Dnešní věda je založena na mezinárodních spolupracích. Řada Čechů navíc působí v zahraničí a v českých institucích pracují zahraniční vědci a vědkyně, proto je jakékoli označení „české objevy“ značně nepřesné. Přesto se dopustíme tohoto škatulkování a přinášíme výběr vědeckých úspěchů s českou stopou.

České objevy ve vesmíru

Ke konci roku, konkrétně 25. prosince, byl do vesmíru vypuštěn teleskop Jamese Webba. Jedná se o historicky největší a nejambicióznější projekt NASA, na kterém více než 25 let pracovaly tisíce vědců a vývojářů. Nechyběli ani čeští vědci. Günther Kletetschka z Univerzity Karlovy spolu s Vilémem Mikulou pracujícím v NASA vyřešili pomocí čtyř­pólového magnetu unikátní otvírání mikrozávěrek detektorů nového teleskopu. I díky tomu bude možné nahlédnout do nejranějšího vesmíru a pouze a jen na jeden objekt, například galaxii. Další Čech, astrofyzik Martin Topinka, který aktuálně pracuje v Institutu pro astrofyziku v Miláně, se zase zapojil do vývoje jednoho z detektorů označovaného MIRI (Mid-Infrared Instrument). „Tele­skop Jamese Webba bude přínosem pro všechny obory astronomie a mohl by způsobit doslova revoluci například při studiu vzniku a vývoje hvězd a planetárních systémů. Bude pátrat i po možných projevech života ve vesmíru,“ nechal se slyšet Kletetschka.

Úspěchem je i magnetometr Oscar-Qube, měřící magnetické pole kolem Země, který nám od září létá nad hlavou na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Jedná se o studentský projekt, který na univerzitě v belgickém Hasseltu vedl absolvent ČVUT Jaroslav Hrubý. Krabičku o velikosti deset centimetrů do vesmíru vynesla raketa Dragon firmy SpaceX Elona Muska.

Již 22 měsíců je na cestě na oběžnou dráhu Slunce sonda Solar Orbiter, jejíž součástí je čtveřice přístrojů od vědců z ústavů Akademie věd. Sonda má detailně zkoumat Slunce a jeho vnitřní heliosféru. Koncem listopadu zvládla nejkritičtější část cesty, průlet kolem naší planety, a úspěšně pokračuje v jednosměrné cestě ke středu Sluneční soustavy. Měřicí přístroje posílají cenná data již během cesty. V říjnu například vlnový analyzátor TDS (Time Domain Sampler) vyvinutý v Ústavu fyziky atmosféry AV ČR zachytil magnetickou složku rádiových vln při takzvaném burstu pocházejícím ze sluneční erupce.

Českých vesmírných stop bylo v roce 2021 ale mnohem více. Češi patří k vesmírné světové špičce, například s Evropskou kosmickou agenturou (ESA) spolupracuje přes šedesát českých firem a třináct akademických pracovišť. Česká republika svoji roli na mezinárodní vesmírné scéně posílila i tím, že se stala sídlem loni vzniklé Agentury EU pro kosmický program.

Příroda a klima

Dalším tématem, které v loňském roce rezonovalo vědeckým i mediálním světem, bylo klima. Mimo jiné proto, že se v Glasgow konala mezinárodní klimatická konference COP26.

Díky tomu se do širšího povědomí dostal český projekt Fakta o klimatu, kde odborníci z nejrůznějších oborů přehledně vysvětlují a do kontextu dávají vše, co se klimatu týká.

Čeští vědci také například přispěli ke zjištění, že v afrických horských lesích je uloženo o dvě třetiny více uhlíku, než se dříve předpokládalo. „Již dlouho víme, že africké lesy jsou cenné svou unikátní biodiverzitou – jsou domovem pro mnoho vzácných rostlin a živočichů. Nyní jsme zjistili, že ukládají téměř dvakrát více uhlíku, než se myslelo, což zvyšuje jejich význam z hlediska regulace klimatu a nutnost ochrany, protože velmi rychle mizí,“ říká ekolog David Hořák, jeden z autorů mezinárodní studie, která vyšla v časopisu Nature. Vědci z Univerzity Karlovy, Botanického ústavu Akademie věd, Jiho­české univerzity a České zemědělské univerzity studují biodiverzitu kamerunské přírody již více než patnáct let, a mají tak světově unikátní data.

Překvapivá byla i publikace v časopisu Science, která sledovala změny vegetace za posledních osmnáct tisíc let. „Čekali jsme, že největší změny vegetace budou na konci doby ledové nebo v souvislosti s průmyslovou revolucí 18. století. Překvapilo nás, že to jsou poslední čtyři tisíce let,“ říká paleoekolog Petr Kuneš z Univerzity Karlovy, jeden ze dvou Čechů, kteří se na výzkumu podíleli. Podle autorů studie tak v posledních letech možná pozorujeme pouhou „špičku ledovce“ dlouhodobého procesu, který započal v dávné minulosti. I tak ale změny mohou souviset s činností člověka: „Před čtyřmi tisíci lety nedocházelo k žádným zásadním klimatickým změnám, začínáme ale pozorovat velké změny vegetace a ve stejné době člověk začíná výrazně ovlivňovat své okolí – kácí a vypaluje lesy, zakládá pole, chová zvířata,“ popisuje Ondřej Mottl, jenž aktuálně působí na Bergenské univerzitě. Hned ale dodává, že je potřeba dalších analýz a pochopení souvislostí, na které se plánují zaměřit v navazujícím mezinárodním projektu Člověk na planetě Zemi (Humans on Planet Earth, HOPE), který kombinuje paleoekologická data s informacemi o klimatu a lidských populacích.

Poprvé v roce 2021

Čeští vědci jako první na světě pozorovali sigma-díry uvnitř atomu halogenu a potvrdili tím více než třicet let starou teorii. „Náš objev se dá přirovnat k pozorování černých děr, jejichž existenci předpověděla Einsteinova teorie relativity v roce 1915, ale spatřit se je podařilo teprve před dvěma lety,“ vysvětluje Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd a výzkumného centra CATRIN. Přelomový objev publikovaný v časopisu Science byl možný díky zdokonalení metody rastrovací mikroskopie a mohl by přispět k pochopení reakcí mezi atomy a molekulami, což například může vést k vývoji nových léčiv.

Hned dvě „poprvé“ zaznamenal tým Pavla Jungwirtha z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd. Jako první na světě připravil „kovovou vodu“. Čistá voda je prakticky nevodivá, vodivou by se mohla stávat například v jádrech obrovských planet, kde gigantický tlak dokáže stlačit molekuly vody k sobě do té míry, že se začnou překrývat jejich elektronové obaly. Vytvořit takové podmínky na Zemi ale není možné. Nyní vědci přišli s novým způsobem, jak vodu s vlastnostmi kovů na pár sekund připravit – navázali na své dřívější výzkumy a známé školní pokusy, kdy po vhození draslíku či sodíku do vody dojde k explozi. „Abychom tuto intenzivní a pro laboratorní účely nevhodnou chemii zkrotili, šli jsme na to z druhé strany. Nepřidávali jsme alkalický kov do vody, ale vodu na kov,“ vysvětluje Jungwirth, jehož tým kovovou vodu získával uvnitř vakuové komory, kde kapku slitiny sodíku a draslíku vystavil malému množství vodní páry, která na povrchu kapky kondenzovala, a vznikala tak voda s vlastnostmi kovu.

Druhým publikovaným objevem je, že těžká voda chutná sladce, přestože k tomu neexistuje rozumný fyzikální či chemický důvod. Těžká voda (D2O) se od obyčejné vody (H2O) liší pouze tím, že vodíkové atomy tvořené protonem a elektronem jsou nahrazeny stabilním izotopem vodíku zvaným deuterium, který má v jádru navíc i neutron. Tím je výsledná hustota (a tedy i hmotnost) těžké vody o deset procent větší než u běžné vody, po chemické stránce jsou prakticky totožné. Vědci zjistili, že za to mohou rozdíly způsobené kvantovými efekty na úrovni chuťového receptoru. „Naše studie s využitím moderních experimentálních postupů a metod počítačového modelování uzavírá letitý vědecký spor týkající se sladké chuti těžké vody a ukazuje, že i kvantové jevy v jádrech atomů mohou mít zřetelné efekty na tak základní biologické funkce, jako je smyslové vnímání,“ popisuje Pavel Jungwirth, pro kterého byl toto jeden z dalších vedlejších pokusů „pro radost“. 

Národní muzeum

Věda 2021 telegraficky

Národní muzeum ve druhé půlce roku otevřelo tři nové stálé expozice, Dějiny 20. století, Zázraky evoluce a Okna do pravěku, které návštěvníky vezmou do historie zvířat, rostlin i lidí. Minulostí jsou i nudné vitríny, nové, moderní expozice vyprávějí příběhy a při návštěvě uvidíte třeba model českého dinosaura nebo mamuta v životní velikosti.

Vědecký tým neurovědce Ivana Rektora z výzkumného centra CEITEC a Masarykovy univerzity zkoumá dopady extrémního stresu přeživších holokaustu. V nejnovější studii popsal, že psychologické i strukturní změny mozku přetrvávají i 75 let po válce a přenášejí se i na generaci dětí a vnuků.

Rektorův tým také u epileptických pacientů zjistil, že poslech Mozartovy Sonáty pro dva klavíry D dur oproti Haydnově Symfonii č. 94 snižuje výskyt epileptických výbojů. Ve výzkumech dále pokračuje a snaží se najít a popsat možné terapeutické využití.

Martin Jínek, který se podílel na objevu „genových nůžek“ CRISPR (Nobelova cena 2020), v časopisu Nature popsal další detaily a mechanismy této metody, což v budoucnu může ještě více usnadnit editování genomů. Revoluční metoda je mezi vědci velmi oblíbená a hojně využívaná v mnoha oborech od medicíny až po rostlinnou genetiku. Vědci z Biologického centra Akademie věd ČR touto metodou třeba vylepšují chmel, který by měl více léčivých látek a hořkých kyselin.