Testy na koronavirus má lidstvo díky extrémním bakteriím z pramenů v Yellowstonu

Když v šedesátých letech dvacátého století americký mikrobiolog Thomas Brock studoval horké prameny v národním parku Yellowstone, narazil na zvláštní druh mikrobů, které právě v tomto nehostinném prostředí dokážou přežívat. Tehdy nemohl tušit, že právě tyto pozoruhodné organismy se stanou hlavní zbraní lidstva v boji proti novému koronaviru.

Brock si, stejně jako všichni ostatní návštěvníci Yellowstonu, všiml povlaku žluté hmoty u termálních pramenů. Ale na rozdíl od nich se rozhodl ji analyzovat. Objevil, že je tvořená mikroby schopnými vyprodukovat enzymy, které jsou neobvykle odolné proti horku.

Dnes jsou tyto enzymy klíčovou součástí takzvaných PCR testů, jimiž se odhalují nejen koronaviry, ale také mnoho dalších mikroorganismů. A díky Brockovu objevu PCR testy v laboratořích po celém světě umožňují studovat malé vzorky genetických materiálů, aby se daly vytvářet miliony jejich kopií. Tato technika by bez bakterií odolných vůči teplu nebyla možná.

Příběh jednoho objevu

Pro časopis National Geographic profesor Brock popsal, jak ke svému objevu ve slavném národním parku došel. „Nikdy předtím jsem neviděl horké prameny,“ vzpomínal. Malebnost gejzírů ho překvapila. Když se zeptal jednoho z hlídačů, co jsou zač nažloutlé skvrny okraji termálních pramenů, dozvěděl se, že to vlastně nikdo pořádně neví, protože tento fenomén ještě nikdo nestudoval.


A tak se začal výzkumu věnovat sám. Ukázalo se, že v pramenech panují extrémní podmínky; v některých hydrotermálních jezírcích je voda tak horká, že dokonce vře, ale život se přesto přizpůsobil a dokázal zde nejen přežít, ale dokonce vzkvétat. A to v podobě takzvaných termofilních bakterií.

Brock začal svůj výzkum u pramene Octopus Spring, kde měla voda teplotu 87 stupňů Celsia –⁠ čili v hodnotě, o které se soudilo, že neumožňuje přežití čehokoliv živého. V odebraném vzorku ovšem vědec našel jednoznačné bakteriální stopy života.

Roku 1966 se vrátil už i se studenty k místu Mushroom Spring, tam odebrané vzorky se pak podařilo kultivovat. Na většině z odběrů se nacházely bakterie různých druhů a jeden z organismů –⁠ Thermus aquaticus –⁠ přinesl revoluci do molekulární biologie.

Bakterie Thermus aquaticus
Zdroj: Wikimedia Commons

Nejmenší revoluce dějin

Převrat byl v tomto případě pozorovatelný pouze pod mikroskopy. Objev výše uvedené bakterie nicméně umožnil vědcům konečně pořádně využít jiný expertní průlom –⁠ dvojitou šroubovici DNA, kterou se povedlo popsat v polovině padesátých let dvacátého století.

Do poloviny minulého století expertům ke studiu DNA chyběly nástroje, na bližší poznávání totiž byla příliš drobná. Až v osmdesátých letech se podařilo americkému biochemikovi Karymu Mullisovi vyvinout techniku, která napodobuje způsob, jak se v buňce přirozeně kopíruje DNA.

Nejprve se označí krátké oddíly DNA a pak enzym známý jako DNA polymeráza sestaví tyto bloky DNA do požadované sekvence. Problém spočívá v tom, že DNA se musí během tohoto procesu opakovaně zahřívat a ochlazovat. A právě vysoké teploty DNA-polymerázy poškozovaly tak, že výsledky byly příliš pomalé, a celý výzkum tak byl velmi nepraktický.

Mullisovi ale došlo, že by mohl využít enzym z organismu, který horko vydrží –⁠ a vybral si enzym právě z yellowstoneských bakterií. Díky tomu se podařilo tuto techniku zdokonalit tak, že v současné době jsou výzkumníci schopni vyrobit až stovky milionů genetických kopií za hodinu.

Tohoto procesu využívají také testy PCR, které dnes využívají nemocnice na celém světě, aby rozpoznaly nakažené nemocí COVID-19, kterou způsobuje nový koronavirus.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Mnohým AI chybí dostatečná opatření při dotazech vztažených k terorismu, varuje zpráva

Mnoho modelů umělé inteligence (AI) nemá dostatečné bezpečnostní mechanismy proti žádostem o „pomoc při teroristické operaci“, uvádí iniciativa Tech Against Terrorism v páteční zprávě.
před 5 hhodinami

Za padesát let zmizely tři čtvrtiny volně žijících obratlovců

Populace volně žijících obratlovců klesly v letech 1970 až 2022 v průměru o 73 procent. Největšími hrozbami pro tyto živočichy jsou ztráta a degradace stanovišť, nadměrné využívání přírodních zdrojů, klimatická změna, znečištění, invazní druhy nebo nemoci. Nejhůře jsou na tom sladkovodní populace živočichů, které poklesly průměrně o 85 procent. Vyplývá to ze Zprávy o stavu planety 2026 (Living Planet Report).
před 8 hhodinami

Emise skleníkových plynů za poslední dekádu měly dopad na sílu veder v Evropě, ukazuje studie

Když Evropu zasáhne mimořádná vlna veder, dokážou klimatologové poměrně dobře stanovit, jakou roli v ní sehrála člověkem způsobená změna klimatu. Nedávno publikovaná studie si ale klade mnohem složitější otázku – dá se v konkrétní vlně veder rozeznat vliv části skleníkových plynů, konkrétně těch, které lidstvo vypustilo teprve během posledních deseti let?
před 11 hhodinami

AI vyřešila stovky matematických problémů, tvrdí OpenAI. Vědci protestují

Společnost OpenAI zaměřená na výzkum a vývoj umělé inteligence (AI) zveřejnila rozsáhlou sbírku matematických výpočtů, které vytvořil její nový interní model. Podle deníku The New York Times (NYT) výsledky na jednu stranu odhalují, čeho jsou nejpokročilejší modely AI schopny, ale vyvolávají i otázku, do jaké míry se výsledky opírají o práci skutečných matematiků. Překotný vývoj AI také vyvolává obavy, že firmy technologii vyvíjejí rychleji, než se změně dokáže přizpůsobit akademické prostředí.
včera v 17:30‌‌

Rakovina dutiny ústní zabije ročně stovky Čechů. Člověk ji může odhalit sám, radí stomatolog

Stovky lidí ročně zbytečně zemřou na rakovinu dutiny ústní, hlavně proto, že se s touto diagnózou dostanou k lékaři pozdě. Ve skutečnosti mohou ale hodně udělat sami, tento nádor se dá totiž odhalit i pomocí samovyšetření. Včasný záchyt je pro toto zhoubné onemocnění klíčový, říká v rozhovoru pro ČT24 přednosta Stomatologické kliniky FN Plzeň Lukáš Hauer.
včera v 16:26‌‌

Větrné elektrárny mohou ochlazovat mořskou hladinu, ukázal výzkum

Spočítat dopady větrných elektráren na okolí není úplně snadné – zejména na moři, kde existuje spousta nejrůznějších vlivů, jejichž dopady komplikují vyhodnocení. Teď přišli s kvalifikovanými odhady experti ze Skotska.
včera v 13:12‌‌

Zemřela Margaret Hamiltonová, která vyvíjela programy pro NASA

Ve věku devadesáti let zemřela americká softwarová inženýrka Margaret Hamiltonová, která vedla tým, jenž vyvíjel letový software pro program Apollo amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA). Informoval o tom její někdejší zaměstnavatel, Massachusettský technický institut (MIT).
včera v 12:13‌‌

Největší soukromá archeologická společnost na světě končí, stovky vědců jsou bez práce

„Archeologie jako byznys s růstovou strategií“ – takový byl záměr americké soukromé společnosti Chronicle Heritage, která zaměstnávala stovky archeologů, antropologů a paleontologů. Na začátku října přestala fungovat, možná i kvůli obavám z budoucího nedostatku financí.
včera v 11:08‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.