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.

2 minuty
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.

1 minuta
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.

1 minuta
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

Zatmění Slunce přitáhlo lidi do planetárií i hvězdáren, bylo ale za mraky

Lidé měli v planetáriích a hvězdárnách možnost pozorovat částečné zatmění Slunce, viditelnost ale omezovala oblačnost. Pořadatelé pro ně měli připravený i další program. Například do ostravského planetária v městské části Krásné Pole přišlo kolem 140 návštěvníků, do hvězdárny v Teplicích přes šedesát a v Karlových Varech asi dvě desítky.
před 13 hhodinami

Zimní čas je pro člověka přirozenější, ale přizpůsobí se, míní lékař

V noci na neděli začne v Česku platit letní čas. Hodiny se ve dvě ráno posunou o hodinu vpřed. Praktický lékař Cyril Mucha v pořadu 90’ ČT24 uvedl, že pro člověka je přirozenější zimní čas, ale běžný člověk se změně za několik dní přizpůsobí. Problémy se změnami času mají podle něj lidé, kteří mají například obecně problém se spánkem. Europoslanec Tomáš Zdechovský (KDU-ČSL) zmínil, že chce téma zrušení střídání letního a zimního času vznést na půdě europarlamentu v září.
před 15 hhodinami

Z rudého snu noční můra. Před sto lety zamířila do Kyrgyzie tisícovka Čechoslováků

Interhelpo bylo československé dělnické družstvo, které pomáhalo budovat socialismus v sovětském Kyrgyzstánu. Vzniklo v květnu 1923 a před sto lety, 29. března 1925, vyjel první transport jeho členů do tehdejší Kyrgyzie. Celkem tam dorazila asi tisícovka Čechů a Slováků a přestože se část z nich později stala oběťmi stalinských čistek, družstvo se významně podílelo na vybudování průmyslového potenciálu asijské republiky.
před 18 hhodinami

Před polednem nastane zatmění Slunce. Bude vidět i z Česka

V sobotu nastane částečné zatmění Slunce, které bude pozorovatelné i z Česka. Měsíc zakryje až 22 procent slunečního disku, přičemž nejvýraznější zatmění bude patrné na severozápadě Čech. Úkaz začne krátce před půl dvanáctou dopoledne a potrvá zhruba do jedné hodiny odpoledne. Půjde o jedno z nejlépe pozorovatelných zatmění v posledních letech, protože Slunce bude v době maxima vysoko nad obzorem, uvedl Pavel Suchan z České astronomické společnosti.
před 20 hhodinami

Nejstarší vanilku v Evropě našli vědci na Pražském hradě

Pražský hrad byl v době Rudolfa II. centrem evropské kultury, obchodu i umění. Dokládá to i nový objev přímo ve Vladislavském sále. Archeologové tam našli vůbec nejstarší důkaz o použití vanilky v Evropě.
28. 3. 2025

Dva týdny extrémů. Světem se prohnala mimořádná vlna horka

Tropické noci v březnu, teploty vyšší oproti průměru až o sedm stupňů a pokoření stovek teplotních rekordů v Evropě i Asii. Uplynulá vlna veder byla mimořádná rozsahem i výkyvy teplot.
28. 3. 2025

Zemětřesení v Asii mohlo připravit o život až sto tisíc lidí, ukazuje model

Zemětřesení, které zasáhlo v pátek jihovýchodní Asii, postihlo podle geologa a seismologa Aleše Špičáka nečekaně velkou oblast. V kombinaci s jeho silou to znamená velké materiální i lidské škody. Model Americké geologické služby zatím odhaduje očekávaná úmrtí na deset až sto tisíc. Pravděpodobnost, že počet obětí přesáhne sto tisíc, je v tuto chvíli dle modelu 22procentní.
28. 3. 2025

Univerzity čelí špionážím ve výzkumu

S kybernetickými útoky, pokusy o krádež počítačů nebo špionáží ve výzkumu mají zkušenosti univerzity po celém světě, především ty technologické. Vysoké školy v Nizozemsku proto spolupracují s bezpečnostními experty, kteří jim radí, jak postupovat při zkoumání žádostí nebo například během cest do zahraničí. Zkušenost se špionáží mají i další evropské instituce.
28. 3. 2025
Načítání...