MENDEL FORUM MENDEL FORUM. Vydala Veterinární a farmaceutická univerzita Brno. ISBN vydání, neprodejné

Transkript

1 MENDEL FORUM Mendelianum Moravské zemské muzeum, Brno 2009 Ústav fyziologie Veterinární a farmaceutická univerzita Brno Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i., Brno Vydala Veterinární a farmaceutická univerzita Brno 2009 ISBN vydání, neprodejné Projekt Od fyziologie k medicíně CZ.1.07/2.3.00// , který je prezentován v rámci konference Mendel Forum 2009 je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky MENDEL FORUM 2009

2 MENDEL FORUM října 2009 Dietrichsteinský palác Zelný trh 8, Brno PROGRAM úterý 20. října :00 8:30 registrace Sekce: POPULARIZACE VĚDY 8:30 9:00 Vědomostní soutěže (doc. E. Matalová) Sekce: AKTUÁLNÍ POZNATKY 9:00 9:45 Genetika v ptačí říši aneb o čem všem rozhodují samičky lejsků (prof. S. Bureš) 9:45 10:30 Z kukuřičného pole k molekulární fyziologii a genetice (Dr. M. Fellner)

3 10:30 11:00 přestávka s občerstvením 11:00 11:30 Vznik a šíření nádorů v organismu (prof. J. Doubek) 11:30 12:00 Chiméry v biomedicíně (Dr. L. Dubská) Sekce: DIAGNOSTIKA 14:00 16:00 Masarykův onkologický ústav Brno exkurze na Oddělení laboratorní medicíny ************************************** středa 21. října 2009 Sekce: PROJEKTY PRO PEDAGOGY A STUDENTY 8:00 8:45 Srdce srdcí (Dr. I. Fellnerová) 8:45 09:30 Od fyziologie k medicíně (doc. E. Matalová) 2

4 09:30 09:45 NSTA, USA (Dr. I. Kubištová) 09:45 10:00 AMAVET/SOČ (H. Cihlářová, J. Foralová) 10:00 10:30 přestávka s občerstvením Sekce: MENDEL 10:30-11:00 Mendel v černé skříňce (Dr. J. Sekerák) 11:00 11:30 Mendel:Darwin (Dr. A. Matalová) 11:30 12:00 Promotion of Mendel s ideas in Bulgaria (Dr. D. Mintchev) Sekce: DARWIN 14:00 16:00 Anthropos MZM Brno návštěva výstavy Darwin s průvodcem 3

5 Seznam přednášejících Prof. RNDr. Stanislav Bureš, CSc. Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého, tř. Svobody 26, Olomouc Hana Cihlářová (SŠ student), Gymnázium T. G. Masaryka, U školy 39, Zastávka hacih@atlas.cz, Prof. MVDr. Jaroslav Doubek, CSc. Fakulta veterinárního lékařství, Veterinární a farmaceutická univerzita Brno, Palackého 1-3, Brno doubekj@vfu.cz, RNDr. Lenka Dubská, Ph.D. Oddělení laboratorní medicíny, Masarykův onkologický ústav, Brno dubska@mou.cz, RNDr. Martin Fellner, Ph. D. Ústav experimentální botaniky AV ČR, v.v.i., Šlechtitelů 11, Olomouc martin.fellner@upol.cz, RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého, tř. Svobody 26, Olomouc fellneri@hotmail.com, Jitka Foralová (SŠ student), Gymnázium T. G. Masaryka, U školy 39, Zastávka Foralova.J@seznam.cz, 4

6 RNDr. Iva Kubištová, Ph.D. Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7, Brno PhDr. Anna Matalová Mendelianum, Moravské zemské muzeum, Zelný trh 6, Brno doc. RNDr. Eva Matalová, Ph.D. Fakulta veterinárního lékařství, Veterinární a farmaceutická univerzita Brno, Palackého 1-3, Brno matalova@iach.cz, Dr. Dinko Mintchev Bulgarian Academy of Sciences, Center for Science Studies and History of Science, Serdika str. 4, Sofia 1000, Bulgaria v.mintchev@iki.bas.bg, PhDr. Jiří Sekerák, Ph.D. Mendelianum, Moravské zemské muzeum, Zelný trh 6, Brno jsekerak@mzm.cz, Mendel Forum 2009 program a organizace doc. RNDr. Eva Matalová, Ph.D. matalova@iach.cz Projekt Od fyziologie k medicíně integrace vědy, výzkumu, odborného vzdělávání a praxe CZ.1.07/2.3.00/ , jehož propagace je součástí konference Mendel Forum 2009, je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 5

7 6

8 7

9 8

10 9

11 Genetika v ptačí říši aneb o čem všem rozhodují samičky lejsků Stanislav Bureš Původ rozmanitosti ţivota na zemi můţeme hledat v procesu speciace (vzniku druhů), při kterém evoluce reprodukční izolace uvnitř původního druhu způsobuje vznik alespoň dvou druhů nových. Mezi ptáky nacházíme více vhodných modelových druhů pro studium speciace. Počáteční fáze speciace lze dobře studovat na slavíkovi modráčkovi, pokročilé fáze speciace třeba na lejscích bělokrkých a černohlavých. U ptáků si volí samce samice. Samice tak selektují samce podle jimi preferovaných znaků - zbarvení peří, kondice, kvalita zpěvu, dominantní postavení apod. Některé dědičné znaky samců tak mohou i vymizet, jiné se šíří. Preference dominantních a vybarvených samců lejsků bělokrkých vede k častým mimopárovým kopulacím a potomkům těchto samců v hnízdech. U lejsků černohlavých samice svou volbou samce přispívají ke genetické diferenciaci a variabilitě zbarvení samců v areálu lejska černohlavého. V oblastech se společným výskytem s lejskem bělokrkým ve střední Evropě jsou samci lejska černohlavého převáţně šedě zbarvení jako samice obou druhů. Toto zbarvení se během evoluce vytvořilo etologickými předkopulačními mechanismy reprodukčních bariér na základě selekce rozpoznávacích mechanismů. Samice s preferencemi pro černobílé samce lejsků černohlavých, podobných lejskům bělokrkým, se častěji pářily se samci lejska bělokrkého. Výsledkem bylo časté snášení neoplozených vajec, produkce neplodných dcer, nebo částečně plodných synů. Tak samice s těmito preferencemi mizely z populace, naopak samice s preferencemi pro šedší zbarvení samců přeţívaly a současně selektovaly šedě zbarvené samce. Dnes jsou tito samci ve střední Evropě samicemi preferováni, kdeţto u severních populací, kde se lejsek bělokrký nevyskytuje, jsou stále 10

12 samicemi preferování kontrastní černobíle zbarvení samci. Potvrdila se i genetická odlišnost jednotlivých evropských populací. Samice při kříţení také dokáţou měnit poměr pohlaví ve prospěch synů. Tím si alespoň částečně zvýší svou reprodukční zdatnost (fitness). Mechanismus těchto schopností není ještě dostatečně objasněný. Současně samice, které zahnízdí se samcem jiného druhu vyuţívají příleţitosti kopulovat se samcem svého druhu z okolí a tak velká část potomků vlastně nejsou kříţenci, jak si ornitologové dříve mysleli. Samice mají také snahu zahnízdit co nejdříve po příletu z afrických zimovišť, neboť tak mají vyšší reprodukční úspěšnost. Zvláště u těch samic, co doletí později, dochází k akceptování obhajované dutiny samce jiného druhu a následné kopulaci s mezitím vyhledaným samcem svého druhu v okolí. Samice však ovlivňují také fenotyp potomků a to negenetickou cestou, tzv. mateřskými efekty, např. investicemi do výběru partnera a jeho teritoria, obsahu ţivin ve vejci, časování reprodukce apod. U samic lejsků však není sexuální imprinting, vtištění vzhledu otce, tak jak tomu bývá často u samců při dvoření se samici (třeba u kachen). Preferují samce svého druhu, u samic kříţenců otce. Nositelem výběru partnera po genetickém otci je Z chromozom, který je u ptáků plně děděn po otci. Ač jsou tak samice vychovány adoptivním otcem, volí při páření samce svého druhu. Tento mechanismus je dalším z těch, co udrţují čistou linii druhu. O všem tedy přece jen samičky rozhodovat nemohou. 11

13 AMAVET/SOČ Aktuální výzkum odontogeneze aneb jak se podívat na zoubek Hana Cihlářová, Jitka Foralová SOČ (Středoškolská odborná činnost, je soutěţí talentovaných středoškoláků v řešení odborných problémů v 18 vědních oborech. Tato soutěţ je kaţdoročně vyhlašována Ministerstvem školství, mládeţe a tělovýchovy ČR a garantována Národním institutem dětí a mládeţe. SOČ se mohou zúčastnit ţáci denního studia střední školy a jejím hlavním cílem je vést studenty k samostatnému a tvořivému přístupu při řešení odborných problémů. Soutěţ probíhá ve třech kolech a uskutečňuje se formou soutěţních přehlídek nejlepších individuálních nebo kolektivních prací, které studenti osobně obhajují před porotou. Nejúspěšnější řešitelé mohou být vybráni k účasti na obdobných mezinárodních soutěţích. AMAVET (Asociace pro mládeţ, vědu a techniku, společně s dalšími spolupořadateli kaţdoročně vyhlašuje Soutěţ vědeckých a technických projektů středoškolské mládeţe. Stejně jako SOČ si klade za cíl podněcovat studenty středních škol k řešení konkrétních vědeckých a technických problémů, k rozvíjení tvůrčích a prezentačních dovedností. Podmínkou účasti je probíhající středoškolské vzdělávání v době konání národního finále. Jednotlivec nebo tým přihlašují soutěţní projekt z libovolné oblasti, který je zpracován s vyuţitím vědeckých postupů a metod. Při formulování úkolů i jeho zpracování je moţné spolupracovat s odborníky, výzkumnými ústavy a odbornými institucemi. Kaţdý účastník dostane výstavní plochu a má za úkol sám představit svůj projekt odborné porotě i veřejnosti. Pořadatelé soutěţe podle charakteru projektů sestaví hodnotitelskou odbornou porotu, která všestranně posoudí kvalitu práce, tvůrčí přínos i celkovou úroveň vystupování řešitele nebo řešitelů a schopnosti prezentovat svou práci před odbornou i laickou veřejností. Nejlepší řešitelé mají moţnost prezentovat svůj projekt také na soutěţích v zahraničí. SOČ projekt Aktuální výzkum odontogeneze aneb jak se podívat na zoubek jsme zahájily v červenci 2008 a ukončily v únoru Odontogeneze je velmi důleţitým a diskutovaným tématem, protoţe ztráta zubů má pro postiţeného jednotlivce jak zdravotní, tak sociální dopad. Nejdříve jsme nastudovaly odbornou literaturu týkající se problematiky odontogeneze (vývoje zubů) a klinických dopadů jejího selhání. Součástí 12

14 našeho projektu byla práce v histologické laboratoři, kde jsme samostatně zpracovaly vzorky. Důleţité bylo zvládnutí technik odběrů, mikromanipulace s myšími embryi, metod přípravy histologických vzorků, jejich barvení různými technikami, hodnocení mikroskopických řezů a následná fotodokumentace. Cílem projektu bylo sledování vývoje myšího moláru od utváření zubního pupene, přes stadium pohárku a zvonku, aţ po jeho mineralizaci a přípravu na erupci, a to v časoprostorovém modelu. V tištěné podobě jsme na 79 stranách shrnuly naše vlastní výsledky i získané teoretické poznatky. Ve své práci seznamujeme s aktuálními poznatky v oblasti odontogeneze, metodami studia morfologie orgánů, postupem přípravy vzorků pro histologickou analýzu a různými barvícími metodami. Publikace dále obsahuje fotodokumentaci časoprostorového vývoje zubního základu myšího moláru. Zmiňujeme se také o moţné aplikaci v humánní medicíně. S cílem zaujmout i širší veřejnost jsme práci v laboratoři zachytily také formou komentované fotoreportáţe, kterou jsme prezentovaly odlehčenou formou. Ve dnech od 8. do jsme se účastnily národního finále přehlídky středoškolských projektů Expo Science AMAVET, která se konala v Praze. Dne jsme se v krajském kole SOČ Jihomoravského kraje umístily s naší prací na 2. místě. Náš projekt byl realizován v Laboratoři embryologie ţivočichů Ústavu ţivočišné fyziologie a genetiky, v.v.i. Akademie věd ČR Brno pod vedením doc. RNDr. Evy Matalové, Ph.D. Tento výzkum je aktuálně podporován grantovými projekty GA ČR 524/08/J032, GA AV , a výzkumným záměrem ÚŢFG AVOZ

15 Vznik a šíření nádorů v organismu Jaroslav Doubek O nádorech (novotvarech), jejich vzniku, šíření, projevech, rozpoznávání a léčbě se sice dnes hodně ví, ţel mnoho nepoznaného je podstatou faktu, ţe nádorová onemocnění jsou ve vyspělém světě druhou nejčastější příčinou úmrtí člověka. Zajímavým zjištěním je skutečnost, ţe výskyt nádorových onemocnění u zvířat na 100 tisíc vyšetřených je srovnatelný s člověkem. Liší se ale zastoupení nádorů podle orgánů či tkání. Srovnávací studie o výskytu nádorů (člověk vs. pes), přes uplatnění rozdílných diagnostických postupů, poskytly tyto výsledky: kůţe 1:35, kost 1:8, mléčná ţláza 1:4, krev, kostní dřeň 1:2, plíce 7:1, trávicí ústrojí 13:1. K dispozici jsou dnes solidní znalosti, týkající se plemenné dispozice zvířat k nádorům. Za normálních (fyziologických) podmínek představuje růst (proliferace) buněk řízený, většinou se opakující proces, který je zakončen rozdělením rodičovské buňky na dvě dceřiné. Po určitém počtu dělení nastává smrt buňky formou apoptózy (tj. programované fyziologické buněčné smrti). Proliferace je tedy regulována, a to mechanismy nitrobuněčnými a mimobuněčnými. Za fyziologickou regulaci růstu (dělení) buněk jsou odpovědné geny, označované protoonkogeny. V mechanismech mimobuněčných se uplatňují faktory buněčný růst stimulující či inhibující. Stimulační efekt vykonávají např. růstové faktory (GF) - vaziva (FGF), cévní výstelky (VEGF) a další. Inhibičním účinkem se vyznačují např. faktory smrtící nádory (TNF), interferony (IFN) aj. Uvedené faktory (tzv. první poslové) působí na cílovou buňku prostřednictvím specifických molekul - receptorů, lokalizovaných na buněčné membráně. Výsledný efekt se potom realizuje za aktivace nitrobuněčných mechanismů (s účastí různých molekul jakoţto druhých poslů). Nádorový růst (bujení) je proces abnormální proliferace buněk, doprovázený změnou diferenciace buněk. To znamená, ţe vzniká tkáň se změněnou strukturou a funkcí tkáň transformovaná. Předpokladem nádorového růstu je vlastně transformace buňky s limitovaným počtem dělení zakončených apoptózou v buňku s nekontrolovaným počtem dělení (v buňku nesmrtelnou ). V důsledku změn genetické informace dochází k poruše regulace buněčného růstu. Děje se tak cestou (1) aktivace protoonkogenů na onkogeny, jejichţ produkty (onkoproteiny) stimulují proliferaci buněk, nebo (2) inaktivace supresorových genů (antionkogenů), 14

16 jejichţ produkty inhibují proliferaci buněk. Antionkogeny jsou také označovány jako stráţci zhoubných nádorů (u člověka je takovým antionkogenem např. p53). V obou případech získává buňka tzv. maligní fenotyp, který se vyznačuje nekontrolovaným růstem, poruchou diferenciace a změnami migračních vlastností (ty jsou předpokladem jednoho ze způsobů šíření - metastáz). Nádorová transformace postihuje buňky jak s abnormálního genotypem, tak i s genotypem normálním. Jedinci s abnormálním genotypem (s vlohou pro nádor) onemocní, i kdyţ není intenzita působení vnějších škodlivých faktorů pro ostatní jedince patogenní. U normálního genotypu můţe jít o náhodnou, spontánní přeměnu nebo o transformaci vyvolanou faktory (kancerogeny) fyzikálními, chemickými nebo biologickými. Mezi fyzikálními faktory mají své místo různé druhy záření (např. rtg). Mezi chemické faktory patří různé alkylační látky včetně alkylačních cytostatik. Biologické faktory jsou představovány viry (herpes-, papovaviry aj.) a bakteriemi (např. helikobaktery). Způsob šíření nádoru se liší podle druhu nádoru. Nádory nezhoubné (benigní) vykazují oproti zdravé tkáni malé rozdíly v enzymové výbavě buněk a vlastnostech buněčných povrchů. Důsledkem je růst nádoru expanzivní, tzn. pomalý a ohraničený růst s malým poškozením okolních struktur. Nádory zhoubné (maligní) mají oproti zdravé tkáni velké rozdíly v enzymové výbavě a vlastnostech buněčných povrchů. U nich to můţe být šíření (1) infiltrativní, tj. tkáňovými štěrbinami, (2) invazivní, tj. spojené s destrukcí okolní tkáně, (3) šíření metastázami, tj. tvorbou dceřiných nádorů. Ty vznikají tak, ţe z původního loţiska uvolněná nádorová buňka se po transportu např. krví nebo mízou uhnízdí na novém místě. Se zřetelem na šíření nádoru metastazováním a další růst nádoru je důleţitá angiogeneze, coţ je vícestupňový proces tvorby nové cévy. Rostoucí nádorové loţisko totiţ můţe bez krevního zásobení dosáhnout velikosti maximálně 1-2 mm 3. Při této velikosti se růst nádoru zpomaluje, aţ se zastaví, neboť přívod kyslíku a ţivin nedostačuje. Angiogeneze je nastartována a řízena aktivátory, např. FGF, VEGF, a je výsledkem nerovnováhy mezi těmito aktivujícími faktory a inhibitory angiogeneze, např. angiostatinem, některými interferony aj. Stupeň angiogeneze je v těsném vztahu k prognóze onemocnění. Poznávání vzniku a šíření nádorů je robustní vědecké téma. Na tomto poli získané poznatky představují klíč pro diagnostiku a terapii nádorů. 15

17 Chiméry v biomedicíně Lenka Dubská Mýtická Chiméra je stvůra s tělem lvice, hadem místo ocasu a kozí hlavou vyrůstající zprostřed lvích zad. Otec Týfón - obr se stovkou dračích hlav na kaţdé ruce, polovinou těla hada, s křídly, hlasem člověka, psa a býka; matka Echidna - napůl ţena, napůl skvrnitý had; a sourozenci: Sfinx se lvím tělem a lidskou hlavou a křídly, Hydra s hadím tělem a devíti dračími hlavami, tříhlavý pes Kerberos, dvouhlavý pes Orthos a nemejský lev. Dnešní mezidruhové chiméry se nerodí tak přirozeně jako ve starověkém Řecku. Nicméně existují; manipulací embryonálních kmenových buněk vědci vytvořili například ţivotaschopné chiméry poměrně vzdálených druhů ţivočichů - myšice křovinné a myši domácí. Mnohem častější jsou chiméry tvořené buňkami s odlišnou genetickou informací pocházející z různých jedinců jednoho druhu. S takovou situací se setkáváme častěji, neţ si myslíme. Chimérami jsou pacienti, kteří mají transplantovaný orgán, hematopoetické buňky (kostní dřeň) či v jejich těle kolují transfundované krvinky. Vyšetřování míry chimérizmu v periferní krvi je běţným postupem pro monitorování přihojení transplantátu kostní dřeně. Příkladem chiméry z volné přírody můţe být ďábel medvědovitý, známý spíše jako tasmánský čert, jehoţ populaci v posledních letech nejvíce pustoší specifický druh rakoviny, která je způsobena buněčnou linií přenášenou mezi poměrně zuřivými tasmánskými čerty kousáním hlavně v období páření. Chimérizmus spočívá v tom, ţe se jedná o buňky z jiného organizmu neţ je konkrétní postiţený tasmánský čert, dokonce s jiným 16

18 počtem chromozomů, které rostou na těchto zvířatech. Z oblasti lidské onkologie je znám přenos buněk sarkomu z operovaného pacienta na chirurga a výskyt glioblastomu u pacienta po transplantaci plic, přičemţ mozkový nádor se ukázal být původem od dárce orgánu. Podstatně častější je výskyt chimérizmu ve spojení s oplozením a těhotenstvím. Příkladem je vznik dvojvaječných, tedy neidentických, siamských dvojčat, která vnikají pravděpodobně fúzí prostřednictvím kmenových buněk. Je znám také případ, kdy se náhodně při předtransplantačních genetických testech odhalil chimérizmus ţeny, jejíţ tělo bylo tvořeno buňkami dvou sester. Tato ţena tvořila gamety obou sester a její synové tak byli geneticky z matčiny strany bratranci. Jsou popsány také příklady chimérických jedinců tvořených buňkami geneticky muţského a geneticky ţenského pohlaví, kteří jsou také často vzhledem k přítomnosti pohlavních orgánů obojího pohlaví hermafrodity. Mimo hranice jednoznačného genetického individua se dostává také z gynekologie známý patologický stav, jakým je úplná hydatidózní mola, která vzniká fertilizací prázdného vajíčka dvěma spermiemi, přičemţ se nevyvíjí zárodek, nevzniká placenta, nicméně aberantně oplozené vajíčko proliferuje do klkovitých útvarů, které jsou geneticky shodné s otcem. Za fyziologického těhotenství dochází k přenosu buněk matky na plod a plodu do těla matky. S aspekty feto-maternálního a materno-fetálního mikrochimérizmu se setkáváme v různých oblastech medicíny. Imunologové znají situace, kdy přítomnost mateřských lymfocytů u novorozence komplikuje diferenciální diagnostiku těţkého kombinovaného imunodeficitu vyjádřeného později jako úplná nepřítomnost lymfocytů. V endokrinologii je známo, ţe např. patogeneze poruch štítné ţlázy či jiných chorob s předpokládanou autoimunitní etiologií je spojena s přítomností fetálních buněk v poškozeném orgánu matky; jinými slovy, ţe imunitní systém ţeny neútočí na vlastní buňky, ale na buňky plodu ve vlastním organizmu. Bylo popsáno přetrvání feto-maternálního mikrochimérizmu aţ několik desítek let, přičemţ existuje studie, která popisuje přítomnost buněk muţského pohlaví u ţen, které neporodily syny, a to jako předpokládaný důkaz spontánních potratů potomků muţského pohlaví. Je tedy zřejmé, ţe vymezení a hranice fyzického individua se nepřekrývá s genetickým individuem a s nadsázkou je moţné říct, ţe buňky geneticky unikátní pro určitého jedince se mohou vyskytovat v několika tělech a naopak jedno tělo bývá nezřídka chimérou buněk různých jedinců. Práce byla podpořena grantem MZ ČR MZ0MOU

19 Z kukuřičného pole k molekulární fyziologii a genetice Martin Fellner Během posledních 70 let byly firmou Pioneer Hi-Bred, Intl. (Johnston, Iowa, USA) vyselektovány moderní hybridy kukuřice (Zea mays L.), které jsou schopny poskytovat vysoké výnosy i v případě, ţe jsou rostliny pěstovány velice blízko sebe. Je to proto, ţe listy těchto moderních hybridů (např. hybrid 3394) jsou více vztyčeny neţ listy hybridů starších (např. hybrid 307). V roce 2000 firma Pioneer Hi-Bred poskytla grant na projekt, jehoţ řešení mělo odpovědět na otázku, co se během dlouholeté selekce hybridů stalo a vedlo k vývoji vztyčených listů. Řešením projektu ( ) jsme zjistili, ţe rostliny moderního hybridu 3394 mají sníţenou schopnost reagovat ke světlu. Tento hybrid má rovněţ omezenou schopnost reagovat na rostlinný hormon auxin IAA. To se projevuje na úrovni celých rostlin (změnou růstu) i na úrovni buněčné a molekulární. Na molekulární úrovni má moderní hybrid 3394 sníţenou expresi genu ABP4. Tento gen kóduje tzv. auxin-vázající protein (auxin-binding protein, ABP), tedy protein, který na sebe váţe hormon IAA. V navazujícím projektu ( ) jsme při experimentech pouţili genetického přístupu. Ten spočívá v analýze vybraných rostlin kukuřice, které mají fatální genetickou změnu v genech kódujících jiţ zmíněné auxin-vázající proteiny. Prakticky jsme analyzovali rostliny buď s nefunkčním proteinem ABP1, nefunkčním proteinem ABP4 a nebo rostliny, kterým chyběly oba proteiny současně. Cílem těchto experimentů bylo zjistit, zda takto mutované rostliny ukazují nějaké změny ve vývoji úhlu postavení listů. Naše úvahy se potvrdily, protoţe zásadním výsledkem našich analýz bylo zjištění, ţe rostliny s defekty v genech pro ABP vytvářely listy s odlišným úhlem a vyznačovaly se sníţenou citlivostí k hormonu auxinu a ke světlu. 18

20 Naše výsledky vedly k závěru, ţe proces dlouhodobé selekce moderních hybridů způsobil změnu v citlivosti rostlin k auxinu a ke světlu, a to pravděpodobně prostřednictvím změn v genech pro auxin-vázající proteiny. Auxiny a světlo hrají významnou roli ve vývoji listů. Je proto velice pravděpodobné, ţe tyto změny na molekulární úrovni měly za následek změny ve vývoji úhlu postavení listů kukuřice. Náš výzkum pokračuje dále prostřednictvím projektu EU ( ). Zjistili jsme, ţe čím je hybrid mladší, tím rostliny obsahují méně auxinu IAA. Analýzy navíc odhalily, ţe u starších hybridů modré světlo sniţuje mnoţství auxinu v rostlinách a toto sníţení je tím menší, čím je hybrid mladší. Na molekulární úrovni jsme zjistili, ţe modré světlo sniţuje expresi genu ABP1 v orgánech starších hybridů, kdeţto u moderních linií nemá světlo na expresi ABP1 vliv. Je známo, ţe signální dráhy rostlinných hormonů auxinů a světla spolu vzájemně interagují, čímţ regulují růst a vývoj rostlin. Výsledky našich výzkumů přináší nové informace o existenci podobné interakce prostřednictvím auxin-vázajících proteinů. Výzkum byl finančně podpořen grantem firmy Pioneer Hi-Bred Intl., Johnston, Iowa, grantem MŠMT č. 1P05ME792, a grantem EU č. MRTN- CT

21 Srdce srdcí Ivana Fellnerová Srdce srdcí je unikátní populárně vzdělávací projekt, pořádaný Univerzitou Palackého v Olomouci ve spolupráci se společností sanofi-aventis, Nadací Pro srdce Hané, Olomouckým krajem a Statutárním městem Olomouc. Jedinečnost projektu spočívá v originálním a vysoce atraktivním způsobu, jakým jsou znalosti z oblasti kardiofyziologie předávány široké veřejnosti. Interaktivnost koncepce spojení prvku vzdělávání, soutěţivosti, týmové spolupráce, medializace a zábavy přitahuje zájem všech věkových kategorií. Cílem organizátorů projektu bylo prezentovat široké veřejnosti základní mechanismy srdeční kontrakce ve zdraví i nemoci a poukázat tak na problematiku kardiovaskulárních chorob, jeţ jsou jednou z hlavních příčin úmrtí. Klíčovou událostí celého projektu bylo sestavení dynamického modelu lidského srdce ze stovek ţáků a studentů olomouckých základních a středních škol a Univerzity Palackého. Formou multimediální počítačové prezentace byly studentům a dalším posluchačům vysvětleny teoretické principy srdeční kontrakce, které si pak účastníci v modelu předvedli prakticky. Důmyslnou choreografií, barevnými kostýmy a pomůckami byl, při zachování základních anatomických struktur, simulován srdeční cyklus, ale také fibrilace síní, komor a následná defibrilace. Představení podmalované působivou hudbou Davida Spilky proběhlo jednak za světla a také jako noční světelná show. Akce, která se konala na historickém Horním náměstí v Olomouci byla oficiálně zapsána jako ustavující Český rekord v kategorii Největší hodina biologie. Současně je 20

22 registrována u Guinness World Record jako pokus o ustavující světový rekord ve stejné kategorii. Vlastní akci předcházela přibliţně roční příprava, která zahrnovala kromě jednání se sponzory, nábor účastníků, návrhy a výrobu kostýmů, pomůcek a doprovodné hudby. Následovala řada nácviků, které probíhaly nejprve po menších skupinkách v zúčastněných školách a později centrálně ve Sportovní hale UP. Touto akcí však projekt nekončí. Projektový tým pokračuje ve své práci, připravuje několik vzdělávacích soutěţí, vydání naučné publikace Abeceda srdce a DVD s bohatou projektovou foto- i videodokumentací. Desítky hodin profesionálního filmového záznamu (vč. záběrů z 34 m vysoké plošiny) bude podkladem pro oficiální střihový dokument mapující historii projektu od počátku jeho příprav aţ po představení na Horním náměstí. Vzhledem k příznivým ohlasům plánují organizátoři, ţe budou v započaté tradici pokračovat. V rámci projektu Kreativní biologie chtějí v budoucnu představit řadu dalších biologicko-lékařských procesů, jejichţ pochopení zvýší všeobecnou informovanost a můţe tak u široké veřejnosti zlepšit postoje a osobní zodpovědnost k vlastnímu zdraví. 21

23 NSTA, USA National Science Teachers Association Iva Kubištová National Science Teachers Association (NSTA) byla zaloţena v roce 1944 s centrálou v Arlingtonu (Virginia, USA) a představuje nejrozsáhlejší světovou organizaci určenou k podpoře vynikající kvality a inovací ve výuce přírodních věd a vzdělávání obecně. V současné době má NSTA členů z řad učitelů, školitelů, administrativních pracovníků, vědců, představitelů podnikatelské a industriální sféry a dalších. NSTA vydává knihy a časopisy pro učitele přírodních věd s rozsahem od vzdělávání na nejniţších stupních aţ po vyšší školy. NSTA dále informuje kompetentní orgány a veřejnost o aktuálních otázkách týkajících se vědecké gramotnosti a dostatečné vzdělanosti pracovníků. Na jaře 2005 vyvinulo vedení NSTA strategický plán určující čtyři hlavní cíle, ke kterým bude směřovat úsilí NSTA v příštích pěti letech: 1) Kontinuálně zapojit všechny učitele přírodních věd za účelem zkvalitnění vzdělávání. 2) Zlepšit vzdělávání studentů podporou a šířením výuky přírodních věd. 3) Hájit důleţitost vědy, a to jak na úrovni gramotnosti, tak rozvoje odborných znalostí. 4) Rozvíjet přírodovědné vzdělávání prostřednictvím politiky výzkumu a jeho uplatnění. NSTA kaţdoročně pořádá čtyři konference týkající se přírodovědného vzdělávání, tři regionální se konají na podzim a setkání na národní úrovni v jarním termínu. Národní konferenci NSTA konané v Bostonu ve dnech jsem se zúčastnila společně s dalšími členy řešitelského týmu grantového projektu ESF CZ / /0270 Aktivní začlenění SŠ pedagogů do tvorby a vyuţití multimediálních výukových programů v biologii (I. Fellnerová, E. Matalová, V. Lungová), jehoţ výsledky byly představeny v diskusní části konference. Jak napovídá úvodní informace o největší světové organizaci sdruţující učitele přírodních věd, i vlastní konference byla obrovská konala se v kongresovém centru pro přibliţně pět tisíc účastníků s desítkami konferenčních místností. Program konference rozdělený na jednotlivé sekce byl vydán ve dvou rozsáhlých sbornících. 22

24 Vlastní konferenci doprovázela také výstava učebních pomůcek na několika stovkách exhibičních stánků. Zaujala zejména firma Biozone, která představila propracovaný systém učebních pomůcek od sady základních učebnic s pracovními úkoly, zaměřenými na kontrolu porozumění textu, doplněných příručkami s řešenými úkoly, přes sadu učebnic specializovanou na různá témata (např. ekologie, zdraví a nemoci, buněčná biologie a biochemie), vše doplněno CD-romy s vynikajícími prezentacemi. Velice zajímavé byly také prezentace společnosti Carolina, která se zabývá mimo jiné tvorbou laboratorních sad pro přírodovědné předměty a je schopna dodat výbavu pro praktické cvičení od soupisu bezpečnostních pravidel přes ochranné pomůcky, po podrobný návod k úloze a zajištění dalšího vybavení, stejně jako doručení biologického materiálu. Účastníci workshopu si mohli prakticky vyzkoušet dva pokusy imitaci metody DNA MicroArray pro srovnání zdravé a nádorové tkáně a dále práci s kultivací drozofil. Úvodní přednáška Od Mendela k DNA připomněla důleţitost vědeckého přínosu J. G. Mendela v celosvětovém významu a zmínění jeho působení v Brně a Olomouci usnadnilo navazování řady podnětných kontaktů. Účast na této akci, jaká se dosud bohuţel nekoná na české, ani evropské úrovni, byla vítaným přínosem ke zkušenostem pedagogů přírodovědných předmětů, jejich srovnání v mezinárodním měřítku, ale také k získání přehledu o moţnostech vyuţití vysoce moderních pomůcek a dalších metodických materiálů ve výuce na různých úrovních vzdělávání. 23

25 MENDEL:DARWIN Anna Matalová Při hodnocení významných postav historie vědy je téměř ve všech případech prezentován přínos významných osobností v nejrůznějších i kontradiktorických souvislostech. Při srovnávacím studiu dospějeme k závěru, ţe existuje mnoho Mendelů, Darwinů, Purkyňů, Machů, Goedelů a podobně. Portréty nesou vypovídající hodnotu nejen o studované osobě, ale i o časovém rámci jejího působení a kompetentnosti tvůrce. V hodnocení jde o sloţité psychologicko-lingvistické procesy, kterými jednotliví autoři shromaţďují, vyhodnocují, transformují, redukují, ukládají, vybavují si z paměti a vyuţívají informace. V tomto směru někteří studenti na Moravě a ve Slezsku s podporou svých učitelů, kteří zvládli zpracování informací k Mendelovu ţivotu a dílu, připravili a prezentovali příspěvky k Mendelově osobnosti na vysoké odborné úrovni. Ve studentské soutěţi Mendelovy Hynčice shromáţdili mnoţství digitálních dat o měnícím se pohledu na práci a osobnost J. G. Mendela. Jedná se o tvůrčí proces, který dospěl do stadia, kdy se na Mendela otevírá pohled očima digitální generace. Zjevná výhoda tohoto studijního přístupu spočívá v efektivitě přijímání teorií analogicky k počítačovému programu, kdy je teorie vyjádřena explicitně a její logická koherence je podrobena důkladnému testu. Věda vytváří jen empiricky testovatelné teorie, ale digitální generace studentů řeší problémové otázky tvůrčím způsobem, který reflektuje hledání alternativních moţností. Strukturní a procedurální aspekty naší mysli nám pomáhají v procesu vzdělávání organizovat a ukládat naše poznatky individuálně odlišným způsobem. Podle toho jakými poznatky a jakými schopnostmi v naší mysli disponujeme, můţeme provádět více či méně komplexní operace při našich úvahách o způsobech myšlení jiných osobností, jejich objevů, inovací, nálezů a jiných výkonů jejich duševní činnosti. Nepřekvapí nás proto, ţe ve vztahu Mendela k Darwinovi najdeme celou řadu prací, ve kterých je Mendel jednou označen jako Darwinův odpůrce, jindy jako dobrý darwinista nebo evolucionističtější neţ Darwin. Pro účastníky Mendelova fóra je důleţité, ţe se o Mendelově vědeckém odkazu přemýšlí jinak neţ v minulosti, ţe Mendel je kolegou současných vědců a odborníků, kteří jeho práci často citují a ţe výsledky genetiky, která vzešla z jeho vědeckého objevu, vyvedly evolucionisty ze slepé uličky, kde síla přírodního výběru potřebovala vědecký základ. Od Darwina k současným 24