PRVOTNÍ PŘEDSTAVY 33
32
PROČ TU JSME?
PROČ UMÍRÁME?
STVOŘENI K ZÁMĚRU
V KONTEXTU HLAVNÍ VĚŘÍCÍ Baigové KDY A KDE od 3000 př. n. l., Mandla Hills, jihovýchodní Madhjapradéš, centrální Indie DŘÍVE Předpokládá se, že Baigové mají společné předky s australskými Aboridžinci.
od pravěku
B
aigové jsou jedním z domorodých kmenů v centrální Indii, souhrnně nazývaných Adivasiové. Sami Baigové se označují jako synové a dcery Matky Země (Dharti Máta) a věří, že byli stvořeni jako strážci lesa. Tento úkol plní od počátku času. Podle jejich víry rozprostřel Bhagaván Stvořitel svět plochý jako chléb čapátí, ale ten se třepotal a nezůstával v klidu. První muž Nanga Baiga a první žena Nanga
POZDĚJI 19. stol. Britští lesničtí úředníci omezili posvátné zemědělství bewar. Následoval nedostatek potravin; Baigové říkají, že začal Temný věk, Kalijuga. polovina
1890 Je vymezena rezervace kolem osmi vesnic Baigů, kde je povolen bewar. 1978 Vzniká rozvojová agentura pro Baigy. 90. léta 20. stol. V centrální Indii žije přes 300 000 Baigů.
Jste stvořeni ze země a jste pány země a nikdy ji neopustíte. Musíte střežit zemi. Bhagaván Stvořitel
Baigin, kteří se zrodili v lese z Matky Země, proto vzali čtyři velké hřebíky a zatloukli je do čtyř rohů země, aby ji upevnili. Bhagaván jim řekl, že se budou starat o zemi a dohlížet, aby hřebíky zůstaly na svém místě. Na oplátku jim slíbil prostý, ale spokojený život. Baigové následovali příkladu Nangy Baigy, svobodně lovili v lesích a považovali se za pány zvěře. Protože věřili, že je špatné trhat tělo Matky Země pluhem, praktikovali formu zemědělství „vykluč a vypal“ zvanou bewar. Vždy však ponechávali jeden pařez vrcholáku pro bohy, aby v něm mohli přebývat. Každé tři roky se přesouvali do nové části lesa. Britští úředníci se však v devatenáctém století proti metodám Baigů postavili, nutili je, aby opustili svůj tradiční způsob zemědělství a začali používat nenáviděný pluh. Praktikovat nadále bewar jim bylo povoleno pouze v rezervaci Baiga Chak v Mandla Hills. ■
Viz též: Snění 34–35 ■ Celoživotní pouto s bohy 39 ■ Obnova života pomocí obřadu 51
PŮVOD SMRTI
V KONTEXTU HLAVNÍ VĚŘÍCÍ Maorové KDY A KDE od pravěku, Nový Zéland DŘÍVE 3. a 2. tisíciletí př. n. l. Předkové polynéských národů se šíří Tichým oceánem, pravděpodobně z výchozího místa v Asii. Jejich rituální praktiky a mytologie se vyvíjejí nezávisle, ale v celé obrovské oblasti si ponechávají shodné rysy. před 1300 Maorové se usazují na Novém Zélandu.
POZDĚJI začátek 19. stol. Počátek evropského osídlení. Někteří Maorové konvertují ke křesťanství. 1840 Smlouva z Waitangi formalizuje vztahy mezi bělochy a Maory. dnes Na Novém Zélandu žije kolem 620 000 Maorů.
P
odle maorských představ smrt na počátku světa neexistovala, ale objevila se až poté, co došlo k incestu. Podle jedné verze maorského mýtu vyrůstal lesní bůh Tane odděleně od svých rodičů, nebes‑ kého boha Rangiho a bohyně země Papy, protože ho nutili žít ve tmě. Poté požádal svou matku, aby se za něj provdala. Když mu Papa vysvětlila, že to nejde, vymodeloval si Tane ženu z bláta a oženil se s ní. Výsledkem tohoto spojení bylo nádherné dítě – Hine‑titama. Stala se také Taneho ženou, aniž si byla vědoma toho, že je zároveň jejím otcem. Jednoho dne se však dozvěděla strašnou pravdu a v hanbě sestoupila do temnoty podsvětí Po. Právě od tohoto okamžiku začal sestup lidstva do říše smrti. Když Tane navštívil svou manželku, řekla mu: „Zůstaň ve světě světla a starej se o naše potomky. Mě zanechej ve světě temnoty a až nadejde čas, stáhni dolů i naše potomky.“ Od té doby
Maorové věřili, že stromy, byliny a lesní tvorové jsou potomky lesního boha Taneho. Před pokácením stromu proto obětovali duchům.
byla známá jako Hine‑nui‑te‑po, bohyně temnoty a smrti. Ve snaze zvrátit průběh udá lostí a znovu získat pro lidstvo nesmrtelnost, znásilnil bohyni Hine‑nui‑te‑po ve spánku lstivý hrdina Maui. Věřil, že po tomto činu Hine‑nui‑te‑po zemře, a tím také přestane existovat smrt. Jenže Hine‑nui‑te‑po se během jeho útoku probudila a svými stehny umačkala Mauiho k smrti. Kvůli tomu zůstala smrtelnost na světě přítomna už navždy. ■
Viz též: Příprava na posmrtný život 58–59
■
Žít po způsobu bohů 82–85
PRVOTNÍ PŘEDSTAVY 33
32
PROČ TU JSME?
PROČ UMÍRÁME?
STVOŘENI K ZÁMĚRU
V KONTEXTU HLAVNÍ VĚŘÍCÍ Baigové KDY A KDE od 3000 př. n. l., Mandla Hills, jihovýchodní Madhjapradéš, centrální Indie DŘÍVE Předpokládá se, že Baigové mají společné předky s australskými Aboridžinci.
od pravěku
B
aigové jsou jedním z domorodých kmenů v centrální Indii, souhrnně nazývaných Adivasiové. Sami Baigové se označují jako synové a dcery Matky Země (Dharti Máta) a věří, že byli stvořeni jako strážci lesa. Tento úkol plní od počátku času. Podle jejich víry rozprostřel Bhagaván Stvořitel svět plochý jako chléb čapátí, ale ten se třepotal a nezůstával v klidu. První muž Nanga Baiga a první žena Nanga
POZDĚJI 19. stol. Britští lesničtí úředníci omezili posvátné zemědělství bewar. Následoval nedostatek potravin; Baigové říkají, že začal Temný věk, Kalijuga. polovina
1890 Je vymezena rezervace kolem osmi vesnic Baigů, kde je povolen bewar. 1978 Vzniká rozvojová agentura pro Baigy. 90. léta 20. stol. V centrální Indii žije přes 300 000 Baigů.
Jste stvořeni ze země a jste pány země a nikdy ji neopustíte. Musíte střežit zemi. Bhagaván Stvořitel
Baigin, kteří se zrodili v lese z Matky Země, proto vzali čtyři velké hřebíky a zatloukli je do čtyř rohů země, aby ji upevnili. Bhagaván jim řekl, že se budou starat o zemi a dohlížet, aby hřebíky zůstaly na svém místě. Na oplátku jim slíbil prostý, ale spokojený život. Baigové následovali příkladu Nangy Baigy, svobodně lovili v lesích a považovali se za pány zvěře. Protože věřili, že je špatné trhat tělo Matky Země pluhem, praktikovali formu zemědělství „vykluč a vypal“ zvanou bewar. Vždy však ponechávali jeden pařez vrcholáku pro bohy, aby v něm mohli přebývat. Každé tři roky se přesouvali do nové části lesa. Britští úředníci se však v devatenáctém století proti metodám Baigů postavili, nutili je, aby opustili svůj tradiční způsob zemědělství a začali používat nenáviděný pluh. Praktikovat nadále bewar jim bylo povoleno pouze v rezervaci Baiga Chak v Mandla Hills. ■
Viz též: Snění 34–35 ■ Celoživotní pouto s bohy 39 ■ Obnova života pomocí obřadu 51
PŮVOD SMRTI
V KONTEXTU HLAVNÍ VĚŘÍCÍ Maorové KDY A KDE od pravěku, Nový Zéland DŘÍVE 3. a 2. tisíciletí př. n. l. Předkové polynéských národů se šíří Tichým oceánem, pravděpodobně z výchozího místa v Asii. Jejich rituální praktiky a mytologie se vyvíjejí nezávisle, ale v celé obrovské oblasti si ponechávají shodné rysy. před 1300 Maorové se usazují na Novém Zélandu.
POZDĚJI začátek 19. stol. Počátek evropského osídlení. Někteří Maorové konvertují ke křesťanství. 1840 Smlouva z Waitangi formalizuje vztahy mezi bělochy a Maory. dnes Na Novém Zélandu žije kolem 620 000 Maorů.
P
odle maorských představ smrt na počátku světa neexistovala, ale objevila se až poté, co došlo k incestu. Podle jedné verze maorského mýtu vyrůstal lesní bůh Tane odděleně od svých rodičů, nebes‑ kého boha Rangiho a bohyně země Papy, protože ho nutili žít ve tmě. Poté požádal svou matku, aby se za něj provdala. Když mu Papa vysvětlila, že to nejde, vymodeloval si Tane ženu z bláta a oženil se s ní. Výsledkem tohoto spojení bylo nádherné dítě – Hine‑titama. Stala se také Taneho ženou, aniž si byla vědoma toho, že je zároveň jejím otcem. Jednoho dne se však dozvěděla strašnou pravdu a v hanbě sestoupila do temnoty podsvětí Po. Právě od tohoto okamžiku začal sestup lidstva do říše smrti. Když Tane navštívil svou manželku, řekla mu: „Zůstaň ve světě světla a starej se o naše potomky. Mě zanechej ve světě temnoty a až nadejde čas, stáhni dolů i naše potomky.“ Od té doby
Maorové věřili, že stromy, byliny a lesní tvorové jsou potomky lesního boha Taneho. Před pokácením stromu proto obětovali duchům.
byla známá jako Hine‑nui‑te‑po, bohyně temnoty a smrti. Ve snaze zvrátit průběh udá lostí a znovu získat pro lidstvo nesmrtelnost, znásilnil bohyni Hine‑nui‑te‑po ve spánku lstivý hrdina Maui. Věřil, že po tomto činu Hine‑nui‑te‑po zemře, a tím také přestane existovat smrt. Jenže Hine‑nui‑te‑po se během jeho útoku probudila a svými stehny umačkala Mauiho k smrti. Kvůli tomu zůstala smrtelnost na světě přítomna už navždy. ■
Viz též: Příprava na posmrtný život 58–59
■
Žít po způsobu bohů 82–85
VĚDECKÁ REVOLUCE 41
40 Viz též: Mikuláš Koperník 34–39 ■ Jeremiah Horrocks 52 ■ Isaac Newton 62–69
OBĚŽNOU DRAHOU KAŽDÉ Z PLANET JE ELIPSA JOHANNES KEPLER (1571–1630)
V KONTEXTU OBOR Astronomie PŘEDTÍM 150 př. kr. Ptolemaios Alexandrijský v díle Almagest zakládá svůj model vesmíru na předpokladu, že Země je uprostřed vesmíru a Slunce, Měsíc, planety a hvězdy obíhají kolem ní po kruhových dra hách na pevných nebeských sférách. 16. stol. Myšlenka heliocentrické kosmologie začíná získávat přívržence pod vlivem názorů Mikuláše Koperníka. POTOM 1639 Jeremiah Horrocks využívá Keplerovy myšlenky k předpovědi a pozorování přechodu Venuše přes sluneční disk. 1687 Newtonovy zákony pohybu a gravitace odhalují fyzikální principy, jež stojí v pozadí Keplerových zákonů.
A
čkoliv Koperníkova práce o drahách nebeských těles z roku 1534 snesla přesvědčivé argumenty ve pro spěch heliocentrického modelu vesmíru, měla jeho soustava také významné problémy. Koperník se totiž ještě neodpoutal od pradávné představy nebeských těles uchyce ných na křišťálových sférách, takže
Zrození nové hvězdy ukazuje, že nebesa za planetami nejsou neměnná.
Nejsou‑li planety takto unášeny sférami, je eliptická dráha nejlepším vysvětlením jejich pozo rovaného pohybu.
předpokládal, že planety obíhají Slunce po dokonale kruhových drahách. Proto byl nucen přidat do svého modelu různé složitosti, aby model odpovídal pozorovaným nepravidelnostem.
Supernova a kometa
Během druhé poloviny 16. století dánský šlechtic Tycho Brahe
Pozorování komet ukazuje, že se pohybují mezi planetami a kříží jejich dráhy.
To znamená, že nebeská tělesa nejsou upevněna na nebeských sférách.
Oběžnou drahou každé z planet je elipsa.
skutečnil pozorování, která se u ukázala jako zásadní pro řešení zmíněných problémů. Jasná super nova, která se v roce 1572 objevila v souhvězdí Kasiopeje, podkopala kopernikánskou ideu, že vesmír je neměnný. O pět let později Brahe sledoval pohyb komety. Tato tělesa byla tehdy považována za místní jev, k němuž dochází v zemské atmosféře, avšak měření ukázalo, že kometa se musí nacházet velmi daleko za Měsícem a ve skutečnosti se pohybuje mezi planetami. To znamenalo okamžité vyvrácení představy „nebeských sfér“. Brahe nicméně ve svém geocentrickém modelu zůstal věrný myšlence kruhových drah. V roce 1597 byl Brahe pozván do Prahy, kde strávil svá poslední léta jako císařský matematik na dvoře Rudolfa II. Tam se jeho asistentem stal německý astronom Johannes Kepler, který po mistrově smrti pokračoval v jeho díle.
Loučení s kruhy
Kepler s využitím výsledků Braheho přesných pozorování vypočítal dráhu Marsu a usoudil, že tato dráha musí být vejčitá, nikoliv přesně kruhová. Formuloval helio Keplerovy zákony říkají, že planeta obíhá Slunce po eliptické dráze se Sluncem v jednom z ohnisek elipsy. Za daný čas t opíše spojnice planety se Sluncem uvnitř elipsy vždy stejnou plochu A.
Ohnisko
centrický model s vejčitými drahami, jenž ale ani tak přesně neodpovídal pozorované skuteč nosti. V roce 1605 si uvědomil, že Mars musí kolem Slunce kroužit po elipse – „zmáčknutém kruhu“ se Sluncem v jednom ze dvou ohnisek. Ve spise Nová astronomie z roku 1609 Kepler načrtl dva zákony planetárního pohybu. První zákon říká, že dráha každé planety má tvar elipsy. Podle druhého zákona pomyslná čára spojující planetu a Slunce opíše během téhož časo vého úseku vždy stejnou plochu. To znamená, že rychlost planety je tím větší, čím blíže ke Slunci se nachází. Třetí zákon, formulo vaný až v roce 1619, popisuje vztah oběžné doby planety a její vzdále nosti od Slunce: druhá mocnina oběžné doby planety (jejího roku) je úměrná třetí mocnině vzdále nosti od Slunce. To např. znamená, že na planetě dvakrát vzdálenější od Slunce než jiná planeta bude rok trvat skoro třikrát tak dlouho. Povaha síly udržující planety na oběžných drahách byla nejasná (Kepler se domníval, že jde o mag netismus) – a bylo tomu tak až do roku 1687, kdy Newton zavedl pojem gravitace. ■ t
Ohnisko A
t
A
A Slunce
Planeta
t
Johannes Kepler Narodil se roku 1571 v městě Weil der Stadt blízko Stutt gartu v jižním Německu. Jako šestiletý chlapec viděl v roce 1577 velkou kometu a od té chvíle byl fascinován nebesy. Za studií na univerzitě v Tü bingen si vybudoval pověst skvělého matematika a astro loga. Dopisoval si s vůdčími astronomy své doby včetně Tychona Braheho a nakonec se v roce 1600 za ním přestě hoval do nově vybudované observatoře v Benátkách nad Jizerou jako jeho asistent a žák. Po Brahově smrti v roce 1601 získal Kepler jeho místo císařského matema tika a astrologa s pověřením dokončit jeho práci na tak zvaných Rudolfinských tabulkách, které sloužily pro předpovídání pohybů planet. Dílo dokončil v rakouském Linci, kde pracoval od roku 1612 až do své smrti roku 1630. Hlavní díla 1596 Tajemství vesmíru 1609 Nová astronomie (Astronomia nova) 1616 Harmonie světa 1627 Rudolfinské tabulky
VĚDECKÁ REVOLUCE 41
40 Viz též: Mikuláš Koperník 34–39 ■ Jeremiah Horrocks 52 ■ Isaac Newton 62–69
OBĚŽNOU DRAHOU KAŽDÉ Z PLANET JE ELIPSA JOHANNES KEPLER (1571–1630)
V KONTEXTU OBOR Astronomie PŘEDTÍM 150 př. kr. Ptolemaios Alexandrijský v díle Almagest zakládá svůj model vesmíru na předpokladu, že Země je uprostřed vesmíru a Slunce, Měsíc, planety a hvězdy obíhají kolem ní po kruhových dra hách na pevných nebeských sférách. 16. stol. Myšlenka heliocentrické kosmologie začíná získávat přívržence pod vlivem názorů Mikuláše Koperníka. POTOM 1639 Jeremiah Horrocks využívá Keplerovy myšlenky k předpovědi a pozorování přechodu Venuše přes sluneční disk. 1687 Newtonovy zákony pohybu a gravitace odhalují fyzikální principy, jež stojí v pozadí Keplerových zákonů.
A
čkoliv Koperníkova práce o drahách nebeských těles z roku 1534 snesla přesvědčivé argumenty ve pro spěch heliocentrického modelu vesmíru, měla jeho soustava také významné problémy. Koperník se totiž ještě neodpoutal od pradávné představy nebeských těles uchyce ných na křišťálových sférách, takže
Zrození nové hvězdy ukazuje, že nebesa za planetami nejsou neměnná.
Nejsou‑li planety takto unášeny sférami, je eliptická dráha nejlepším vysvětlením jejich pozo rovaného pohybu.
předpokládal, že planety obíhají Slunce po dokonale kruhových drahách. Proto byl nucen přidat do svého modelu různé složitosti, aby model odpovídal pozorovaným nepravidelnostem.
Supernova a kometa
Během druhé poloviny 16. století dánský šlechtic Tycho Brahe
Pozorování komet ukazuje, že se pohybují mezi planetami a kříží jejich dráhy.
To znamená, že nebeská tělesa nejsou upevněna na nebeských sférách.
Oběžnou drahou každé z planet je elipsa.
skutečnil pozorování, která se u ukázala jako zásadní pro řešení zmíněných problémů. Jasná super nova, která se v roce 1572 objevila v souhvězdí Kasiopeje, podkopala kopernikánskou ideu, že vesmír je neměnný. O pět let později Brahe sledoval pohyb komety. Tato tělesa byla tehdy považována za místní jev, k němuž dochází v zemské atmosféře, avšak měření ukázalo, že kometa se musí nacházet velmi daleko za Měsícem a ve skutečnosti se pohybuje mezi planetami. To znamenalo okamžité vyvrácení představy „nebeských sfér“. Brahe nicméně ve svém geocentrickém modelu zůstal věrný myšlence kruhových drah. V roce 1597 byl Brahe pozván do Prahy, kde strávil svá poslední léta jako císařský matematik na dvoře Rudolfa II. Tam se jeho asistentem stal německý astronom Johannes Kepler, který po mistrově smrti pokračoval v jeho díle.
Loučení s kruhy
Kepler s využitím výsledků Braheho přesných pozorování vypočítal dráhu Marsu a usoudil, že tato dráha musí být vejčitá, nikoliv přesně kruhová. Formuloval helio Keplerovy zákony říkají, že planeta obíhá Slunce po eliptické dráze se Sluncem v jednom z ohnisek elipsy. Za daný čas t opíše spojnice planety se Sluncem uvnitř elipsy vždy stejnou plochu A.
Ohnisko
centrický model s vejčitými drahami, jenž ale ani tak přesně neodpovídal pozorované skuteč nosti. V roce 1605 si uvědomil, že Mars musí kolem Slunce kroužit po elipse – „zmáčknutém kruhu“ se Sluncem v jednom ze dvou ohnisek. Ve spise Nová astronomie z roku 1609 Kepler načrtl dva zákony planetárního pohybu. První zákon říká, že dráha každé planety má tvar elipsy. Podle druhého zákona pomyslná čára spojující planetu a Slunce opíše během téhož časo vého úseku vždy stejnou plochu. To znamená, že rychlost planety je tím větší, čím blíže ke Slunci se nachází. Třetí zákon, formulo vaný až v roce 1619, popisuje vztah oběžné doby planety a její vzdále nosti od Slunce: druhá mocnina oběžné doby planety (jejího roku) je úměrná třetí mocnině vzdále nosti od Slunce. To např. znamená, že na planetě dvakrát vzdálenější od Slunce než jiná planeta bude rok trvat skoro třikrát tak dlouho. Povaha síly udržující planety na oběžných drahách byla nejasná (Kepler se domníval, že jde o mag netismus) – a bylo tomu tak až do roku 1687, kdy Newton zavedl pojem gravitace. ■ t
Ohnisko A
t
A
A Slunce
Planeta
t
Johannes Kepler Narodil se roku 1571 v městě Weil der Stadt blízko Stutt gartu v jižním Německu. Jako šestiletý chlapec viděl v roce 1577 velkou kometu a od té chvíle byl fascinován nebesy. Za studií na univerzitě v Tü bingen si vybudoval pověst skvělého matematika a astro loga. Dopisoval si s vůdčími astronomy své doby včetně Tychona Braheho a nakonec se v roce 1600 za ním přestě hoval do nově vybudované observatoře v Benátkách nad Jizerou jako jeho asistent a žák. Po Brahově smrti v roce 1601 získal Kepler jeho místo císařského matema tika a astrologa s pověřením dokončit jeho práci na tak zvaných Rudolfinských tabulkách, které sloužily pro předpovídání pohybů planet. Dílo dokončil v rakouském Linci, kde pracoval od roku 1612 až do své smrti roku 1630. Hlavní díla 1596 Tajemství vesmíru 1609 Nová astronomie (Astronomia nova) 1616 Harmonie světa 1627 Rudolfinské tabulky
STOLETÍ POKROKŮ 137
136
SVĚTLO SE ŠÍŘÍ POMALEJI VE VODĚ NEŽ VE VZDUCHU LÉON FOUCAULT (1819–1868)
V KONTEXTU OBOR Fyzika PŘEDTÍM 1676 Ole Rømer činí první úspěšný pokus o změření rychlosti světla, a to na základě pozorování zatmění Jupiterova měsíce Io. 1690 Christiaan Huygens vydává Pojednání o světle, v němž dokazuje, že světlo je druhem vlnění.
Je světlo proudem částic, nebo vlněním?
Foucault zjistil, že ve vodě se světlo šíří pomaleji než ve vzduchu.
1704 Isaac Newton v Optice navrhuje, že světlo je proud „korpuskulí“. POTOM 1864 James Clerk Maxwell konstatuje, že rychlost elektromagnetického vlnění je tak blízká rychlosti světla, že světlo musí být formou elektromagnetického vlnění. 1879–1883 Albert Michelson vylepšil Foucaultovu metodu a určil rychlost světla (ve vzduchu) velmi blízkou dnes uznávané hodnotě.
Ať tak či tak, světlo potřebuje k šíření čas.
Newtonovy světelné částice by při přechodu ze vzduchu do vody měly zrychlit, Huygensovy vlny by měly zpomalit.
– takže světlo se musí šířit ve vlnách.
V
17. století se vědci začali zajímat o povahu světla a zamýšleli se nad tím, zda lze změřit jeho rychlost, je‑li konečná. V roce 1690 Christiaan Huygens zveřejnil svoji teorii, podle které je světlo tlaková vlna pohybující se mysteriózním prostředím zvaným éter. Huygens považoval světlo za podélné vlnění a předpověděl, že by se mělo šířit pomaleji sklem nebo vodou než
vzduchem. V roce 1704 Isaac Newton publikoval svoji teorii, podle níž je světlo proudem „kurpuskulí“, tedy částic. Newto‑ novo vysvětlení lomu světla – změny směru paprsku na rozhraní optických prostředí – přímo před‑ pokládalo, že světlo musí zvýšit svoji rychlost, když přechází ze vzduchu do vody. Odhady rychlosti světla spolé‑ haly na astronomické jevy, které
Viz též: Christiaan Huygens 50–51 ■ Ole Rømer 58–59 ■ Isaac Newton 62–69 ■ Thomas Young 110–111 ■ James Clerk Maxwell 180–185 ■ Albert Einstein 214–221 ■ Richard Feynman 272–273
Proti Newtonovi
Především musíme být přesní, a tuto povinnost máme v úmyslu svědomitě naplnit. Léon Foucault
ukazovaly, jak rychle se šíří světlo na dlouhé vzdálenosti ve vesmíru. První ryze pozemské měření provedl francouzský fyzik Hippolyte Fizeau v roce 1849. Paprsek světla byl soustředěn do mezery mezi zuby otáčejícího se ozubeného kola. Světlo se odráželo od zrcadla vzdá‑ leného 8 km a procházelo zpět další mezerou mezi zuby. Díky znalosti přesné rychlosti otáčení ozubeného kola, času a vzdáleností mohl Fizeau určit rychlost světla na 313 000 km/s.
Léon Foucault
V roce 1850 Fizeau spolupracoval s fyzikem Léonem Foucaultem, který jeho přístroj upravil a výrazně zmenšil díky tomu, že se světlo odráželo od rotujícího zrcadla, místo aby procházelo mezi zuby ozubeného kola. Světelný paprsek vyslaný zdrojem a dopadající na rotující zrcadlo se mohlo ke vzdálenému pevnému zrcadlu odrazit jen tehdy, když bylo rotující zrcadlo nastaveno ve správném úhlu. Po odrazu od pevného zrcadla se světlo znovu vydalo zpět k rotujícímu zrcadlu, avšak zatímco bylo světlo na cestě, toto zrcadlo se o kousek pootočilo, takže se od něj světlo neodrazilo přesně zpátky ke zdroji. Rychlost světla bylo možno vypo‑ čítat z úhlu pootočení paprsku a z rychlosti otáčení zrcadla. Rychlost světla ve vodě bylo také možno určit umístěním trubice s vodou mezi rotující a pevné zrcadlo. Pomocí takto upraveného přístroje Foucault zjistil, že světlo se vodou šíří pomaleji než vzduchem. To podle něj znamenalo, Narodil se Paříži a vzdělával se hlavně doma, později nastoupil na lékařskou školu, kde studoval pod vedením bakteriologa Alfreda Donné. Protože nesnášel pohled na krev, brzo musel studia medicíny zanechat, stal se ale Donného laboratorním asistentem a vyvinul způsob, jak fotografovat pomocí mikroskopu. Později s Hippolytem Fizeauem pořídit první fotografii Slunce. Kromě měření rychlosti světla proslul experimentem dokazu jícím otáčení Země, který provedl roku 1851 pomocí kyvadla a posléze gyroskopu. Ačkoliv
že světlo nemůže mít částicový charakter, a výsledek experimentu byl považován za vyvrácení Newto‑ novy korpuskulární teorie. Foucault svůj přístroj dále zdokonaloval a v roce 1862 změřil rychlost světla ve vzduchu s výsledkem 298 000 km/s, což je pozoruhodně blízko dnes uznávané hodnotě 299 792 km/s. ■ Trubice s vodou (pro měření rychlosti světla ve vodě) Rotující zrcadlo
Pevné zrcadlo Zdroj světla Odražené světlo Ve Foucaultově experimentu byla rychlost světla počítána z úhlu pootočení paprsku odraženého mezi rotujícím a pevným zrcadlem.
neměl formální vědecké vzdě lání, Královská observatoř v Paříži pro něj vytvořila pracovní místo. Stal se rovněž členem několika vědeckých společností a je jedním ze 72 francouzských vědců, jejichž jména zdobí Eiffelovu věž. Hlavní díla 1851 Demonstrace fyzikálního vlivu otáčení Země prostřednictvím kyvadla 1853 O poměrných rychlostech světla ve vzduchu a ve vodě
STOLETÍ POKROKŮ 137
136
SVĚTLO SE ŠÍŘÍ POMALEJI VE VODĚ NEŽ VE VZDUCHU LÉON FOUCAULT (1819–1868)
V KONTEXTU OBOR Fyzika PŘEDTÍM 1676 Ole Rømer činí první úspěšný pokus o změření rychlosti světla, a to na základě pozorování zatmění Jupiterova měsíce Io. 1690 Christiaan Huygens vydává Pojednání o světle, v němž dokazuje, že světlo je druhem vlnění.
Je světlo proudem částic, nebo vlněním?
Foucault zjistil, že ve vodě se světlo šíří pomaleji než ve vzduchu.
1704 Isaac Newton v Optice navrhuje, že světlo je proud „korpuskulí“. POTOM 1864 James Clerk Maxwell konstatuje, že rychlost elektromagnetického vlnění je tak blízká rychlosti světla, že světlo musí být formou elektromagnetického vlnění. 1879–1883 Albert Michelson vylepšil Foucaultovu metodu a určil rychlost světla (ve vzduchu) velmi blízkou dnes uznávané hodnotě.
Ať tak či tak, světlo potřebuje k šíření čas.
Newtonovy světelné částice by při přechodu ze vzduchu do vody měly zrychlit, Huygensovy vlny by měly zpomalit.
– takže světlo se musí šířit ve vlnách.
V
17. století se vědci začali zajímat o povahu světla a zamýšleli se nad tím, zda lze změřit jeho rychlost, je‑li konečná. V roce 1690 Christiaan Huygens zveřejnil svoji teorii, podle které je světlo tlaková vlna pohybující se mysteriózním prostředím zvaným éter. Huygens považoval světlo za podélné vlnění a předpověděl, že by se mělo šířit pomaleji sklem nebo vodou než
vzduchem. V roce 1704 Isaac Newton publikoval svoji teorii, podle níž je světlo proudem „kurpuskulí“, tedy částic. Newto‑ novo vysvětlení lomu světla – změny směru paprsku na rozhraní optických prostředí – přímo před‑ pokládalo, že světlo musí zvýšit svoji rychlost, když přechází ze vzduchu do vody. Odhady rychlosti světla spolé‑ haly na astronomické jevy, které
Viz též: Christiaan Huygens 50–51 ■ Ole Rømer 58–59 ■ Isaac Newton 62–69 ■ Thomas Young 110–111 ■ James Clerk Maxwell 180–185 ■ Albert Einstein 214–221 ■ Richard Feynman 272–273
Proti Newtonovi
Především musíme být přesní, a tuto povinnost máme v úmyslu svědomitě naplnit. Léon Foucault
ukazovaly, jak rychle se šíří světlo na dlouhé vzdálenosti ve vesmíru. První ryze pozemské měření provedl francouzský fyzik Hippolyte Fizeau v roce 1849. Paprsek světla byl soustředěn do mezery mezi zuby otáčejícího se ozubeného kola. Světlo se odráželo od zrcadla vzdá‑ leného 8 km a procházelo zpět další mezerou mezi zuby. Díky znalosti přesné rychlosti otáčení ozubeného kola, času a vzdáleností mohl Fizeau určit rychlost světla na 313 000 km/s.
Léon Foucault
V roce 1850 Fizeau spolupracoval s fyzikem Léonem Foucaultem, který jeho přístroj upravil a výrazně zmenšil díky tomu, že se světlo odráželo od rotujícího zrcadla, místo aby procházelo mezi zuby ozubeného kola. Světelný paprsek vyslaný zdrojem a dopadající na rotující zrcadlo se mohlo ke vzdálenému pevnému zrcadlu odrazit jen tehdy, když bylo rotující zrcadlo nastaveno ve správném úhlu. Po odrazu od pevného zrcadla se světlo znovu vydalo zpět k rotujícímu zrcadlu, avšak zatímco bylo světlo na cestě, toto zrcadlo se o kousek pootočilo, takže se od něj světlo neodrazilo přesně zpátky ke zdroji. Rychlost světla bylo možno vypo‑ čítat z úhlu pootočení paprsku a z rychlosti otáčení zrcadla. Rychlost světla ve vodě bylo také možno určit umístěním trubice s vodou mezi rotující a pevné zrcadlo. Pomocí takto upraveného přístroje Foucault zjistil, že světlo se vodou šíří pomaleji než vzduchem. To podle něj znamenalo, Narodil se Paříži a vzdělával se hlavně doma, později nastoupil na lékařskou školu, kde studoval pod vedením bakteriologa Alfreda Donné. Protože nesnášel pohled na krev, brzo musel studia medicíny zanechat, stal se ale Donného laboratorním asistentem a vyvinul způsob, jak fotografovat pomocí mikroskopu. Později s Hippolytem Fizeauem pořídit první fotografii Slunce. Kromě měření rychlosti světla proslul experimentem dokazu jícím otáčení Země, který provedl roku 1851 pomocí kyvadla a posléze gyroskopu. Ačkoliv
že světlo nemůže mít částicový charakter, a výsledek experimentu byl považován za vyvrácení Newto‑ novy korpuskulární teorie. Foucault svůj přístroj dále zdokonaloval a v roce 1862 změřil rychlost světla ve vzduchu s výsledkem 298 000 km/s, což je pozoruhodně blízko dnes uznávané hodnotě 299 792 km/s. ■ Trubice s vodou (pro měření rychlosti světla ve vodě) Rotující zrcadlo
Pevné zrcadlo Zdroj světla Odražené světlo Ve Foucaultově experimentu byla rychlost světla počítána z úhlu pootočení paprsku odraženého mezi rotujícím a pevným zrcadlem.
neměl formální vědecké vzdě lání, Královská observatoř v Paříži pro něj vytvořila pracovní místo. Stal se rovněž členem několika vědeckých společností a je jedním ze 72 francouzských vědců, jejichž jména zdobí Eiffelovu věž. Hlavní díla 1851 Demonstrace fyzikálního vlivu otáčení Země prostřednictvím kyvadla 1853 O poměrných rychlostech světla ve vzduchu a ve vodě
POSUN PARADIGMATU 253
252 Viz též: Donald Michie 286–291 ■ Yuri Manin 317
UNIVERZÁLNÍ VÝPOČETNÍ STROJ ALAN TURING (1912–1954)
V KONTEXTU OBOR Počítačová věda PŘEDTÍM 1906 Americký elektroinže nýr Lee de Forest vynalézá triodovou elektronku, hlavní součástku raných elektronických počítačů. 1928 Německý matematik David Hilbert formuluje svůj „10. problém“, který se táže, zda si algoritmy poradí se všemi druhy vstupů. POTOM 1943 Elektronkový počítač Colossus, využívající některé Turingovy nápady ohledně luštění šifer, je spuštěn v Bletchley Parku v Anglii. 1945 Americký matematik John von Neumann popisuje základní logickou strukturu (architekturu) moderního programovatelného počítače. 1946 Je spuštěn první univer zální elektronický programo vatelný počítač ENIAC.
Výpočet výsledku velmi mnoha problémů lze zredukovat na řadu matematických kroků zvanou algoritmus.
Jde o univerzální výpočetní stroj.
P
ředstavte si, že máte uspo řádat ve vzestupném pořadí tisíc náhodných čísel, třeba 520, 78, 2 395, 4, 999, … K tomu by se hodil nějaký automatizovaný postup. Například: A Srovnej první dvojici čísel. B Je‑li druhé číslo nižší, zaměň jejich pořadí a jdi na A. Je‑li druhé číslo vyšší, jdi na C. C Učiň druhé číslo před chozí dvojice prvním číslem nové dvojice. Existuje‑li další číslo, jdi na B. Pokud další číslo neexistuje, skonči.
Turingův stoj může, s patřičnými instrukcemi, poskytnout řešení libovolného rozřešitelného algoritmu.
Rozmanité úlohy lze řešit s použitím různých sad instrukcí v programovatelném zařízení.
Takováto posloupnost instrukcí (pokynů) se nazývá algoritmus. Algoritmus má alespoň jeden výstup, který je v požadovaném vztahu k zadaným vstupům, a skládá se z konečného počtu kroků. Tato představa je důvěrně známa každému dnešnímu progra mátorovi, formální podobu ale získala až v roce 1936, kdy britský matematik a logik Alan Turing vymyslel stroj dnes zvaný jeho jménem, který provádí výše zmíněné procedury. Turingova
„Stačí si jen představit, že instrukce lze odebrat a vyměnit za jiné, a dostaneme něco velmi podobného univerzálnímu výpočet nímu stroji.“ Tento univerzální Turingův stroj má nekonečnou paměť obsahující instrukce i data, pročež umí napo dobit libovolný Turingův a‑stroj. Tomu, co Turing označoval za změnu instrukcí, dnes říkáme programování. Tímto způsobem Turing zavedl koncept programova telného počítače – stroje, který se může přizpůsobit mnoha úkolům s vložením, zpracováním a výstu pem informací. ■
práce byl původně ryze teoretická – šlo o cvičení z logiky zaměřené na zmenšení početních úloh na co nejjednodušší, základní automati zovaný tvar.
A‑stroj
Aby tuto situaci zpřístupnil zkou mání, Turing vymyslel hypotetický „a‑stroj“ („a“ znamená „automa tický“). Představoval si jej jako dlouhou papírovou pásku rozděle nou na políčka s jedním číslem, písmenem nebo symbolem v každém z nich a čtecí a zároveň zápisovou hlavou. Hlava přečte symbol v políčku, na němž se nachází, a buď jej změní vymazá ním a napsáním nového symbolu, anebo jej ponechá beze změny, podle pokynů zapsaných v tabulce instrukcí. Pak se hlava přesune o jedno políčko vpravo nebo vlevo a postup se opakuje. Vždy existuje jiné celkové uspořádání stroje s novou posloupností symbolů. Celý proces lze srovnat se shora uvedeným algoritmem pro řazení čísel. Tento algoritmus byl sestaven pro jeden specifický úkol. Turing dále uvažoval o řadě strojů, z nichž každý obsahuje soubor instrukcí pro konkrétní zadání. Dodal ale:
1
0
-
1
1
1
0
Počítač by byl hoden označení inteligentní, pokud by člověka dokázal přesvědčit, že je člověkem. Alan Turing
0
1
1
0
-
1
Čtecí/zápisová hlava
Stavový registr
Tabulka instrukcí
Turingův stroj je matematický model počítače. Hlava čte čísla na nekonečné pásce, zapisuje na ni nová čísla a posouvá se doleva nebo doprava podle pokynů obsažených v tabulce instrukcí. Stavový registr změny sleduje a tyto vstupy posílá zpět do tabulky instrukcí.
0
0
Alan Turing Narodil se roku 1912 v Londýně a již ve škole projevoval obrovský matematický talent. S výbornými výsledky absolvoval roku 1934 matematiku v Královské koleji v Cambridge a pracoval na teorii pravděpodobnosti. V letech 1936–1938 studoval na Princetonské univerzitě v USA, kde rozvinul své úvahy o obecném výpočetním stroji. Během druhé světové války Turing navrhl a pomáhal stavět plně funkční počítač známý jako „Bombe“, sloužící k prolomení německých kódů vytvářených zařízením Enigma. Zabýval se také kvantovou teorií a tvary a vzory v biologii. V roce 1945 přesídlil do Národní fyzikální laboratoře v Londýně a pak na Manchesterskou univerzitu, kde pracoval na počítačových projektech. V roce 1952 byl souzen za (tehdy nezákonné) homosexuální styky a o dva roky později zemřel na otravu kyanidem – patrně šlo o sebevraždu. V roce 2013 byla Turingovi posmrtně udělena královská milost. Hlavní dílo 1939 Příspěvek k aplikaci pravděpodobnosti v kryptografii
POSUN PARADIGMATU 253
252 Viz též: Donald Michie 286–291 ■ Yuri Manin 317
UNIVERZÁLNÍ VÝPOČETNÍ STROJ ALAN TURING (1912–1954)
V KONTEXTU OBOR Počítačová věda PŘEDTÍM 1906 Americký elektroinže nýr Lee de Forest vynalézá triodovou elektronku, hlavní součástku raných elektronických počítačů. 1928 Německý matematik David Hilbert formuluje svůj „10. problém“, který se táže, zda si algoritmy poradí se všemi druhy vstupů. POTOM 1943 Elektronkový počítač Colossus, využívající některé Turingovy nápady ohledně luštění šifer, je spuštěn v Bletchley Parku v Anglii. 1945 Americký matematik John von Neumann popisuje základní logickou strukturu (architekturu) moderního programovatelného počítače. 1946 Je spuštěn první univer zální elektronický programo vatelný počítač ENIAC.
Výpočet výsledku velmi mnoha problémů lze zredukovat na řadu matematických kroků zvanou algoritmus.
Jde o univerzální výpočetní stroj.
P
ředstavte si, že máte uspo řádat ve vzestupném pořadí tisíc náhodných čísel, třeba 520, 78, 2 395, 4, 999, … K tomu by se hodil nějaký automatizovaný postup. Například: A Srovnej první dvojici čísel. B Je‑li druhé číslo nižší, zaměň jejich pořadí a jdi na A. Je‑li druhé číslo vyšší, jdi na C. C Učiň druhé číslo před chozí dvojice prvním číslem nové dvojice. Existuje‑li další číslo, jdi na B. Pokud další číslo neexistuje, skonči.
Turingův stoj může, s patřičnými instrukcemi, poskytnout řešení libovolného rozřešitelného algoritmu.
Rozmanité úlohy lze řešit s použitím různých sad instrukcí v programovatelném zařízení.
Takováto posloupnost instrukcí (pokynů) se nazývá algoritmus. Algoritmus má alespoň jeden výstup, který je v požadovaném vztahu k zadaným vstupům, a skládá se z konečného počtu kroků. Tato představa je důvěrně známa každému dnešnímu progra mátorovi, formální podobu ale získala až v roce 1936, kdy britský matematik a logik Alan Turing vymyslel stroj dnes zvaný jeho jménem, který provádí výše zmíněné procedury. Turingova
„Stačí si jen představit, že instrukce lze odebrat a vyměnit za jiné, a dostaneme něco velmi podobného univerzálnímu výpočet nímu stroji.“ Tento univerzální Turingův stroj má nekonečnou paměť obsahující instrukce i data, pročež umí napo dobit libovolný Turingův a‑stroj. Tomu, co Turing označoval za změnu instrukcí, dnes říkáme programování. Tímto způsobem Turing zavedl koncept programova telného počítače – stroje, který se může přizpůsobit mnoha úkolům s vložením, zpracováním a výstu pem informací. ■
práce byl původně ryze teoretická – šlo o cvičení z logiky zaměřené na zmenšení početních úloh na co nejjednodušší, základní automati zovaný tvar.
A‑stroj
Aby tuto situaci zpřístupnil zkou mání, Turing vymyslel hypotetický „a‑stroj“ („a“ znamená „automa tický“). Představoval si jej jako dlouhou papírovou pásku rozděle nou na políčka s jedním číslem, písmenem nebo symbolem v každém z nich a čtecí a zároveň zápisovou hlavou. Hlava přečte symbol v políčku, na němž se nachází, a buď jej změní vymazá ním a napsáním nového symbolu, anebo jej ponechá beze změny, podle pokynů zapsaných v tabulce instrukcí. Pak se hlava přesune o jedno políčko vpravo nebo vlevo a postup se opakuje. Vždy existuje jiné celkové uspořádání stroje s novou posloupností symbolů. Celý proces lze srovnat se shora uvedeným algoritmem pro řazení čísel. Tento algoritmus byl sestaven pro jeden specifický úkol. Turing dále uvažoval o řadě strojů, z nichž každý obsahuje soubor instrukcí pro konkrétní zadání. Dodal ale:
1
0
-
1
1
1
0
Počítač by byl hoden označení inteligentní, pokud by člověka dokázal přesvědčit, že je člověkem. Alan Turing
0
1
1
0
-
1
Čtecí/zápisová hlava
Stavový registr
Tabulka instrukcí
Turingův stroj je matematický model počítače. Hlava čte čísla na nekonečné pásce, zapisuje na ni nová čísla a posouvá se doleva nebo doprava podle pokynů obsažených v tabulce instrukcí. Stavový registr změny sleduje a tyto vstupy posílá zpět do tabulky instrukcí.
0
0
Alan Turing Narodil se roku 1912 v Londýně a již ve škole projevoval obrovský matematický talent. S výbornými výsledky absolvoval roku 1934 matematiku v Královské koleji v Cambridge a pracoval na teorii pravděpodobnosti. V letech 1936–1938 studoval na Princetonské univerzitě v USA, kde rozvinul své úvahy o obecném výpočetním stroji. Během druhé světové války Turing navrhl a pomáhal stavět plně funkční počítač známý jako „Bombe“, sloužící k prolomení německých kódů vytvářených zařízením Enigma. Zabýval se také kvantovou teorií a tvary a vzory v biologii. V roce 1945 přesídlil do Národní fyzikální laboratoře v Londýně a pak na Manchesterskou univerzitu, kde pracoval na počítačových projektech. V roce 1952 byl souzen za (tehdy nezákonné) homosexuální styky a o dva roky později zemřel na otravu kyanidem – patrně šlo o sebevraždu. V roce 2013 byla Turingovi posmrtně udělena královská milost. Hlavní dílo 1939 Příspěvek k aplikaci pravděpodobnosti v kryptografii
ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KAMENY 323
322
Viz též: Gregor Mendel 166–171 ■ Thomas Hunt Morgan 224–225 ■ Craig Venter 324–325 ■ Ian Wilmut 326
LÉČENÍ NEMOCÍ VLOŽENÍM GENŮ WILLIAM FRENCH ANDERSON (*1936)
V KONTEXTU OBOR Biologie PŘEDTÍM 1984 Americký výzkumník Richard Mulligan používá virus jako nástroj k vložení genů do buněk odebraných myším. 1985 William French Ander son a Michael Blaese ukazují, že tuto techniku lze použít k opravě poškozených buněk. 1989 Anderson provádí první test v genové terapii u člověka, když vstříknul neškodný značkovač 52letému muži. O rok později provádí první klinické hodnocení. POTOM 1993 Britští výzkumníci popisují výsledky úspěšných pokusů s genovou terapií u zvířat, směřujících k léčení cystické fibrózy. 2012 Jsou zahájeny vícedáv kové zkoušky genové terapie cystické fibrózy u lidí.
Mnohé nemoci jsou vrozené a způsobují je defektní geny.
Funkční geny lze získat z normálních buněk s použitím enzymů, které štěpí DNA.
Geny lze přenášet mezi buňkami s použitím „vektorů“: virů nebo kruhových molekul DNA zvaných plazmidy.
Geny lze vkládat do člověka a léčit tak nemoci.
1. Buňky obsahující poškozené geny jsou odebrány z těla.
6. Zdravé buňky jsou vpraveny do těla, kde normálně fungují.
L
idský genom – úplná dědičná informace – sestává z přibližného počtu 20 000 genů. Gen je molekulární jednotka dědičnosti organismu. Geny nicméně občas selhávají. Poškozený gen vzniká, jestliže se normální gen nesprávně zkopíruje a tato „chyba“ se poté přenese z rodičů na potomky. Příznaky takto vzniklých genetických onemocnění závisejí na tom kterém genu. Gen působí tak, že řídí tvorbu bílkoviny – jedné z mnoha, které v organismu zastá vají dlouhou řadu funkcí –, avšak tato tvorba selhává, když dojde k chybnému přepisu. Například jestliže je poškozený gen pro srážení krve, tělo si neumí vyrobit krevní bílkovinu, která způsobuje srážení krve, a vzniká choroba zvaná hemofilie. Genetická onemocnění nelze vyléčit běžnými prostředky a po dlouhou dobu bylo jedinou možností zmírňovat jeho projevy a snažit se učinit život postiženého tak snesi telným, jak je to jen možné. Avšak v 70. letech 20. století svitla naděje, když vědci začali uvažovat o mož nosti „genové terapie“, která by „zdravými“ geny nahradila nebo potlačila ty poškozené.
2. Virus je upraven, aby se nemohl rozmnožovat.
3. Zdravé geny jsou vloženy do viru.
4. Virus je smíšen s tělesnými buňkami. 5. Buňky jsou geneticky pozměněny virem.
Vkládání nových genů
Geny lze do nemocných částí těla vpravit pomocí přenašeče čili vektoru – částice, která zprostřed kovává přenos genetické informace. Vědci objevili několik kandidátů na takové entity, které mohou působit jako vektory, a to včetně
Genová terapie je etická, protože ji lze odůvodnit základním etickým principem dobrodiní: zbavovala by člověka utrpení. William French Anderson
Vědci používají viry jako prostředky k vložení zdravých genů do pacientových buněk.
virů, které si obvykle spojujeme spíše s nakažlivými onemocněními než s léčením. Viry v průběhu svého životního cyklu skutečně napadají živé buňky, avšak mohly by do nich také vnášet léčivé geny? V 80. letech 20. století tým amerických vědců, jehož součástí byl i William French Anderson, uspěl v použití virů k vnesení genů do laboratorně vypěstované tkáně. Svoji metodu vyzkoušeli na zvířa tech, která trpěla geneticky zapří činěným nedostatkem imunity. Jejich cílem bylo umístit do morku kostí zvířat léčebný gen, který by tam vytvářel zdravé krvinky, a vrozená porucha imunity by byla vyléčena. Postup příliš účinný nebyl, ačkoliv fungoval lépe, když byly terčem léčebného genu přímo bílé krvinky. V roce 1990 Anderson přece však provedl první klinický expe riment, když očkoval dvě dívky
trpící stejnou závažnou poruchou imunity známou jako „nemoc dítěte v bublině“. Lidé postižení touto chorobou jsou natolik náchylní k infekcím, že musí být po celý svůj život uzavřeni ve sterilním prostředí. Andersonův tým oběma dívkám odebral vzorek buněk, vpravil do nich virus nesoucí daný gen a vrátil je na místo. Zákrok byl proveden několikrát během dvou let – a fungovalo to. Výsledek byl nicméně jen dočasný, protože nové buňky vytvářené tělem stále dědily porouchaný gen. Tento problém zůstává základním omezením genové terapie dodnes.
Vyhlídky do budoucna
Pozoruhodných úspěchů bylo dosaženo také v léčení jiných nemocí. V roce 1989 vědci pracující ve Spojených státech odhalili gen, který způsobuje cystickou fibrózu. Při tomto onemocnění poškozené buňky vytvářejí lepkavý hlen, který zalepí plíce a trávicí soustavu. Během pěti let po identifikaci genu, který nemoc způsobuje, byla vyvi nuta technika k vložení zdravých genů s použitím lipozomů – druhu olejových kapiček – v úloze vektoru. Výsledky prvních klinických zkou šek se v současnosti zpracovávají a nejsou dosud známy. Velkou výzvou zůstává obec nější rozšíření genové terapie. Cyklická fibróza je způsobována jediným vadným genem. Nicméně mnohá onemocnění s genetickou složkou – jako Alzheimerova cho roba, srdeční nemoci, cukrovka – jsou způsobeny souhrou mnoha různých genů. Taková onemocnění je mnohem těžší léčit a hledání úspěšné, bezpečné genové terapie zatím pokračuje. ■
ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KAMENY 323
322
Viz též: Gregor Mendel 166–171 ■ Thomas Hunt Morgan 224–225 ■ Craig Venter 324–325 ■ Ian Wilmut 326
LÉČENÍ NEMOCÍ VLOŽENÍM GENŮ WILLIAM FRENCH ANDERSON (*1936)
V KONTEXTU OBOR Biologie PŘEDTÍM 1984 Americký výzkumník Richard Mulligan používá virus jako nástroj k vložení genů do buněk odebraných myším. 1985 William French Ander son a Michael Blaese ukazují, že tuto techniku lze použít k opravě poškozených buněk. 1989 Anderson provádí první test v genové terapii u člověka, když vstříknul neškodný značkovač 52letému muži. O rok později provádí první klinické hodnocení. POTOM 1993 Britští výzkumníci popisují výsledky úspěšných pokusů s genovou terapií u zvířat, směřujících k léčení cystické fibrózy. 2012 Jsou zahájeny vícedáv kové zkoušky genové terapie cystické fibrózy u lidí.
Mnohé nemoci jsou vrozené a způsobují je defektní geny.
Funkční geny lze získat z normálních buněk s použitím enzymů, které štěpí DNA.
Geny lze přenášet mezi buňkami s použitím „vektorů“: virů nebo kruhových molekul DNA zvaných plazmidy.
Geny lze vkládat do člověka a léčit tak nemoci.
1. Buňky obsahující poškozené geny jsou odebrány z těla.
6. Zdravé buňky jsou vpraveny do těla, kde normálně fungují.
L
idský genom – úplná dědičná informace – sestává z přibližného počtu 20 000 genů. Gen je molekulární jednotka dědičnosti organismu. Geny nicméně občas selhávají. Poškozený gen vzniká, jestliže se normální gen nesprávně zkopíruje a tato „chyba“ se poté přenese z rodičů na potomky. Příznaky takto vzniklých genetických onemocnění závisejí na tom kterém genu. Gen působí tak, že řídí tvorbu bílkoviny – jedné z mnoha, které v organismu zastá vají dlouhou řadu funkcí –, avšak tato tvorba selhává, když dojde k chybnému přepisu. Například jestliže je poškozený gen pro srážení krve, tělo si neumí vyrobit krevní bílkovinu, která způsobuje srážení krve, a vzniká choroba zvaná hemofilie. Genetická onemocnění nelze vyléčit běžnými prostředky a po dlouhou dobu bylo jedinou možností zmírňovat jeho projevy a snažit se učinit život postiženého tak snesi telným, jak je to jen možné. Avšak v 70. letech 20. století svitla naděje, když vědci začali uvažovat o mož nosti „genové terapie“, která by „zdravými“ geny nahradila nebo potlačila ty poškozené.
2. Virus je upraven, aby se nemohl rozmnožovat.
3. Zdravé geny jsou vloženy do viru.
4. Virus je smíšen s tělesnými buňkami. 5. Buňky jsou geneticky pozměněny virem.
Vkládání nových genů
Geny lze do nemocných částí těla vpravit pomocí přenašeče čili vektoru – částice, která zprostřed kovává přenos genetické informace. Vědci objevili několik kandidátů na takové entity, které mohou působit jako vektory, a to včetně
Genová terapie je etická, protože ji lze odůvodnit základním etickým principem dobrodiní: zbavovala by člověka utrpení. William French Anderson
Vědci používají viry jako prostředky k vložení zdravých genů do pacientových buněk.
virů, které si obvykle spojujeme spíše s nakažlivými onemocněními než s léčením. Viry v průběhu svého životního cyklu skutečně napadají živé buňky, avšak mohly by do nich také vnášet léčivé geny? V 80. letech 20. století tým amerických vědců, jehož součástí byl i William French Anderson, uspěl v použití virů k vnesení genů do laboratorně vypěstované tkáně. Svoji metodu vyzkoušeli na zvířa tech, která trpěla geneticky zapří činěným nedostatkem imunity. Jejich cílem bylo umístit do morku kostí zvířat léčebný gen, který by tam vytvářel zdravé krvinky, a vrozená porucha imunity by byla vyléčena. Postup příliš účinný nebyl, ačkoliv fungoval lépe, když byly terčem léčebného genu přímo bílé krvinky. V roce 1990 Anderson přece však provedl první klinický expe riment, když očkoval dvě dívky
trpící stejnou závažnou poruchou imunity známou jako „nemoc dítěte v bublině“. Lidé postižení touto chorobou jsou natolik náchylní k infekcím, že musí být po celý svůj život uzavřeni ve sterilním prostředí. Andersonův tým oběma dívkám odebral vzorek buněk, vpravil do nich virus nesoucí daný gen a vrátil je na místo. Zákrok byl proveden několikrát během dvou let – a fungovalo to. Výsledek byl nicméně jen dočasný, protože nové buňky vytvářené tělem stále dědily porouchaný gen. Tento problém zůstává základním omezením genové terapie dodnes.
Vyhlídky do budoucna
Pozoruhodných úspěchů bylo dosaženo také v léčení jiných nemocí. V roce 1989 vědci pracující ve Spojených státech odhalili gen, který způsobuje cystickou fibrózu. Při tomto onemocnění poškozené buňky vytvářejí lepkavý hlen, který zalepí plíce a trávicí soustavu. Během pěti let po identifikaci genu, který nemoc způsobuje, byla vyvi nuta technika k vložení zdravých genů s použitím lipozomů – druhu olejových kapiček – v úloze vektoru. Výsledky prvních klinických zkou šek se v současnosti zpracovávají a nejsou dosud známy. Velkou výzvou zůstává obec nější rozšíření genové terapie. Cyklická fibróza je způsobována jediným vadným genem. Nicméně mnohá onemocnění s genetickou složkou – jako Alzheimerova cho roba, srdeční nemoci, cukrovka – jsou způsobeny souhrou mnoha různých genů. Taková onemocnění je mnohem těžší léčit a hledání úspěšné, bezpečné genové terapie zatím pokračuje. ■
