říjen 2007 / MendelForum Brno 2007 - sbornik / pdf

24. října 2007
Dietrichsteinský palác
Zelný trh 8, 659 37 Brno
2
MENDEL FORUM 2007 – PROGRAM
8:00 – 8:30
Registrace, zahájení
8:30 – 9:00
Didaktika biologie
8:30 – 9:00 – RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D.
Atraktivní biologie: animované výukové programy
9:00 – 10:30
Výzkum a studium na zahraničních pracovištích
9:00 – 9:30 – doc. RNDr. Omar Šerý, Ph.D.
GHC Genetics, New York, USA
9:30 – 10:00 – RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D.
University of British Columbia, Vancouver, Canada
10:00 - 10:30 – MUDr. Dalibor Valík, Ph.D.
Mayo Clinic, Rochester, USA
10:30 – 11:00 – přestávka
11:00 – 12:30
Zajímavosti ze zoologie
11:00 – 11:45 – doc. RNDr. Tomáš Grim, Ph.D.
Kukačky versus hostitelé: závody ve zbrojení
11:45 – 12:30 – Mgr. Barbora Bímová
O myších a myších
12:30 – 13:00 - přestávka
3
13: 00 – 16:00
J. G. Mendel
13:00 – 13:30 – PhDr. Anna Matalová
J. G. Mendel: Pokusy s hybridy rostlin
13:30 – 14:00 - Ing. Nippert
Rodný dům J. G. Mendela po rekonstrukci
14:00 – 14:30 – RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
Mendel, nobelisté, genetika
14:30 – 16:00 - Mendelianum MZM Brno, Údolní 38, Brno
návštěva výstavy ke 185. výročí narození J. G. Mendela s průvodcem
*******************************************************
Mendel Forum 2007
program a organizace – RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
[email protected]
4
Univerzita Palackého
v Olomouci
__________________________________________________________________
Projekt ESF „Aktivní začlenění SŠ pedagogů do tvorby a využití
multimediálních výukových programů v biologii“
(CZ.04.I.03/3.2.15.2/0270) je zaměřen na:
¾ Modernizaci výuky biologie na SŠ
¾ Osobní motivaci a rozvoj schopností SŠ pedagogů v oblasti využívání
multimediální techniky ve výuce biologie
¾ Vytvoření široké funkční komunikační sítě mezi pedagogy napříč
moravskými SŠ a mezi SŠ a VŠ pod záštitou PřF UP v Olomouci
Výuka moderní biologie dnes stojí před obtížným úkolem, jak studentům
objasnit složité funkční a vývojové vztahy, které se neobejdou bez
poznatků molekulární a buněčné biologie. Procesy, které probíhají na této
úrovni jsou velmi abstraktní a obtížně představitelné. Abstraktní rovina
učiva v kombinaci s jednotvárností výuky velmi ztěžuje pochopení a
zapamatovatelnost látky. Studenti pak snadno ztrácejí motivaci a zájem o
předmět, což se zpětně odráží ve zhoršených studijních výsledcích.
Náš projektový tým se snaží tuto situaci řešit sestavováním variabilních
multimediálních výukových prezentací (*), které díky finanční dotaci
ESF a MŠMT můžeme bezplatně poskytnout SŠ pedagogům. Jedinou
podmínkou pro získání programů je absolvování bezplatného
instruktážního kurzu „Atraktivní biologie“ (**), ve kterém zájemce
naučíme, jak programy efektivně využívat, popř. rozšiřovat a modifikovat.
Nejbližší termíny kurzu „Atraktivní biologie I“ jsou beznadějně naplněny.
Vzhledem k mimořádnému zájmu však budeme organizovat pokračující
kurz „Atraktivní biologie II“ (jaro a podzim 2008, popř. 2009). Pokud proto
máte o multimediální programy a instruktážní kurz zájem, registrujte se,
prosím, co nejdříve na http://atraktivnibiologie.upol.cz – listina čekatelů,
popř. kontaktujte projektové pracovníky: Jana Kvapilová (tel. 739 249 190,
e-mail [email protected]), Šárka Uhlárová (tel. 585 631 414, e-mail:
[email protected] )
5
**) Multimediální výukové prezentace
™ Vysoce názorné a didakticky promyšlené PowerPoint prezentace
využívající především efektních názorných animací v kombinaci s
obrázky, mikro- a makrofotografiemi, videosekvencemi a
hypertextovými odkazy vč. propojení na internet.
™ Prezentace jsou velmi snadno ovladatelné a nevyžadují žádné
speciální technické vybavení ani zdlouhavé vzdělávání v oblasti
počítačové technologie.
™ Vysoce variabilní s možností aktualizace a doplnění. Jsou
multifunkční, lze je použít jako základ nebo doplněk výuky s ohledem
na individuální požadavky školy, úroveň a zaměření studentů a pojetí
pedagoga.
™ Vytváří je tým VŠ odborníků ve spolupráci se SŠ pedagogy
partnerských škol v rámci projektu „Aktivní začlenění SŠ pedagogů do
tvorby a využití multimediálních výukových programů v biologii“.
Pracujeme na různých jazykových variantách stávajících programů
(angličtina, němčina, francouzština, španělština)
HYPERTEXTOVÉ
odkazy
http://www...
VIDEO (DVD)
FOTO
(makro, mikro)
Power
Point
(sekvence)
prezentace
kreslené
ANIMACE
(různé grafické programy)
OBRÁZKY
DIAGRAMY
Nejbližší další veřejná prezentace programů a projektu proběhne v rámci
festivalu vzdělávání dospělých AEDUCA 2007 (22. -23. 10. 2007) a
NSTA konferenci v Bostonu (27.-30.3. 2008)
Pro aktuální podrobnější informace sledujte projektové webové stránky
http://atraktivnibiologie.upol.cz - aktuality
6
(**) Kurz „Atraktivní biologie“
¾ Prezenční forma kurzu „Atraktivní biologie I“ proběhne na školících
pracovištích v Olomouci a Brně (18. a 19. 10, 1. a 2. 11. 2007). Pro
případné další zájemce plánujeme pokračování kurzu „Atraktivní
biologie II“ v předpokládaném termínu: podzim 2008 popř. jaro 2009.
¾ Kurz proběhne pro skupiny po 10 – 12 účastníků ve 4 hodinovém
bloku vedeném VŠ lektorem. Každý účastník bude pracovat na
vlastním počítači (poskytnou organizátoři kurzu) a bude mít k dispozici
osobního konzultanta.
¾ Každý absolvent obdrží tištěný manuál (návod jak pracovat s ppt
prezentacemi).
¾ Po ukončení kurzu obdrží každý účastník na CD nosiči zdarma 40
multimediálních programů ve čtyřech základních oblastech
středoškolské biologie.
7
Seznam přednášejících
Mgr. Barbora Bímová
Ústav biologie obratlovců, v.v.i., Akademie věd ČR
[email protected], www.ivb.cz
RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D.
Laboratoř embryologie živočichů, Akademie věd ČR, Veveří 97, 602 00 Brno
[email protected], www.iapg.cas.cz
RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D.
Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého, tř. Svobody 26, 771 46 Olomouc
[email protected], www.upol.cz
doc. RNDr. Tomáš Grim, Ph.D.
Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého, tř. Svobody 26, 771 46 Olomouc
[email protected], www.upol.cz
MUDr. Dalibor Valík, Ph.D.
Oddělení laboratorní medicíny, Masarykův onkologický ústav, Brno
[email protected], www.mou.cz
PhDr. Anna Matalová
Mendelianum, Moravské zemské muzeum, Brno
[email protected], www.mzm.cz
RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
Laboratoř embryologie živočichů, Akademie věd ČR, Veveří 97, 602 00 Brno
[email protected], www.iapg.cas.cz
Ing. Vladimír Nippert
Starosta obce Vražné
[email protected], www.vrazne.cz
doc. RNDr. Omar Šerý, Ph.D.
Přírodovědecká fakulta, Masarykova Univerzita, Brno
[email protected], www.sci.muni.cz
8
ATRAKTIVNÍ BIOLOGIE: ANIMOVANÉ VÝUKOVÉ
PROGRAMY
Ivana Fellnerová
Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého Olomouc
Nový trend modernizace výuky je založen na širokém využívání
informační technologií. S jejich pomocí lze didakticky zpracovat a atraktivní
formou vysvětlit i velmi složitá, těžko pochopitelná biologická témata.
Cílem naší práce je snaha o zlepšení kvality výuky biologie na středních i
vysokých školách a to prostřednictvím vytváření multimediálních výukových
základů pro jednotlivá témata. Ideálním prostředkem k dosažení tohoto cíle jsou
PowerPoint prezentace. Jejich výhoda spočívá v neomezené variabilitě a
flexibilitě. Tyto prvky poskytují dostatečný prostor pro aktualizaci a modifikaci
dat, což zajišťuje maximální univerzálnost vytvářených programových základů.
Navíc PowerPoint je program všeobecně dostupný a pro uživatele jednoduchý,
nevyžaduje žádné speciální dovednosti ani náročné technické vybavení.
Na základě teoretických podkladů navrhujeme didakticky promyšlenou
strukturu multimediálních výukových základů pro jednotlivá biologická témata.
K teoretickým textovým podkladům jsou řešitelským týmem navrhovány a aktivně
vytvářeny vhodné grafické a multimediální prvky, které pak tvoří podstatnou část
výukových prezentací. Využívány jsou především kreslené animované prvky,
vhodně sestříhané videosekvence na mikro i makroskopické úrovni, interaktivní
diagramy a schémata, mikro i makro fotodokumentace a hypertextové resp.
internetové odkazy.
Při návrzích i vlastním zpracování zapojujeme studenty všech úrovní i
zaměření. Tato aktivní spolupráce je mimořádně přínosná a stimulující pro všechny
členy týmu. Studentům je práce s počítačovou technikou velmi blízká a při vhodné
motivaci dokáží své schopnosti výborně využít. Propojení programu PowerPoint
s ostatními grafickými prvky a moderními technologiemi posunuje jeho možnosti
daleko za hranice využití běžným uživatelem a dává tak vzniku vysoce atraktivním
a názorným výukovým programům.
Projekt spolufinancovaný Evropským sociálním fondem ČR
(CZ.04.1.03/3.2.15.2/0270) Internetový odkaz: http://atraktivnibiologie.upol.cz
9
GHC GENETICS, NEW YORK, USA
Omar Šerý
Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Brno
GHC Genetics, Institute of Human and Predictive Genetics, New
York, USA
Objev řetězové polymerázové reakce (PCR) předznamenal prudký vývoj
molekulární biologie
a umožnil její praktické aplikace do klinické praxe.
Současnou diagnostiku mnohých infekčních chorob a geneticky podmíněných
chorob si již nelze bez PCR analýzy představit. Přitom od objevu PCR uběhlo
teprve necelých 25 let. Za tuto dobu byla díky metodě PCR provedena obrovská
spousta velkých asociačních studií civilizačních chorob jakými jsou srdečně-cévní
choroby (infarkt myokardu, hypertenze, mozková mrtvice, cévní trombóza),
cukrovka, obezita nebo třeba rakovina prsu a prostaty. Byly nalezeny stovky
mutací a polymorfizmů, které ovlivňují patogenezi těchto onemocnění.
V posledních několika málo letech lze sledovat prudký rozvoj nového vědního
oboru – prediktivní genetiky. Prediktivní genetika si klade za cíl na základě
analýzy DNA a anamnézy s co největší přesností určit možná rizika vzniku chorob
u analyzovaných jedinců, odhalit genetické pozadí porušených molekulárněfyziologických okruhů, které k onemocnění mohou vést a společně s analýzou
osobní a rodinné anamnézy doporučit analyzovanému jedinci individuální
preventivní opatření, které by zamezilo nebo podstatně oddálilo propuknutí
choroby.
Prediktivní genetika přichází jako nový nástroj preventivní medicíny, která
doposud často vycházela z velmi paušalizovaných doporučení a nemohla brát
ohledy na individuální přístup. Pro běžného člověka znamená prediktivní genetika
možnost, jak zjistit své genetické dispozice k mnohým chorobám, ale zároveň
prediktivní genetika představuje možnost, jak se vyhnout chorobám, ke kterým má
člověk genetické dispozice. Prediktivní genetika je tu nejen aby upozornila na
možná nebezpečí, ale také pro to, aby těmto nebezpečím předcházela v co nejvyšší
možné míře.
10
UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA, VANCOUVER,
CANADA
Marcela Buchtová
Laboratoř embryologie živočichů, ÚŽFG v.v.i., AV ČR
Univerzita Britské Kolumbie (UBC) je jednou z největších univerzit na
světě. Hlavní kampus leží v malebném Vancouveru v západní části Kanady, při
pobřeží Tichého oceánu. UBC byla založena v roce 1915. V současnosti sestává
ze dvou kampusů s šesti fakultami na Okanaganu a dvanácti fakultami ve
Vancouveru, které každoročně navštěvuje okolo 50 tisíc studentů z celého světa.
UBC podporuje výzkum ve všech vědeckých disciplinách. V roce 2005 byla
uvedena jako jedna z 10 předních univerzit Severní Ameriky, při srovnání
množství a kvality podaných patentů. Přední vědci, včetně nositelů Nobelovy ceny
(Michael Smith, Robert Mundell) získávají finanční podporu od průmyslových
firem, vlády a rovněž neprofitových organizací. Jedno z témat studovaných na
stomatologické fakultě je vývoj zubů a obličeje v průběhu prenatálního období.
Vývoj zubů. Člověk v průběhu života vytváří dvě generace zubů, náhradní
a trvalou dentici. Jelikož často dochází k poruchám tvorby druhé generace zubů, je
studium této problematiky nezbytné. Díky četným studiím na myších, signální
dráhy podílející se na vývoj první generace zubů jsou dobře známy. Bohužel myš
jako hlavní biologický modelový druh, má pouze jednu generaci. Z tohoto důvodu
jsme vývoj náhradní dentice sledovali u hadů, kteří mají schopnost vyměnit zuby
několikrát za život. Vývoj zubů je výsledkem indukčních pochodů mezi
povrchovou vrstvou ektodermu a podkladovou mezenchymální složkou.
Zmnožením povrchových buněk se vytváří zubní ploténky rostoucí do hloubky a
mění se v zubní lištu. U hadů jsme nalezli rozdíly ve velikosti a struktuře zubní
lišty, která v budoucnu dává vzniknout jednotlivým zubním základům. Lišta hadů
se vyskytuje jako kontinuální struktura podél čelistí. Současně její růst nastává po
celou dobu embryonálního vývoje ve srovnání s myší, kde se růst do hloubky záhy
zastavuje a epitelové buňky se mění v jednotlivé zubní základy. Rovněž exprese
sledovaných genů byla prodloužena, popř. se nachází v ektopických oblastech pro
myš.
Vývoj obličeje. V průběhu posledních dvou týdnů embryonálního vývoje
u člověka dochází k rozvoji oblasti obličeje, růstu jednotlivých embryonálních
výčnělků, které jsou zakončeny srůstem patra. Pokud dojde k selhání některého
kroku embryonálního vývoje, dochází k tvorbě vážných defektů z nichž nejčastější
jsou rozštěpy patra. Jelikož rozštěpy vznikají kombinací genetických a zevních
faktorů, zvolili jsme pro zkoumání vývoje obličeje kuřecí embrya, která jsou
rovněž snadno dostupná prostřednictvím okénka ve skořápce. Tato skutečnost nám
umožnila studium funkce jednotlivých genů při vývoji čelistí. Naše experimenty
odhalily některé nové kandidátní geny podílející se na vývoji jednotlivých
obličejových výčnělků.
11
MAYO CLINIC, ROCHESTER, USA
Dalibor Valík
Masarykův onkologický ústav Brno
Historie akademického medicínského centra, Mayo Clinic, se píše od roku
1846, kdy se Angličan William Worrall Mayo rozhodl, že zkusí své štěstí za
oceánem. Po vylodění v New Yorku následovala cesta na americký Středozápad,
do městečka, tehdy spíše vesnice, Rochester na jihu státu Minnesota. William W.
Mayo se již zabýval studiem medicíny a ve své praxi používal celou řadu na
tehdejší dobu zcela novátorských postupů. Hlavní částí lékařské praxe tehdy byla
chirurgie a bylo zvykem materiál vyoperovaný nebo snesený z těla pacienta již
dále nezkoumat. William W. Mayo postupoval ovšem zcela jiným způsobem; vedl
si o pacientech podrobnou evidenci o onemocněních a provedených zákrocích, ale
hlavně začal odebraný materiál vyšetřovat pod mikroskopem. Tato technika mu
umožnila významně rozšířit jeho znalosti o původech exstirpovaných afekcích,
které byly nejčastěji zánětlivé, ale také měly nádorovou etiologii, cizí tělesa a
podobně.
William W. Mayo měl dva syny, které odmalička vedl k zájmu o
medicínu a přírodní vědy a otevřel jim cestu k lékařskému vzdělání. V průběhu
studií mu oba synové, William a Charles, také pomáhali v péči o pacienty. Odtud
pramení i pozdější název instituce vzniknuvší později. Zprvu lidé jejich praxi říkali
Mayo´s Clinic – volně přeloženo jako „Mayova ambulance“; výraz „clinic“
odpovídá v češtině spíše výrazu ambulance nebo poliklinika. Tento název byl
posléze zjednodušen na termín „Mayo Clinic“, jenž známe dodnes.
Přeměna ambulantní praxe Williama W. Mayo na nemocnici se datuje do
roku 1883, kdy postihlo Rochester ničivé tornádo, které zničilo velkou část
městečka. Situace vyžadovala velké množství akutních lůžek k ošetření zraněných,
které nebyly v Rochesteru k dispozici. Sestry z řádu svatého Františka se tehdy
obrátily na Dr. Williama W. Mayo se žádostí o pomoc při vybudování nemocnici.
Do tohoto projektu vložil řád finanční prostředky a William W. Mayo a jeho
synové své medicínské know-how. V průběhu následujících 5 let tak vznikl dnešní
Saint Mary´s Hospital, který je největší lůžkovou základnou dnešní Mayo Clinic.
Mayo Clinic se v 80. letech rozšířila o centra na Floridě a v Arizoně a o
síť klinických laboratoří Mayo Medical Laboratories. Mayo Clinic je v současnosti
přední světovou institucí soustřeďující péči a pacienty, aplikovaný a základní
výzkum v biomedicíně a pre a postgraduální výuku lékařů a dalších specialistů.
Jenom Mayo Clinic, Rochester čítá kolem 30 tis zaměstnanců z toho asi 1800
lékařů a vědců. Ústředním konceptem, kterým se instituce důsledně řídí, je zásada
bratří Mayů, že „the best interest of a patient is the only interest to be considered“.
Je obdivuhodným zjištěním, že i při obrovské rozsahu činností, na něž se Mayo
Clinic soustřeďuje, je schopna tuto v zásadě triviální větu naplnit praktickým
obsahem. Grantová podpora: MZ000209805
12
KUKAČKY VERSUS HOSTITELÉ:ZÁVODY VE ZBROJENÍ
Tomáš Grim
Katedra zoologie, Univerzita Palackého
Pravděpodobně nejznámějším hnízdním parazitem – ptákem, který si
nestaví vlastní hnízda a klade vejce do hnízd hostitelů – je kukačka obecná.
Zatímco její hlas zná každé malé dítě, žije kukačka skrytým a nenápadným stylem
života, takže ji spatříme jen zřídka. Není divu, že do tajů jejích podivných
hnízdních zvyků pronikáme až v posledních letech.
Hnízdní parazitismus dramaticky snižuje hnízdní úspěch hostitele. Proto
jsou samozřejmě ve výhodě jedinci hostitelského druhu, kteří si nenechají
parazitismus „líbit” a brání se mu. To naopak vede k evoluci různých kukaččích
triků, pomocí nichž se kukačka „snaží” hostitele ošálit. Mezi hostitelem a jeho
hnízdním parazitem se rozpoutává dlouhodobý a vzájemný evoluční boj, kterému
se v analogii k podobnému jevu v lidské společnosti říká „závody ve zbrojení” (coevolutionary arms-races). Nejlépe prostudovaným hostitelem kukačky obecné je
rákosník obecný. Značná část toho, co víme o hostitelských adaptacích proti
parazitismu a naopak proti-adaptacích kukačky proti hostitelské obraně, byla
vybádána právě v České republice na rybnících u Lednice a Lužice.
Během evolučních závodů mezi kukačkou a rákosníkem vznikla řada
zajímavých přizpůsobení obou těchto „protivníků“. Hostitelé jsou agresivní vůči
samici kukačky u hnízda a snaží se jí zabránit v přístupu k jejich hnízdům.
Rákosníci, stejně jako ostatní hostitelé, rozpoznávají cizí vejce ve svých hnízdech a
snaží se jich zbavit. V případě, že se však kukaččí vejce úspěšně vylíhne, doroste
kukaččí mládě do takřka olbřímých rozměrů a váží několikanásobně více než jeho
nedobrovolný adoptivní „rodič“. Obrázek drobného rákosníka, který sedí na
zádech obrovského kukaččího mláděte a snaží se jej nakrmit, provokuje k otázce,
jak je možné, že hostitel mládě nerozpozná a nepřestane se o něj starat? Důvodem
je nejspíše nízká pravděpodobnost setkání hostitelského druhu s kukaččím
mládětem – podíl parazitovaných hnízd bývá zpravidla velmi nízký (jen několik
%). Navíc hostitel více získá časnějším odmítnutím vejce než pozdějším
odmítnutím mláděte. Zatím jediný případ hostitelské obrany proti mláďatům
kukačky je schopnost rákosníka obecného opustit parazitická mláďata.
Kukačka zvyšuje pravděpodobnost, že hostitel přijme její vejce a vychová
z nich vylíhlá mláďata, mimo jiné tím, že klade nesmírně rychle – někdy trvá
návštěva s kladením na hnízdě hostitele jen 10 vteřin! Kukaččí vejce jsou také
mimetická, tzn. často se podobají svou velikostí, zbarvením a skvrněním vejcím
hostitele, pro něhož je pak těžké cizí vejce rozpoznat a odmítnout. V rámci druhu
kukačka obecná tak koexistuje několik samostatných samičích ras, z nichž každá
má svého specifického hostitele, a klade vejce, která se podobají jeho vejcím.
Podporováno nadací: Human Frontier Science Program Organization (grant
HFSP RGY69/2007) a MŠMT ČR (grant MSM6198959212).
13
O MYŠÍCH A MYŠÍCH
Barbora Bímová
Oddělení populační biologie, ÚBO v.v.i., AV ČR
Jen málokterý živočich je spjat s lidskou civilizací tak, jako myš
domácí. Na jedné straně nás od nepaměti provází jako nevítaný společník působící
výrazné hospodářské ztráty, na straně druhé si bez laboratorních myší můžeme jen
stěží představit kterékoli odvětví biomedicínského výzkumu. Díky vlastnostem
„ideálního laboratorního organismu“ došlo již na počátku 20. století k odvození
prvních inbredních kmenů a následnému rozmachu genetiky myší. Právě myš byla
vybrána jako jeden z prvních organismů, jehož genom byl popsán. Dnes známe
téměř celou jeho sekvenci a máme k dispozici obrovské množství nejrůznějších
molekulárních znaků, odvozených od jedinečnosti genetické informace. V 80.
letech bylo překvapivě zjištěno, že genom většiny nejpoužívanějších klasických
kmenů je hybridního původu a nese geny několika forem rodu Mus (myš). I
z tohoto důvodu je dnes stále větší pozornost vědců věnována studiu divokých
populací myši domácí.
V Evropě se vyskytují dva poddruhy myši domácí, Mus musculus
musculus a M. m. domesticus, které se mezi sebou kříží a vytvářejí hybridní zónu,
tvořenou jedinci s hybridním genotypem, jejichž zdatnost je zde přímo
prověřována přirozeným výběrem. Výzkum hybridních zón tak představuje ideální
prostor pro studium speciace, pochopení vzniku a působení reprodukčně izolačních
bariér. Tyto bariéry jsou představovány neshodami v genomech obou poddruhů,
které by mohly způsobit určité znevýhodnění hybridních jedinců a bránit tak jejich
míšení. Jedno z možných vysvětlení vzniku a udržení reprodukční bariéry mezi
oběma poddruhy mohou představovat rozdíly v jejich chování, jež mohou vést k
tzv. behaviorální izolaci. Schopnost rozpoznat příslušníky vlastního poddruhu a
přednostně se s nimi pářit může přímo snížit pravděpodobnost nevýhodného
mezidruhového křížení, ještě před vznikem samotného hybridního jedince. Na
základě pachových stop jsou myši schopné rozpoznat příslušníky vlastního
poddruhu a k jejich přednostnímu výběru dochází zejména u poddruhu M.
m.musculus. Dosud bylo popsáno několik kandidátních genů, kódujících proteiny
ve slinách či v moči, které by mohly sloužit jako druhově specifické indikátory v
mezidruhovém rozpoznávání, avšak jejich přímý význam jako izolačních bariér
není přesně znám.
14
J. G. MENDEL: POKUSY S HYBRIDY ROSTLIN
Anna Matalová
Mendelianum, MZM Brno
Mendelovy Pokusy s hybridy rostlin, jsou prvním souborným vydáním všech
dosud známých Mendelových pojednání o rostlinných hybridech v českém,
komentovaném překladu Anny Matalové, jehož odborným editorem je prof.
RNDr. Ivo Cetl, CSc., emeritní vedoucí katedry genetiky a mikrobiologie
Masarykovy university. Soubor zahrnuje následující práce:
Gregor Mendel: Pokusy s hybridy rostlin. Z německého originálu Versuche über
Pflanzen-Hybriden. – Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn 4,
1865, Abhandlungen 3-47, 1866 a z fachsimile Mendelova rukopisu přednášky
Versuche über Pflanzen-Hybriden, 1865.
Gregor Mendel: O některých křížencích Hieracií z umělého oplození.
Z německého originálu Űber einige aus künstlicher Befruchtung gewonnenen
Hieracium-Bastarde. - Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn 8,
1869, Abhandlungen 26-31, 1870.
Dopisy Gregora Mendela C. Nägelimu. 1866-1873. Dodatek k Mendelovým
publikovaným pokusům s křížením. Z německého originálu Gregor Mendels
Briefe an Carl Nägeli, 1866-1873. Ein Nachtrag zu den veröffentlichten
Bastardierungsversuchen Mendels. Ed. C. Correns. – Abhandlungen math.-phys.
Kl. Sächs. Ges. Wiss. 29(3), 189-265, 1905.
Fragmenty dopisů C. Nägeliho Gregoru Mendelovi. 1867-1870. Z německého
originálu tří rukopisných fragmentů dopisů C. Nägeliho.
Doslov prof. RNDr. Ivo Cetl, CSc.
Za sto let nejrůznějších interpretací, především Mendelovy nejvýznamnější práce o
hrachu, se informace o Mendelovi staly nepřehlednými a nekonzistentními.
Považovali jsme za potřebné, aby učitelé a studenti z Mendelova regionu znali
originály spisů o hybridech rostlin a mohli v nich hledat odpovědi na kritické
připomínky. Poznámky a komentáře mohou pomoci k vědomí širších souvislostí.
Svými pracemi se Mendel řadí k moderním vědcům. Jeho práce je stále citována
v odborných knihách a časopisech.
V prezentaci bude poukázáno na Mendelovo hledání prvkové jednoty v přírodě a
jeho myšlenkám o vývojových řadách v potomstvu hybridů. Korespondence
Mendela s Nägelim ukáže, že Nägeli se na Mendelově výzkumu jestřábníků
aktivně podílel. Poznámky a komentáře naznačí, co vedlo k tvrzení, že Mendel své
výsledky falšoval.
15
RODNÝ DŮM J. G. MENDELA PO REKONSTRUKCI
Vladimír Nippert
Vražné – starosta obce
Mendelovo rodiště Hynčice (německy Heinzendorf) je dnes součástí obce
Vražné. V Mendelově době k farní obci Horní Vražné (Gross-Petersdorf) patřilo
Dolní Vražné (Klein-Petersdorf), Hynčice (Heinzendorf) a Emauzy (Emaus). Farní
kostel sv. Petra a Pavla, ve kterém byl Mendel v červenci 1822 pokřtěn, byl
postaven v letech 1798 – 1799 na místě starého dřevěného kostelíka. V Hynčicích
v té době byla pouze dřevěná zvonička. Naproti Mendelovu rodnému domu
v Hynčicích se dodnes dochovala vesnická škola a ve svahu nad ní zděná kaplička
a kamenný kříž. Obec Vražné leží v Moravské bráně v blízkosti města Odry a
svými hranicemi zasahuje do přírodní rezervace Oderské vrchy.
Po velkém požáru v Hynčicích v roce 1868, kdy ohnivému živlu podlehlo
dvanáct hynčických dřevěných stavení, se opat Mendel rozhodl své rodné obci
vypomoci. V zahradě Mendelových rodičů byla s Mendelovým přispěním (3000
zlatých) vybudovaná požární zbrojnice. Na hasičské zbrojnici byla Mendelovi
odhlalena první pamětní deska na světě. Mendelovi vděční rodáci jí označili místo,
kde se narodil světově proslulý vědec.
V současné době se nadační fond Rodný dům J. G. Mendela zasloužil o
to, že selská usedlost, na které Johann Mendel vyrůstal, byla zrekonstruována a
slouží jako návštěvnické centrum venkovského regionu Moravského Kravařska.
Mendelův otec hospodařil na 15 ha půdy. S koňmi musel robotovat na panském.
Traduje se, že při práci s dřevem byl v lese raněn. Mendel to ve svém životopise
zmiňuje. Píše, že v roce 1838 postihlo jeho rodiče velké neštěstí, takže ho nemohli
dále podporovat při studiu na opavském gymnáziu. Mendelovi tehdy bylo 16 let a
musel se o živobytí postarat sám. Zkouška soukromého učitelského kandidáta mu
umožnila doučovat slabší spolužáky. Díky soukromým kondicím své studium na
gymnáziu v roce 1840 v Opavě dokončil. Přešel do Olomouce na Filozofický
ústav, kde se mu však nepodařilo získat hodiny soukromého vyučování.
V důsledku strádání koncem školního roku těžce onemocněl a vrátil se domů na
zotavenou.V pololetí nedokončeného ročníku byl známkován ve všech předmětech
nejlepší možnou známkou. Není proto divu, že se nevracel domů jako budoucí
hospodář. Naopak. Byl rozhodnut pokračovat ve studiu. Jeho rozhodnutí potvrzuje,
kupní smlouva, kterou přešla hospodářská usedlost Mendelových rodičů Valentina
a Rosiny Mendelových na Mendelova švagra Aloise Sturma, který se oženil
s Mendelovou starší sestrou Veronikou. V kupní smlouvě se pamatovalo i na
Mendelovo zabezpečení. Mendelova mladší sestra Terezie Mendela podpořila
částí svého věna a tak v roce 1843 Mendel nakonec Filozofický ústav olomoucké
university dokončil. Málo nadějné vyhlídky na učitelování a útrapy posledních let
ho nasměrovaly do kláštera v Brně.
16
Rodný dům J. G. Mendela
Mendelovo rodinné prostředí ukazuje expozice o jeho životě a díle, kterou
doplňuje výstava o Moravském Kravařsku.
Využití kulturního a školícího centra pedagogy a studenty středních i
vysokých škol pro výuku v nezapomenutelné atmosféře Mendelova
rodného domu, který zaujímá významné postavení v kulturní mapě
Evropy, je vítáno.
Zájemci o prohlídku či pobyt se mohou hlásit na tel. +420 910 045 810
nebo e-mail: mendel@vrazné.cz.
17
MENDEL, NOBELISTÉ, GENETIKA
Eva Matalová
Laboratoř embryologie živočichů, ÚŽFG v.v.i., AV ČR
Při udělování Nobelovy ceny za objasnění genetického kódu v roce 1968
zahrnul profesor P. Richards do svého úvodního sdělení, že „před sto lety ukončil
český mnich Gregor Mendel ve městě Brně sérii svých experimentů ... na základě
jednoduchých pokusů objevil Mendel, že naše dědičnost je součástí nezávislých
elementů a tato práce se stala počátkem genetiky jako vědy ... v 19. století se však
Nobelovy ceny neudělovaly, jinak by byl za takové objevy bezesporu odměněn“.
Udělování Nobelových cen bylo zahájeno v roce 1901, pět let po smrti Alfreda
Nobela, který v roce 1895 založil nadaci určenou na odměňování mužů a žen, kteří
učinili významné objevy na poli fyziky, chemie, medicíny, literatury a míru. Nobel
ve své poslední vůli určil, že nositele ceny budou volit členové institucí: The Royal
Swedish Academy of Sciences for the Nobel Prize in Physics and Chemistry,
Karolinska Institute for the Nobel Prize in Physiology or Medicine, the Swedish
Academy for the Nobel Prize in Literature a pětičlenná komise zvolená norským
parlamentem (Storting) pro Nobelovu cenu míru. Později byla včleněna ještě cena
za ekonomii, kterou na památku Alfreda Nobela uděluje od roku 1969 the Sveriges
Riksbank.
Mendel se nositelem Nobelovy ceny tedy stát nemohl, ale podařilo se to
řadě badatelů, kteří jeho vědecký odkaz dále rozvíjejí. Již byla zmíněna Nobelova
cena za fyziologii a medicínu v roce 1968 (R. W. Holley, H. G. Khorana, M. W.
Nirenberg), jeden z jejich nositelů profesor M. W. Nirenberg se zúčastnil v roce
2006 přednáškového turné také v Praze a Brně, kde obdržel Mendelovu pamětní
medaili udělovanou Mendelianem MZM. Navazující objevy oceněné Nobelovými
cenami se týkaly možností čtení genetického kódu a celých genomů (1978 W.
Arber, D. Nathans, H. O. Smith), objasnění, že genetický kód není pouze
jednoduchý zápis, ale může být různě modifikován (1993 – R. J. Roberts, P. A.
Sharp), až po vysvětlení, co vlastně genetický kód představuje v programu života a
objev homeoboxových genů (1995 – E. B. Lewis, Ch. Nüsslein-Volhard, E. F.
Wieschaus). Dále následovalo nobelovské ocenění objevů týkajících se směrování
proteinových produktů genů v buňce s využitím specifických signálních sekvencí
nazvaných adresiny (1999 – G. Blobel). Nové tisíciletí začalo udělením
Nobelových cen za objasnění genetické regulace buněčného cyklu a buněčné smrti
(2002) a objevení procesu řízeného odstraňování proteinových molekul
prostřednictvím buněčných odpadkových košů - proteazómů a ubikvitinových
značek (2004 –A. Ciechanover, A. Hershko, I. Rose). Nobelovu cenu v roce 2006
ovládla genetika jak na poli Fyziologie a medicíny (A. Z. Fire, C. C. Mello – za
objevy týkající se interferencí na úrovni RNA), tak také Chemie, kdy byl oceněn
přínos k objasnění principu fungování transkripce u eukaryot (R. D. Kornberg).
18
Mendelovo Brno
výstava ke 185. výročí narození J. G. Mendela
Mendelianum MZM Brno, 1. 7. – 31. 12. 2007
19
Místa spojená s působením J. G. Mendela v Brně
1 – Mendelianum MZM Brno (Údolní 39).
2 – Budova bývalého technického učiliště (dnes Masarykova univerzita),
kde Mendel často předsedal přednáškám Přírodozkumného spolku
(Komenského náměstí 2).
3 – Budova bývalého Zemského domu, kam se v roce 1878 přestěhovala
Hypotéční banka, které byl Mendel ředitelem (Joštova 8).
4 – Původní augustiniánský klášter s kostelem sv. Tomáše a prelaturou
(Moravské náměstí).
5 – Pavilon v Lužánkách, kde se každoročně konaly výstavy ovoce a
zeleniny za Mendelovy účasti (Lidická 50).
6 – Pamětní deska na budově České národní banky připomíná Mendela
jako vrchního ředitele hypoteční banky markrabství moravského
(Rooseveltova/Dvořákova ulice).
7 – Budova bývalé vyšší státní reálky v Brně, kde měl sídlo Přírodozkumný
spolek a kde Mendel přednášel o svých objevech – pamětní deska (Jánská
22).
8 – Biskupský dvůr – bývalé Františkovo zemské muzeum – kam Mendel
docházel jako člen a funkcionář c.k. Moravskoslezské hospodářské
společnosti (Zelný trh 6/8).
9 – Dietrichsteinský palác Moravského zemského muzea – uvnitř desky
významných představitelů Hospodářské společnosti (Zelný trh 8).
10 – Kostel sv. Michala, kde byl Mendel 15. 8. 1847 vysvěcen na kněze
(Dominikánské náměstí).
11 – Nová radnice v Brně, kde se Mendel účastnil řady společenských akcí
(Dominikánské náměstí).
12 – Městský dvůr, kde od roku 1870 sídlil Přírodozkumný spolek
(Šilingrovo náměstí).
13 – Nemocnice sv. Anny v Brně, která patřila do duchovní správy
augustiniánského kláštera a kde také Mendel zaopatřovat nemocné
(Pekařská 53/55).
14 – Augustiniánský klášter v Brně, kde Mendel působil od r. 1843 (od
1868 jako opat), s hospodářskou zahradou, ve které Mendel prováděl své
pokusy (Mendlovo náměstí).
15 – Ústřední hřbitov v Brně, kde je Mendel pohřben v hrobce augustiniánů
(Vídeňská 94-96).
20
21
22
Otázky k výstavě „Mendelovo Brno“ pro samostatnou práci
studentů:
1) Johann Mendel se narodil:
a) ve Vídni
b) v Praze
c) v Brně
d) v Hynčicích
2) J. G. Mendel žil v Brně v letech:
a) 1802 – 1880
b) 1822 – 1884
c) 1843 – 1884
d) 1843 – 1900
3) Johann Mendel pocházel z rodiny:
a) faráře
b) sedláka
c) učitele
d) havíře
4) Svou nejznámější vědeckou práci „Pokusy s hybridy rostlin“ napsal
Mendel v:
a) češtině
b) latině
c) němčině
d) angličtině
5) Mendelova vědecká práce „Pokusy s hybridy rostlin“ byla vydána
tiskem:
a) v roce 1843 v Praze
b) v roce 1866 v Brně
c) v roce 1865 ve Vídni
d) v roce 1884 v Mnichově
23
6) Kromě vědecké činnosti působil J. G. Mendel v Brně jako:
a) učitel
b) bankéř
c) kněz
d) místopředseda Přírodozkumného spolku
7) J. G. Mendel absolvoval svá vysokoškolská studia:
a) v Praze
b) ve Znojmě
c) v Olomouci
d) ve Vídni
8) J. G. Mendel navštěvoval přednášky z:
a) matematiky
b) fyziky
c) chemie
d) biologie
9) Nejznámější Mendelovou pokusnou rostlinou je hrách, významná je
také jeho publikace o:
a) fuksiích
b) jestřábnících
c) růžích
d) obilovinách
10) V rámci světa byla Mendelova tištěná práce „Pokusy s hybridy
rostlin“ rozeslána:
a) 10 - 50 odborným institucím
b) 50 - 100 odborným institucím
c) 100 - 150 odborným institucím
d) více než 150 odborným institucím
11) V dnešním Pavilonu v brněnských Lužánkách se Mendel
zúčastňoval:
a) zasedání Přírodozkumného spolku
b) přednášek o šlechtění rostlin
c) výstav ovoce a zeleniny
d) výuky studentů pomologie
24
12) Do noviciátu augustiniánského kláštera v Brně přijímal Mendela
opat:
a) F. Bařina
b) T. J. Martinec
c) F. C. Napp
d) G. Eder
13) O svých pokusech s hybridy rostlin přednášel Mendel v Brně ve
školní budově na:
a) ulici Rooseveltově
b) ulici Jánské
c) ulici Pekařské
d) Mendlově náměstí
14) S Mendelovým působením je v Brně spojena nemocnice:
a) u svaté Anny
b) na Obilním trhu
c) na Kolišti
d) v Bohunicích
15) Johann Gregor Mendel je pohřben:
a) ve Vídni
b) v Praze
c) v Brně
d) ve Vražném
Správné odpovědi:
1-d; 2-c; 3-b; 4-c; 5-b; 6-a, b, c,d; 7-c,d; 8- a,b,c, d; 9-b; 10-c; 11-c; 12-c;
13-b; 14-a; 15-c
25
26
Kód pro rozmanitost životů
Výstava Mendelianum MZM, do 31. 12. 2007
Současné poznatky molekulární biologie a genetiky přinášejí nový
pohled také na evoluci a původ života. Expozice „Kód pro rozmanitost
životů“ propojuje Mednelovu výzkumnou práci s evoluční teorií a
současnými poznatky přenosu a vyjádření genetické informace.
Poznatky moderní biologie potvrdily, že přírodní selekce začala řídit
evoluci v souvislosti s molekulární replikací a možností kontinuity
genetické informace. Genetická kontinuita je založena na replikaci.
Replikace vede k variacím. Variace poskytují materiál k selekci cestou
kompetice.
Výstava představuje dva důležité aspekty v přenosu genetické
informace, který se může uplatnit na různých úrovních. Horizontální
přenos nastává během individuálního vývoje a při obnově tkání
mnohobuněčného organismu, kdy umožňuje produkci buněk v rámci
jednoho jedince se stejnou genetickou informací (replikace během
mitózy).
Vertikální přenos znamená šíření genetické informace v dalších
generacích (potomstvu) daného jedince (replikace během meiózy).
Každá změna v genetickém materiálu při horizontálním přenosu tedy
ovlivňuje vývoj individua (ontogenezi), ale nikoliv evoluci, ovlivňuje
jedince, nikoliv druh.
Jak horizonální, tak vertikální transfer informace zajišťují kontinuitu
života, i když v odlišném smyslu. Během horizontálního přenosu je
genetické informace zdvojena, jedna kopie pro každou dceřinnou
buňku. Mateřská buňka dělením mizí, ale neumírá. Tato nesmrtelnost
buněk dělením je však omezena počtem buněčných dělení – buněčné
stárnutí – ale může se projevit např. u nádorových buněk. Vertikální
přenos genetické informace pak zajišťuje kontinuity druhu, původní
organismus (donor informace) pak existuje (žije i umírá) zcela
nezávisle.
Evoluce druhu může být demonstrována hypotetickým Stromem
života. V současné době je tento klasický strom založený na
morfologii a fenotypovém projevu doplňován a nahrazován
Molekulárním stromem, který vychází z analýzy nukleových kyselin,
především RNA a mitochondriální DNA. Jeden z těchto moderních
virtuálních stromů dominuje expozici.
27
DNA u většinu druhů tedy zjevně představuje základ jak pro individuální
vývoj, tak evoluci. Replikace DNA následována dělením buněk umožňuje
růst embrya. Tak rozsáhlé buněčné dělení, kdy ze zygoty vzniká celý
mnohobuněčný organismus, však vyžaduje precizní řízení a kontrolu, aby
se zamezilo chybnému vývoji. Buněčné komunikace založené na specifické
genové expresi jsou základem jak úspěšné embryogeneze, tak udržování
homeostáze dospělého organismu.
Realizace genetické informace představuje dva základní kroky –
transkripci a translaci – které mohou být pro jednoduchost přirovnány
k počítačovým operacím. Podobně jako pevný disk počítače je usazen
uvnitř počítače, tak také DNA jako klíčová databanka je střežena uvnitř
buněčného jádra. Ribozómy, kde dochází k syntéze proteinů (tiskárna),
jsou však lokalizovány v cytoplazmě, často dosti daleko od buněčného
jádra. Informace proto musí být přenesena na dosti dlouhou vzdálenost,
jako když si lidé přenášejí data z počítače. Místo disků, flash a disket
používá buňka mRNA, která je poslem předávajícím informaci z jádra na
ribozómy. mRNA je vyrobena lineárním přepisem DNA v jádře jako
hnRNA, pak je dále upravena a odeslána se svým poselstvím k překladu
informace z jazyka nukleových kyselin do jazyka proteinů na ribozómech.
28
Tímto zjednodušeným modelem je přiblížena složitost genové exprese
také v rámci výstavy Kód pro rozmanitost životů a to na příkladu
Mendelova žlutého a zeleného hrášku.
Mendel jako první ukázal, že variabilita může být dána časově závislou
realizací dostupné genetické informace. Tyto dědičné jednotky (dnes
známé jako alely) jsou komplementární pro každý gen buď
v homozygotním nebo heterozygotním stavu (případně hemizygotním u
29
pohlavně vázaných alel), kdy recesivní bývá realizována pouze
v homozygotním fenotypu. To je vysvětlení, proč křížení dvou žlutých
hrášků (heterozygotů) může dát vznik zelenému potomstvu, aniž by
docházelo k promíchávání, mutacím a objevení nových vlastností.
Hybridní genetický potenciál tak může vhodně vysvětlit evoluční „změny“.
Dalším důležitým zdrojem variablity je souhra mezi více geny a jejich
alelami, které se říká genové interakce. Čistá dominance a recesivita
vysvětlená Mendelem nezahrnuje všechny geny, i když lze aplikovat jeho
štěpné poměry (např. pro dihybrida 9:3:3:1). Některé z těchto příkladů jsou
součástí výstavy a vysvětlují případy kodominance, známé u lidských
krevních skupin (AB, A, B, 0), dominantní a recesivní epistáze u barevných
variant květů a mnohé další.
Sekvenování DNA napomáhá identifikaci genů různých druhů a jejich
evoluční srovnávání, ale také přesnou specifikaci určitého individua. Této
skutečnosti se využívá především
v kriminalistice, soudnictví a
v medicíně. Medicínské využití se zdá velmi atrakitvní například z hlediska
přesného léčebného postupu, který bere v úvahu individuální odchylky,
které často vedou k odmítavým a alergickým reakcím na určité léky.
K dispozici je celá řada dalších molekulárně-biologických metod, které
slouží ke specifikaci jedinců a jejich příbuzenských vazeb. Analýza
mikrosatelitů DAN se využívá při určování paternity /otcovství. Výstava
představuje tuto techniku jako postup s širokou využitelností, ale
30
upozorňuje také na vyvstávající etické otázky týkající se ochrany osobních
genetických dat.
Výstava se dále dotýká aktuálních otázek kulturní evoluce a zdůrazňuje, že
odlišnost až neslučitelnost lidských populací – skupin, komunit a národů –
pramení z kulturních, nikoliv genetických odlišností. Porušení kulturních
bariér se však paradoxně jeví jako mnohem složitější než modifikace
genetické informace, které je vzhledem k pokrokům molekulární biologie
stále snadnější. V obou případech je však pouze v rukou lidí, jak s tímto
potenciálem naloží.
Výstava je doplněna jedinečnou sbírkou fosilií, kterou poskytla
Masarykova univerzita v Brně.
31
Více informací lze získat v Mendelianu Moravského zemského muzea,
které jako první muzeum zařadilo do svého výzkumného programu
genetiku. Mendelianum provádí historickovědní výzkum Mendelova života
a díla kontinuálně od roku 1962. Archiv Mendeliana uchovává doklady
k Mendelově biografii i vědeckému kontextu jeho objevu, které
shromáždili mendelovští badatelé od začátku 20. století. Mendelianum
vydává jediný specializovaný historickovědní časopis s výsledky výzkumu
Mendelova života a díla a vzniku a vývoje genetiky s příspěvky od našich i
zahraničních spolupracovníků – Folia Mendeliana. V programu
Mendeliana je pořádání výstav a zajišťování lektorské činnosti pro účely
školní výuky. Své výsledky pravidelně předkládá odborné diskusi na
zahraničních konferencích a popularizuje Mendelův objev v rámci cyklu
Mendel Forum.
Mendelianum pro veřejnost dále organizuje Mendel Lecture, která je
příležitostí pro významné vědce k prezentaci jejich vědecké práce v rámci
převzetí Mendelovy pamětní medaile Moravského muzea. Podle stanov
Hospodářské společnosti a Přírodozkumného spolku měly zůstat doklady
z činnosti obou institucí v zemském muzeu a zemské knihovně, které se
k Mendelovi legitimně hlásí.
Mendelianum aktivně podporuje rekonstrukci Mendelova rodného domu.
Každým rokem se podílí na vyhodnocování studentské vědecké soutěže
Mendelovy Hynčice. Poskytuje informační službu studentům i zájemcům
z řad široké veřejnosti, z níž většina probíhá elektronicky, ale také výpůjční
službou v archivu a knihovně.
Mendelianum
Moravské zemské muzeum Brno
542216216
www.mzm.cz
[email protected]
32
33
Mendelianum
Moravské zemské muzeum
Brno
Ústav živočišné fyziologie
a genetiky v.v.i.
Akademie věd ČR, Brno
Veterinární a farmaceutická
univerzita Brno
***********************************************
Evropské sociální fondy ČR
(Projekt CZ.04.1.03/3.2.15.2/0270)
34