Jak vypadal Týden se současnou biologií v roce 2007
První ročník Týdne proběhl v červenci roku 2007. Zúčastnilo se jej celkem 25 studentů z 19 gymnázií. Během týdenního progamu si studenti vyzkoušeli řešení několika typických problémů v různých oborech biologie.
Určování příbuznosti organismů
Představte si, že vás zajímá původ nějakého nově objeveného nebo záhadného zvířete. To znamená, že chcete vědět z jakého předka vznikl a kterému žijícímu zvířeti je příbuzné. Obor, který se řešením takových otázek zabývá, se nazývá fylogenetika a je v současné době závislý především na informaci uložené v DNA.
Protože nová a záhadná zvířata se neobjevují každý den, jako příklad fylogeneticky pozoruhodného tvora jsme si na našem Týdnu vybrali hrocha. Jak známo, hroch je sudokopytník a nikdy nikdo nepochyboval o tom, že je blízký příbuzný prasat. Zároveň už je pár desítek let jasné, že nejbližšími příbuznými sudokopytníků jsou kytovci. Teprve molekulární fylogenetika ale ukázala, že kytovci ve skutečnosti nepatří jen „do příbuzenstva sudokopytníků“, nýbrž přímo mezi ně – nejbližším příbuzným kytovců je právě hroch. Existují tedy sudokopytníci suchozemští jako třeba kráva, sudokopytníci obojživelní (hroch) a sudokopytníci úplně vodní jako třeba vorvaň. Z tohoto pohledu pak stojí za úvahu, že hroch vlastně provádí ve vodě i věci, které si savci na pohled mnohem líp přizpůsobení k vodnímu životu (ploutvonožci, což jsou vlastně zase vodní šelmy) pořád ještě schovávají na souš: třeba porody a kojení. Úplně jako delfín.
A jak něco takového zjistíte? Evoluce živočichů, a samozřejmě i dalších organismů, se dnes zjišťuje především pomocí informace uložené v jejich DNA. Obrovské množství této informace je dnes uloženo v genové bance, veřejně přístupné přes internet.
Jediné, co k vyřešení takové záhady potřebujete, je získat v laboratoři část jeho genetické informace a pomocí specializovaných programů a postupů ji porovnat s informacemi dostupnými v genové bance. My jsme samozřejmě hrocha k dispozici neměli, ale část jeho genetické informace jsme získali z genové banky, společně s informací několika dalších živočichů. A kdo vše udělal správně, dozvěděl se o jejich příbuznosti to, co vidíte na pravém obrázku.
Proč si zvířata hrají?
Na první pohled jednoduchá otázka se během úvodní přednášky proměnila ve vědecký problém. Studenti se dozvěděli, jak lze herní chování popsat a jaké existují potenciální vysvětlení jeho funkce. Jsou jednotlivé herní prvky signálem pro ostatní zvířata ve skupině, aby se do hry zapojila, nebo si jimi jedinec znesnadňuje situaci a trénuje tak vlastní dovednosti? Studenti si pak sami prakticky vyzkoušeli, jak probíhá analýza chování z videozáznamu a jaké údaje je třeba nashromáždit, aby mohli navržená vysvětlení potvrdit nebo vyvrátit. Na konec společně s přednášejícími shrnuli výsledky svých analýz a diskutovali nad navrženými závěry.
Sedm dcer Eviných
V genetickém experimentu si studenti vyzkoušeli základní techniky molekulární biologie a zároveň se dozvěděli něco o vlastní historii. Z vlastních vlasových kořínků izolovali DNA a z ní pak přečetli část své genetické informace. Fandové Bryana Sykese a jeho knihy „Sedm dcer Eviných“ vědí, že tak lze člověka zařadit do některé z mateřských linií a zjistit, jestli jeho praprapra....babička byla spíš lovkyně mamutů, nebo šiřitelka kultury a zemědělství, případně pocházela z jiného než evropského kontinentu. Protože samotné sekvenování, tedy čtení genetické informace, přeci jen nějakou dobu trvá, na výsledky jsme si museli počkat několik dní. Studenti si zatím vyzkoušeli na připravených datech určit ke kterému tzv. haplotypu (linii) různé sekvence patří. Ti, kterým se celý proces izolace DNA a čtení sekvence podařil, dostali své vlastní výsledky po skončení Týdne poštou a mohli si sami určit, která z dcer Eviných tedy byla jejich praprapra...pramáti.
Biologie v terénu
O tom, že ani v době moderní biologie se zvířata a rostliny nevyskytují jen v laboratoři a ve virtuálním počítačovém světě, se účastníci Týdne mohli přesvědčit na terénní botanické akci a na nočním lovu netopýrů. Běhěm botanické terénní exkurze jsme navštívili experimentální lokalitu Ohrazení, na které probíhá dlouhodobý terénní výzkum Přírodovědecké fakulty JU. Vyzkoušeli jsme si terénní metody, jako měření listové plochy, určování stáří stromů pomocí vývrtů a jiné kvantitativní metody. Potom jsme se vypravili na zajímavé lokality v okolí. Na rašeliništi u Hluboké u Borovan jsme v hustém dešti viděli řadu kriticky ohrožených druhů naší květeny.
Zoologická část terénního výzkumu se odehrála v noci. Za pomoci odchytových sítí a echolokátoru jsme se podívali na netopýry žijící v okolí rybníků u Českých Budějovic.
Pro volné chvíle, kdy jsme se právě nezabývali praktickou vědou, byly připraveny přednášky na různá témata, od zcela obecných, jako jsou různé teorie o vzniku života, až po ukázky specializovaných oborů, jako je třeba výzkum chromozómů u členovců.
Návštěva zoo
Po ukončení Týdne byla na sobotní dopoledne připravena pro zájemce ještě jedna poslední zajímavost. Tou byla návštěva pražské zoo. V doprovodu našich bývalých studentů, kteří zde dnes pracují jako kurátoři jsem měli možnost se s některými zvířaty seznámit z podstatně větší blízkosti, než běžní návětěvníci a prohlédnout si také zázemí pro chov, které není běžně pro veřejnost přístupné.
Autoři fotografií: A. Pospěch, J. Pilátová, V. Hypša
Pro zájemce o účast na Týdnu se současnou biologii v roce 2008
Stejně jako minulý rok, se zájemci mohou přihlásit prostřednictvím vstupní soutěže. Ta spočívá v zodpovězení několika otázek, vybraných tak, aby vypovídaly především o názorech soutěžících a o jejich vztahu k biologii, nikoliv o jejich schopnosti nalézt odpovědi v knize nebo na internetu. Z otázek si vyberte jednu, na kterou odpovíte formou eseje v rozsahu jedné až dvou stran (tři nejlépe hodnocené eseje z minulého roku jsou na konci tohoto článku jako připojené soubory ve formátu pdf. Můžete si je přečíst zde: Kateřina Šlejcharová, Dominika Šulcová, Julius Lukeš). Ostatní otázky zodpovězte krátkými, maximálně několikavětnými formulacemi. Odpovědi posílejte do 15. 5. 2008 na adresu vacatko@paru.cas.cz. V e-mailu uveďte jméno, příjmení, název a adresu vaší školy, a také ročník, který studujete. Uveďte samozřejmě, zda máte zájem se Týdne se současnou biologií v ČB účastnit (a pokud je to možné, i číslo vašeho mobilního telefonu).
Jména letošních vítězů zveřejníme na těchto stránkách 20. května 2008. Současně pošleme vítězům zvací dopis s podrobnostmi k účasti na Týdnu se současnou biologií. Účastníci Týdne budou ubytováni zdarma na vysokoškolských kolejích v areálu Přírodovědecké fakulty JU a budou mít zajištěno stravování v univerzitní menze.
Otázky
1. Tři dosud nevyřešené otázky (záhady) biologie, na které by tě nejvíce zajímala odpověď.
2. Tři rostliny nebo živočichové, kteří ti připadají něčím zajímaví a výjimeční, a čím?
3. Pět lidí působích ve 20. století, kteří výrazně ovlivnili vývoj biologie.
4. Jaká novinka (objev) z oblasti biologie tě v poslední době nejvíce zaujala?
5. Víte o 10 ohrožených druzích zvířat nebo rostlin a máte možnost věnovat finance na ochranu jednoho z nich. Podle čeho si vyberete?
6. Má smysl studovat kulturu u jiných živočichů než je člověk? Proč?
7. Pět molekul zásadního významu pro vznik, evoluci i současnou podobu života.
Jaké argumenty byste použili pro tato tvrzení:
8. Život na Zemi vznikl pouze jednou.
9. Vypuštění geneticky modifikovaných organizmů má zásadní vliv na přírodu.
10. Vypuštění geneticky modifikovaných organizmů nemá zásadní vliv na přírodu.
Všem uchazečům o Týden se současnou biologií děkujeme za projevený zájem a zaslané odpovědi na soutěžní otázky. Pro letošní ročník jsme vybrali 22 účastníků. Na další zájemce se těšíme v přístím roce.
Účastníci vybraní pro Týden se současnou biologií v roce 2008.
Adam Knotek (Gymnázium Uherské Hradiště)
Jan Martinek (Gymnazium Ostrov)
Michael Mikát (Biskupské gymnázium Bohuslava Balbína Hradec Králové)
Jakub Vitáček (Gymnázium Česká Lípa)
Hana Harantová (Gymnázium Strakonice)
Marek Pípal (Gymnázium F.X. Šaldy, Liberec) Simona Stádníková (Gymnázium Joachima Barranda, Beroun) Ondřej Vošta (Česko-Anglické gymnázium, České Budějovice) Kristýna Flašarová (Gymnázium Český Krumlov) Marek Koliner (Gymnázium F. X. Šaldy, Liberec)
Johana Kučerová (Gymnázium F. X. Šaldy, Liberec) Luděk Mika (Gymnázium Strakonice) Jana Pilátová (Gymnázium J. Š. Baara, Domažlice) Alžběta Valsová (Gymnázium Jana Palacha, Mělník) Adolf Středa (Česko-Anglické gymnázium, České Budějovice) Kateřina Šlajcherová (Gymnázium Na Pražačce, Praha) Petra Veličková (Gymnázium v Krnově) Petra Radochová (Gymnázium Uherské Hradiště)
Michaela Hercoková (Gymnázium Nymburk) Lucie Strobachová (Gymnázium F. X. Šaldy, Liberec) Monika Szamoshová (Bilingvalné gymnazium C.S.Lewisa, Bratislava) Adéla Přibylová (Gymnásium Christiana Dopplera, Praha)
Diskuze:
