Vybrali sme z Quarku 2/2021

Nestihli ste si kúpiť februárové číslo časopisu Quark? Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol posledný mesiac.

Pasca na infekcie (Téma)

Okrem toho, že nás vakcíny chránia proti nebezpečným baktériám a vírusom (čiastočne aj parazitom), vytvárajú aj prostredie pre kolektívnu imunitu. Práve kolektívna imunita bráni ľudstvo pred návratom patogénov do nášho života a tiež poskytuje ochranné krídla pre tých, ktorých imunitný systém nie je v optimálnej forme. Na kolektívnej imunite sa často zvezú aj tí, ktorých rodičia sa rozhodli odmietnuť povinné očkovanie. Práve (kontra)revolučne naladení rodičia si často neuvedomujú, že ich deti budú v budúcnosti cestovať. A možno sa dostanú aj do krajín, kde neexistuje kolektívna imunita, a tak sa stanú ľahkým terčom nebezpečných infekcií. Povinné očkovanie teda nie je štátom dotované inkaso určené farmaceutickým firmám, ale skôr zdravotné poistenie na celý život.

Miera kolektívnej imunity sa líši od ochorenia k ochoreniu a závisí od rýchlosti a spôsobu šírenia. Čím šikovnejší je patogén, tým väčšiu mieru kolektívnej imunity potrebujeme dosiahnuť. Pre rýchlo sa šíriace patogény (vírus osýpok, baktéria Bordetella pertussis ako pôvodca čierneho kašľa, norovírus) je nevyhnutné dosiahnuť 95 percentnú kolektívnu imunitu. V prípade vírusových ochorení, ktoré spôsobujú červienku, detskú obrnu alebo príušnice, je dostatočná aj úroveň nižšia ako 86 percent. Kolektívna imunita má zmysel na ochranu proti infekciám, ktoré sa šíria medzi ľuďmi. Vakcíny proti bakteriálnym ochoreniam (Clostridium tetani), kde k infekcii dochádza pri kontakte s patogénom nachádzajúcim sa v pôde, chránia len tých, ktorí boli vakcinovaní. Tieto baktérie sú schopné žiť dlhé roky v podobe spór, ktoré majú minimálne nároky na život, ale v okamihu, keď sa dostanú do ľudského tela, sa prebudia k životu a začnú produkovať toxíny. Tetanus sa vyskytuje takmer výhradne u ľudí, ktorí odmietli vakcínu alebo nedodržali vakcinačnú schému.

Vakcína využíva základné princípy imunitného systému, pripravuje podmienky na príchod nepozvaného hosťa oveľa skôr, ako zaklope na bránu imunitného systému. Vakcína imituje baktériu alebo vírus, stimuluje aktiváciu lymfocytov, ktoré sa sústredia na likvidáciu infikovaných buniek (T cytotoxické bunky) alebo na samotný patogén (B lymfocyty produkujúce protilátky). Niektoré vakcíny vytvárajú protilátkovú odpoveď, ktorá nás chráni počas celého života (vakcína proti žltej zimnici alebo osýpkam). Mnohé vakcíny stimulujú protilátkovú odpoveď, ktorá časom postupne klesá, až sa dostane pod hranicu ochrany. V takom prípade sa imunitný systém môže spoliehať na svoje pamäťové lymfocyty, ktoré si vďaka vakcíne zapamätali podobu potenciálneho nepriateľa. Produkcia ochranného množstva protilátok trvá pamäťovým B lymfocytom približne tri až štyri dni, čo je dostatočne krátky čas na zvládnutie infekcií s dlhším inkubačným časom (napr. hepatitída B). Bakteriálne infekcie s krátkym inkubačným časom sú podstatne rýchlejšie ako proces prebudenia pamäťových buniek. Preto je potrebné dlhodobo udržiavať hladinu ochranných protilátok prostredníctvom pravidelných preočkovaní v dospelosti (napr. záškrt, tetanus).

Mohlo by vás zaujímať: Kyberhrozby v stopách covidu-19.

Znovuzrodený glóbus (Rozhovor s Jozefom Csütörtökym)

Koncom roku 2007 pripravovalo Podunajské múzeum v Komárne výpožičku z historických zbierok pre novú expozíciu Slovenskej ústrednej hvezdárne v Hurbanove. Počas týchto prác sme podrobnejšie preskúmali hviezdny glóbus a pomocou textov na kartušiach sme zistili, že ide o hviezdny glóbus holandského kartografa Willema Janszoona Blaeua, ktorý bol vyhotovený v roku 1603 v Amsterdame. Po krátkom prieskume sme prišli k záveru, že tento vzácny glóbus je zároveň najstarším známym glóbusom na Slovensku.

Drevený stojan a poludníkový prstenec tohto glóbusu je v pôvodnom, neporušenom stave. Glóbus s priemerom 34 cm bol upevnený v renesančnej drevenej konštrukcii pomocou mosadzného meridiánneho prstenca, ktorý sa nezachoval a to neskôr spôsobilo menšie defekty grafického listu v oblasti južnej pologule. Guľa bola vyhotovená z papierového mašé, obalená tenkou vrstvou papiera a sadry a na jej hladký povrch boli nalepené papierové segmenty.

Na glóbuse je renesančná grafika (medirytina) pozostávajúca zo 14 segmentov, z ktorých samostatné segmenty, takzvané čiapočky, tvorili severný a južný pól. Medzi súhvezdiami Eridanus, Phoenix a Cetus sa v oválnom ráme nachádzal portrét astronóma Tycha de Brahe s jeho citátom No haberi, sed esse (Je to neviditeľné, a predsa existuje). Grafický list severnej pologule je oveľa viac poškodený než južná časť. V severnej časti chýba grafika na ploche asi 10 × 15 cm, ako aj menšie časti súhvezdia Aries, Cetus, Pisces, Andromeda a Cassiopea. Drobné defekty sú aj na okrajoch segmentov. Na tomto glóbuse je zobrazených 48 súhvezdí podľa Ptolemaia, ďalej štyri nové súhvezdia (Antinous, Coma berenices, Columba Noe, El Cruzero Hispanis), 51 hviezd a 10 skupín hviezd ako aj 12 nových súhvezdí južnej pologule. Pri Ptolemaiových súhvezdiach sú ich názvy v latinčine a v starogréčtine, pri ostatných nových súhvezdiach sa uvádzajú len ich latinské názvy. Podľa textu dedikačnej kartuše Blaeu tento glóbus venoval kniežaťu Moricovi Oranžskému, vtedajšiemu miestodržiteľovi Holandska.

Jozef Csütörtöky je prírodovedec-entomológ a múzejník. Už ako stredoškolák sa začal venovať prírodovednému výskumu, entomológiou sa zaoberal aj počas vysokoškolského štúdia na Vysokej škole poľnohospodárskej v Nitre. V roku 1982 nastúpil ako entomológ do Podunajského múzea v Komárne, kde od roku 1990 pôsobí ako jeho riaditeľ. Pod jeho vedením múzeum vybudovalo šesť nových stálych expozícií, je autorom scenára mnohých tematických výstav. V roku 1995 ukončil doktorandské štúdium na Prírodovedeckej fakulte UK v Bratislave. V posledných rokoch sa začal venovať ikonografickému výskumu niektorých celestiálnych glóbusov a tiež vzácnych archeologických artefaktov. Od roku 2008 zabezpečuje múzeum pod jeho vedením pamiatkovú obnovu a údržbu rímskeho tábora Kelemantia v Iži, ktorý bol nedávno navrhnutý na zápis do Zoznamu svetového kultúrneho dedičstva UNESCO. Za jeho dlhoročný prínos v múzejníctve získal vyznamenanie Nitrianska lunica a prezident Maďarska mu vlani udelil štátne vyznamenanie Zlatý čestný kríž.

Viac z astronómie: Svedectvo letokruhov, Bližšie k čiernej diere.

Divotvorný grafén (Pýtame sa odborníkov)

Výskum grafénu akceleroval počínajúc rokom 2004 vďaka Andrejovi Geimovi a jeho bývalému doktorandovi Konstantinovi S. Novoselovovi. Svojimi experimentmi skoncentrovali na tento materiál, sporadicky skúmaný aj predtým, nevídanú pozornosť. O šesť rokov neskôr im udelili Nobelovu cenu za fyziku za prelomové experimenty týkajúce sa dvojdimenzionálneho materiálu – grafénu.

Grafén patrí do rodiny uhlíkových materiálov. Je to monoatómová vrstva uhlíka v šesťuholníkovej konfigurácii. Z takýchto vrstiev pozostáva grafit. Názov grafén patrí do kategórie slov typu portmanteau, ktoré vznikajú spojením z dvoch alebo viacerých plnovýznamových slov. V prípade grafénu graf pochádza z grafitu a koncovka -én z uhľovodíkov obsahujúcich šesťuholníkové jadrá. Zo štyroch väzobných elektrónov uhlíka tri vytvárajú v graféne pevné kovalentné väzby so susedmi a štvrtý elektrón migruje v rovine materiálu a zabezpečuje jeho vodivosť. Grafén patrí medzi polokovy. Priečne previazanie vrstiev grafénu v grafite zabezpečuje van der Waalsova väzba, ktorá vzniká elektrickou polarizáciou atómov. V porovnaní s kovalentnou väzbou je asi 20-krát slabšia. Grafénové vrstvy majú vynikajúcu elektrickú a tepelnú vodivosť, ako aj pevnosť v ťahu, ktorými prevyšujú štandardné špičkové materiály.

Polovodič kremík spôsobil v druhej polovici 20. storočia informačnú revolúciu a exponenciálny vývoj integrovaných obvodov a počítačov. Odvtedy sme zaznamenali viacero pokusov dosiahnuť v elektronike pomocou nových materiálov zásadné inovácie. Šesť z nich prinieslo bádateľom Nobelove ceny. Materiály našli významné aplikácie, v informatike sa však širšie nepresadili, hoci vysokoteplotné supravodiče, spintronika aj nové polyméry sa usilovali dať kremíku šach. Preto nástup v poradí siedmeho vyzývateľa – grafénu – vyvolal veľkú odozvu. Výskum nevyžadoval nové veľké prístrojové investície. Scéna bola pripravená vďaka 20-ročnej diskusii, ako sa kremíková mikro- a nanoelektronika blíži k svojim limitom (hoci ich ešte nedosiahla). Vlády uvoľnili fondy a Európska komisia v úsilí popasovať sa s európskym paradoxom – výborným výskumom na našom kontinente, ktorý nenachádza potrebný odraz v aplikáciách, odštartovala vlajkový projekt Grafén.

Ďalšie články z oblasti fyziky: Problém, ktorý vieme vypočítať, Efekt tenisovej rakety.

Výskumný ústav na dne mora (Technické stavby)

V súčasnosti zažívajú vedecké podmorské observatóriá útlm a prednosť dostávajú projekty s komerčným potenciálom: podmorské rozhľadne, hotely či reštaurácie. Tieto štruktúry bývajú priamo spojené s povrchom šachtou, cez ktorú môžu návštevníci vstupovať do podmorského prostredia suchou nohou. Na rozdiel od nich je väčšina výskumných habitatov s hladinou spojená iba káblom, ktorým dolu prúdia energie a plyny potrebné na dýchanie (v prípade saturačnej techniky zmes kyslíka a hélia). Takto fungovali napríklad Sealab I a II či Helgoland UWL. Hĺbkové laboratóriá, akými boli Cousteauov Conshelf III či Bentos-300, ktorý v 70. rokoch stavali Sovieti, boli pod vodou plne autonómne nielen čo sa týka zásob energie a dýchacích zmesí, ale aj pohybu – aspoň vo vertikálnom smere. Posledným funkčným vedeckým podmorským habitatom na svete je momentálne Aquarius, laboratórium postavené pri pobreží Floridy v 80. rokoch. Práve počas pobytu na palube Aquaria sa podľa F. Cousteaua zrodil projekt Proteus. Nová stanica má byť podmorskou obdobou Medzinárodnej vesmírnej stanice. Stáť bude asi 18 metrov pod hladinou v chránenej oblasti v blízkosti karibského ostrova Curacao. S plochou 372 m2 na dvoch podlažiach viac ako štvornásobne presiahne veľkosť najväčších doterajších podmorských observatórií. Proteus poskytne dlhodobé ubytovanie a pracovný priestor pre 12 vedcov. Poslúži však aj ako podmorský prístav pre vysielanie sond a ponoriek do väčších hĺbok. Cousteauova oceánologická spoločnosť FCOLC plánuje otvoriť Protea univerzitám, súkromným aj mimovládnym organizáciám aktívnym v oceánskom výskume. Pripravené budú pre nich prvotriedne vybavené laboratóriá aj ubytovacie priestory. Stavba, ktorá má stáť 135 miliónov dolárov a trvať tri roky, má byť energeticky sebestačná vďaka využitiu veternej a solárnej energie a konverzie oceánskej termálnej energie. Systém umožní obyvateľom stanice pestovať čerstvú rastlinnú potravu v prvom funkčnom podmorskom skleníku. Jeho účelom je okrem výskumu vyrovnať aj kulinársky hendikep: v prostredí pod vodou – saturovanom špeciálnou dýchacou zmesou – nie je možné používať pri varení otvorený oheň. Na druhej strane také prostredie umožní vedcom bádať a potápačom robiť hlbšie ponory na oceánske dno bez neustálej potreby dekompresie. Nedostatok prirodzeného svetla má v špirálovitej štruktúre vyrovnávať množstvo okien umiestených po obvode, ale aj na streche Protea. Zo špirálovitej základne bude vybiehať množstvo modulárnych buniek, ktoré budú prispôsobiteľné podľa potreby, a to od oddychových cez vedecké až po napríklad medicínske účely.

Proteus má byť len prvou stanicou z mnohých. F. Cousteau časom predpokladá vznik navzájom poprepájanej siete podobných podmorských habitatov rôznej veľkosti i zamerania. Cieľom nemusí byť iba vedecký výskum oceánu, hoci si od neho vedci sľubujú nové objavy v biológii, medicíne či farmácii. „Oceán je nenahraditeľný pri riešení najväčších problémov našej planéty. Problémy vytvorené klimatickou zmenou, stúpanie morskej hladiny, extrémne búrky a vírusy predstavujú multibiliónové riziko pre svetové hospodárstvo,” uviedol F. Cousteau vo vyhlásení k projektu. „Proteus, ktorý má byť len prvým zo siete podmorských habitatov, prispeje k hľadaniu zmysluplných riešení na záchranu budúcnosti našej planéty.” Podmorské mesto to ešte nebude, podmorská výskumná sieť však bude mať k nemu bližšie ako čokoľvek predtým.

Prečítajte si aj najnovšie články o prírode: Rastlinní votrelci, Symbol Madagaskaru. 

Lenivé jojo (Experimenty)

Čo sa udialo vo výskume?

Nový katalyzátor na báze železa premieňa oxid uhličitý na palivo pre lietadlá.

Tím vedcov vytvoril pomocou špeciálnej tlače, inovatívnych materiálov a stáročného umenia origami rozťahovateľné superkondenzátory.

Vo Fakultnej nemocnici v Brne uskutočnili historicky prvú úspešnú operáciu detskej skoliózy, a to pomocou nového systému Ennovate.

Podľa novej štúdie psy nedokážu rozlíšiť medzi slovami, ktoré sa od seba líšia jedinou hláskou.

Vedci preukázali, že Parkinsonovu chorobu možno rozdeliť do dvoch variantov, ktoré sa začínajú na rôznych miestach tela. Teraz môžu preskúmať rizikové a možné genetické faktory, ktoré sa pri nich môžu líšiť.

Ukázalo sa, že rovnako ako mnohí súčasní mileniáli, aj niektoré adolescentné tigre so šabľovými zubami z obdobia pleistocénu zostali doma s rodinou dlhšie, ako bolo bežné.

Výskumníci nedávno objavili nový druh včelieho rodu Lasioglossum žijúci v pieskových dunách v Izraeli. Objav pomôže lepšie porozumieť spoločenstvám včiel, ich požiadavkám na biotop a opeľovaniu.

Podľa novej štúdie môže pravidelný príjem malého množstva manga Ataulfo zjemniť vrásky tváre postmenopauzálnych žien so svetlou pleťou. Na druhej strane sa však priaznivé účinky na zdravie pokožky môžu stratiť, keď sa to s príjmom manga preženie.

Keď všetko pôjde dobre, nový a najcitlivejší vesmírny teleskop, známy pod skratkou JWST (James Webb Space Telescope), odštartuje na svoju vesmírnu misiu v priebehu tohto roku. Prečítajte si zaujímavosti o jeho slnečnej clone.

Nová diagnostická platforma umožňuje vykonávať rýchle testy poskytujúce podrobnejšie informácie o tom, ako náš imunitný systém reaguje na covid-19 a iné typy vírusov a baktérií.

Energia zo slnečného vetra smerujúca do zemskej atmosféry smeruje prekvapivo väčšmi k severnému magnetickému pólu ako k južnému.

Ľadovec A-68A stratil svoj titul najväčšieho plávajúceho ľadovca na svete. Od odtrhnutia sa od antarktického ľadového šelfu Larsen C bola jeho priemerná rýchlosť topenia 2,5 cm za deň.

Vedci naznačujú, že to, čo vidíme na obrázku je nový typ hviezdy, ktorý nikdy predtým nebol videný v röntgenovom svetle. Táto podivná hviezda sa sformovala po tom, čo sa dva biele trpaslíky zrazili a spojili.

Približne dva milióny rokov staré archeologické nálezisko demonštruje, že predkovia ľudí mali zručnosti a nástroje na zvládnutie ekologických zmien.

Čítajte viac…

Zdroj: Quark

(DK)