejšie objekty, ktoré sa na častice podobajú.
Všetci máme skúsenosť s vlnami na vodnej hladine. Voda sa skladá z mikroskopických molekúl, ktorých je aj v obyčajnom pohári nepredstaviteľne veľa. Keď sa však tieto častice vhodne zohrajú, vedia vytvoriť jeden makroskopický objekt, ktorý nesie energiu a hybnosť. Napriek tomu, že jednotlivé molekuly vody sa spolu s ním nehýbu, iba sa posúvajú hore-dole a doprava-doľava. To sa môže zdať trochu proti intuícii, ale je to tak – pri vlne sa všetky elementy vody vrátia späť na svoje miesto.
To, že na vlnu sa môžeme pozerať ako na špecifický druh častíc, je teda dôsledkom koordinovaného pohybu veľkého množstva základných čiastočiek. Keď však tento pohyb ustane, vlna sa stratí a kvázičastica zanikne.
Podobne ako vo vode môžu vlny vzniknúť aj v iných materiáloch. Ak sa častice v médiu posunú zo svojej rovnovážnej polohy a vychýlia tým vedľajšie častice, v materiáli sa šíri vzruch, aj keď sa všetko vráti do pôvodnej polohy. Možno v takomto pohybe spoznávate šírenie zvuku – na zvukové vlny sa tiež dá pozerať ako na častice. Za bežných okolností to je skôr kuriozita, ale pri popise niektorých vlastností látok ide o veľmi užitočný nástroj. A pri nízkych teplotách, keď je nutné brať do úvahy kvantové vlastnosti častíc, priam nevyhnutný. Kvantám mechanických vzruchov sa hovorí fonóny.
To však zďaleka nie je všetko a príroda si pre nás pripravila ešte kurióznejšie situácie. Keď zoberiete veľmi tenký kus vodivého materiálu, voľné elektróny v ňom sa pohybujú iba v dvoch rozmeroch. Ak takýto materiál vložíte do dostatočne silného magnetického poľa a ochladíte ho na veľmi nízku teplotu, elektróny začnú robiť v elektrickom poli čosi veľmi špeciálne. Ich kolektívny organizovaný pohyb sa správa ako kvázičastica, ktorá má neceločíslený náboj, napríklad polovičný či tretinový ako náboj elektrónu. Nič také nemôže existovať ako elementárna častica, ale ako takáto kolektívna excitácia sa to objaviť môže. A dáva vznik dobre preštudovanému javu s názvom zlomkový kvantový Hallov efekt.
A na záver úplne najexotickejší príklad – častice, ktorým hovoríme skyrmióny. Tie vznikajú v magnetických materiáloch, kde v mriežke sedia častice, ktoré majú magnetický moment a dá sa na ne pozerať ako na miniatúrne magnetky. Samotné častice sa nepohybujú, no ich magnetické momenty sa vhodným spôsobom natočia. A tieto konfigurácie natočenia magnetických momentov sa správajú ako spomínané kvázičastice. Skyrmióny boli pozorované aj laboratórne a sú jedným z kandidátov na princíp fungovania budúcich kvantových počítačov.
Elementárne zložky hmoty vedia dať svojím správaním vznik podivuhodným objektom so zvláštnymi vlastnosťami. Objektom, ktoré dokážeme pozorovať v laboratóriu a raz možno budeme aj prakticky používať.
Aj na vír na vodnej hladine sa dá pozerať ako na samostatnú časticu nesúcu okrem iného aj moment hybnosti. Zdroj: Pixabay
Mohlo by vás zaujímať aj: Slnko a entropia.
Čo sa udialo vo výskume?
Vedci porovnali teoretický model s astronomickými pozorovaniami čiernej diery v strede galaxie M87.
Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch začiatkom januára 2022. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na webovej stránke časopisu. Pre aktuálne informácie a ďalšie zaujímavosti sledujte Quark na Facebooku.
Zdroj: Quark
(MAT)
