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

Čína se potýká s virem, který útočí na zrak. Na lidi se přenáší od mořských tvorů

Čína už několik let zaznamenává zvýšené množství podivných očních infekcí. Teď vědci popsali příčinu této choroby. Způsobuje ji virus, který se na lidi přenáší od mořských tvorů, s nimiž lidé přicházejí do styku.
před 19 hhodinami

Žena trpěla třemi nevyléčitelnými nemocemi. Jedna genová terapie ji zbavila všech

Nevyléčitelně nemocná pacientka měla tři nemoci, jejichž kombinace znemožňovala léčbu. Přípravek proti jedné z nich totiž okamžitě zhoršoval průběh obou ostatních. Vědci tak u ní vyzkoušeli experimentální terapii CAR-T, která zabrala během pouhých několika týdnů.
před 22 hhodinami

KGB, petro-rubl a Potěmkinovy reaktory. Historik vysvětluje příčiny katastrofy v Černobylu

Před čtyřiceti lety došlo do té doby v nepříliš známém městě k nehodě. Jedna noc, jeden reaktor a jedno jméno – Černobyl. Tato událost navždy změnila pohled na jadernou energii. V seriálu ČT24 tuto událost připomínáme – ale nejen jako příběh samotné katastrofy, ale pokud možno v co nejširším kontextu.
včera v 07:00

Československo pod radioaktivním mrakem. Před čtyřiceti lety hrálo hlavní roli počasí

Před čtyřiceti lety došlo k nejhorší katastrofě při provozu jaderných elektráren v historii. Šlo o Černobyl. O dopadech na Evropu do značné míry rozhodovalo počasí a také schopnost ho dostatečně dobře předpovídat.
12. 4. 2026

VideoNASA chce do roku 2036 vybudovat základnu na Měsíci

Šéf NASA Jared Isaacman týden před startem mise Artemis II představil nový plán, podle kterého chtějí Spojené státy do roku 2036 vybudovat na Měsíci trvalou základnu. Počítá s desítkami pilotovaných přistání, budováním potřebné infrastruktury i využitím místních zdrojů, především vody. Právě její hledání bude jedním z klíčových úkolů příštích let a zapojí se do něj i technologie, kterou vyvíjejí vědci z ČVUT. Pátrání po vodě na Měsíci má začít v roce 2029.
11. 4. 2026

Dospělí, kteří nikdy nevstoupili do manželství, mají dle studie vyšší riziko rakoviny

Dlouhodobé vztahy zřejmě fungují jako silný faktor, který pomáhá před rakovinou. Ve hře je celá řada různých faktorů, které se podílejí na této ochraně, popsali vědci v rozsáhlém výzkumu.
11. 4. 2026

Artemis II se vrátila na Zemi. Přistání do oceánu proběhlo úspěšně

Mise Artemis II, při které první lidé od sedmdesátých let minulého století obletěli Měsíc, v noci na sobotu ukončila svou více než milion kilometrů dlouhou cestu. Čtveřice astronautů v kosmické lodi Orion proletěla atmosférou a dopadla do Tichého oceánu nedaleko západoamerického San Diega. Manažer programu Orion Howard Hu na tiskové konferenci uvedl, že tento den představuje začátek nové éry lidského průzkumu vesmíru.
10. 4. 2026Aktualizováno11. 4. 2026

Vědci popsali šimpanzí „občanskou válku“ v Ugandě

V ugandském národním parku Kibale propukly mezi dvěma frakcemi šimpanzí skupiny Nogo boje, které vědci přirovnávají k občanské válce. Vyplývá to ze studie, která vyšla v odborném časopise Science.
10. 4. 2026
Načítání...