Martin Vácha
Klíčová slova:
neuroetologie, smysly, magnetorecepce, hmyz, kompasový smysl, geomagnetické pole, magnetická orientace, elektromagnetická pole, světlo, Kryptochrom, cirkadiánní rytmy, buněčná signalizace
Vedoucí skupiny: | Doc. RNDr. Martin Vácha, Ph.D. | |
Kancelář: | 123 (Kamenice 5 — D36) | |
E-mail: | vacha@sci.muni.cz | |
Telefon: | 549 49 7877 | |
Seznam vyučovaných předmětů | ||
Seznam publikací | ||
Projekty |
Základní info
Společným prvkem všech výzkumných aktivit laboratoře je vliv magnetických a elektromagnetických polí na živé systémy. Cílem je nalézt řešení multidisciplinárního problému obecného významu, jak funguje biologický magnetický receptor a které dráhy buněčných signalizací jsou na přirozené pole zemské i technická pole generovaná člověkem citlivé. Prakticky je orientován výzkum dopadů polí na chování a cirkadiánní rytmy buněčných a vyšších systémů. Pro tento úkol je laboratoř vybavena unikátními stíněnými komorami. Metodika výzkumu je postavena na analýze prvků chování hmyzích, ale i savčích modelů, projekt sledující cyklické děje pod vlivem světla a magnetického pole na buněčných kulturách právě odstartoval.
Cíle práce
Výzkum je zaměřen především na potvrzení a zkoumání schopnosti zvířat vnímat magnetické pole Země. Kompasový smysl byl popsán již u mnoha druhů živočichů, ale jeho podstata a význam stále nejsou uspokojivě objasněny. Na molekulární funkci receptoru a jeho lokalizaci v těle existují pouze hypotézy. Dosavadní výsledky naší laboratoře ukazují, že hmyzí kompas by mohl být, podobně jako je tomu u ptáků, spojen se zrakovou drahou. Jestli a jak hmyz magnetické pole skutečně vidí, je otázkou, kterou se snažíme rozluštit.
Zajímá nás úloha molekuly Kryptochromu (Cry), jejíž signální aktivitu po aktivaci světlem pravděpodobně ovlivňuje magnetické pole Země. Význam našeho výzkumu přesahuje problém, jak se zvířata orientují a pomáhá posouvat hranice známého i ve fotochemii a biofyzice. Ukazuje se také, že opravdu velmi slabá elektromagnetická pole z oboru radiofrekvenčního spektra narušují magnetický kompas zvířat, což je nejspíše vysvětlitelné právě pomocí zapojení Cry. Zároveň je to vůbec nejcitlivější případ biologické citlivosti k takovým vlnám. Vzhledem k tomu, že Cry mají všechna zvířata včetně člověka, nabízí se otázka, zdali nejsou některé naše funkce využívající Cry (třeba biorytmy) přece jen citlivé k radiovým vlnám a jak by se toho případně dalo využít. Myslíme si, že všude, kde je Cry nějak zapojen v řízení buněčných dějů, nese si magnetickou citlivost s sebou. Protože poruchy biologické rytmicity jsou spojeny s mnoha chorobami od onkologických po psychické, chceme se o vztahu Cry – magnet dozvědět více.
Hmyz představuje pro smyslovou fyziologii výjimečnou modelovou skupinu a to, co o jeho kompasu víme, potřebuje zpřesnění a rozšíření. Cílem naší práce je přispět k pochopení molekulárního principu a lokalizace receptoru kompasového smyslu zvířat.
Na základě behaviorálních a buněčných odpovědí na přesně definované zásahy:
- fyzikální – jako jsou orientace a intenzita magnetického pole, vlivy radiofrekvenčních a 50Hz polí, demagnetizačního pulzu, osvětlení, barvy světla atd.
- biologické – pohlaví, chirurgický zásah, mutace nebo vypnutí určitých genů pomocí RNAi nebo Crispr-Cas metod
lze vystopovat molekulární princip dosud neznámého smyslu pro zemský magnetismus a jeho lokalizaci v těle.
Metody výzkumu
Základním typem experimentu je sledování chování zvířat nebo i buněčného metabolismu za různých, přísně hlídaných podmínek. Dvě elektromagneticky stíněné, unikátní laboratoře jsou vybaveny velkými cívkami pro automatické nastavení libovolných magnetických parametrů a videosystémy (kamera, PC, analýza obrazu) pro záznam a vyhodnocování orientačního chování zvířat. Vedle toho sledujeme cirkadiánní rytmy aktivity, které jsou na Cry závislé a rovněž citlivé na magnetické pole.
Členové laboratoře
- Mgr. Kateřina Tomanová, Ph.D. – postdok
- Bc. Kristína Briediková – diplomantka
- Bc. Jakub Fedra – diplomant
- Bc. Kateřina Kocábková – diplomantka
- Bc. Juraj Markúš – diplomant
Volná témata závěrečných prací
Obhájené diplomové práce
- Daniel Klimeš – Vliv 50Hz elektromagnetického pole na délku stádia kukly potemníka moučného, 2000
- Martina Pavelková – Ověření schopnosti orientace podle magnetického pole Země u potemníka moučného (Tenebrio molitor), 2000
- Helena Soukopová – Kompasová orientace potemníka moučného, 2001
- Dana Drštková – Vliv změny inklinace na magnetickou orientaci potemníka moučného (Tenebrio molitor), 2007
- Tereza Půžová – Vliv světla na magnetorecepční chování potemníka moučného (Tenebrio molitor L.), 2007
- Kateřina Tomanová – Test magnetorecepce potemníka hnědého (Tribolium castaneum), 2009
- Pavel Slabý – Analýza úlohy zrakového vnímání v magnetorecepci hmyzu, 2011
- Přemysl Bartoš – Úloha kryptochromů v cirkadiánních rytmech a magnetorecepci švába amerického, 2011
- Petra Moravcová – Ověření poziční magnetické orientace savců, 2011
- Jakub Karas – Vypracování podmiňovacího testu magnetické orientace laboratorního hmyzu, 2014
- Radek Netušil – Vlivy vlnové délky a intenzity světla na magnetorecepci hmyzu – analýza recepčního mechanismu, 2014
- Jana Šebestíková (sdílené školitelství) – Regulace retinálních cirkadiánních rytmů, 2022
Obhájené doktorské práce
- Mgr. Helena Soukopová – Studium magnetorecepce potemníka moučného, 2004
- Mgr. Markéta Kvíčalová – Magnetorecepce hmyzu – recepční mechanismus závislý na světle, 2016
- Mgr. Kateřina Tomanová – Directional magnetoreception, 2016
- Mgr. Pavel Slabý – Spontánní a podmíněná magnetorecepce živočichů, 2018
- Mgr. Přemysl Bartoš – Analysis of common mechanisms of magnetoreception and molecular clock in insects, 2019
- Mgr. Radek Netušil – Kryptochrom II v magnetorecepci hmyzu, 2021
Granty
Probíhající projekty
Trvání | Název / řešitelé |
2019 – 2021 GAMU 2019-2023 |
At the Cross-road of Magnetic Fields and Light: A New Perspective of circadian Clock Control
řešitel: M. Vácha (MU PřF Brno) Efektivní postupy a strategie pro zvládání včelích chorob a udržitelný chov včelstev. spolupráce |
Ukončené projekty
Trvání | Název / řešitelé | |
---|---|---|
2013 – 2015 GAČR |
Fyziologická a funkčně genetická analýza magnetorecepce na hmyzím modelu
řešitel: M. Vácha (MU PřF Brno) |
|
2007 – 2010 GAČR |
Neurální podstata magnetorecepce hmyzu
řešitel: M. Vácha (MU PřF Brno) |
|
2005 – 2007 GAČR |
Analýza magnetorecepčního chování laboratorních druhů hmyzu
řešitel: M. Vácha (MU PřF Brno) |
|
2001 – 2003 GAČR |
Ověření magnetorecepce potemníka moučného
řešitel: M. Vácha (MU PřF Brno) |
Odkazy na příbuzné stránky nebo laboratoře, s nimiž spolupracujeme
- https://www.caesar.de/en/our-research/current-groups/neurobiology-of-magnetoreception/research-focus.html
- www.physics.uci.edu/~tritz/
- http://www.biol.vt.edu/faculty/phillips/
- https://www.biology.lu.se/rachel-muheim
- www.gps.caltech.edu/users/jkirschvink/
- www.member.uni-oldenburg.de/henrik.mouritsen/
- http://www2.med.muni.cz/histology/tomas-barta/#research_interests