Malý kousek k vítězství

V minulém čísle jsme vás seznámili s vítězem ročníku 2002 Soutěže vědeckých a technických projektů studentů středních škol Ondřejem Pejchou a jeho projektem zabývajícím se proměnnou hvězdou v souhvězdí Draka. Ale protože stupně vítězů bývají včetně toho bramborového čtyři a k vítězství chybí často jen pomyslný krůček, představíme vám i další oceněné studenty a jejich projekty z této soutěže podporované energetickou společností ČEZ.

Druhé místo - Zuzana Tvarůžková

Zuzana soutěžila s projektem "Sledování pylových zrn rostlin a jejich výskytu v ovzduší na různých lokalitách". Jako patnáctiletá kvintánka osmiletého gymnázia v Kroměříži byla jedním z nejmladších účastníků soutěže. Věnuje se biologii a speciálně botanice. Tvrdí, že s tímto oborem určitě bude spojené i její další povolání. Při práci na projektu strávila hodiny u počítače, když sestavovala atlas titěrných pylových zrníček, ale nelituje toho.

1) Proč jste začala pracovat právě na tomtoprojektu?
Téma mé práce "Sledování pylových zrn rostlin a jejich výskytu v ovzduší na různých lokalitách" jsem zvolila proto, že už od malička jsem těžký pylový alergik. Ve své práci jsem potvrdila, že je možné pyly v ovzduší sledovat individuálně, pomocí jednoduchého zařízení. Tento postup nabízí pomoc osobám citlivým na některé z rostlinných pylů. Spočívá v možnosti zachycení jejich výskytu v lokalitě hned na počátku. Zvýšené proudění vzduchu obvykle nastává v odpoledních hodinách. Pokud například po příchodu ze školy vyhodnotím složení odchyceného vzorku pylových zrn a zjistím, že daný druh je již ve vzduchu přítomen, další den ráno již preventivně použiji lék a předejdu alergickým obtížím, které by mohly jinak přetrvávat delší dobu a znepříjemňovat mi život.
Moje příznaky pylové alergie se začaly intenzivně projevovat v době, kdy jsem chodila do mateřské školy. Ráda jsem pletla věnečky z pampelišek, ale důsledky této hry byly vždy stejné. Alergické záchvaty mne přivedly až k trvalé léčbě po dobu pylové sezóny. Kvetoucí porost smetánky lékařské je zřetelně viditelný, ale kvetoucí obilné pole, vzdálený les, mohou snadno uniknout naší pozornosti. Má práce navrhuje postup, jak takovým situacím předcházet.
Pokud se osoba trpící alergickými potížemi pohybuje každodenně v malých vzdálenostech na stejném místě (např. pravidelná školní docházka), měla by znát složení vzduchu právě na tomto místě. Proto jsem vytvořila atlas pylových zrn často se vyskytujících druhů rostlin. Pylová zrna jsou v něm vyfotografována při zvětšení, kterého je možné dosáhnout běžným optickým mikroskopem. Atlas je v elektronické podobě, což usnadní jeho předávání mezi uživateli. Počítačová projekce umožňuje zřetelné zvětšení potřebných detailů zrn na obrazovce. Atlas by mohl být nainstalován například v počítačových učebnách na školách a zájemci by si mohli snadno porovnat svá zjištění. Doufám, že má práce poslouží co nejvíce lidem s podobnými alergickými potížemi jako mám já.

2) Kde jste prováděla pozorování?
V průběhu celé vegetační sezóny jsem mikroskopem a digitálním fotoaparátem pořizovala fotografie pylových zrn přibližně 140 druhů rostlin, které patří k 47 čeledím vyšších rostlin. Zastoupeny byly především ty druhy, které se vyskytují v oblasti Kroměříže. Získané materiály byly využity k sestavení atlasu vybraných druhů rostlin a jejich pylových zrn. Atlas je u většiny druhů rostlin doplněn fotografiemi květů.
Několik lapacích zařízení určených pro odchyt zrn bylo rozmístěno v Kroměříži a blízkém okolí tak, aby byla zachycena různorodost rostlinných společenstev. Při vzdálenosti tří kilometrů mezi lapači bylo složení pylů ve vzduchu odlišné. I při umístění lapačů v parkovém biotopu s rozdíly vzdáleností do 150 m byly zjištěny rozdíly ve složení aktuálního pylového snímku. Tato pozorování jsem doplnila sběry kvetoucích rostlin ve Francii a v Turecku, které jsem na místě vylisovala a po příjezdu domů dodatečně provedla mikroskopická pozorování a fotografie pylových zrn.

3) A kdo vás k biologii přivedl?
Když jsem nastoupila na gymnázium nastal velký zlom. Už v primě ve mně moje třídní profesorka RNDr. Anna Zámečníková probudila zájem o biologii jako studijní předmět. Tehdy jsme mívali biologická praktika, pracovali jsme s mikroskopem, prováděli spoustu pokusů a také z nich vedli zápisy. Zřejmě už tehdy jsem se naučila jakési disciplíně, která je v odborné práci potřeba. Vše co jsme zjistili jsme museli zapisovat a zakreslit. Možná i proto mě teď nedělá problém zapicovat výsledky zkoumání a vytvořit z nich ucelený text. Dnes vždy, když svou práci uvedu do finální podoby, je má profesorka biologie tím, kdo ji přečte, oponuje a poradí, jak ji ještě vylepšit.To, že jsem byla letos druhá, mě velice potěšilo. Nikdy také nezapomenu na to, jak mi předsedkyně Akademie věd Doc. Dr. Helena Illnerová, DrSc. předávala diplom.

Třetí místo - Veronika Beňová a Lukáš Cibulka

Tato autorská dvojice pochází z Brna, kde oba studují gymnázium. Na svém projektu s velice vědeckým jménem "Beta-laktamázy a jejich inhibitory" pracovali dva roky a zúčastnili se s ní již několika výstav a soutěží. A protože si uvědomují, že název jejich projektu by mohl leckoho odradit, rychle objasňují, o co se vlastně jedná.
"Mikrobiologie je nesmírně vděčné téma, které nabízí neustále množství nových a zajímavých poznatků. My jsme se vrhli do hlubšího zkoumání mikrobů a jejich rezistence (odolnosti) vůči antibiotikům. Jen pro vysvětlení: Beta-laktamázy jsou enzymy produkované bakteriemi, které štěpí antibiotikum a to pak neúčinkuje. Inhibitor ochraňuje antibiotikum před působením těchto enzymů. A protože se doba vyvíjí a mikrobi s ní, postupem času si vytvářejí stále nové a nové mechanismy jak odolávat lékům. Podávání antibiotik v nadměrném množství a mnohdy naprosto zbytečně dává mikrobům ideální možnost k tomu, vytvořit si proti nim určitou obranu. Jedním z těchto mechanismů je právě laktamová rezistence, která byla popsána poprvé v roce 1940 a která nás zajímala. Věda samozřejmě nijak nezaostává a dnes už víme, jak jim v tom, alespoň částečně zabránit. Do antibiotik se přidávají látky, které umí vzdorovat oněm nežádoucím enzymům Beta-laktamázám. Mezi nejčastější patří kyselina klavulanová a sulbactam," vyprávějí Lukáš a Veronika.

Hřib, který umí zneškodnit antibiotikum
Po dva roky navštěvovali studenti mikrobiologické oddělení Fakultní nemocnice u sv. Anny a shromažďovali a vyšetřovali materiály odebrané od různých pacientů z různých oddělení. "Ke zjišťování laktamové rezistence jsme používali DDS test. Ten spočívá v tom, že se ze zkoumaného kmene odebere bakteriologickou kličkou pár kolonií bakterií, ty se promíchají ve speciálním bujónu a nanášejí na čistou půdu v Petriho misce. Do středu této misky jsme položili filtrační papír napuštěný antibiotikem posíleným o kyselinu klavulanovou, do stran pak dvě další antibiotika a uložili do termostatu. Mikrobi se za 24 hod pomnoží a začnou růst směrem k filtračnímu papírku napuštěnému antibiotikem a v určité vzdálenosti se zastaví. Prorostou-li až k němu, znamená to, že antibiotikum neúčinkuje.
Většinou jsme nacházeli normální zóny zábrany růstu, ale objevil-li se uprostřed kolem antibiotika posíleného o kyselinu klavulanovou zvláštní útvar, tzv. hřib, byl to pro nás signál, že daný mikrob produkuje Beta-laktamázy a tudíž "umí" zneškodnit antibiotikum. Z toho plyne, že pacientovi s tímto mikrobem je nutné podat antibiotikum s kyselinou klavulanovou, která umí vzdorovat laktamázám a posiluje účinek léku.
Lukáš s Veronikou tímto způsobem vyšetřovali ročně asi stovku kmenů bakterií. V prvním roce nalezli dva, které produkovaly zmíněný nežádoucí enzym. "V následujícím roce jsme jich ale nalezli podstatně více, protože jsme zpracovávali materiály z oddělení, kde je největší riziko výskytu kmenů produkujících Beta-laktamázy, např. z urologické kliniky."

Čtvrté místo - David Sehnal

David Sehnal, který v soutěži uspěl s počítačovým programem nazvaným "Math Studio", studuje pátý ročník šestiletého gymnázia v Prostějově. David začal na tomto projektu pracovat už před čtyřmi roky. Kromě středoškolské soutěže pořádané Asociací pro mládež, vědu a techniku AMAVET se s Math Studiem přihlásil i do soutěže Britské rady v Praze a díky tomu strávil v létě čtrnáct dnů na London International Youth Science Forum. Matematiku by David po gymnáziu rád studoval třeba v Cambridgi anebo na Karlově univerzitě.

K čemu vlastně Math Studio slouží?
Jedná se o matematický software pro symbolickou matematiku, a to hlavně pro vykreslování křivek a ploch jak v parametrickém, tak implicitním zadání, a o jejich animace. Math Studio umí třeba řešit rovnice, zjednodušit výrazy nebo počítat derivace. Lidé, kterým matematika moc neříká, si možná úplně přesně nepředstaví, o co jde. Ale jednodušeji to asi nelze vyjádřit. Snad to přiblíží některé obrázky. Myslím, že některé plochy vypadají opravdu pěkně.
A protože se jedná o matematický software, stačil mi k práci počítač a pár matematických knih. A samozřejmě jsem musel zapojit hlavně mozek. Každý může Math Studio posoudit sám na internetových stránkách.

Má Math Studio nějakou další budoucnost?
Na tomto programu by se dalo pracovat v podstatě donekonečna a stále by na něm bylo co zdokonalovat. Ale to by byla spíš práce pro tým, protože v některých fázích už je programování rutina. Nejtěžší je vymyslet algoritmus, ale naprogramovat jej může být i dost velká "otrava". Nad Math Studiem jsem strávil čtyři roky poměrně intenzivní práce. V současné době pracuji na nové verzi, která toho bude nabízet mnohem více, než ta stávající. V této době se nedá přesně říct, kdy to bude hotové.

A co bylo při práci nejtěžší?
Vždy, když jsem narazil na nějaký závažnější problém - třeba u implicitních ploch, tak jsem si nejdřív řekl, že jej do programu nezařadím. Jenže potom to vždy tak nějak "samo" přišlo a ukázalo se, že to až zas takový problém nebyl. Hodně mi pomohl můj bývalý učitel z IVT Zbyněk Adam a taky bych rád poděkoval panu Janovi Chvátalovi z Brna.