S3++ 2011 (28. srpnja-6. kolovoza): PROGRAM

PROJEKTI

RADIONICA

PREDAVANJA

Download dnevnog rasporeda (pdf).

PROJEKTI

Bioluminiscencija: Mogu li bakterije svijetliti kao krijesnice?

Pojam bioluminiscencija podrazumijeva sposobnost živih organizama da emitiraju svjetlost. Bioluminiscencija kao prirodni fenomen je uočena kod raznolikih vrsta (mikroorganizmi, gljive, mnogi dubokomorski kralješnjaci i beskralješnjaci, krijesnice i drugi), a služi u komunikaciji, privlačenju plijena ili seksualnog partnera i pri kamuflaži. Glavnu komponentu ovog sustava čini mala organska molekula luciferin, koju enzim luciferaza može oksidirati te pri tome nastaje vidljivo svjetlo. Luciferaze su proteini koji kataliziraju nepovoljnu reakciju između luciferina i kisika, te na taj način čine reakciju mogućom. Bioluminiscencija se uspješno primjenjuje u mnogim poljima moderne molekularne biologije, gdje je postala nezamjenjiv alat u proučavanju ekspresije gena.

Cilj ovog projekta je proučiti svojstva različitih luciferaza iz vrsta koje imaju sposobnost bioluminiscencije. Polaznici će koristiti metode molekularne biologije kako bi klonirali i proizveli različite proteine u bakteriji Escherichia coli. Biokemijske i biofizičke metode će se koristiti pri pročišćavanju proteina te daljnjoj analizi njihovih svojstava (emisija svjetlosti, ovisnost o supstratu i pH itd.). U drugom dijelu projekta, polaznici će klonirati gen za luciferazu iz ivanjske krijesnice (Lampyris noctiluca), vrste koja živi u Europi. Svojstva ove luciferaze će se usporediti s onima iz prvog dijela projekta. Praktični zadaci će biti popraćeni osnovnom teorijom molekularne biologije, znanosti o proteinima i biokemiji luminiscentnih proteina.


Damir Omerbašić
Max Delbrück centar za molekularnu medicinu, Berlin, Njemačka

Damir je završio studij molekularne biologije na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu. Od 2008. godine radi doktorat u Max Delbrück centru za molekularnu medicinu u Berlinu. Njegov istraživački rad fokusiran je na jednog neobičnog glodavca (Heterocephalus glaber) i njegovu neosjetljivost na bol. Damirovi znanstveni interesi obuhvaćaju neuroznanosti i evoluciju. Bio je suvoditelj projekta na S3 2008. Kad ne radi znanost, Damir čita, putuje i uživa u (ne tako čestom) lijepom vremenu u Berlinu.

 


Kompleksne mreže kao poligon za širenje infekcije

U posljednjih nekoliko godina svjedoci smo širenja mnogih opasnih virusa i bolesti. Kada bi postojao način da se ta pojava simulira te ako bismo mogli saznati kako se zapravo šire, to bi nam moglo pomoći u borbi protiv njih. I tako dolazimo do znanosti o kompleksnim mrežama - mladog i aktivnog područja znanstvenog istraživanja inspirirano uglavnom empirijskim istraživanjima o stvarnom svijetu mreža kao što su računalne mreže i socijalne mreže (Facebook, YouTube, Twitter, itd.) Kompleksna mreža je mreža (graf) s netrivijalnim  topološkim svojstvima - sadrži značajke koje se ne pojavljuju u jednostavnim mrežama poput rešetke, ali se često javljaju u stvarnim grafovima. Kompleksne mreže mogu se koristiti za modeliranje širenja infekcija poput svinjske gripe ili vodenih kozica. Postoje mnogi epidemiološki modeli koji opisuju način prijenosa bolesti između jedinki, ali naš fokus će biti na tzv. SIR, SIS i SEIR epidemiološkom modelu.

U praktičnom dijelu, učenici će implementirati jedan od epidemioloških modela. Dobit će mrežu (graf - gdje vrhovi predstavljaju jedinke, a bridovi predstavljaju interakciju između jedinki) te će simulirati odabrani način prijenosa virusa. Nakon toga će međusobno usporediti rezultate simulacija širenja zaraze na različitim modelima. Sudionici će učiti o kompleksnim mrežama, epidemiološkim modelima, osnovama teorije grafova i infekcijama. Osim toga, naučit će i osnove nekog programskog jezika koji će se koristiti za modeliranje.


Alen Rakipović
Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb

Alen je trenutno na diplomskom studiju Računarske znanosti pri Fakultetu elektrotehnike i računarstva u Zagrebu. Njegovi istraživački interesi nalaze se u području računalne biologije, algoritama, strojnog učenja i matematike. Njegovi hobiji su pripreme učenika srednjih škola za matematička natjecanja te praćenje i rekreativno igranje nogometa i drugih sportova. 


Digitalna obrada signala s primjenom u analizi slike i zvuka

Obrada signala je područje elektrotehnike i primijenjene matematike koje se bavi operacijama i analizama signala, kao što su podatci sa senzora, zvukovi, biološki podatci, slike i ostalo. Često ima razne zanimljive primjene, u koje se ubrajaju prepoznavanje govora, predviđanje vremenske prognoze, prepoznavanje lica i otisaka prstiju, praćenja objekata, medicinsko slikanje i mnoge druge. Forenzička analiza, na primjer, predstavlja područje koje može iskorištavati nekoliko ovih primjena. Zvukovi mogu biti filtrirani, slike mogu biti poboljšane, a lopovi uhvaćeni.

Polaznicima će biti ustupljena dva skupa podataka pribavljenih s mjesta zločina: zvučni i slikovni. Ovi podatci predstavljaju ključne dokaze istrage u tijeku i mogli bi biti jedino dostupno sredstvo za identificiranje i hvatanje počinitelja. Zvučne snimke pune su okolnih smetnji i šuma te moraju biti filtrirane kako bismo mogli prepoznati govornike i razabrati o čemu razgovaraju. Slikovni dio dokaza je, na žalost, vrlo zamućen i nejasan. Slike je stoga potrebno poboljšati i analizirati u što većoj mjeri, kako bismo iz njih izvukli sve dostupne informacije (visina počinitelja, odjeća, boja kose, a možda čak i cijelo lice počinitelja). Fourierova transformacija i analiza biti će objašnjene kao važan alat u obradi signala. Polaznici će naučiti značenje pojmova kao što su filtriranje, mel-frekvencijski cepstrum, korelacija, segmentacija slike i detekcija rubova, te ih također i primijeniti u obradi jednodimenzionalnih podataka (zvuk), kao i u obradi dvodimenzionalnih (slika). Neke tehnike strojnog učenja također će biti objašnjene, primjerice, za potrebe kao što je prepoznavanje govornika iz zvukovnih snimaka.


Ivan Sović
Institut Ruđer Bošković, Zagreb

Ivan je doktorand na Fakultetu elektrotehnike i računarstva, trenutno zaposlen u Centru za informatiku i računarstvo na Instititu Ruđer Bošković u Zagrebu. Njegov posao i interesi povezani su sa znanstvenom vizualizacijom, digitalnom i analognom obradom signala te dizajnom digitalnih sustava, s primjenom u bioinformatici, kemoinformatici i biomedicini. Također voli glazbu, plivanje i dobru zabavu.

 

 

Genom miša: tajne otkrivene novim tehnikama sekvenciranja

Dekodiranje DNA sekvenci živih organizama je postalo glavni interes mnogih biologa još od dovršetka Projekta humanog genoma. Sekvenca DNA odraz je složenih bioloških procesa, primjerice regulacije gena, razvoja i evolucije, no doznati kako točno DNA oblikuje, i biva oblikovana od tih procesa je veliki izazov. Nove tehnologije sekvenciranja genoma su u poslijednje vrijeme uspješno prilagođene zadatku mjerenja ekspresije gena u različitim tkivima u različito vrijeme.

Koristeći embrio miša kao modelni organizam i podatke dobivene iz embrija pomoću uređaja za sekvenciranje nove generacije, ovaj računalni projekt bavit će se regulatornim elementima nazvanima 'pojačivači' (engl. enhancers), koji pojačavaju ekspresiju svojih ciljnih gena. Naučit ćemo kako odrediti koji pojačivači su aktivni (u ovom slučaju - oni vezani na protein imena p300) a koji inaktivni u različitim tkivima embrija obrađenima "ChIP-Seq" tehnikom. U početku, sudionici će učiti o osnovnoj biologiji gena i genoma, o genskoj regulaciji i o tome kako rade tehnike sekvenciranja nove generacije. Zatim, koristit ćemo programski jezik "R" kako bismo pronašli vezna mjesta pojačivačima pridruženog proteina p300, koja ukazuju na aktivne pojačivače u različitim tkivima. Dobivene rezultate ćemo potvrditi tako da provjerimo da li geni koji su pod kontrolom ovih pojačivača doista imaju povećanu ekspresiju u istim tkivima. Konačno, svaki sudionik će uzeti listu gena na koje pojačivači djeluju, opisati je pomoću Gene Ontology sustava i na taj način pokušati pogoditi iz kojeg je tkiva uzet svaki uzorak.

 

Tibor Pakozdi
Jacobs University Bremen / EMBL Heidelberg, Njemačka

Tibor je preddiplomski student bioinformatike i računalne biologije na Jacobs University Bremen. U jesen 2011. započet će doktorski studij na EMBL Heidelberg u Njemačkoj. Neki od njegovih znanstvenih interesa uključuju genomsku regulaciju, kromatinske interakcije i epigenetiku. Tibor je dvaput sudjelovao na Ljetnoj školi znanosti: 2007. kao učenik, a 2009. kao voditelj Swapshopa o računalnoj znanosti. U slobodno vrijeme gleda filmove, putuje i bavi se sportom.

 

Fran Supek
Centar za genomsku regulaciju, Barcelona, Španjolska

Fran trenutno radi kao postdoktorand u Centru za genomsku regulaciju (CGR) u Barceloni, Španjolska. Njegovi znanstveni interesu uključuju primjenu novih tehnika umjetne inteligencije na razne biološke probleme, npr. u genomici, analizi sekvenci proteina i računalnom dizajnu antitumorskih lijekova. Fran je bio voditelj projekta na S3++ 2007 i 2010 te jedan od organizatora S3++ 2009.

 

 

Biologija starenja: Je li kvasac besmrtan?

Starenje i smrt od davnina intrigiraju ljude, a naročito pitanje da li je starenje svojstveno baš svim živim bićima. Kod jednostaničnih organizama, replikativno starenje definira se kao smanjena sposobnost replikacije odnosno povećana smrtnost do koje dolazi pri velikom broju replikacija. Kako je starenje primijećeno kod organizama koji se dijele i simetrično i asimetrično, to dovodi do zaključka da niti jedan živi organizam ne može izbjeći starenje. Premda postoje mnogi modelni organizmi za proučavanje starenja, glavni problem predstavlja nepostojanje organizma koji ne stari, odn. čije je starenje prekinuto barem pri određenim eksperimentalnim uvjetima. 

Kvasac oštećenja nasumično dijeli između stanica što sugerira da različite stanice prolaze različiti tip starenja. Polaznici ovog projekta proučavat će kako razdioba oštećenja između stanica utječe na stanično starenje u kvascu (S. pombe) i kako različiti geni mogu utjecati na biološki sat. Ometat će se rad triju gena: 1- doktora (housekeeping geni i chaperoni), 2- graditelji (zaduženi za morfologiju i unutarnju strukturu stanice) te 3- senzora (gena koji detektiraju stres), kako bi se doznalo na koji način promjene ovih gena utječu na oštećenja u stanici, njihovu raspodjelu i eliminaciju. Polaznici projekta će pomoću genetskih tehnika kreirati nove mutante te analizirati njihovo preživljavanje u različitim uvijetima. U tom procesu naučit će dijelove genetike, stanične biologije i biokemije, kao i osnove suvremene mikroskopije na živim stanicama. I na kraju, pokušat će odgovoriti na pitanje: Je li kvasac besmrtan?

 

Miguel Costa Coelho
Max Planck Institut za molekularnu staničnu biologiju i genetiku, Dresden, Njemačka

Miguel je rodom iz Portugala, a trenutno izrađuje doktorat u Dresdenu. Njegovo istraživanje bavi se starenjem i razdiobom oštećenja u različitim organizmima: kvascima, bičašima i školjkama. 2010. je pohađao tečaj Woods Hole Molecular Biology of Ageing. U slobodno vrijeme Miguel igra odbojku na pijesku, nogomet, pliva i bavi se plesom.

 

 

RADIONICA

Znanost i društvo

Znanstvenici su uvijek djelovali zagonetno i budili maštu širokoj populaciji. Postoje priče o dr. Frankenteinu, dr. Jekyllu i g. Hydeu, Doc Brownu… Zahvaljujući Internetu, TV serijama i popularnim znanstvenim predavanjima, ta se slika danas polako mijenja. Znanstvenici se sve više vide kao pozitivni i popularni a ne ludi "outsideri“. Pitanje je koliko edukacija, nove tehnologije i pseudo-znanost utječu na viđenje znanstvenika u društvu?

Astronomija je primjer znanstvene discipline koja je vrlo popularna u društvu, ali je ujedno i pravi magnet za krive koncepte i pseudo-znanstvena vjerovanja. Gotovo se svakodnevno susrećemo s vijestima o svemirskim katastrofama, vanzemaljcima, NLO-ima… Istražit ćemo izvore tih krivih koncepata i pokazati kako se oni mogu upotrijebiti kao atraktivna edukacijska metoda. Iako je općeprihvaćeno da je znanost zadužena za istraživanje prirode, još uvijek postoje vjerovanja kako se određeni fenomeni ne mogu znanstveno razriješiti. Iako takvi fenomeni ponekad zbunjuju i najiskusnije znanstvenike, nužno je tražiti odgovore- ne u prirodnom svijetu, već u našim glavama. Znanstveno orijentirana parapsihologija bavi se upravo time kako sve te fenomene znanstveno istražiti i efikasno mjeriti. Ako pokušamo primijeniti znanstvenu metodu na paranormalna vjerovanja, ubrzo postajemo svjesni kako i zašto nastaju naše ideje, kako se razvijaju i zašto se tako lako pamte. Učenjem o kognitivnim strukturama, perceptivnim ograničenjima i taktikama zavaravanja koje koriste različiti iscjelitelji i proricatelji sudbine, otkrivamo čuda naših vjerovanja. Na radionici naučit ćemo kako savijati žlice koristeći naš um, predviđati budućnost, prepoznavati pseudo-znanstvene manipulativne taktike i  otkriti znanost iza psihologije.

Voditelji radionice:

Dunja Potočnik, Institut za društvena istraživanja, Zagreb
Dejan Vinković, Odsjek za fiziku, Split
Igor Mikloušić, Institut Ivo Pilar, Zagreb

 

Čudesni svijet magneta

Iako je izuzetno zanimljiv, magnetizam zbog svoje složenosti nije značajnije zastupljen u nastavi fizike. Tijekom ove radionice bit će izvedena dva demonstracijska/motivacijska pokusa: lebdenje - fascinantan pokus koji demonstrira dijamagnetsku levitaciju pomoću grafita koji lebdi iznad četiri magneta složena tako da čine magnetski kvadropol, te magnet i voda, kojim demonstriramo dijamagnetičnost vode. Učenici će zatim sami izvesti 22 pokusa te će se nakon izvođenja pokusa pokušati dati odgovor na najvažnija konceptualna pitanja vezana uz pojedini pokus.

Voditeljice radionice:

Neva Margetić, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb
Petra Milašin, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb

 

Detektor laži i otisak prsta u forenzici


Poznato je da svjedočenja na poligrafu sud ne priznaje kao dokaz. Zašto je to tako? Kako on uopće radi? Na ovoj radionici naučit ćemo osnovne parametre koje poligraf mjeri, te kako se oni mijenjaju u odnosu na psihološko stanje tijekom ispitivanja.

Raspoznavanje uzoraka otisaka prstiju je automatska metoda provjere podudaranja dva otiska prsta. Otisci prstiju predstavljaju jednu od glavnih biometrijskih metoda korištenih za provjeru identiteta. Za pravilnu analizu i usporedbu dvaju otisaka prsta potrebno je izlučiti nekoliko tipova značajki iz lokalne strukture papilarnih linija tj. minucija. Unutar ove radionice, sudionici će ručno izlučiti značajke iz digitaliziranih slika otisaka prstiju i kreirati vektore značajki i grafove značajki. Potom će pokušati prepoznati jedan uzorak iz male baze podataka koristeći metriku udaljenosti u visoko-dimenzionalnom prostoru značajki i određivanjem sličnosti grafova značajki.

Voditelji radionice:

Nino Antulov Fantulin, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Sveučilište u Zagrebu
Luka Opašić, Medicinski fakultet, Sveučilište u Zagrebu

 

 

PREDAVANJA

29. srpnja
“Sekundarni metaboliti biljaka-lijekovi za medicinu sutrašnjice?”
Dunja Šamec, Institut Ruđer Bošković, Hrvatska

30. srpnja
"Možemo li izbjeći starenje?"
Aubrey de Grey, London, Velika Britanija

31. srpnja
“Razvoj aktivnih farmaceutskih supstanci/lijekova”
Tomislav Biljan, PLIVA, Hrvatska

2. kolovoza
"Upoznajte svoje voditelje"
serija kratkih predavanja

3.kolovoza
"Problemi modernog društva"
Korado Korlević, Znanstveno edukacijski centar Višnjan

5. kolovoza
“Coilgun”
Tomislav Vuletić, Institut za fiziku, Zagreb, Hrvatska