Věda 2011
Neandertálci v nás, člověk jako geologická síla a splašená neutrina

V pomyslném souboji přírodovědných oborů o to, který z nich se dostane nejčastěji na titulní strany světových médií, v uplynulém roce zvítězili fyzikové. Vděčí za to dohadům o neutrinech porušujících dopravní předpisy i skutečnosti, že urychlovač LHC začal chrlit experimentální data a je na stopě dlouho hledanému Higgsovu bosonu.

Ale ani vědci jiných specializací nezaháleli. Genetici přišli s několika zjištěními, která významně pozměňují naše představy o evoluci člověka. Rovněž nové poznatky mikrobiologů nás nutí vidět člověka poněkud jinýma očima: jako ekosystém provázaný složitou sítí vazeb mezi našimi buňkami a bakteriemi.

A klimatologové s geology nás přesvědčují, že nově je třeba nahlížet i na roli člověka v celoplanetárním měřítku. Lidstvo svou činností prý zapříčinilo nástup další geologické éry. Holocén je mrtev, ať žije antropocén.

Člověk jako sběratel cizích genů

Evoluční cesta druhu Homo sapiens z africké kolébky do zbytku světa byla zřejmě spletitější, než jsme si mysleli. Začali jsme si to uvědomovat už v květnu 2010, kdy přečtení neandertálského genomu odhalilo, že se naši předci se zástupci tohoto blízce příbuzného druhu v období před 60 až 30 tisíci lety běžně křížili. Až šest procent našich genů je dědictvím této mesaliance.

V roce 2011 genetici toto poznání prohloubili. Ukázali například, že neandertálcům vděčíme za odolnost vůči nejrůznějším infekcím. Získali jsme od nich totiž některé varianty takzvaných HLA genů, které jsou důležité pro imunitní systém, protože nesou návod na stavbu bílkovin pomáhajících bílým krvinkám rozpoznávat vetřelce.

Navíc se zdá, že se Homo sapiens křížil i s dalším druhem člověka, o jehož existenci antropologové neměli dlouho tušení. Žil někdy před 40 tisíci lety na Altaji a zřejmě i v dalších oblastech Asie. V roce 2010 vědci objevili jeden článek prstu a jeden zub v jeskyni Denisova. DNA analýza potvrdila, že patří dosud neznámému lidskému druhu.

Další výzkum přinesl zjištění, že k podobnému křížení docházelo i mnohem dříve v africké kolébce lidstva, kde si Homo sapiens vyměňoval geny s dalšími druhy, které známe jen z učebnic antropologie, například Homo erectus.

Člověk jako ekosystém

O bakteriích obývajících náš organismus toho mnoho nevíme, přestože svým počtem nejméně desetkrát převyšují počet našich vlastních buněk. Mikrobiologové pokračují ve snahách zmapovat bohatství bakteriálních druhů, které obývají naši trávicí soustavu, sliznice i kůži.

Stále více se ukazuje, že druhové složení naší mikroflóry závisí na našem životním stylu. A také to, že stejně jako my ovlivňujeme naše bakterie, ony ovlivňují nás. Ve střevech pomáhají trávit potravu a syntetizovat některé důležité látky, na kůži a na sliznicích tvoří součást přirozené obrany organismu před vetřelci. Pokud vymizejí, jejich místo mohou obsadit patogenní druhy.

"Zastavme zabíjení užitečných bakterií," vyzývá proto respektovaný mikrobiolog Martin Blaser z Newyorské univerzity (viz TÝDEN 36/2011). Na rostoucím výskytu astmatu, cukrovky i některých typů rakoviny podle něho nesou část viny antibiotika. Likvidují totiž i "hodné" bakterie, které nás chrání před řadou vážných chorob.

Nejde přitom o dočasný problém, který napraví sklenička kefíru nebo jogurtu s probiotickými kulturami. Ztráta přirozené mikrobiální flóry je podle Blasera trvalá a s každou generací se zhoršuje.

Jedním z tradičních mikroorganismů, které si za svůj domov zvolily lidské tělo, je Helicobacter pylori žijící v našem žaludku. Soužití trvající nejméně 60 tisíc let se však v posledních desetiletích hroutí. V polovině minulého století mělo tuto bakterii osm z deseti Evropanů, nyní to jsou jednotky procent. Helicobacter je totiž citlivý na běžně používaná antibiotika. Léky se dostávají do celého těla a hubí i bakterie, proti nimž nebyly nasazeny.

Helicobacter se netěší příliš dobré pověsti, protože se podílí na vzniku žaludečních vředů. Jenomže jeho vliv na lidský organismus je složitější. "Lidé bez této bakterie mají nižší riziko některých onemocnění. Ale zároveň jim více hrozí jiné nemoci, například rakovina jícnu nebo astma, jichž v posledních desetiletích výrazně přibývá," upozorňuje Blaser.

Jeho tým vypozoroval, že mezi lidmi bez této bakterie jsou astma a alergie častější než u dětí s Helicobacterem v žaludku. Totéž platí pro nádory jícnu. Studie dalších odborníků provedené v Dánsku a Kanadě odhalily podobnou souvislost v případě těžkých zánětů střev a cukrovky. Helicobacter pylori ovlivňuje také produkci dvou hormonů souvisejících s přibýváním na váze. Blaser proto spekuluje i o vlivu měnící se mikroflóry na obezitu.

Antibiotika jsou jedním z největších požehnání moderní medicíny. Nebýt jich, lidé by mřeli jak mouchy na zdánlivě banální infekce. Do budoucna však bude nutno je nasazovat uvážlivěji. Bude také nezbytné vyvinout jejich selektivnější varianty, které budou působit jen proti konkrétním patogenům. Rostoucí odolnost bakterií vůči antibiotikům by nás k tomu ostatně donutila i bez rozpoznání významu "hodných" bakterií.

Člověk jako geologická síla

Bakterie cvičí s člověkem, člověk cvičí s celou planetou. A to tak výrazně, že sílí snaha vědců pojmenovat po člověku novou geologickou éru. Holocén už prý skončil, nyní žijeme v antropocénu - věku člověka. V roce 2011 se na toto téma konaly hned dvě mezinárodní konference.

Lidmi způsobená eroze vede k přemisťování obrovských objemů půdy a k mohutnému ukládání sedimentů v mořích, jejichž vody se zásluhou rostoucí koncentrace oxidu uhličitého okyselují. Eutrofizace vod a půdy vede k proměnám celých ekosystémů, stejně jako kácení pralesů, vymírání korálů nebo rozvoj mrtvých zón na dně moří, kde se bez přístupu kyslíku startují zcela jiné chemické procesy...

Zavedení nové geologické éry je zdánlivě jen formální záležitost. Vliv člověka na planetu přece nezáleží na tom, zda pro něj vymyslíme nějaké zvláštní slovo. Antropocén však má marketingovou sílu. Vědci a ekologičtí aktivisté apelující na politiky, aby začali brát vážně volání po udržitelném způsobu života, by získali nový argument: vliv člověka nelze brát na lehkou váhu, když se Zemí dokázal provést něco podobného jako v minulosti sopky, tektonické pohyby a asteroidy.

Neutrina rychlejší světla?

Udělal Einstein chybu a rychlost světla lze překročit? Neutrina putující z ženevských laboratoří do 732 kilometrů vzdáleného detektoru na italské hoře Gran Sasso se nás snaží přesvědčit, že ano. Fyzikové z projektu OPERA v září oznámili, že částice cestu urazily o 60 nanosekund rychleji, než by podle dopravních předpisů matky přírody měly. Opakované měření v listopadu vyloučilo jeden z potenciálních zdrojů chyb, stále jich však zbývá dost na to, abychom s přepisováním učebnic nespěchali.

Hlavní nejistota však spočívá v tom, že měření zatím provedl jeden tým na jedné aparatuře. Je proto možné, že se dopouští nějaké systematické chyby. Jinými slovy: druhé měření přineslo stejný výsledek jako první, ale je možné, že oba výsledky jsou stejně chybné. Ověřit italské výsledky se chystá projekt MINOS americké národní laboratoře Fermilab u Chicaga. Potřebné experimenty by mohly být hotovy do konce března.

Higgsův boson v obklíčení

Higgsův boson je poslední z částic předpovězených takzvaným standardním modelem částicové fyziky, jejíž existence nebyla dosud potvrzena. Význam Higgsova bosonu je přitom mimořádný, protože podle teorie dodává ostatním částicím jejich klidovou hmotnost. Bez něj by nemohly existovat atomy, a tedy ani vesmír v podobě, v jaké ho známe.

Fyzikové postupně prohledávali různé oblasti energií, v nichž by se mohla tajemná částice skrývat. Nakonec zůstala poslední malá skrýš, do které starší urychlovače nedokázaly nahlédnout. Takovou sílu má až LHC u Ženevy. Po Higgsovi v něm pátrají nezávisle na sobě detektory ATLAS a CMS.

Koncem roku 2011 oba detektory stopu Higgsova bosonu zachytily a k radosti fyziků mu přisuzují stejnou energii. Ale objem dostupných dat nestačí na to, aby bylo možno jeho existenci bezpečně prokázat. Stále je tedy možné, že stopa je falešná. Do konce roku 2012 by však mělo být jasno.

Kdyby se ukázalo, že Higgsův boson neexistuje, bylo by třeba naše představy o uspořádání světa významně upravit. Mnozí by to neviděli jako katastrofu. Před vědou by se otevřela terra incognita vyzývající k prozkoumání. V každém případě se máme na co těšit.