Dokážeme vypěstovat rajčata a lilky bez opylování. A v kontrolovaných podmínkách to umíme také s jahodami a malinami, řekl český biochemik Jiří Friml, který minulý týden převzal na hamburské radnici 750 tisíc euro. Tato prestižní Körberova cena od stejnojmenné nadace je mezi vědci považována za malou Nobelovku.
Jaký průlomový objev český vědec udělal?
Cesta do farmářského edenu Farmáři dostanou možnost pěstovat obilí tam, kde se dosud dařilo jen travám milujícím sucho, zahradníci už nebudou muset čekat na hmyz, aby opyloval zeleninu, a v sadech porostou stromy s mnohem košatější korunou, která poskytne více místa pro větší úrodou ovoce.
Cesta k tomuto zemědělskému ráji začala v laboratořích. Konkrétně v Ústavu Maxe Plancka v Kolíně nad Rýnem a na universitách v německém Tübingenu a belgickém Gentu ve Vlámském ústavu pro biotechologie. Zpočátku PhD a nyní už profesor Jiří Friml na těchto pracovištích více než deset let hledal odpovědi na zásadní otázky botaniků: co ovlivňuje stavbu rostlin a jaký mechanismus jim dovoluje reagovat na podmínky ve svém okolí.
Počet větví v korunách stromů, délku a směr kořenů, pochody předcházející vzniku plodů i mnoho dalších životně důležitých postupů řídí v rostlinách skupina hormonů tzv. auxiny. (Více o tomto hormonu ve vloženém textu)
Dlouhá léta nebylo odborníkům jasné, jakým způsobem se tyto hormony přesunují právě na místa, kde je rostlina potřebuje.
Univerzální mechanismus platný od mechorostů až po stromy odhalil až Jiří Friml se svým týmem a spolupracovníky z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd.
„Objevili jsme zásadní věc, že hormon se mezi rostlinnými buňkami přesunuje prostřednictvím bílkovin zvaných souhrnně PIN. Bílkovin je celkem osm, my jsme u většiny popsali jejich funkci v řízení různých vývojových procesů,“ říká profesor Friml.
O výsledcích výzkumu informoval 37letý vědec v mnoha článcích publikovaných v prestižních časopisech Science a Nature. O auxinu, jeho transportu a mechanismu účinku napsal okolo stovky odborných publikací.
Trubky podle přírody Jak auxin putuje v rostlině z místa na místo? „Bílkoviny vytvářejí řetízek z aminokyselin, není sice zcela jasné, jak přesně vypadá, ale pravděpodobně připomíná úzké trubičky. Auxin jimi protéká přes membrány mezi buňkami,“ vysvětluje profesor Friml. Rostliny nasměrováním hormonu mohou zpomalovat nebo zrychlovat svůj růst a reagovat tak na vlhkost, sucho, překážku v okolí kořenů a další různé vnější a vnitřní signály. Vědci se inspirovali přírodou a „naučili“ rostliny tyto „trubičky“ vyrábět a směrovat je podle potřeby. Mohou tak posílat auxiny kamkoliv chtějí.
Nejprve členové Frimlova týmu zjistili, že bílkovina PIN putuje v buňce nahoru nebo dolů podle toho, jestli na ni jsou nebo nejsou „nalepeny“ molekuly fosfátu. „V řetízku aminokyselin, tam kde se obvykle přilepuje fosfát, jsme genovou manipulací vytvořili místo, aby vypadalo, jako by tam fosfát skutečně byl. Enzymy, které rozhodují o nasměrování bílkovin, takové místo rozeznají, zabalí je do váčků a ty pak skutečně putovaly v buňce nahoru,“ vysvětluje Jiří Friml.
Nebo vědci naopak bílkovinu zmutovali tak, aby se fosfát nalepit nemohl, a pak PINové součásti trubiček putovaly v buňce dolů. Tak postupně vznikaly „trubičky“ pro dopravu auxinu.
Je zajímavé, že směrování bílkoviny PIN, a tudíž stavbu řekněme auxinovodu ovlivňují také vnější podmínky. Například kořeny rostou dolů proto, že v jejich konečcích jsou buňky se škrobovými kuličkami, které vlivem gravitace padají dolů. Tím se nasměrují váčky, do kterých je bílkovina PIN zabalena, na spodní stranu buněk. Hormon auxin následně proudí na spodní stranu kořenů a ty se pak jeho působením ohýbají dolů.
Místo suchých travin obilí Systém pro dopravu auxinů vyvinutý Frimlovým týmem se už používá při pěstování rajčat a lilků. Hormon nasměrovaný do květů dovoluje vytvářet plody bez asistence hmyzu, který tyto rostliny jinak musí opylovat. Podobným způsobem se zatím v laboratoři daří získávat jahody a maliny. Testují se i další plodiny.
Je možné vytvořit rostliny s delšími kořeny, aby dosáhly na vláhu, pro chudé půdy lze vytvořit rostliny s rozvětvenějšími kořeny, které efektivněji přijímají živiny. Takové varianty by měly smysl u kulturních plodin, třeba u obilí, které by se daly pěstovat v oblastech s chudšími a suššími půdami. Větší množství větví v koruně stromů zase přináší výhody při pěstování ovoce.
Kdy přibližně se poznatky Frimlova týmu využijí při pěstování kulturních rostlin nebo stromů?
„Výsledky pravidelně publikujeme v odborném tisku a jsou veřejně přístupné, takže jakákoliv firma je může použít pro vlastní aplikaci,“ říká profesor Friml. Podle jeho odhadu je to otázka několika let, než se takto geneticky pozměněné plodiny objeví na polích a v zahradách. Ovšem spíše než technické překážky omezují využití poznatků bariéry legislativní.
„Nyní u nás na institutu běží polní pokus s geneticky modifikovaným topolem. Strom má menší obsah ligninu, a tak je daleko vhodnější k výrobě papíru a buničiny. Trvalo téměř 10 let, včetně soudních tahanic, než ústav dostal k pokusu povolení,“ uvádí jako příklad překážek profesor Friml.
Podle jeho názoru se v Evropě pozvolna láme odpor vůči GMO plodinám, ale ve srovnání s Amerikou nebo Asií je starý kontinent hodně pozadu.
Zájem o poznatky z laboratoří je přitom prakticky setrvalý. Ústav, kde český vědec pracuje je uprostřed tzv. „biotech valley“ v Gentu, kde je v sousedství spousta biotechnologických firem.
Pokračování na straně 30
Dokončení ze strany 29
„Celkem pravidelně chodí do ústavu jejich zástupci, aby věděli, na čem děláme, a se spoustou skupin včetně naší mají úzkou spolupráci a financují některé projekty,“ popisuje Friml vztah mezi výzkumem a praxí v Gentu.
Zájem firem je veliký, i když jde o výzkum rostlin, a nikoliv třeba o hledání postupů, jak vyléčit Alzheimerovu chorobu. Přitom se na tuto nemoc umírá v Evropě dost často, ale hladem skoro nikdy, což ovlivňuje jak zájem veřejnosti, tak soukromých firem o rostlinný výzkum.
Zároveň je ve Vlámském ústavu pro biotechnologii spojení s praxí zajištěno ještě jedním mechanismem. Když vědci něco objeví, pošlou rukopis zodpovědné osobě a ta zjistí, co lze patentovat. „Teď máme v patentovém řízení několik věcí,“ říká český biochemik.
Peníze na riskantnější projekty Začátek Frimlovy vědecké dráhy nastartovalo štědré stipendium od nadace koncernu Volkswagen „Byly to téměř dva miliony eur na založení vlastní výzkumné skupiny,“ říká. „Po pěti letech jsem pak dostal několik nabídek profesorských míst a přijal jsem tu v belgickém Gentu.“
Minulý týden dostal 750 tisíc eur od nadace Körberovy ceny. Suma má přispět k udržení špičkových vědců na starém kontinentu. Každý laureát proto může využít peníze na financování dalšího výzkumu, ale nesmí během tří let bádat jinde než v Evropě. O tom, k čemu peníze použije, si vědec rozhodne sám. Deset procent z celkové sumy smí utratit pro osobní potřebu. Profesor Friml má v úmyslu financovat některé riskantnější projekty svého týmu, které by mohly klasické grantové agentury vnímat s jistou nedůvěrou. Podrobněji však zamýšlené záměry popisovat zatím nechce.
Část peněz pak využije k nákupu přístrojů, například pro mikroskopy upravené na míru. Určitý díl ze 750 tisíc eur padne na platy nových lidí, které chce přijmout do svého týmu.
***
ČESKÝ VĚDEC OBJEVIL TAJEMSTVÍ ROSTLIN
Kde vyroste nový list, nová větev nebo jak dlouhé mají být kořeny, toto tajemství rostlin objasnil biochemik Jiří Friml. Rodák z malé vísky Nedakonice na jihu Moravy je už pátým rokem profesorem belgické univerzity v Gentu. Za svůj objev dostal Körberovu cenu považovanou mezi odborníky za malou nobelovku.
Schéma auxinu, hormonu, který určuje, jak bude rostlina vypadat. JIří Friml objasnil, že hormon putuje mezi rostlinnými buňkami v jakýchsi trubičkách sestavených z osmi typů bílkovin zvanými PIN. Zároveň vyvinul postup, jak trubičky vytvářet a nasměrováním auxinu učit růst rostliny podle přání člověka.
Místa, kde všude rostlina obsahuje osm typů bílkovin PIN, ze kterých vznikají trubičky pro přesun auxinu (pátý typ se vyskytuje v celé rotlině) SVĚT OČIMA VĚDY
Tloušťka jednotlivých propojení ukazuje jejich relativní váhu při určování vyspělosti mozku. Oranžově jsou znázorněny „kabely“, jejichž význam se zráním mozku sílí, důležitost zelených se naopak postupně snižuje.
Mapa zachycuje části mozku klíčové pro určení jeho zralosti. Čím je koule větší, tím významnější roli daná oblast hraje. Barvy odlišují místa s různou funkcí.
Snímky ukážou „věk“ mozku
Tým Nica Dosenbacha z Washingtonovy univerzity v St. Louis představil v časopise Science zobrazovací metodu, která umožní odhadnout zralost mozku.
Američtí vědci sledovali 238 dobrovolníků ve věku od sedmi do třiceti let. Funkční magnetickou rezonancí u nich zachytili dvanáct tisíc různých propojení v mozku. Na základě těchto informací pak Dosenbach s kolegy sestavil barevné mapy. S jejich pomocí bude možné posuzovat, zda vyzrálost mozku dítěte odpovídá jeho věku, a odhalovat případné vývojové poruchy.
