Vztah mezi rybami a mlži je výborný modelový systém pro studium přežívání a rizika koextinkce v rychle se měnícím prostředí

Doc. RNDr. Martin Reichard, Ph.D. z Ústavu biologie obratlovců Akademie věd České republiky se řadu let zabývá koevoluční dynamikou v parazito-hostitelských systémech a dopadem nepůvodních druhů na reciproční vztahy mezi organismy. Jeho poslední projekt „Vliv nepůvodních druhů na hostitelsko-parazitické vztahy“ podpořila finančně Grantová agentura ČR.

Proč jste si vybrali právě toto téma projektu?
Téma projektu vycházelo z našeho předchozího zájmu o koevoluci mezi hořavkami a mlži. Tento vztah je v Evropě charakterizován parazitismem hořavek vůči mlžům. Hořavky využívají mlže tak, že kladou jikry do jejich žaberní dutiny a potomstvo hořavek se tam vyvíjí po dobu jednoho měsíce. Také mlži ve svém vývojovém cyklu potřebují ryby – prochází stádiem parazitické larvy zvané glochidium, které se musí uchytit na ploutvích či žábrech hostitelské ryby po dobu několika dní až týdnů, než se glochidium vyvine v juvenilního mlže. Hořavky se ovšem parazitaci glochidii umí bránit – ze společného soužití s mlži si tedy berou výhody, ale neplatí nic zpět.
V posledních 10-20 letech v Evropě probíhá invaze asijského druhu mlže, škeblice asijské. Zjistili jsme, že hořavka tohoto mlže nemůže využívat, protože se její parazitaci umí účinně bránit. Taková obrana je u evropských mlžů naprosto výjimečná.

škeblice asijskéškeblice asijské

Se specialistou na biologii sladkovodních mlžů Karlem Doudou z České zemědělské univerzity v Praze jsme se dohodli, že využijeme tohoto zajímavého fenoménu, abychom prozkoumali, jak invaze nepůvodních druhů mohou ovlivnit jemné vztahy na úrovni mezidruhových interakcí. Takové jemné vychýlení z rovnováhy způsobené nepůvodními druhy je v přírodě pravděpodobně velmi časté, ale moc o něm nevíme. Studium invazních druhů se často zaměřuje spíše na případy, které mají okamžitý a jasně viditelný dopad na místní ekosystémy. My jsme navíc zjistili, že různé populace původních druhů reagují na invaze zásadně odlišným způsobem, stejně tak jako různé invazní populace mají výrazně jiný vliv na původní druhy.

Co bylo hlavním obsahem projektu?
Primárně jsme se zabývali různými aspekty mezipopulační variability v úspěšnosti biologických invazí a míře jejich dopadu na původní druhy. V rámci řešení jsme kombinovali experimentální a terénní studie v oblastech invaze a v oblastech původního výskytu. Důležitou součástí byly také populačně genetické studie původních i invazních druhů, které umožnily pochopit historické vztahy mezi jednotlivými populacemi studovaných druhů a možné způsoby a cesty invaze. Projekt byl zastřešen tématem vztahu mezi hořavkami a hostitelskými mlži a ukázal, jak zásadně mohou koevoluční interakce ovlivnit biologické invaze obecně.

Jaké jsou závěry vašeho bádání?
Z obecných závěrů je asi nejdůležitějším zjištěním experimentální potvrzení zásadního vlivu mezipopulačních rozdílů v úspěšnosti invazí, jejich dopadu, ale také v míře zranitelnosti původních organismů. Termín „invazní druh“ může být tedy zavádějící – některé populace „invazního druhu“ mohou být v nepůvodním areálu velice problematické, jiné však nikoli. Toto zjištění také může pomoci vysvětlit známý fakt, že některé druhy se mohou dlouhodobě dostávat do oblastí nepůvodního výskytu bez viditelných dopadů na původní organismy. Náhle však nastane dramatická změna, po které má tento nepůvodní druh výrazně negativní dopady. Víme, že důvodů této náhlé změny může být více, ale invaze jiné, problematické populace jistě často hraje také svou roli.
Dále je zde mnoho specifických závěrů, například zjištění, že parazitace glochidii jednoho druhu mlže (v tomto případě invazního) vede ke křížové rezistenci a změnám v chování a energetickém metabolismu hostitelů, s výrazně negativními dopady na již tak ohroženou původní evropskou faunu velkých mlžů.

Co vás v průběhu práce na projektu nejvíce překvapilo?
Největším překvapením byla asi skutečnost, že u původních populací je možno sledovat první známky selekce – například populace hořavek, které jsou v kontaktu s glochidii invazního mlže, mu již, zdá se, dokáží lépe odolávat. To vše v průběhu jen několika generací. Doufáme, že mechanismus této obrany budeme moci dále studovat, protože by mohl poskytnout nový pohled na adaptivní imunitu u ryb a v širším kontextu pak také na resilienci mezidruhových vazeb ve vodním prostředí.

samec hořavkysamec hořavky

Váš projekt zahrnuje celou řadu metodických přístupů. Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
Ano, projekt opravdu spojuje molekulárně-biologické přístupy se sběrem ekologických dat v terénu v Evropě i Asii, experimentálním testováním hypotéz v laboratorních chovech, ale i analýzou potravního řetězce formou stabilních izotopů. To vše bylo možné jen díky tomu, že byl tento projekt pětiletý a že navazoval na předchozí dlouhodobý výzkum jiných otázek v rámci stejného modelového systému, včetně pilotní studie která nás k této problematice navedla. Na projektu se celkem formálně podílelo 7 vědeckých pracovníků a během doby řešení se v týmech řešitele a spoluřešitele v týmu objevilo 5 postdoktorandů z různých evropských zemí (ČR, Francie, Dánsko, Portugalsko). Projekt také přímo umožnil studium jedné doktorandky a třech magisterských studentů (z ČR a USA). Celkový počet lidí v týmu byl ale daleko vyšší – patřili mezi ně třeba kolegové a studenti z Hydrobiologického ústavu Čínské akademie věd ve Wuhanu, ale také kolegové z různých evropských zemí, kteří na projektu spolupracovali v rámci naší dlouhodobé spolupráce.

Jaký potenciál mohou mít výsledky vašeho projektu v oblasti ochrany přírody?
Sladkovodní mlži jsou celosvětově jednou z nejohroženějších skupin organismů s vysokým podílem již vyhynulých, nebo ohrožených druhů a dostupnost vhodných hostitelských ryb je základním předpokladem pro jejich přežívání.
Realizovaný projekt přinesl několik konkrétních poznatků využitelných při ochraně populací velevrubovitých mlžů. Jedná se o identifikaci rizik plynoucích ze šíření invazních druhů, a také o poznání důsledků mezipopulačních rozdílů v hostitelské kompatibilitě. Z těchto výsledků vyplývají například konkrétní doporučení pro management evropsky významných lokalit ohroženého mlže velevruba tupého (na fotografii). Ukazuje se, že vztah mezi rybami a mlži je výborný modelový systém pro studium přežívání a rizika koextinkce v rychle se měnícím prostředí. Velcí mlži a ryby také ukazují propojenost jednotlivých složek vodních ekosystémů, a protože jejich atraktivní vzhled vždy přitahoval pozornost člověka, mohou být výborným prostředkem, jak podnítit zájem veřejnosti o ochranu biodiverzity ve vodním prostředí.

velevrub tupývelevrub tupý

Výsledky projektu byly publikovány v řadě prestižních odborných publikací. Jaké byly na ně reakce z vědecké obce?
Pilotní studie, která vedla k podání návrhu, měla celosvětový ohlas – článek o této studii (nikoli tedy studie samotná!) byl představen v Nature, odkud ho přebrala média po celém světě. Vlastní projekt měl potom velice slušný ohlas ve vědecké komunitě. Například jeden z článků publikovaný v roce 2017 nasbíral již v době sestavování závěrečné zprávy 26 citací ve WOS, nyní (květen 2018) je to již 51 citací na WOS a 78 citací na Google Scholar. Důležitá je samozřejmě také pozitivní reakce a zájem o téma při osobních setkáních, často vedoucí k pozvání k detailnějšímu seznámení s projektem formou semináře či zvané přednášky na konferenci. Právě při těchto příležitostech je možné výzkum posunout novými směry, ať již podněty kolegů či třeba i přímou dohodou spolupráce s využitím nám nepřístupných metodických aspektů. Aby k tomu došlo, musí kolegové z vědecké obce považovat náš výzkum za významný a zajímavý.

Setkání s náměstkyní ministra pro vědu a technologie z Taiwanu

V pondělí 15. října 2018 se předsedkyně agentury Alice Valkárová setkala s náměstkyní ministra pro vědu a technologie (Ministry of Science and Technology Taiwan – MOST) paní Yu-Han Tsou. Náměstkyni ministra doprovodila delegace zástupců z National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC) a National Applied Research Laboratories (NARLabs). Během schůzky se diskutovaly možnosti rozvoje bilaterální spolupráce mezi oběma agenturami.

Setkání předsedkyně GA ČR s delegací z Taiwanu
Setkání předsedkyně GA ČR s delegací z Taiwanu

Oznámení o výsledcích společné výzvy k podávání rakousko-českých projektů hodnocených na principu LA v základním výzkumu 2019

Grantové agentuře České republiky byly předány Rakouskou agenturou pro vědu/Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) výsledky hodnocení LA grantů s počátkem řešení 2019.

Projekty doporučené k financování najdete v příloze.

PŘÍLOHY

416 KB Datum přidání: 22. 10. 2018

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

TA ČR a GA ČR společně pomohou výsledkům základního výzkumu do praxe

Ve středu 10. října 2018 podepsali předsedkyně Grantové agentury ČR (GA ČR) Alice Valkárová a předseda Technologické agentury ČR (TA ČR) Petr Konvalinka memorandum o spolupráci. Společným cílem je synergický rozvoj podpůrných aktivit, směřujících k provázanosti základního a aplikovaného výzkumu, jakožto vzájemně nepostradatelných součástí inovačního procesu.

Vzájemná spolupráce bude spočívat zejména v poskytnutí informací a metodické pomoci řešitelům kvalitních projektů, které byly podpořeny GA ČR. Následně budou, díky vzájemné kooperaci, nastaveny další kroky inovačního procesu až k aplikaci výsledků vybraných projektů v praxi.

Předsedkyně Grantové agentury ČR (GA ČR) Alice Valkárová a předseda Technologické agentury ČR (TA ČR) Petr Konvalinka podepisují memorandum o spolupráci
Předsedkyně Grantové agentury ČR (GA ČR) Alice Valkárová a předseda Technologické agentury ČR (TA ČR) Petr Konvalinka podepisují memorandum o spolupráci

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Alena Volrábová sestavila katalog všech známých kreseb Václava Hollara

Vědecky zpracovat a publikovat veškeré kresby jednoho z nejvýznamnějších kreslířů 17. století, Václava Hollara, se podařilo PhDr. Aleně Volrábové, Ph.D. z Národní galerie v Praze. Získala za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2018.

Většina umělcových kreseb je umístěna ve sbírkách v Evropě a Severní Americe. Všechny bylo nutné prozkoumat, znalecky posoudit, podrobně zdokumentovat a publikovat v chronologické řadě. A toho se ujala Alena Volrábová.

Poprvé ji to napadlo už v roce 2007, když se kurátorsky podílela na výstavě v Národní galerii ke 400. výročí umělcova narození. „Zjistila jsem, že Hollarovo grafické dílo bylo sice mnohokrát zpracováno, ale kreslířské dílo pouze jednou a to v roce 1938. Od té doby chybí ucelený soupis, který by byl seřazený chronologicky. Rozhodla jsem se, že se o to pokusím,“ dodává.

Nebyla to jednoduchá práce. Hollar se narodil v roce 1607 v Praze, ale ve svých dvaceti letech odešel z vlasti. V zahraničí zůstala většina jeho děl, pyšní se jimi mnoho galerií po celém světě. Musela proto prozkoumat řadu soukromých sbírek v Evropě a Americe.

Během práce na projektu navíc objevila dalších 53 kreseb, jejichž autorem je Hollar. Některé naopak na základě průzkumu z umělcova kreslířského oeuvru vyřadila, což byla mravenčí práce. Posuzuje se nejen kresba samotná, ale například i papír a typ filigránu.

Výsledkem projektu je monografie – soupisový katalog všech známých kreseb Václava Hollara v české a anglické verzi, jehož součástí je zároveň umělcův životopis založený na archivních průzkumech a další odborné stati. Kniha je nyní základním pramenem pro všechny, kteří se budou dílem Václava Hollara dále zabývat.

Že se jedná o významný průlom, potvrzuje i to, že se o publikaci objevil článek v nejprestižnějším světovém časopise zabývajícím se kresbou, v Master Drawings.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Petr Kopáček: výzkum fyziologie trávicího aparátu klíšťat napomůže v boji proti těmto roztočům

Projekt Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích zkoumal fyziologii trávicího aparátu klíšťat. Jeho výsledky by měly v budoucnu napomoci vyrobit přesně cílené prostředky a vakcíny určené na boj proti těmto parazitům a proti klíšťaty přenášeným onemocněním. Získal za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2018.

Petr Kopáček se svým týmem z Parazitologického ústavu odhalili specifické mechanismy, jakými se klíšťata vyrovnávají s ohromným nadbytkem potenciálně toxického hemu a železa z krve hostitele. „Objektem našeho výzkumu je samička klíštěte, která během sedmi dnů na těle hostitele nasaje stonásobek své váhy. Toto množství krve je schopná přeměnit na tisíce vajíček,“ říká Petr Kopáček, sportovec, který do práce jezdí na kole. Parazitology zajímal především trávící aparát klíštěte.

Během evoluce svého parazitického způsobu života ztratila klíšťata schopnost syntetizovat hem a zároveň nejsou schopná získávat železo degradací hemu, čímž se zásadně liší od většiny organismů na Zemi. Stala se tak zcela závislá na příjmu železa z hostitelské krve. „Musí si ho z nás krást,“ dodává Mgr. Jan Perner, Ph.D. z Parazitologického ústavu.

Základní výzkum sání a trávení hostitelské krve by měl v budoucnu vést k přesně cíleným proti-klíštěcím prostředkům a vakcínám v boji proti klíšťatům a klíšťaty přenášeným onemocněním (např. lymské boreliózy). „V naší oblasti je 25 procent klíšťat nakaženo boreliózou a právě klíště je jedním z nejčastějších zdrojů nákazy,“ dodává Petr Kopáček. Výzkum přirovnává k práci tajných služeb, kdy se pokouší získat o klíštěti dostatek věrohodných informací s cílem najít jejich slabá místa. „Skládáme to jako mozaiku, abychom věděli, kterou cestou se dát,“ doplňuje.

Pro studium těchto mechanismů byly použity unikátní experimentální přístupy. A to metoda umělého membránového sání klíšťat na hovězí krvi a na séru bez hemoglobinu (hemoglobin je nezbytný jako zdroj hemu pro reprodukci klíšťat).

Vědecká obec velmi oceňuje práci týmu Petra Kopáčka na projektu, jehož výsledky byly publikovány v 19 světových a velmi respektovaných periodicích.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Jakub Švenda: příprava unikátních modulátorů adenylyl cyklázy je dobrou zprávou pro medicínu

Mgr. Jakub Švenda, Ph.D. z Masarykovy univerzity v Brně se zasadil o přípravu složité přírodní látky forskolinu a jeho syntetických analogů. To může najít v budoucnu široké uplatnění v medicíně. Získal za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2018.

Cílem projektu, který probíhal na Přírodovědecké fakultě v Brně, byla příprava složité přírodní látky forskolinu a jeho syntetických analogů. Forskolin je přírodní látka s významnou biologickou aktivitou – jedná se o organickou molekulu, která se váže na enzym adenylyl cyklázu a stimuluje jeho aktivitu. Adenylyl cyklázy jsou nezbytnou součástí lidské biologie jako je embryogeneze, srdeční činnost nebo procesy stárnutí.

V rámci projektu se kombinovaly metody výpočetní chemie, chemické syntézy a biologické testování v buňkách. „Podařilo se nám vyvinout chemickou syntézu forskolinu, která je momentálně nejkratší publikovanou přípravou této strukturně složité molekuly,“ vysvětluje mladý organický chemik Jakub Švenda, který získal juniorský grant. Tato strategie umožnila přípravu několika unikátních analogů forskolinu, které v buňkách vykazují významně odlišnou selektivitu vůči různým formám adenylyl cyklázy.

Jediný analog forskolinu na farmaceutickém trhu je pro použití schválen jako lék při srdečním selhání. Širší využití v medicíně zatím naráží na omezenou dostupnost derivátů. „Vývoj syntézy forskolinu nám zabral nejméně tři roky. Budeme v tom pokračovat i nadále a jsme velmi blízko dokončení syntézy forskolinu druhé generace. Chceme pokrýt obrovský potenciál, který forskolin má,“ dodává Švenda. Celý projekt probíhal v úzké spolupráci s biology.

Část výsledků tohoto chemicko-biologického výzkumu publikoval časopis Angewandte Chemie.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Jiří Houška zkoumal design nových funkčních materiálů počítačovými simulaceni

Design nových funkčních materiálů, a cest jejich přípravy atom po atomu, pomocí pokročilého počítačového modelování zkoumal Doc. Ing. Jiří Houška, Ph.D. ze Západočeské univerzity v Plzni. Získal za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2018.

Projekt se zabýval pokročilými počítačovými simulacemi pro design nových funkčních materiálů a cest pro jejich přípravu ve formě tenkých vrstev, které mají nejvýše mikrometry. Tyto materiály, které jsou velmi důležité pro řadu průmyslových odvětví, by měly vykazovat co nejvíce důležitých vlastností současně, například průhlednost, tvrdost, elektrickou vodivost nebo fotoaktivitu. „Snažíme se optimalizovat metody jejich přípravy, tak aby byly atraktivní pro aplikace,“ vysvětluje fyzik z Fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni.

Studované materiály zahrnovaly různé formy oxidu kovů a multikomponentní nitridy s mnoha užitečnými vlastnostmi. K úspěchu projektu přispělo zejména propojení řady komplementárních přístupů. Některé modelovací algoritmy byly využity vůbec poprvé.

Oceněný projekt má dvě části – teoretickou a experimentální. Teoretická část zahrnovala výpočty struktur, vlastností materiálů a modelování růstu tenkých vrstev atom po atomu za různých podmínek. V experimentální části bylo třeba vyzkoušet takové postupy, které umožní velkoplošnou nízkoteplotní přípravu materiálů za podmínek příznivých pro průmysl.

„Tenkovrstvý materiál vydržel, na rozdíl od ostatních materiálů, neoxidovat až do teploty 1 500 stupňů Celsia. Navíc si do takto vysokých teplot udržuje zajímavé vlastnosti: pro některá prvková složení je průhledný, pro některá je elektricky vodivý, dobře drží na různých podložkách,“ dodává vědec. Když přidali kov, zjistili, že to vede k mnohem širšímu rozsahu vodivosti.

Součástí projektu bylo také modelování výbojového plazmatu, ve kterém se vytváření tenkých vrstev odehrává.

Výsledky byly publikovány v osmi článcích v klíčových oborových časopisech, projevili o ně zájem odborníci z průmyslu.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Aleš Panáček: stříbro pomůže překonat bakteriální rezistenci

Studium překonání bakteriální rezistence kombinací antibiotik s nanočásticemi a sloučeninami stříbra metodami in vitro, in vivo a in silico zkoumal fyzikální chemik RNDr. Aleš Panáček, Ph.D. z Univerzity Palackého v Olomouci. Získal za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2018.

Vědecký tým zkoumal jeden z největších aktuálních problémů ve zdravotnictví: kvůli dlouhodobému nadužívání antibiotik stoupá odolnost bakterií, a hrozí ztráta schopnosti léčit bakteriální infekce. A to se snažili překonat kombinací antibiotik s nanočásticemi a sloučeninami stříbra. „Stříbro se používalo už před staletími, ještě před antibiotiky, má totiž silný antibakteriální účinek,“ dodává Aleš Panáček.

Nanostříbro vědci přidali k neúčinným antibiotikům a zjistili, že je tímto možné obnovit jejich terapeutický účinek. „Tyto dvě látky navíc působí při extrémně nízkých koncentracích a to velmi účinně a efektivně,“ doplňuje Aleš Panáček, který projekt řešil ve spolupráci s odborníky  Ústavu mikrobiologie Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

Důležité bylo sledovat i vedlejší účinky vlivu nanočástic stříbra v kombinaci s antibiotiky. „Zjistili jsme, že jsou zcela neškodné vůči lidským buňkám, což je zásadní pro budoucí využití v medicíně.“

Nanočástice stříbra však ztrácejí svůj antibakteriální efekt, pokud se shlukují do větších celků – agregátů. Toto slabé místo odhalily i bakterie při tvorbě rezistence vůči nanostříbru. Produkcí bakteriálního flagelinu se shlukují nanočástice stříbra, které ztrácí biologickou aktivitu. „Produkci flagelinu lze potlačit pomocí přírodních látek, například granátového jablka. Jeho extrakt jsme přidali k nanočásticím stříbra a zkoušeli jsme, zda překoná bakteriální rezistenci. Podařilo se.“

Největším přínosem projektu, jež byl publikován v prestižním časopise Nature Nanotechnology, je popis mechanismu tvorby a překonání odolnosti bakterií k nanostříbru. „Bakteriální rezistence je jedním z největších problémů ve zdravotnictví. Je to problém celé populace,“ doplňuje prof. MUDr. Milan Kolář, Ph.D. z Ústavu mikrobiologie Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Výzkum bude nyní pokračovat testováním účinků na zvířatech.

Článek na stránkách UPOL

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Podepsání Letter of Intent pro budoucí středoevropskou spolupráci

Ve středu 12. 9. 2018 byl ve Vídni slavnostně podepsán Letter of Intent pro rozvoj budoucí vědecké spolupráce na principu Lead Agency ve středoevropském kontextu. Nová forma spolupráce vzniká pod hlavičkou „Central European Science Partnership“ (CEUS). Zakládajícími členy CEUS jsou Rakousko, Polsko, Slovinsko a ČR.  V budoucnu by se mělo připojit také Švýcarsko, Chorvatsko a Slovensko. Nově vznikající spolupráce umožní vědcům realizovat vědecké projekty s novými zahraničními partnery na principu hodnocení Lead Agency, který patří z důvodu snížení administrativních zátěže ke stále častěji preferovaným formám spolupráce mezi zahraničními agenturami podporujícími základní výzkum.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY