Vyhlášení soutěže o účast na Týdnu se současnou biologii v roce 2009
Stejně jako v minulých letech, 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: Hana Harantová, Marek Pípal a Simona Stádníková. Ostatní otázky zodpovězte krátkými, maximálně několikavětnými formulacemi. Odpovědi posílejte do neděle 31. května 2009 na adresu vitkova@entu.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 v pondělí 5. června 2009. Současně pošleme vítězům zvací dopis s podrobnostmi k účasti na Týdnu se současnou biologií.
Předběžný termín letošní akce je 7.-12. září 2009. 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. Jaká novinka (objev) z oblasti biologie tě v poslední době nejvíce zaujala?
4. Máš možnost spolehlivě zachránit jeden druh v přírodě. Podle čeho si vybereš?
5. Kdybys měl zakázat jeden směr moderní biologie, podle čeho by ses rozhodl?
6. Pokud bys mohl oživit jeden vymřelý druh, který by to byl a proč?
7. Kterých pět molekul má podle tebe zásadní význam pro vznik, evoluci i současnou podobu života.
8. Představ si tři druhy organismů: kvasinku, člověka a sedmikrásku. Z téhle trojice můžeš vyčlenit dvojice druhů třemi různými způsoby (kvasinka-člověk, kvasinka-sedmikráska, člověk-sedmikráska) a pokaždé to bude mít nějakou biologickou (ekologickou, fylogenetickou, morfologickou apod.) logiku. Napiš, co má každá z těchto dvojic společného.
9. Jak bude podle tebe vypadat česká příroda za tisíc let?
10. Kdybychom narazili na mimozemský život, jak poznáme, že se skutečně o život jedná?
Jak vypadal Týden se současnou biologií v Českých Budějovicích v roce 2008
Druhý ročník Týdne se současnou biologií proběhl v první půlce července na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a účastnilo se ho 22 studentů středních škol, včetně několika známých firem z loňska. Studenti si během akce na vlastní kůži vyzkoušeli, co obnáší být algologem, botanikem, fylogenetikem, molekulárním biologem, nebo archeozoologem, pracovali v terénu, u počítače i v laboratoři. Závěr celého Týdne proběhl opět v pražské ZOO, kde nás místní zoologové provedli i po těch částech ZOO, které jsou návštěvníkům obvykle uzavřeny. Co že se tedy loni v Budějovicích dělo?
Výzkum evoluční historie pštrosů
Představte si, že vás zajímá evoluční historie nějakého organismu. To znamená, že chcete vědět, z jakého předka vznikl a kterým druhům je příbuzný, ale také kdy a kde vznikl. Obor, který se řešením takových otázek zabývá, se nazývá fylogenetika. Jako příklad fylogeneticky pozoruhodného tvora jsme si na našem Týdnu vybrali pštrosa.
Leckde po světě najdeme "běžce", velké nelétavé ptáky s podivnou stavbou lebky a s podivným rodičovským chováním – v Africe a na Blízkém východě žijí pštrosi, v Jižní Americe nanduové, v Austrálii a na Nové Guineji emuové a kasuáři, na Novém Zélandu kiviové a nedávno vyhubení ptáci moa a na Madagaskaru donedávna tzv. "sloní ptáci". Kde se vzali tak daleko od sebe, zvlášť když nedokážou lítat? Možnosti jsou v podstatě dvě: 1. běžci si vůbec nejsou příbuzní, nepatří k sobě, jenom každý sám, nezávisle na ostatních, ztratil schopnost letu, anebo 2. běžci mají společného předka, který přestal létat, žil v druhohorách na prakontinentu Gondwana, a když se jeho potomkům Gondwana rozjela pod nohama (tomu se říká kontinentální drift), vzniklo dnešní "roztrhané" rozšíření.
A jak to tedy bylo? To nám samozřejmě ukáže studium fylogeneze ptáků. Běžci mohou vyjít jako jedna přirozená (monofyletická skupina), což by odpovídalo hypotéze 1, anebo daleko od sebe (hypotéza 2), anebo něco mezi tím. Ale i kdyby běžci byli monofyletičtí, pořád to ještě neznamená, že jejich společný předek ztratil schopnost letu a jenom pasivně driftoval. Běžci mohli vzniknout někde jinde, rozletět se po světě a tam se pak usadit. Jak bychom to poznali? Historie současných kontinentů, kterou známe od geologů, by neodpovídala historii běžců.
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. Proto jsme stáhli z genové banky dostupné kusy genetické informace různých druhů běžců (včetně těch vymřelých!), společně s informací několika dalších ptáků. A kdo vše udělal správně, dozvěděl se o jejich příbuznosti to, co vidíte na druhém obrázku, takže běžci sice patří k sobě, ale mezi ně se vklínily létající tinamy z Jižní Ameriky a průběh větvení fylogenetického stromu běžců příliš neodpovídá rozpadu Gondwany. Běžci tedy patrně měli létavého předka a nemuseli čekat, kam je driftující kontinenty dovezou.
Jak a proč se liší fytoplankton v různých vodních nádržích
Abychom se taky podívali na nějaké estetické mikroorganizmy, vnořili jsme se (doslova) do vod Vrbenských rybníků, odebrali jsme si ve čtyřech rybnících síťový plankton a bentos. Dobrodružná brodící výprava za parožnatkami do hustého rákosového litorálu sice nebyla úplně úspěšná, ale v horkém dni to nikomu nevadilo – a navíc jsme si přinesli několik pěkných vzorků nárostových řas a sinic. U každého rybníka jsem pak měřili i konduktivitu, pH, teplotu, průhlednost a sledovali jsme i množství zooplanktonu.
Všechny vzorky jsme pak mikroskopovali ve fakultní laboratoři, jásali jsme (většinou) nad neskonalým půvabem mikroskopických řas a sinic a navíc se doopravdy ukázalo, že ačkoliv jsou zkoumané rybníky těsně u sebe, svou mikroflórou se značně liší. V tomto případě se jako nejdůležitější faktor ukázala ani ne tak chemie nebo fyzika, ale rybí obsádka – hodně ryb znamená málo zooplanktonu a to znamená hodně fytoplanktonu a obráceně.
Proč jsou ptáci agresivní?
Na tuto otázku jsem se pokusili odpovědět terénním experimentem, v němž jsme do teritoria budníčka menšího (Phylloscopus collybita) či budníčka většího (P. trochilus) umístili vycpaného budníčka a z reproduktoru pouštěli zpěv. V jednom experimentu jsme budníčkovi menšímu pouštěli hlas budníčka menšího, tedy sexuálního konkurenta. V druhém jsme budníčkovi menšímu pouštěli hlas budníčka většího, neboli potravního konkurenta, a zjišťovali jsme, která z těchto motivací vyprovokuje k silnější reakci. Obdobné experimenty byly posléze provedeny i na budníčkovi větším. Budníčci jsou obecně známí silnou agresivitou a neváhají jít do osobních soubojů, při nichž létá peří na všechny strany. Výsledky našich pokusů ukázaly, že sexuální konkurent je přeci jen větší hrozba, proto se mu ptáci věnovali intenzivněji a neváhali na vycpaninu fyzicky zaútočit. Videozáznam z těchto experimentů můžete shlédnout na https://www.cke.cz/video/budnicek-zahani-soka.wmv (těm, co po Hitchcockově hororu Ptáci nemohli v noci spát, doporučujeme neklikat).
O chlapečcích a holčičkách (aneb jak to dělají genetici)
Pohlavní chromosomy jsou unikátní částí genomu, která se během historie vyvinula u rostlin a zvířat mnohokrát nezávisle. U člověka je pohlaví určeno přítomností pohlavního chromosomu Y, který mají pouze muži. Ženy mají na oplátku dvě kopie pohlavního chromosomu X, který muži mají pouze jednou (XY/XX). Podobně je to zařízeno i u ostatních savců, většiny ryb nebo většiny hmyzu. Jiné skupiny, jako třeba ptáci nebo motýli, to mají naopak: unikátní chromosom W mají samičky, zatímco samečci mají dva stejné chromosomy Z (ZZ/WZ).
Studenti dostali čtyři neznáme vzorky DNA, dva lidské a dva z obaleče jablečného, a jejich úkolem bylo určit, jakého pohlaví byl daný lidský/motýli jedinec. Pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) jsme namnožili z lidské DNA malý kus pohlavního chromosomu Y (byl-li mužský) a z motýli DNA kus chromosomu W (byla-li samičí). Pro kontrolu, že je náš vzorek DNA v pořádku, jsme namnožili i kus DNA, který mají obě pohlaví společný, takže ve výsledném produktu PCR byl obsažen buď jeden kus DNA, nebo dva. A protože jsme studenty chtěli trochu potrápit, nechali jsme je, ať sami přijdou na to, jak získaná data interpretovat. Měli proto k dispozici obaleče jablečné se známým pohlavím, ze kterých izolovali DNA, zatímco lidská DNA byla získána z několika vlasových kořínků dobrovolných dárců. Všechny kontrolní DNA se pak použily pro PCR spolu s neznámými vzorky. A kdo posloužil(i) jako reprezentant(i) lidského mužského a ženského plémě? Můžete třikrát hádat.
Po archeozoologické stopě
Jaká zvířata naši předkové chovali a jak hospodařili? Co bylo součástí jejich jídelníčku? Jaké další produkty ze zvířat získávali? Nejen na tyto otázky se snaží odpovědět obor archeozoologie prostřednictvím studia zvířecích kostí, zubů či jiných tkání a struktur (např. rohoviny, paznehtů, schránek měkkýšů aj.) objevených v průběhu archeologických výzkumů. Většinou hovoříme o tom, že studujeme odpadky našich předků a snažíme se přijít na to, jak žili. Pečlivou analýzou nálezů lze prokázat např. dobu a způsob porážky zvířat na základě určení jejich věku a sledování mechanických zásahů (záseků a zářezů) na povrchu kostí.
Můžeme se pokusit prostřednictvím syntézy veškerých dat, která „vyčteme“ z osteologického souboru, rekonstruovat obraz hospodaření prvních zemědělských populací na našem území, můžeme sledovat, jak se měnil jídelníček v čase i u různých sociálních skupin obyvatelstva. Přítomnost nálezů divoké savčí fauny, ptáků, ryb, obojživelníků nám napoví více o tom, jaké prostředí člověka obklopovalo. Řešíme, jak bylo nakládáno s kostěnými zbytky, protože víme, že už v pravěku byla kost důležitou surovinou k výrobě nástrojů každodenní potřeby. Zvíře mělo svůj význam nejen jako potrava, ale i význam symbolický a rituální. Spolupráce přírodovědných oborů s humanitními směry, které se spojují v archeozoologii, je jednou z moderních cest, jak nahlížet na naše dějiny.
Loňské setkání s archeozoologií mělo dvě části: teoretickou a praktickou, v níž studenti rozdělení do menších skupin pracovali se skutečným zvířecími ostatky z různých archeologických nalezišť v České republice. Za tímto účelem bylo připraveno několik zastavení, kde si zájemci mohli zkusit např. vypočítat kohoutkové výšky některých savců z dlouhých kostí, pokusit se přiřadit zuby k příslušným druhům a zjistit jejich úmrtní/porážkový věk, bylo možné si vyzkoušet určit pohlaví zvířat nebo odlišit ovci od kozy, což je doposud jeden z determinačních oříšků. V samostatných úlohách nechybělo ani odhalování stop po manipulaci se zvířaty (mechanické zásahy na kostech způsobené člověkem nebo sledovaní některých tafonomických ukazatelů).
A protože nejen vědou živ je člověk, lidé z Přírodovědecké fakulty se postarali o zábavu i mimo odborný program. Stejně jako loni, i letos účastníky čekají filmové lahůdky z klubu náročného biologického diváka, ovocný bar i atmosférové procházky usínající jihočeskou krajinou.
Pod článkem jsou připojeny loňské nejlepší studentské eseje.
VYHODNOCENÍ SOUTĚŽE:
Ahoj, nejdříve chceme poděkovat za nebývalý zájem, který jste o Týden se současnou biologií projevili. Přihlášek přišla spousta (celý náš organizační tým posledních několik dní a nocí nedělal nic jiného, než že pročítal a snažil se spravedlivě ohodnotit vaše eseje a odpovědi na otázky), přesvědčili jsme se, že biologie má u nás spoustu talentovaných fandů a tím do budoucna skvělé vyhlídky. Zvláště nás potěšilo, že to tentokrát opravdu nikdo neodbyl. Čtení vašich děl byla docela legrace a rozhodli jsme se program Týdne trochu upravit podle toho, co vás nejvíc zajímá, či podle toho, v čem nejvíc tápete. Protože vás všechny zajímá vznik života, bude o něm přednáška. A celý jeden den budeme věnovat přednáškám o původu člověka a evolučněpsychologickým hrám, protože i evolucí člověka jsou mnozí z vás posedlí. Někteří z vás by kvůli tomu rádi oživili neandertálce či erekta, aby nám řekli, jak vymřeli (jenom jestli by to oni věděli), akorát jedna slečna se v takovém případě oprávněně obává hybridizace (to víte, pračlověci, to byli pořádní chlapi, ne jako dneska!). Jinak jste v otázkách týkajících se oživení vymřelého druhu nebo záchrany jednoho ohroženého druhu většinou vedli řeči o tom, jak ten druh musí být potřebný pro ekosystém a naopak nesmí narušit potravní řetězce – musíme tedy zařadit nějakou přednášku o ekologii společenstev, protože si zřejmě představujete, že ekosystém funguje jako tramvaj, v které se každé kolečko může nějak vzpříčit a celé se to zhroutí. Také vaše představy o české přírodě za 1000 let ukazují, že máme povinnost vám je nějak rozmluvit: opravdu kolem sebe vidíte ubývání lesů a přelidnění (ani nemluvě o tektonických poruchách a oceánech, které jste Česku občas věštili)??? No a protože většina z vás si pohrává s myšlenkou, že by se mělo (nebo naopak nemělo) zakázat klonování a genové manipulace, rozhodli jsme se jeden den Týdne věnovat právě molekulární biologii GMO a slibujeme, že to bude úplně jako ve Hvězdných válkách. A to nejlepší nakonec: snad polovina z vás by se nakonec vykašlala na všechny ty ekosystémy a oživila by čistě pro legraci blbouna nejapného. Blbounům nejapným srdečně blahopřejeme! Rádi bychom vás tu na Týdnu měli všechny, ale bohužel to není v našich silách a možnostech. Vítězům srdečně gratulujeme a těšíme se na setkání v září. Brzy se ozveme s dalšími podrobnostmi. Vy ostatní nebuďte smutní, byl to tvrdý boj a vy jste si vedli velmi dobře. Doufáme, že to za rok zkusíte znovu, případně k nám rovnou přijedete biologii studovat. Magda Vítková, Jan Zrzavý, Stanislav Mihulka a Václav Hypša
Vítězi soutěže jsou Jan Bajus (Wichterlovo gymnázium, Ostrava-Poruba), Eva Bukáčková (Gymnázium Vincence Makovského, Nové Město na Moravě), Barbora Čajánková (Gymnázium, Jablonec nad Nisou), Lenka Čurnová (Gymnázium Jírovcova 8, České Budějovice), Lucie Doležálková (Gymnázium Uherské Hradiště), Kristýna Flašarová (Gymnazium, Český Krumlov), Ondřej Haluska (Sřední průmyslová škola chemická akademika Heyrovskáho, Ostrava-Zábřeh), Hana Harantová (Gymnázium, Strakonice), Linda Honskusová (Osmileté gymnázium Buďánka, o.p.s., Praha - Hlubočepy), Marie Hoskovcová (Gymnázium, Jablonec nad Nisou), Jaroslav Hylmar (Gymnázium a SOŠ Jilemnice), Karolína Chládková (Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Liberec), Radek Jankele (Gymnázium, Trutnov), Karel Kodejš (Gymnázium, Jablonec), Ludmila Křížová (Gymnázium J. Seiferta o.p.s., Praha), Kateřina Kvasničková (Gymnázium, Vrchlabí), Petra Malinová (Gymnázium, Jihlava), Veronika Mokrá (Súkromé gymnázium v Žiline, Žilina), Dora Nováková (První soukromé jazykové gymnázium v Hradci Králové), Jana Pilátová (Gymnázia J. Š. Baara v Domažlicích, Domažlice), Alena Ryšavá (Gymnázium a SOŠ Orlová, Orlová - Lutyně), Dominika Šulcová (Gymnázium, Jírovcova 8, České Budějovice), Markéta Tesařová (Gymnázium Vídeňská 47, Brno), Eva Vojáčková (Městské víceleté gymnázium Klobouky u Brna), Ondřej Vymazal (Biskupské gymnázium, Brno)
