Čeští vědci ukázali živý chromozom v přirozeném stavu

Jako první na světě zobrazili čeští vědci celý chromozom v přirozeném stavu. Odhalení povrchové struktury chromozomu s různými miniaturními výběžky a prostorově uspořádanými smyčkami vláken může podle autorů výzkumu v budoucnosti ovlivnit například medicínu nebo zemědělství. „Nová zobrazovací metoda je už teď zásadním vylepšením pro vědeckou obec,“ uvedli.

Zobrazit biologické vzorky v přirozeném stavu je Mekkou přírodních věd. Čeští vědci teď přišli s řešením v podobě nově vyvinuté metody, kterou pojmenovali A-ESEM. Úspěch při zobrazení chromozomu je podle nich důkazem, že tato metoda otevírá zcela nové možnosti zkoumání neživé, ale především živé hmoty.

Pro zobrazení prostorové struktury materiálů s rozlišením až miliontiny milimetru se dosud používala hlavně rastrovací elektronová mikroskopie, při které se vzorky pozorují ve vysokém vakuu. Aby to vydržely, musí se speciálně upravit, což ale zase může poškodit jejich strukturu. A to vylučuje jejich pozorování v nativním stavu.

Nahrávám video
Události: Čeští vědci jako první vyobrazili povrch chromozomu rostliny v přirozeném stavu
Zdroj: ČT24

Jako auto, které jezdí po vodě a umí se ponořit

Metoda A-ESEM neboli pokročilá environmentální rastrovací elektronová mikroskopie ale umožňuje zkoumat prakticky všechny živé vzorky: rostlinné a částečně i živočišné buňky v přirozeném stavu, malé živé živočichy, houby, plísně, roztoče, proteiny, bakterie, a vědci se chystají i na viry. Navíc mohou sledovat dynamické proměny vzorků v důsledku změny jejich teploty, vysychání, chemické reakce, fyzikálního působení.

„Klasický mikroskop lze přirovnat k luxusnímu automobilu, přičemž environmentální mikroskop je luxusním automobilem v ještě vyšší výbavě, který navíc umí jezdit po vodě a potápět se jako ponorka, zkrátka má všechny funkce klasického mikroskopu, a navíc řadu dalších,“ vysvětluje Vilém Neděla, vedoucí brněnského týmu Environmentální elektronové mikroskopie Ústavu přístrojové techniky AV ČR, který metodu vyvinul.

Mikroskop, na němž výzkum probíhal
Zdroj: AV ČR

„Využíváme softwary s umělou inteligencí, které poradí, jak nastavit parametry, aby se vzorek nezničil. Využili jsme mnoha vlastních inovací a díky ultracitlivým detektorům pozorujeme vzorky ve vysokém tlaku plynu a ve vlhkosti až sto procent, tedy v enviromentálně kompatibilních podmínkách – velice šetrně, neubližujeme jim,“ popisuje Vilém Neděla.

Nová metoda je podle něj ze všech elektronově mikroskopických metod nejuniverzálnější, navíc ji lze použít k přípravě a dalším fyzikálně-chemickým analýzám vzorků. A je dokonce rychlejší, levnější a vhodnější pro studium změn biologických vzorků než kryo-elektronová mikroskopie, oceněná v roce 2017 Nobelovou cenou.

Nahrávám video
3D model chromozomu
Zdroj: AV ČR

„Tato nová metoda řeší základní problém zdánlivé neslučitelnosti elektronové mikroskopie s přítomností vody v kapalném skupenství ve vzorku. Proto je vhodná pro zobrazování živých organismů a extrémně citlivých nanostruktur a nanopovrchů vše ve vysokém rozlišení,“ dodává Neděla.

Metoda úspěšně prošla testem

Možnosti nové metody ověřili její autoři ve spolupráci s olomouckým pracovištěm Ústavu experimentální botaniky AV ČR. Pokusili se pomocí ní prostudovat chromozomy, tedy mikroskopické struktury, ve kterých je uložena dědičná informace.

Chromozomy se v průběhu dělení buněk mění v mikroskopické válečkovité útvary. O odhalení jejich nanostruktury se léta pokoušely vědecké týmy z celého světa – neúspěšně.

Všechny dostupné metody totiž vyžadovaly drastické ošetření vzorků chemikáliemi, sušení, pokovování či mrazení a následnou sublimaci ledu. A protože povrchová vrstva chromozomu je extrémně citlivá, byla při takovém zkoumání buď poškozena, nebo se úplně rozpadla a zmizela.

Nahrávám video
3D model chromozomu
Zdroj: AV ČR

„Teprve nově vyvinutá metoda A-ESEM odhalila, že povrch kondenzovaných chromozomů je posetý četnými výběžky, smyčkami chromatinových vláken o průměrné velikosti kolem třiceti nanometrů. Takové prostorové uspořádání povrchu chromozomů nebylo dosud pozorováno. Navíc je velmi pravděpodobné, že se nám podařilo zobrazit i nepatrné, jen dvanáct nanometrů velké nukleozomy, na kterých je jako na cívky navinuta molekula DNA,“ popisuje rostlinný genetik Jaroslav Doležel, vedoucí olomouckého týmu Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

Získané výsledky přispívají k pochopení molekulární struktury chromozomů, které přenášejí dědičnou informaci z rodičů na potomstvo. Zatímco u člověka jsou jejich poruchy příčinou dědičných chorob, u zemědělských plodin vedou ke snížené plodnosti a výnosu. Odhalení povrchové struktury chromozomů poskytuje podle autorů studie zcela nový pohled na strukturu dědičného aparátu, umožní identifikaci poruch v jeho uspořádání a přispěje k vývoji syntetických organismů s uměle vytvořenou dědičnou informací.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Trump nařídil úřadům ukončit využívání AI od Anthropicu

Americký prezident Donald Trump nařídil federálním úřadům postupně ukončit využívání technologií umělé inteligence (AI) od firmy Anthropic. Učinil tak poté, co společnost odmítla ustoupit americkému ministerstvu obrany ve sporu o bezpečnost využívání AI pro vojenské účely. Americké ministerstvo obrany podotklo, že pokud firma nepřistoupí na jeho žádost, bude považována za „riziko pro dodavatelský řetězec“ a riskuje ztrátu státní zakázky v hodnotě 200 milionů dolarů (4,1 miliardy korun).
včeraAktualizovánopřed 19 hhodinami

Čeští vědci jako první popsali na Marsu masivní výboj připomínající blesk

Čeští vědci ukázali, že v atmosféře Marsu dochází k elektrickým výbojům podobným bleskům. Čtyřčlennému výzkumnému týmu z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR se to povedlo zjistit na základě měření americké sondy Maven.
před 23 hhodinami

Mise Artemis III na Měsíci nepřistane, oznámil šéf NASA

Na páteční tiskové konferenci oznámil ředitel americké vesmírné agentury NASA Jared Isaacman, že se odkládá pokus o přistání lidské posádky na Měsíci. Původně ji měla mít za úkol mise Artemis III, podle Isaacmana to ale má teď provést až Artemis IV.
včera v 16:31

Poznamenat to může i výstražné služby, říká k hrozbě propouštění v ČHMÚ ředitel Rieder

Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) má v rámci plánovaných vládních úspor podle informací Českého rozhlasu propustit 37 zaměstnanců. V rozhovoru pro Českou televizi varoval jeho ředitel Mark Rieder před následky, které by se projevily i v tak důležitých oblastech, jako jsou výstrahy na jevy, které způsobují stomiliardové škody.
včera v 14:04

Rudý příliv zabíjí v Jižní Africe korýše

Přemnožené mikroskopické mořské řasy zaplavily oceán u západního pobřeží Jihoafrické republiky. Jev známý jako rudý příliv způsobuje hromadný úhyn korýšů a dalších mořských živočichů, informovala agentura AP.
včera v 12:15

Snímek rypouších mláďat vyhrál soutěž podvodních fotografií

Porota britské fotografické soutěže Underwater Photographer of the Year, která se koná od roku 1965, vyhlásila letošní vítěze. Je specializovaná na hledání nejlepších snímků, které vznikly pod vodní hladinou. Celkovým vítězem se stal snímek dvojice rypouších mláďat od Mattyho Smithe.
včera v 10:36

Ptačí chřipka zabíjí stovky čápů ve Španělsku. Teď začíná jejich migrace do Česka

Ptačí chřipka trápí nejen velkochovy drůbeže a zvířata v zoologických zahradách, ale zejména divoce žijící ptáky. Španělští ornitologové v minulých týdnech zaznamenali obrovské úhyny u čápů – a to právě v době, kdy nastává pravidelná migrace tohoto druhu do střední Evropy, včetně České republiky.
včera v 07:35

Obětí komunistických procesů se stal i americký novinář. Byl cennou trofejí

Píka, Horáková, Slánský – oběti vykonstruovaných politických procesů z 50. let. Češi, politici, odbojáři. Před zmanipulovaný soud se tehdy v Praze dostal ale i americký občan – novinář William Nathan Oatis. Snažil se zjistit pravdu o nepohodlných politicích i duchovních, kteří začali záhadně „mizet“ a objevovali se pak právě ve vykonstruovaných procesech. Soud s Oatisem a jeho spolupracovníky se v pátek rozhodli rekonstruovat studenti v rámci festivalu Mene Tekel.
včera v 06:00
Načítání...